Ултразвукова обработка на мед
Медът се радва на голямо търсене като храна и лечебно средство. Ултразвуковата обработка е ефективен начин за унищожаване на нежелани компоненти, като кристали и микробни клетки в меда. Като нетермична технология за обработка, ултразвуковата декристализация на меда предотвратява нежеланото повишаване на HFM и осигурява по-добро запазване на диастазата, аромата и вкуса.
Предимства на ултразвуковата декристализация на мед
Ултразвуковата декристализация е ефективна алтернатива на традиционните методи за декристализация на мед чрез нагряване. Ултразвуковата декристализация на мед предлага многобройни предимства пред конвенционалния метод на нагряване, което прави ултразвуковата обработка на меда по-добрия метод за втечняване, декристализация и стабилизиране на мед:
Ултразвуковата декристализация предлага редица предимства и може да се адаптира към всички видове мед и мащаби на производство. Ултразвуковите устройства на Hielscher позволяват прецизно управление и могат да се настройват според фактори като вискозитета на меда, размера на кристалите и стандартите за качество. Така ултразвуковите устройства на Hielscher осигуряват висока ефективност и лесна, безопасна работа.
Микроскопски изображения на обработен мед:
(a) Контролна проба. Преди обработката медът изглежда като мрежа от игловидни кристали. Тъмните кръгове са въздушни мехурчета. (b) Проби, термично обработени при 40°C, след 20 min термична обработка; (c) Проби, обработени при 40°C+ ултразвук, след 20 min обработка.
(Научна публикация и изображение: ©Deora et al., 2013)
Ултразвукова обработка на мед
Ултразвуковата обработка е нетермична алтернатива за обработване на много течни хранителни продукти. Нейното механично действие се използва за щадяща, но ефективна микробна инактивация и намаляване на размера на частиците. Когато медът се подложи на ултразвукова обработка, повечето дрождеви клетки се унищожават. Дрождевите клетки, които преживяват ултразвуковата обработка, обикновено губят способността си да растат. Това значително намалява скоростта на ферментация на меда.
Ултразвуковата обработка също така втечнява меда, като премахва съществуващите кристали и потиска по-нататъшната кристализация в меда. В това отношение тя е сравнима с нагряването на меда. Втечняването с помощта на ултразвук може да протича при значително по-ниски технологични температури от приблизително 35°C и може да намали времето за втечняване до по-малко от 30 секунди. Kai (2000) изследва ултразвуковото втечняване на австралийски видове мед (Brush box, Stringy bark, Yapunyah и Yellow box). Изследванията показват, че ултразвуковата обработка при честота 20kHz втечнява напълно кристалите в меда. Ултразвуково обработените проби остават във втечнено състояние приблизително 350 дни (+20% в сравнение с термичната обработка). Благодарение на минималното топлинно въздействие ултразвуковото втечняване води до по-добро запазване на аромата и вкуса. Пробите, подложени на ултразвукова обработка, показват само много слабо повишаване на HMF и малко понижаване на диастазната активност. Тъй като е необходима по-малко топлинна енергия, прилагането на ултразвук спомага за намаляване на разходите за обработка в сравнение с конвенционалното нагряване и охлаждане.
Промишлено ултразвуково устройство UIP6000hdT за втечняване и микробно стабилизиране на мед.
Изследванията на Kai (2000) разкриват също, че различните видове мед изискват различна интензивност и продължителност на ултразвуковата обработка. По тази причина препоръчваме провеждането на изпитвания с настолна система за ултразвукова обработка. Предварителните изпитвания трябва да се провеждат в периодичен режим, докато следващите технологични изпитвания изискват проточна клетка за рециркулация под налягане или за изпитване в поточна линия.
Какво показват изследванията за ултразвуковата декристализация на мед
Медът е преситен разтвор на глюкоза и има склонност да кристализира спонтанно при стайна температура под формата на глюкоза монохидрат. Традиционно се използва термична обработка за разтваряне на кристалите на D-глюкоза монохидрат в меда и за забавяне на кристализацията. Този подход обаче влияе неблагоприятно върху деликатния вкус на меда. Много изследователи съобщават за благоприятното прилагане на мощен ултразвук при меда. Доказано е, че прилагането на ултразвук премахва съществуващите кристали и също забавя процеса на кристализация, което го прави икономически ефективна технология. Анализът на процеса на кристализация показва, че пробите мед, подложени на ултразвукова обработка, остават в течно състояние по-дълго от термично обработения мед. Освен това не са наблюдавани значителни ефекти върху показателите за качество на меда, като съдържание на влага, електропроводимост или pH. Изследванията показват, че като цяло ултразвуковата обработка (напр. с ултразвукова сонда с честота 24 kHz от модела UP400St, при периодична обработка) води до по-бързо разтваряне на кристалите в сравнение с термичната обработка.
