Gli ultrasuoni si riferiscono a un'onda meccanica (frequenza>20 kHz) che supera la portata uditiva dell'orecchio umano e il tipo a frequenza più elevata (frequenza>100 kHz) è chiamato ultrasuoni ad alta frequenza. La frequenza delle attuali apparecchiature a ultrasuoni è generalmente compresa tra 20 kHz e 10 MHz. Essendo una tecnologia avanzata di lavorazione alimentare, gli ultrasuoni hanno le caratteristiche di azione delicata e forte pertinenza. È ampiamente utilizzato nel settore alimentare e in altri campi e ha grandi prospettive di sviluppo.
In base alla frequenza e alla potenza delle onde ultrasoniche, le onde ultrasoniche possono essere suddivise in due categorie: onde ultrasoniche a bassa frequenza ad alta potenza e onde ultrasoniche ad alta frequenza a bassa potenza. Tra questi, gli ultrasuoni a bassa frequenza ad alta potenza (frequenza tra 20 e 100 kHz) sono anche noti come ultrasuoni di potenza, che hanno una vasta gamma di applicazioni nella lavorazione degli alimenti, come promuovere l'emulsificazione, distruggere cellule, sterilizzazione e uccisione di enzimi, ammorbidimento della carne e modificazione delle sostanze, ecc. Gli ultrasuoni ad alta frequenza e a bassa potenza (la loro frequenza è concentrata principalmente tra 100 kHz e 10 MHz) non vengono utilizzati solo nella diagnosi medica, ma anche ampiamente utilizzati nell'analisi e nel monitoraggio delle proprietà fisiche e chimiche degli alimenti, come durezza, maturità, zucchero, acidità, ecc.
Le onde ultrasoniche ad alta frequenza hanno effetti chimici e fisici diversi rispetto alle onde ultrasoniche a bassa frequenza e possono generare una grande quantità di radicali liberi attivi, causando così la degradazione e la modifica dei polimeri. Quando le onde ultrasoniche vengono applicate alla reazione di ossidazione in una soluzione acquosa, le onde ultrasoniche ad alta frequenza sono più efficienti dal punto di vista energetico rispetto alle onde ultrasoniche a bassa frequenza. In determinate condizioni, all'aumentare della frequenza, aumenta il rapporto tra la potenza ultrasonica effettiva e la potenza in ingresso, ovvero aumenta l'efficienza di conversione e gli ultrasuoni ad alta frequenza possono raggiungere una maggiore efficienza sonochimica.
L'utilizzo di questa proprietà degli ultrasuoni ad alta frequenza può anche degradare alcune sostanze nocive residue nelle acque reflue o negli imballaggi dell'industria alimentare. Un gran numero di radicali liberi attivi generati dagli ultrasuoni ad alta frequenza possono reagire con ingredienti alimentari facilmente ossidabili e, in una certa misura, possono migliorare le proprietà funzionali di alcuni ingredienti alimentari.
