Производство на сладолед, подобрено чрез ултразвук

Прилагането на мощен ултразвук има няколко благоприятни ефекта върху производството на висококачествен сладолед. Основните предимства на ултразвуковата обработка включват намаляване на размера на кристалите и ускоряване на замразяването на сладоледа. По този начин ултразвуковата обработка подобрява качеството и усещането при консумация, като същевременно намалява производствените разходи.

Ефекти на ултразвука върху производството на сладолед

Производството на сладолед включва сложна обработка с цел получаване на висококачествен сладък хранителен продукт, който удовлетворява изискванията на клиентите. Сложните етапи на обработка произтичат главно от факта, че сладоледът е една от най-сложните храни: сладоледът е както пяна, така и емулсия. Той съдържа ледени кристали и незамръзнала течна смес. Ултразвукът с висока мощност, прилаган при производството на сладолед, може да подпомогне образуването на зародиши на ледени кристали, за да ускори процеса на топло- и масообмен, съпътстващ замразяването. По този начин ултразвуковата обработка намалява размера на кристалите и съкращава времето за замразяване при производството на сладолед. Изследване на Mortazavi и Tabatabaie показва, че времето за замразяване при обработката на сладолед може да бъде намалено с около 30% чрез ултразвукова обработка в продължение на 20 min.

Производство на сладолед и предимствата на ултразвука

За производството на сладолед е необходима сладоледена смес. Тази сладоледена смес се състои от мляко, мляко на прах, сметана, масло или растителна мазнина, захар, сухо вещество, емулгатор, стабилизатор, както и добавки като плодове, ядки, ароматизанти и оцветители. Тази специална смес трябва да бъде хомогенизирана и пастьоризирана, след което се разбърква бавно по време на замразяването, за да се предотврати образуването на големи ледени кристали. При това в нея се въвеждат много малки въздушни мехурчета (т.нар. процес на аериране), за да се разпени сладоледът и да се получи студен десерт с гладка текстура. Ултразвуковата обработка подпомага равномерното разпределение на всички съставки на сладоледената смес и същевременно допринася за пастьоризацията. Прочетете повече за ултразвуковата пастьоризация на течни храни тук!
Впоследствие при производството на сладолед се прилага ултразвукова обработка на етапа на замразяване. Ултразвуковата обработка подпомага образуването на зародиши и растежа на ледените кристали, така че процесът на замразяване се ускорява значително. Същевременно ултразвуковата обработка намалява размера на ледените кристали, така че се получават равномерно малки ледени кристали. Това придава на сладоледа гладка текстура и приятно усещане в устата – две качествени характеристики, които потребителите ценят високо.

Етапи на производството на сладолед

Производството на сладолед има пет етапа:

1. приготвяне на сладоледената смес
2. хомогенизация, пастьоризация, зреене на сладоледената смес
3. замразяване и аериране
4. оформяне и формоване
5. втвърдяване и опаковане

Етапи на производството на сладолед.
Източник:Dairy Processing Handbook. Издадено от Tetra Pak Processing Systems AB, Lund, Sweden. с.387.

Замразяване на сладолед, подпомогнато чрез ултразвук

По време на процеса на замразяване от преохладената вода се образуват кристали. Морфологията на ледените кристали играе важна роля за текстурата и физичните свойства на замразените и полузамразените храни. Тъй като размерът и разпределението на ледените кристали са от особено значение за качеството на размразените продукти с тъканна структура, при сладоледа се предпочитат по-малки ледени кристали, защото големите кристали водят до ледена текстура. Образуването на кристални зародиши е най-важният фактор за контролиране на разпределението на кристалите по размер по време на кристализацията. Затова скоростта на замразяване обикновено е параметърът, използван за контролиране на размера и разпределението по размер на ледените кристали в сладоледа. По време на разбиването и замразяването се впръсква въздух, за да се постигне гладката текстура на сладоледа. Така наречената „набухналост“, количеството впръскан въздух, се дозира – конкретно според съответната рецепта – пропорционално на общия обем на твърдите вещества и водата. Следователно набухналостта варира според различните рецептури за сладолед и технологичните потоци. Стандартният сладолед има набухналост от 100%, което означава, че крайният продукт се състои от равни обеми сладоледена смес и въздушни мехурчета.
Използването на високопроизводителните ултразвукови процесори на Hielscher води до по-добро качество на сладоледа чрез подпомагане на кристализацията, намаляване на размера на ледените кристали и предотвратяване на образуването на отлагания върху замразяващата повърхност. По-добрата консистенция и по-кремообразното усещане в устата се постигат благодарение на намаления размер на ледените кристали в сладоледа и подобреното разпределение на въздушните мехурчета. Значително по-краткото замразяване с приблизително 30% намалено време за замразяване води до по-висок капацитет на процеса и по-енергийно ефективен производствен процес.

