Qida emalında ultrasəslə omik qızdırma

Qida sektorunda mikrobioloji təhlükəsizliklə qida dəyərinin və duyğu orqanları ilə qiymətləndirilən xüsusiyyətlərin qorunması arasında tarazlıq yaratmaq ehtiyacı yumşaq, lakin effektiv emal texnologiyalarına tələbatı artırıb. Ənənəvi termik emal çox vaxt istiliyin səthdən mərkəzə ötürülməsinə əsaslanır; bu ötürülmə yavaşdır və qeyri-bərabərliyə meyillidir. Elektrik enerjisinin birbaşa qida matrisi daxilində istiliyə çevrilməsinə əsaslanan omik qızdırma sürətli və həcm boyu qızdırmanı təmin etməklə bu problemi həll edir. Ultrasəslə birləşdirildikdə proses daha da təkmilləşir: ultrasəs kavitasiyası hüceyrələrin parçalanmasını, homogenləşməni və kütlə ötürülməsini təşviq edir, beləliklə, əks halda lokal istilik kanalları yarada bilən keçiricilik fərqlərini aradan qaldırır.

Ultrasəslə omik qızdırma – yumşaq, lakin çox səmərəli

Ultrasəslə omik qızdırma vasitəsilə ekstraksiya nisbətən yumşaq şəraitdə səmərəli qida emalına nail olmaq üçün həcm boyu bərabər qızdırmanı ultrasəslə mexaniki homogenləşdirmə ilə birləşdirir. Lokal istilik kanalları və termik parçalanma (yəni həddindən artıq qızma) yarada bilən ənənəvi omik qızdırmadan fərqli olaraq, ultrasəsin əlavə edilməsi keçiriciliyi bərabərləşdirən və istiliyi daha bərabər paylayan kavitasiyanı və mikroaxınları təşviq edir. Bu sinerji daha aşağı effektiv termik yüklər altında sürətli ekstraksiyaya imkan verir, istiliyə həssas birləşmələri qoruyur və eyni zamanda ümumi enerji tələbatını azaldır. Nəticədə, ultrasəslə omik qızdırma yüksək keyfiyyətli qida məhsullarının istehsalı üçün yumşaq, lakin güclü bir yanaşma kimi çıxış edir.

Bu video elektroda birbaşa ultrasəs tətbiqinin elektrik cərəyanına müsbət təsirini göstərir. Burada elektrokimyəvi tətbiqlər üçün əlavə təchizat və titan elektrod/sonotrodla təchiz edilmiş Hielscher UP100H (100 vatt, 30kHz) ultrasəs homogenizatorundan istifadə olunur. Durulaşdırılmış sulfat turşusunun elektrolizi nəticəsində hidrogen və oksigen qazları əmələ gəlir. Ultrasəs emalı elektrod səthində diffuziya qatının qalınlığını azaldır və elektroliz zamanı kütlə ötürülməsini yaxşılaşdırır.

Ultrasəslə omik qızdırma – qida emalında çoxsaylı tətbiqlər

Ultrasəslə omik qızdırma qida emalının geniş tətbiq sahələrində araşdırılıb. Pasterizasiya və sterilizasiya zamanı bu üsul vitaminləri, dadları və tekstura xüsusiyyətlərini qoruyaraq mikroorqanizmlərin sürətli və bərabər inaktivasiyasını təmin edir. Fermentlərin inaktivasiyası və ya toxumların dekontaminasiyası kimi stabilləşdirmə proseslərində emal intensivliyinə dəqiq nəzarət imkanı verir. Bu üsul xüsusilə ekstraksiya üçün – istər efir yağlarının, istər bitki zülallarının, istərsə də bioaktiv birləşmələrin ekstraksiyası olsun – perspektivlidir; burada ultrasəsin yaratdığı kavitasiya bu maddələrin ayrılmasını sürətləndirir, omik qızdırma isə həlledicinin səmərəli nüfuzunu asanlaşdırır. Bu üsul həmçinin bərabər qızdırma və qarışdırmanın həlledici əhəmiyyət daşıdığı süd məhsulları, meyvə lətləri, şirələr və emulsiyalar daxil olmaqla maye və yarımbərk qidaların emalında tətbiq edilib.