(вж. Deora et al., 2013)
Basmacı (2010) сравнява ултразвуковата обработка и високото хидростатично налягане като варианти за обработка при втечняване на мед. Докато обработката с високо хидростатично налягане се оказва твърде скъпа и неефективна, ултразвукът дава много добри резултати. Затова ултразвуковата обработка е препоръчана като алтернатива на традиционната термична обработка на мед.
Önur et al. (2018) стигат до същото заключение при сравняване на конвенционалната термична обработка при 50ºC, ултразвуковото втечняване и… Те препоръчват ултразвуковата обработка на мед пред термичната обработка и обработката под налягане поради удобството, по-краткото време за обработка и по-малкото влошаване на качеството.
Sidor et al. (2021) сравняват ултразвуковото втечняване с микровълновото нагряване за разтваряне на захарни кристали в липов, акациев и полифлорен мед. Основен недостатък на микровълновото нагряване са значително повишените стойности на HMF, промените в ензимната активност и голямото понижение на диастазното число. За разлика от него ултразвуковото втечняване води само до най-малки промени в свойствата на меда, поради което изследователският екип категорично препоръчва ултразвуковата обработка на мед за забавяне на процеса на кристализация.
Ултразвуковата обработка съкращава времето за втечняване на твърд мед, без да влошава качеството му.
Ултразвуково устройство UIP2000hdT за монтаж отгоре с Cascatrode върху мобилна стойка за втечняване на мед и разтваряне на захар в периодичен режим и в поточна линия.
Високопроизводителни ултразвукови устройства за декристализация и стабилизиране на мед
Hielscher Ultrasonics произвежда и доставя високопроизводителни ултразвукови устройства за обработка на течни хранителни продукти, като втечняване на мед, намаляване на кристалите (разтваряне на захар, декристализация) и микробно стабилизиране. Специално разработеното ултразвуково оборудване за обработка на мед позволява равномерна и надеждна обработка. Това гарантира производството на мед с превъзходно качество при спазване на стандартите за качество. За обработката на мед Hielscher Ultrasonics предлага специални сонотроди (ултразвукови сонди), които са идеални за изключително равномерна обработка на вискозни течности като мед.
Таблицата по-долу дава представа за приблизителния капацитет за обработка на нашите ултразвукови устройства:
| Обем на партидата | Дебит | Препоръчителни устройства |
|---|---|---|
| 10 до 2000mL | 20 до 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 до 20L | 0,2 до 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 до 150L | 3 до 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 до 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | по-голям | група от UIP16000 |
Свържете се с нас! / Попитайте ни!
Проектиране, производство и консултации – качество, произведено в Германия
Ултразвуковите устройства на Hielscher са добре познати с най-високите си стандарти за качество и проектиране. Здравината и лесната работа позволяват безпроблемното интегриране на нашите ултразвукови устройства в промишлени инсталации. Ултразвуковите устройства на Hielscher лесно се справят с тежки условия и взискателна работна среда.
Hielscher Ultrasonics е компания, сертифицирана по ISO, и поставя специален акцент върху високопроизводителни ултразвукови устройства с най-съвременна технология и удобство за потребителя. Разбира се, ултразвуковите устройства на Hielscher са в съответствие с CE и отговарят на изискванията на UL, CSA и RoHs.
- висока ефективност
- най-съвременна технология
- надеждност и здравина
- периодична обработка и обработка в поточна линия
- за всякакъв обем – от малки партиди до голям обем, преминаващ за час
- научно доказано
- интелигентен софтуер
- лесно, линейно увеличаване на мащаба
- интелигентни функции (напр. регистриране на данни)
- CIP (почистване на място)
Литература / Източници
- Basmacı, İpek (2010): Effect of Ultrasound and High Hydrostatic Pressure (Hhp) on Liquefaction and Quality Parameters of Selected Honey Varieties. Master of Science Thesis, Middle East Technical University, 2010.
- D’Arcy, Bruce R. (2017): High-power Ultrasound to Control of Honey Crystallisation. Rural Industries Research and Development Corporation 2007.
- İpek Önür, N.N. Misra, Francisco J. Barba, Predrag Putnik, Jose M. Lorenzo, Vural Gökmen, Hami Alpas (2018): Effects of ultrasound and high pressure on physicochemical properties and HMF formation in Turkish honey types. Journal of Food Engineering, Volume 219, 2018. 129-136.
- Deora, Navneet S.; Misra, N.N.; Deswal, A.; Mishra, H.N.; Cullen, P.J.; Tiwari, B.K. (2013): Ultrasound for Improved Crystallisation in Food Processing. Food Engineering Reviews, 5(1), 2013. 36-44.
- Sidor, Ewelina; Tomczyk, Monika; Dżugan, Małgorzata (2021): Application Of Ultrasonic Or Microwave Radiation To Delay Crystallization And Liquefy Solid Honey. Journal of Apicultural Science, Volume 65, Issue 2, December 2021.