Научно доказано: подобрено качество на сладоледа благодарение на ултразвуковата обработка

Aslan и Dogan (2021) изследват ефектите на ултразвуковата обработка върху производството на сладолед, използвайки ултразвуковия апарат със сонда UP400St на Hielscher (вж. снимката вляво). Резултатите от изследването показват, че ултразвукът подпомага намаляването на размера на частиците чрез кавитация. Установено е, че ултразвуковата обработка подобрява качеството на сладоледа и замразените хранителни продукти, тъй като води до по-малък размер на ледените кристали. Тъй като ледените кристали придават на сладоледа неповторимо усещане в устата, е много важно в процеса на замразяване да се получат възможно най-малките кристали, за да се предотврати зърнистата структура и да се постигнат желаната гладкост и мекота на сладоледа. Това изследване също така заключава, че ултразвуковата хомогенизация осигурява добре диспергирана емулсия. При оценка на сензорните характеристики и вкуса от потребителски панел е показано, че ултразвуковата хомогенизация на сладоледа помага да се удовлетворят предпочитанията на потребителите чрез по-малки ледени кристали и свързаното с тях приятно усещане на сладоледа в устата.
(срв. Aslan и Dogan, 2021)

Високопроизводителни ултразвукови процесори за хранителни продукти за производство на сладолед

Hielscher Ultrasonics има дългогодишен опит в прилагането на мощен ултразвук в промишлеността за храни и напитки, както и в много други промишлени отрасли. Нашите ултразвукови процесори са оборудвани с лесни за почистване (почистване на място CIP / стерилизация на място SIP) сонотроди и проточни клетки (частите в контакт с течността).
Промишлените ултразвукови апарати на Hielscher Ultrasonics могат да осигуряват много високи амплитуди при непрекъсната работа 24/7. Прецизното управление на амплитудата от ниски до високи интензитети е важно за фината настройка на процеса на ултразвукова обработка спрямо целевите продуктови характеристики на сладоледената рецептура.
С ултразвукови процесори за хранителни продукти от всякакъв размер Hielscher предлага надеждни системи за партидна и непрекъсната обработка на храни и напитки, включително сладолед. Докато за малка работилница за занаятчийски сладолед моделите ултразвукови апарати UP400St (400 вата) или UIP1000hdT (1000 вата) осигуряват достатъчен капацитет за обработка, промишлено предприятие за производство на сладолед ще инсталира моделите ултразвукови апарати с висок капацитет за обработка UIP6000hdT (6000 вата) или UIP16000hdT (16 000 вата).
Таблицата по-долу дава представа за приблизителния капацитет за обработка на нашите ултразвукови апарати:

Литература / Източници

• Mortazavi, A. and Tabatabaie, F. (2008): Study of Ice Cream Freezing Process after Treatment with Ultrasound. World Appl. Sci. J 4, 188-190.
• Aslan Türker, Duygu; Dogan, Mahmut (2021): Effects of ultrasound homogenization on the structural and sensorial attributes of ice cream: optimization with Taguchi and data envelopment analysis. Journal of Food Measurement and Characterization 15, 2021, 1-11.
• Vildan Akdeniz, A. Sibel Akalın (2019): New approach for yoghurt and ice cream production: High-intensity ultrasound. Trends in Food Science & Technology, Volume 86, 2019. 392-398.
• Petzold, G. and Aguilera, J. M. (2009): Ice Morphology: Fundamentals and Technological Applications in Foods. Food Biophysics Vol.4, No. 4, 378-396.
• Dairy Processing Handbook. Published by Tetra Pak Processing Systems AB, S-221 86 Lund, Sweden. p.387.