Нанопузыри – одна из технологий, активно применяемых в пищевом секторе как для производства, так и для обеспечения гигиены. Как и для чего их используют?
Свойства нанопузырей
Нанопузыри – это пузыри жидкости или газа, диаметр которых не превышает 200 нм. У жидкости или газа, подаваемых в таком виде, отношение поверхности к объёму будет гораздо больше, чем у сплошного потока. Это свойство нанопузырей ускоряет химические реакции.
Кроме того, маленький объём нанопузыря означает, что у него высокое внутреннее давление. Поэтому он очень стабилен. Так, пузыри обычных размеров лопаются, выходя на поверхность жидкости. Нанопузырь при надлежащих условиях может оставаться внутри жидкости несколько недель.
Как получить нанопузыри?
Сегодня существуют технологии, позволяющие генерировать нанопузыри и даже точно задавать желаемый размер, концентрацию, даже температуру и внутреннее давление. Генераторы нанопузырей чаще всего работают за счёт гидродинамической кавитации (формирование пузырей при регулировании потоков жидкости), ультразвуковой кавитации (звуковыми волнами) и мембранных диффузоров. У каждого метода свои преимущества, которые зависят от целевого применения нанопузырей.
Для чего же их применяют?
Снижение вязкости
Регулирование вязкости используемых жидкостей очень важно при производстве молочной продукции. Молоко с высоким содержанием белка считается полезным, но у него есть и недостаток: его остатки с большей вероятностью застревают в мембранах фильтров. Эту проблему можно решать, проводя химическую чистку фильтра или разбавляя молоко водой, но такие методы усложняют производственный процесс.
Нанопузыри, введённые в молоко, «прилипают» к молекулам молочного белка, за счёт чего им легче пройти через решётки фильтров. Кроме того, они служат барьером между молекулами белка и облегчают процесс их сепарации, позволяя более точно регулировать содержание белка в конечном продукте.
Нанопузыри в сельском хозяйстве
Нанопузыри, добавленные в воду, легко в ней растворяются. Исследования показали, что вода, обогащённая кислородом за счёт нанопузырей, ускоряет рост и укрепляет здоровье сельскохозяйственных животных и растений, что в дальнейшем улучшает качество продуктов из них. Так обрабатывали клубнику в Нидерландах, вишню в Чили, воду на лососёвых фермах в США.
Если же в нанопузырях будет не кислород, а водород, такой полив может сделать состав продукта более полезным – в этом убедилась международная команда учёных во главе с Юнкаем Ли, ставившая эксперимент на помидорах.
Нанопузыри в кулинарии
Большая (по сравнению с объёмом) площадь поверхности нанопузырей означает, что они могут быстро раствориться, если в таком виде подать в продукт жидкий или газообразный ингредиент. Так, традиционные методы маринования, то есть отмачивание продукта в маринаде, могут занимать несколько дней. Введение маринада в продукт нанопузырями сокращает время с 3 дней до 5 часов (для яиц) и с 12 дней до 2 дней (для соевых бобов).
Аэрация или газирование продуктов, то есть введение в них различных газов, влияет на их текстуру, вкус и сенсорные качества. В первую очередь аэрация нужна для производства газированных напитков и взбитых сливок. Её тоже можно ускорить и сделать более точной, подавая необходимый газ в виде нанопузырей.
Кристаллизация и заморозка
Заморозка – один из самых частых способов консервации продукта или ингредиента. При таких инновационных методах, как заморозка ультразвуком или при высоком давлении, идея в том, чтобы сделать кристаллы льда как можно мельче и минимизировать их влияние на продукт.
При обработке нанопузырями твёрдого продукта, который должен быть заморожен, они создают мелкие углубления в его поверхности, не влияющие на его форму в целом. Это углубления могут стать дополнительным местом скопления ледяных кристаллов; чем их больше, тем быстрее пройдёт заморозка.
Чистка и дезинфекция
Нанопузыри можно использовать для чистки и дезинфекции как самих продуктов, так и поверхностей, контактирующих с продуктом (ПКП) при производстве.
Обработка фруктов и овощей, как правило, начинается с их промывки с целью убрать грязь, микробы и пестициды. Если в воду для промывки добавить озоновые нанопузыри, деконтаминация будет более эффективной за счёт окисления вредных бактерий без хлора или других химикатов.
При промывке сырого мяса и морепродуктов, которые особенно уязвимы к бактериальному заражению, нанопузыри действуют по тому же принципу и делают продукт более долгосрочным, не влияя на его текстуру.
По тому же принципу воду, обогащённую нанопузырями озона, можно использовать для чистки оборудования, трубопроводов и других ПКП. Преимущество нанопузырей в том, что они могут проникать в труднодоступные места (например, микротрещины) и являются одним из решений, эффективных против биоплёнок – скоплений из нескольких видов бактерий, у которых сформировался коллективный иммунитет к обычным дезинфицирующим средствам.
Наличие нанопузырей в воде усиливает её чистящий потенциал; это значит, что количество воды, необходимое для промывки, снижается.
Недостатки нанопузырей
Итак, преимущества нанопузырей – это их стабильность, большая площадь поверхности и гибкость применения. Однако они, как и другие технологии, не лишены недостатков.
- Расходы. Генератор нанопузырей может оказаться недешёвым. Перед масштабным внедрением этой технологии в крупной компании необходим экономический анализ с целью убедиться, что выгода от их применения перевесит расходы.
- Нарушение стабильности. Стабильность – главное преимущество нанопузырей, но важно помнить, что при определённых условиях они разрушаются и не дают нужного эффекта.
- Возможное влияние на окружающую среду. Нанопузыри считаются одной из «зелёных» технологий, потому что сокращают расход химикатов (пестицидов, моющих и дезинфицирующих средств и так далее). Однако долгосрочное влияние генераторов нанопузырей на окружающую среду пока изучено плохо.
Источник: crispy.news