- Alex Patist, Darren Bates (2008): Ultrasonic innovations in the food industry: From the laboratory to commercial production. Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 9, Issue 2, 2008. 147-154.
- Subramanian, R., Umesh Hebbar, H., Rastogi, N.K. (2007): Processing of Honey: A Review. in: International Journal of Food Properties 10, 2007. 127-143.
- Kai, S. (2000): Investigation into Ultrasonic Liquefaction of Australian Honeys. The University of Queensland (Australia), Department of Chemical Engineering.
- National Honey Board (2007): Fact Sheets.
Факти, които си струва да знаете
Основна информация за обработката на мед
Медът е продукт с висок вискозитет и характерни вкус и аромат, цвят и текстура.
Медът се състои от глюкоза, фруктоза, вода, малтоза, triaccharides и други въглехидрати, захароза, минерали, белтъци, витамини и ензими, дрожди и други топлоустойчиви микроорганизми и малки количества органични киселини (вж. диаграмата по-долу). Високото съдържание на тетрациклини, фенолни съединения и водороден пероксид в меда му придава антимикробни свойства.
Ензими в меда
Медът съдържа ензими, разграждащи нишестето. Ензимите са чувствителни към топлина и затова служат като показател за качеството на меда и степента на термична обработка. Основните ензими включват инвертаза (α-глюкозидаза), диастаза (α-амилаза) и глюкозооксидаза. Това са ензими с важно значение за храненето. Диастазата хидролизира въглехидратите, за да се улесни усвояването им. Инвертазата хидролизира захарозата и малтозата до глюкоза и фруктоза. Глюкозооксидазата катализира превръщането на глюкозата с образуване на глюконова киселина и водороден пероксид. Медът съдържа също каталаза и кисела фосфатаза. Ензимната активност обикновено се измерва като диастазна активност и се изразява чрез диастазно число (DN). Стандартите за мед определят минимално диастазно число 8 в обработения мед.
Дрожди и микроорганизми в меда
Извлеченият мед съдържа нежелани съставки, като дрожди (обикновено осмофилни, устойчиви на захар) и други топлоустойчиви микроорганизми. Те са отговорни за развалянето на меда по време на съхранение. Голям брой дрожди води до бърза ферментация на меда. Скоростта на ферментация на меда е свързана и със съдържанието на вода/влага. Съдържание на влага 17% се счита за безопасно ниво за забавяне на активността на дрождите. От друга страна, вероятността за кристализация нараства с намаляването на съдържанието на влага. Брой дрожди 500cfu/mL или по-малко се счита за приемливо ниво за търговски цели.
Кристализация / Озахаряване на меда
Медът кристализира естествено, тъй като е преситен захарен разтвор със съдържание на захар над 70% спрямо съдържание на вода около 18%. Глюкозата спонтанно се отделя от преситеното състояние, като губи вода и преминава в по-стабилно наситено състояние на глюкоза монохидрат. Това води до образуването на две фази – течна фаза отгоре и по-твърда кристална форма отдолу. Кристалите образуват решетка, която обездвижва други компоненти на меда в суспензията, като по този начин създава полутвърдо състояние (National Honey Board, 2007). Кристализацията или озахаряването е нежелателно, тъй като представлява сериозен проблем при обработката и търговията с мед. Освен това кристализацията ограничава изтичането на необработения мед от съдовете за съхранение.
Термична обработка при обработването на мед
След извличане и филтриране медът се подлага на термична обработка, за да се намали нивото на влага и да се унищожат дрождите. Нагряването спомага за втечняването на кристалите в меда. Въпреки че термичната обработка може ефективно да намали намаляването на влагата, да намали и забави кристализацията и да унищожи напълно дрождевите клетки, тя води и до влошаване на продукта. Нагряването значително повишава нивото на хидроксиметилфурфурал (HMF). Максималното допустимо по закон ниво на HMF е 40mg/kg. Освен това нагряването намалява ензимната активност (напр. на диастазата), влияе върху сетивните качества и намалява свежестта на меда. Термичната обработка също потъмнява естествения цвят на меда (покафеняване). По-специално нагряването над 90°C води до карамелизация на захарта. Поради неравномерното предаване на топлина и топлинно въздействие термичната обработка не е достатъчно ефективна за унищожаване на топлоустойчивите микроорганизми.
Поради ограниченията на термичната обработка изследователските усилия се съсредоточават върху нетермични алтернативи, като микровълново лъчение, инфрачервено нагряване, ултрафилтрация и ултразвукова обработка. Като нетермичен метод ултразвуковата обработка предлага големи предимства в сравнение с алтернативните техники за обработка на мед.
Hielscher Ultrasonics произвежда високопроизводителни ултразвукови хомогенизатори от лабораторен до промишлен мащаб.


