Bijna iedereen is bekend met echografie - de hoogfrequente geluidsgolven die rondkaatsen in het lichaam en echopatronen creëren waarmee aanstaande ouders hun baby's in de baarmoeder kunnen zien of clinici om beelden van tumoren vast te leggen, cysten en interne structuren.

Terwijl ik een witte laboratoriumjas aantrek en het haarnetje en de plastic bril opdoe die nodig zijn om ons laboratorium in het gebouw van Agricultural Engineering Sciences te betreden, Ik denk na over hoe ik me voorbereid om ultrasone golven op een nieuwe manier te gebruiken. Ik zal ze gebruiken om een ​​eiwitrijke gel van erwten te drogen, linzen of amandelen om een ​​gedehydrateerd voedingsproduct te maken dat kan worden gebruikt door de voedings- en biotechindustrie.

Meer mensen wenden zich tot plantaardige eiwitten om de gezondheid te bevorderen en af ​​te vallen, en eiwitrijke voedingsmiddelen zoals energierepen en shakes zijn enorm populair. Maar het vocht in deze ingrediënten kan voor voedselproducenten problemen veroorzaken.

Eetbare gels van plantaardige eiwitten worden veel gebruikt in de farmaceutische industrie, ook om capsules voor medicijnen te maken. Echter, deze gels zijn lastig, te. Ze hebben de neiging om films te vormen rond de warmtewisselaars die worden gebruikt om ze te drogen. Dit vermindert de warmteoverdracht en verhoogt zowel het energieverbruik als de kosten van chemicaliën die nodig zijn om de machines te reinigen.

De meest populaire methoden om deze eiwitten te verwerken zijn bakken of vriesdrogen. Bakken kan plantenvoedingsstoffen vernietigen of verminderen en de structurele integriteit van het voedsel beschadigen. Vriesdrogen is erg tijdrovend, tot anderhalve dag in beslag nemen.

Al enige tijd, de voedingsindustrie heeft ultrasone droogmethoden onderzocht, en in samenwerking met U. of I. alumnus Ozan Khahraman, ons lab heeft er een methode voor ontwikkeld en verfijnd. Ultrasone uitdroging kan water en oplosmiddelen uit de eiwitgels verwijderen zonder hun temperatuur significant te verhogen. Het is ook zacht genoeg om te gebruiken op delicate voedingsproducten.

In het labortorium, ik meng amandel, linzen- en erwtenproteïnepoeders met water en laat ze twee uur staan. Als ik ethanol aan deze mix toevoeg, het vormt een visco-elastische eiwitgel die, zelfs bij stress, heeft de neiging om zijn vorm te behouden.

Ik plaats de gel in een speciaal ontworpen ultrasone transducerdoos. Dit apparaat zet elektrische energie om in geluidsenergie. Ik zorg ervoor dat de gel zich binnen enkele millimeters van de energiebron bevindt.

Ik dompel de doos onder in een watermantel om de temperatuur constant te houden op ongeveer 28º C (of 82,4º F).

De box trilt met 40 kHz - een aanzienlijk hogere frequentie dan medische echografie. Dit dehydrateert de eiwitgel als vochtzakken die worden verdreven als een nevel op kamertemperatuur.

In minder dan 10 minuten, de gel verandert in een dunne film die een frisse look en feel behoudt, is wateroplosbaar en licht verteerbaar.

Onze verwerkingsmethode heeft tal van voordelen. Eerst, het is efficiënt:we kunnen het vocht in enkele minuten uit de eiwitbron halen, in plaats van de 1-2 uur die nodig zijn om te bakken of 36 uur die nodig zijn voor vriesdrogen. Als resultaat, energieverbruik en verwerkingskosten zijn aanzienlijk lager.

Tweede, omdat ultrasoon drogen de temperatuur van het eiwit niet significant verhoogt, de voedingsstoffen erin blijven behouden.

Eindelijk, de eiwitfilm komt niet in contact met hete oppervlakken, dus we hoeven onze warmtebron niet schoon te maken.

Onze methode voor het drogen van plantaardige eiwitten heeft geleid tot opwinding bij mensen in de biotech- en voedingswetenschapsindustrie. We presenteerden onze bevindingen in het Center for Advanced Research in Drying, de American Oil Chemical Society en het Institute for Food Technologists.