Ултразвук в хранително-вкусовата промишленост

Приложението на мощен ултразвук се използва за многобройни приложения в хранително-вкусовата промишленост, включително екстракция, хомогенизация, пастьоризация и ферментация. Като нетермична обработка, ултразвукът подобрява процесите на производство на храни чрез по-високи добиви, по-високо качество, подобрени хранителни и вкусови профили, както и спестяваща време и разходи обработка.

Ултразвукови приложения в хранително-вкусовата промишленост

Мощният ултразвук има широк спектър от приложения в хранително-вкусовата промишленост, включително екстракция, смесване, емулгиране, пастьоризация, дегазиране и омекотяване на месото. Освен тези основни приложения, силовият ултразвук се прилага и за подобряване на замразяването, размразяването и сушенето на хранителни продукти.
Основните предимства на високоинтензивния ултразвук са свързани с подобряването на различни операции по преработка на храни, като намаляване на времето за обработка, увеличаване на добивите, подобряване на качеството на продукта и позволяват по-икономична обработка на разходи и време.

В следващия параграф можете да намерите основните приложения на високоинтензивния ултразвук в хранително-вкусовата промишленост:

• Екстракция: Ултразвукът може да се използва за извличане на биоактивни съединения от растителни материали, като антиоксиданти, пигменти и етерични масла. Този процес е известен като ултразвукова екстракция и може да се използва за производство на висококачествени екстракти за по-кратко време и с по-ниска консумация на разтворител от традиционните методи.
• Хомогенизиране и емулгиране: Ултразвуковата хомогенизация може да се използва за производство на стабилни емулсии и суспензии, като дресинги за салати, майонеза, кремове и млечни продукти. Процесът включва използване на високочестотни звукови вълни за разграждане на мастните глобули в течността, което води до гладка и равномерна текстура.
  Намерете инструкцията стъпка по стъпка и видео за ултразвукова емулгиране на майонеза тук!
• Запазване: Ултразвукът с висока интензивност може да се използва за инактивиране на микроорганизми, като бактерии и дрожди, в хранителните продукти. Процесът, известен като пастьоризация с помощта на ултразвук, може да удължи срока на годност на хранителните продукти и да намали риска от хранителни заболявания. Като техника без термична обработка, ултразвукът избягва използването на много високи температури, като по този начин предотвратява свързаното с това разграждане на чувствителните към топлина хранителни вещества.

• Дегазация: С прилагането на ултразвук върху течност газовите мехурчета, уловени в течности, се разбъркват. В резултат на това тези въздушни и газови мехурчета се доближават един до друг и се сливат. Това означава, че те растат до по-голям размер на мехурчета, което им позволява да плуват до върха на течността и могат лесно да бъдат отстранени.
• Разтваряне: Благодарение на изключителните си възможности за смесване и смесване, ултразвукът е много ефективен за получаване на силно наситени и дори пренаситени разтвори. Това се използва в процесите на кристализация, както и при производството на саламура.
• Ферментация: Тъй като ултразвуковите вълни перфорират и разграждат клетъчните стени на микроорганизмите, те стават по-податливи на процеса на ферментация. В същото време ултразвукът ускорява транспортирането на хранителни вещества и кислород до микроорганизмите, като по този начин засилва тяхната метаболитна активност. Като цяло ултразвукът увеличава скоростта на ферментация, намалява времето за ферментация и подобрява добива на желания краен продукт. Тази технология е особено полезна за производството на храни и напитки, като млечни продукти, кисело мляко, бира, комбуча и вино.
• Намаляване на вискозитета преди сушене със спрей: Ултразвуковите сили на срязване могат значително да намалят вискозитета при изтъняване на срязване и тиксотропни суспензии. Прилагането на ултразвуково разреждане преди пръскане и спрей сушилни позволява значително да се увеличи производителността на пръскащото оборудване. Кулите за сушене със спрей често са тясното място в производствената линия. С ултразвук капацитетът на съществуващите спрей сушилни може да бъде увеличен.