Qida sənayesində ultrasəslə omik qızdırmanın əsas tətbiqlərinə aşağıdakılar daxildir:

Pasterizasiya və sterilizasiya: orqanoleptik keyfiyyəti və qida dəyərini qoruyaraq mikroorqanizmlərin sürətli, bərabər inaktivasiyası.
Bioaktiv birləşmələrin və efir yağlarının ekstraksiyası: ultrasəsin yaratdığı kavitasiya omik elektroporasiya ilə birlikdə fitokimyəvi maddələrin, zülalların və lipidlərin ayrılmasını sürətləndirir.
Meyvə və tərəvəzlərin blanşlaşdırılması: rəng, dad və ya vitaminlərin minimal itkisi ilə fermentlərin effektiv inaktivasiyası.
Susuzlaşdırma və buxarlandırma prosesləri: qurutma və ya qatılaşdırma mərhələlərində nəmin uzaqlaşdırılmasının sürətləndirilməsi və enerjiyə qənaət.
Fermentasiyanın dəstəklənməsi: nəzarət olunan qızdırma və gücləndirilmiş kütlə ötürülməsi mikroorqanizmlərin fəaliyyətini və məhsul çıxımını yaxşılaşdıra bilər.
Maye və yarımbərk qidaların ümumi qızdırılması: lokal həddindən artıq qızmış sahələrin yaranmasının qarşısını alaraq süd məhsullarında, şirələrdə, pürelərdə və emulsiyalarda temperaturun bərabər paylanması.

Bu video elektrodun birbaşa ultrasəslə emalının H tipli elektroliz qurğusunda elektrik cərəyanına müsbət təsirini göstərir. Burada elektrokimyəvi tətbiqlər üçün təkmilləşdirilmiş və titan elektrod/sonotrodla təchiz olunmuş Hielscher UP100H (100 vatt, 30kHz) ultrasəs homogenizatorundan istifadə olunur. Durulaşdırılmış sulfat turşusunun elektrolizi nəticəsində hidrogen və oksigen qazları əmələ gəlir. Ultrasəs emalı elektrod səthindəki diffuziya təbəqəsinin qalınlığını azaldır və elektroliz zamanı kütlə ötürülməsini yaxşılaşdırır. Ultrasəs emalı elektrolitik hüceyrədə hidrogen qazının əmələgəlmə sürətini əhəmiyyətli dərəcədə artıra bilər.

Qida sənayesi üçün ultrasəslə omik qızdırmanın üstünlükləri

Qida sənayesi üçün ultrasəslə omik qızdırmanın üstünlükləri çoxşaxəlidir. Bu texnologiya emal müddətini və enerji sərfini azaldır, hətta heterogen matrislərdə belə yüksək dərəcədə bərabər qızdırma təmin edir və istiliyə həssas birləşmələrin termik parçalanmasını minimuma endirir. Həm qızdırma, həm də ultrasəs təsirləri qidanın öz daxilində yarandığı üçün proses böyük xarici istilik dəyişdiricilərinə ehtiyacı aradan qaldırır və texniki xidmət xərclərini azaldır. Ən əsası, sərt emal üsullarından və ya kimyəvi əlavələrdən asılılığı azaltmaqla təmiz etiketli məhsullara və dayanıqlı emala artan diqqətlə uyğunlaşır. Beləliklə, ultrasəslə omik qızdırma təhlükəsiz, qidalı və ətraf mühitə məsuliyyətli yanaşma ilə həyata keçirilən qida istehsalına gələcək tələbatı ödəmək üçün güclü bir vasitə kimi seçilir.

Üstünlüklər

Bərabər qızdırma: Ultrasəs istilik kanallarının yaranmasına qarşı təsir göstərərək heterogen qidalarda temperaturun bərabər paylanmasını təmin edir.
Sürətli emal: Omik qızdırmanın və ultrasəsin birgə təsiri pasterizasiya, sterilizasiya və ekstraksiya müddətlərini qısaldır.
Enerji səmərəliliyi: Ənənəvi termik emalla müqayisədə daha aşağı ümumi enerji sərfi.
Qida maddələrinin və dadın qorunması: Daha yumşaq termik yüklər vitaminləri, antioksidantları və uçucu dad-aroma birləşmələrini qoruyur.
Təkmilləşdirilmiş ekstraksiya: Elektroporasiya və kavitasiya bioaktiv birləşmələrin, efir yağlarının və zülalların ayrılmasını sürətləndirir.
Qida təhlükəsizliyi: Minimal keyfiyyət itkisi ilə mikroorqanizmlərin və fermentlərin effektiv inaktivasiyası.
Miqyaslandırma imkanı və çeviklik: Maye və yarımbərk qidalara tətbiq edilə bilər.
Təmiz emal: Həlledicisiz, kimyəvi maddələrsiz və dayanıqlı “təmiz etiketli” istehsala uyğun.