• Замразяване: Ултразвуковото замразяване може да се използва за намаляване на образуването на ледени кристали в хранителните продукти по време на процеса на замразяване. Процесът включва подлагане на храната на високочестотни звукови вълни, докато се замразява. Ултразвуковите вълни създават вибрации, които предотвратяват образуването на големи ледени кристали, което води до продукт с по-гладка текстура и по-добро качество.
• Размразяване: Ултразвуковото размразяване може да се използва за намаляване на времето за размразяване на замразените хранителни продукти. Процесът включва подлагане на замразения продукт на ултразвукови вълни, които генерират топлина и ускоряват процеса на размразяване. Тъй като ултразвукът насърчава много равномерното разпределение на енергията, ултразвуковото размразяване може да бъде особено полезно за продукти, които трудно се размразяват равномерно, като месо, морски дарове, плодове и зеленчуци.
  При замразяване, размразяване и сушене силовият ултразвук причинява значителни подобрения в процесите на пренос на маса и енергия, което ускорява тези процеси и ги прави по-икономични.
• Откриване на течове на бутилка: Ултразвукът е много ефективен начин за откриване на течове и пукнатини в бутилки и кутии с въглеродни напитки като сода, бира, пенливо вино и др. Ултразвукът се прилага и при дегазиране на газирани напитки, например бира преди бутилиране, процес, известен като дефобиране.
• Саламура / мариноване: Саламурата е често срещан процес при консервирането и производството на храни, особено за месо, риба, сирене и зеленчуци. Ултразвукът съкращава времето за саламура и позволява да се използват намалени количества натриев хлорид в сравнение с традиционно саламурените храни и киселите краставички.
• Хидратация / Рехидратация: Мощният ултразвук е прост, но високоефективен метод за хидратиране или рехидратиране на хранителни продукти като сушени бобови растения (напр. боб, нахут) или дехидратирани гъби. Тъй като ултразвукът отваря клетъчните пори в храната, водата може да проникне бързо. Това води до ускорено подуване на импулсите и впоследствие до по-кратко време за готвене.
• Декристализация на меда: Като нетермична обработка, ултразвукът се използва ефективно за предотвратяване на образуването на големи захарни кристали в меда. Освен това, вече образуваните големи кристали в меда могат да бъдат декристализирани чрез ултразвукова обработка. Като високоефективна техника за разтваряне, ултразвуковите апарати тип сонда разтварят захарни кристали, което води до равномерно гладък мед. Освен това ултразвукът подобрява микробиологичното качество на меда, тъй като нежеланите микроби се инактивират поради ефекта на ултразвуковото разрушаване на клетките.
• Пържене: Ултразвуковото пържене може да се използва за намаляване на абсорбцията на масло в пържени хранителни продукти. Процесът включва потапяне на месото или зеленчука в горещо олио, като същевременно се подлага на високочестотни звукови вълни. Ултразвуковите вълни създават малки мехурчета на повърхността на храната, които намаляват контактната площ между зеленчука / месото и маслото, което води до по-малко усвояване на маслото и по-здравословен краен продукт. Ултразвуковото пържене позволява да се готви храна при по-ниски температури, създавайки превъзходни вкусови профили, запазвайки хранителните вещества.
  Научете как ултразвуковото пържене произвежда по-здравословни, по-ароматни и хрупкави пържени картофи и картофен чипс!

Високоефективни ултразвукови апарати за хранително-вкусова промишленост

Индустриалните ултразвукови процесори на Hielscher Ultrasonics са високопроизводителни ултразвукови процесори, които са прецизно управляеми и по този начин позволяват възпроизводими резултати и непрекъснато качество на продукта. Тъй като могат да доставят много високи амплитуди, ултразвуковите процесори на Hielscher могат да се използват за много взискателни приложения.
Клиентите са доволни от изключителната здравина и надеждност на ултразвуковите системи на Hielscher. Ултразвуковите апарати Hielscher надеждно работят в области на тежки условия, взискателни среди и работа 24/7 и по този начин осигуряват ефективна и икономична обработка на храни. Ултразвуковата интензификация на процеса намалява времето за обработка и постига по-добри резултати, т.е. по-високо качество, по-високи добиви, нови продукти.
Чрез последователно прилагане на специални материали, например титан, неръждаема стомана, керамика или стъкло от различни класове, се гарантира съвместимостта на техниката с процеса.
Ултразвуковите процесори са удобни за оператора и удобни машини с ниска поддръжка и относително ниска цена.