Qida emalında təkmilləşdirilmiş omik qızdırma üçün ultrasəs elektrodları

Hielscher ultrasəs elektrodları (sono-elektrodlar) omik qızdırmada xüsusi üstünlük verir, çünki onlar bir qurğuda bir-birini tamamlayan iki mexanizmi birləşdirir: elektrik cərəyanının verilməsi və ultrasəs titrəyişləri. Elektrod həcm boyu Coul qızdırılması üçün lazım olan dəyişən cərəyanı tətbiq edərkən onun eyni vaxtda 20 kHz tezliyində rəqsi bitki hüceyrələrinin divarlarını parçalayan və mühiti homogenləşdirən kavitasiya, mikroaxınlar və kəsilmə qüvvələri yaradır. Bu ikili təsir istilik kanallarının yaranmasını minimuma endirir, daha bərabər elektrik keçiriciliyini təmin edir və bununla da bütün nümunə boyu bərabər qızdırma yaradır. Eyni zamanda, ultrasəs ekstraksiyasının təsiri kütlə ötürülməsini sürətləndirir və hüceyrədaxili birləşmələrin ayrılmasını təşviq edərək məhsul çıxımını və keyfiyyətini daha da artırır. Kommersiya tətbiqlərində Hielscher UIP2000hdT elektrod sistemi (hər elektrod üçün 2000 W) fasiləsiz sənaye istehsalı üçün tələb olunan möhkəmliyi təmin edir, UP100H (100 W) və VialTweeter kimi daha kiçik qurğular isə laboratoriya miqyaslı tədqiqatlar və prosesin optimallaşdırılması üçün çevik alətlər kimi xidmət edir.

Niyə Hielscher Ultrasonics?

yüksək səmərəlilik
ən müasir texnologiya
etibarlılıq və möhkəmlik
tənzimlənən, dəqiq proses nəzarəti
partiya ilə və axın xəttində emal
istənilən həcm üçün
ağıllı proqram təminatı
ağıllı funksiyalar (məsələn, proqramlaşdırılma imkanı, məlumatların protokollaşdırılması, uzaqdan idarəetmə)
asan və təhlükəsiz istifadə
az texniki xidmət tələbi
CIP (yerində təmizləmə)

Aşağıdakı cədvəl omik qızdırma sonikatorlarımızın / ultrasəs elektrodlarımızın təxmini emal gücü barədə məlumat verir:

Partiyanın həcmi	Axın sürəti	Tövsiyə olunan cihazlar
0,5–1,5mL	n.a.	VialTweeter
1–500mL	10–200mL/min	UP100H
0,1–20L	0,2–4L/min	UIP2000hdT

Layihələndirmə, istehsal və məsləhət xidmətləri – Almaniyada istehsal olunan keyfiyyət

Hielscher ultrasəs cihazları ən yüksək keyfiyyət və dizayn standartları ilə tanınır. Möhkəmlik və asan istifadə ultrasəs cihazlarımızın sənaye müəssisələrinə problemsiz inteqrasiyasına imkan verir. Hielscher ultrasəs cihazları ağır şəraitin və yüksək tələblər qoyan mühitlərin öhdəsindən asanlıqla gəlir.

Hielscher Ultrasonics ISO sertifikatlı şirkətdir və ən müasir texnologiyaya və istifadə rahatlığına malik yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs cihazlarına xüsusi diqqət yetirir. Əlbəttə, Hielscher ultrasəs cihazları CE normalarına uyğundur və UL, CSA və RoHs tələblərini ödəyir.

Əlaqəli mövzular

Ədəbiyyat / İstinadlar

Kumar, R., Chopra, S., Choudhary, A.K. et al. (2023): Cleaner production of essential oils from Indian basil, lemongrass and coriander leaves using ultrasonic and ohmic heating pre-treatment systems. Scientific Reports 13, 4434 (2023).
Eun-Rae Cho, Dong-Hyun Kang (2024): Development and investigation of ultrasound-assisted pulsed ohmic heating for inactivation of foodborne pathogens in milk with different fat content. Food Research International,Volume 179,2024,
Kutlu, N., Isci, A., Sakiyan, O., & Yilmaz, A. E. (2021): Effect of ohmic heating on ultrasound extraction of phenolic compounds from cornelian cherry (Cornus mas). Journal of Food Processing and Preservation, 45, e15818.

Tez-tez verilən suallar

Omik qızdırma və Coul qızdırılması eynidirmi?

Tam olaraq deyil. Coul qızdırılması əsas fiziki təsirdir: elektrik cərəyanı keçiricidən keçdikdə elektrik enerjisi materialın müqavimətinə uyğun olaraq istiliyə çevrilir. Omik qızdırma isə bu təsirin praktiki tətbiqidir. Qida, bitki və ya bioloji sistemlərdə dəyişən cərəyan məqsədli şəkildə müqavimətli mühit rolunu oynayan materialdan keçirilir və onun bütün həcmi boyu bərabər istilik yaradır. Qısaca, Coul qızdırılması prinsipdir, omik qızdırma isə bu prinsipə əsaslanan prosesdir.

Omik qızdırma qurğusu hansı hissələrdən ibarətdir?

Tipik omik qızdırma sisteminə dəyişən cərəyanı təmin edən enerji mənbəyi, məhsulun yerləşdiyi emal kamerası və cərəyanın nümunədən keçməsinə imkan verəcək şəkildə yerləşdirilmiş elektrodlar daxildir. Dəqiq nəzarəti təmin etmək üçün qurğu gərginliyi, cərəyanı və temperaturu izləyən sensorlarla, həmçinin bərabər qızdırma şəraitini saxlamaq üçün tənzimləyici bloklarla təchiz olunur.

Coul qızdırılması nədir?

Coul qızdırılması – müqavimətlə qızdırma da adlanır – elektrik cərəyanı keçirici materialdan keçərək istilik ayırdıqda baş verir. Yaranan istiliyin miqdarı materialın müqaviməti və cərəyan şiddətinin kvadratı ilə mütənasibdir.

Omik qızdırma ilə Coul qızdırılması arasında fərq nədir?

Coul qızdırılması elektrik müqaviməti nəticəsində istiliyin yaranmasının ümumi fiziki prosesini ifadə edir. Omik qızdırma bu prinsipin məqsədli tətbiqidir; burada təbii keçiriciliklərindən istifadə etməklə sürətli və həcm boyu bərabər qızdırmaya nail olmaq üçün dəyişən cərəyan qida və ya bioloji materiallardan keçirilir.

Omik qızdırma harada tətbiq olunur?

Omik qızdırma qida emalında, bitki mənşəli maddələrin ekstraksiyasında, pasterizasiyada, sterilizasiyada, fermentlərin inaktivasiyasında və materialşünaslıqda xarici istilik ötürülməsinə əsaslanmadan sürətli, bərabər daxili qızdırmanın tələb olunduğu hər yerdə tətbiq edilir.

Omik plazma nədir?

Omik plazma elektrik cərəyanının enerjini müqavimət vasitəsilə yaydığı və Coul effekti ilə plazma hissəciklərini qızdırdığı plazmadır. Bu anlayış plazmanın məhdudlaşdırılması və nüvə sintezi tədqiqatlarında əsas əhəmiyyət daşıyır.

Qida sənayesində omik qızdırmanın faydaları nələrdir?

Qida tətbiqlərində omik qızdırma sürətli və bərabər qızdırma təmin edir, temperatur qradiyentlərini minimuma endirir və emal müddətlərini qısaldır. Enerji sərfini azaltmaqla yanaşı, qida maddələrinin, dadların və teksturaların qorunmasına kömək edir. Bu xüsusiyyətlər onu müasir qida istehsalı üçün cəlbedici “təmiz etiketli” texnologiyaya çevirir.