Таблицата по-долу ви дава представа за приблизителния капацитет на обработка на нашите ултразвукови апарати:

Проектиране, производство и консултиране – Качество, произведено в Германия

Ултразвуковите апарати Hielscher са добре известни със своите най-високи стандарти за качество и дизайн. Здравината и лесната работа позволяват безпроблемното интегриране на нашите ултразвукови апарати в промишлени съоръжения. Тежките условия и взискателните условия се справят лесно с ултразвуковите апарати на Hielscher.

Hielscher Ultrasonics е сертифицирана по ISO компания и поставя специален акцент върху високопроизводителните ултразвукови уреди, отличаващи се с най-съвременна технология и удобство за потребителя. Разбира се, ултразвуковите апарати на Hielscher са съвместими с CE и отговарят на изискванията на UL, CSA и RoHs.

Факти, които си струва да знаете

Как работи ултразвукът в хранително-вкусовата промишленост?

Ултразвуковата обработка на храни е утвърдена технология, използвана за приложения за преработка на храни като смесване и хомогенизация, емулгиране, екстракция, разтваряне, дегазация & деаериране, омекотяване на месото, кристализация, както и функционализиране и модификация на междинни и крайни хранителни продукти. Инсталирани от десетилетия в предприятия за производство на храни, ултразвуковите кухненски роботи Hielscher са усъвършенствани и разработени, за да отговорят на изискванията на индустрията. Ултразвуковите процесори прилагат физически сили, създадени от мощни ултразвукови вълни, което води до генериране на кавитация.

Какво е акустична кавитация?

Акустичната кавитация, известна още като ултразвукова кавитация, е растеж и колапс на миниатюрни вакуумни мехурчета в ултразвуково поле, генерирано в течности или суспензии. Кавитационните мехурчета растат по време на редуващите се цикли на високо / ниско налягане, които са съответно фази на компресия и разреждане. След като е отгледан в продължение на няколко цикъла на променливо налягане, вакуумният мехур достига точка, в която не може да абсорбира повече енергия, така че балонът се взривява силно по време на цикъл на високо налягане. По време на колапса на мехурчето възникват локални екстремни условия, включително екстремни температури до 5,000K с много високи скорости на нагряване и охлаждане, налягане до 2000 atm и съответни разлики в налягането и течни струи със скорост до 280m/s. При тези кавитационни “горещи точки”, локално екстремните сили създават физически условия, които водят до смесване, извличане и повишен пренос на маса.

Акустичната кавитация, генерирана от високоинтензителен, нискочестотен ултразвук, създава интензивни сили на срязване и локално възникващи високи разлики в налягането и температурата, които осигуряват необходимото въздействие за интензивно смесване и пренос на маса. Тези ултразвукови сили на срязване се прилагат успешно за преработка на храни.

Литература/Препратки

• Li, Fei (2012): Development of Nano-material for Food Packaging. PhD Dissertation at Università degli Studi di Milano.
• Kentish, Sandra; Ashokkumar, Meiyazhagan (2011): The Use of Power Ultrasound to enhance Food Processing Technologies.
• Liu, C.F.; Zhou, W.B. (2008): Stimulating Bio-yogurt Fermentation by High Intensity Ultrasound Processing. Food Science Technology 2008.
• Misra, N.N.; Deora, Navneet Singh; Tiwari, Brijesh, Cullen, Patrick J. (2013): Ultrasound for Improved Crystallisation in Food Processing. Food Engineering Reviews 5(1), 2013. 36-44.
• Shalmashi, Anvar (2009): Ultrasound-Assisted Extraction of Oil from Tea Seeds. Journal of Food Lipids 16, 2009. 465–474.
• Uppala, Shivani; Kaur, Khushwinder; Kumar, Rajendra; Kaur Kahlon, Nakshdeep; Singh, Rachna; Mehta, S.K. (2017): Encompassment of Benzyl Isothiocyanate in cyclodextrin using ultrasonication methodology to enhance its stability for biological applications. Ultrasonics Sonochemistry 39, 2017. 25-33.
• Wu, J.; Gamage, T.V; Vilkhu, K.S:; Simons, L.K.; Mawson, R. (2007): Effect of thermosonication on quality improvement of tomato juice. Innovative Food Science and Emerging Technologies 9, 2008. 186–195.