Ultrazvuk u prehrambenoj industriji

Primjena snažnog ultrazvuka koristi se za brojne primjene u preradi hrane, uključujući ekstrakciju, homogenizaciju, pasterizaciju i fermentaciju. Kao netermički tretman, ultrazvučna obrada poboljšava procese proizvodnje hrane kroz veće prinose, višu kvalitetu, poboljšan nutritivni profil i profil okusa, te kroz obradu koja štedi vrijeme i troškove.

Ultrazvučne primjene u preradi hrane

Snažni ultrazvuk ima širok spektar primjena u preradi hrane, uključujući ekstrakciju, miješanje, emulgiranje, pasterizaciju, otplinjavanje i omekšavanje mesa. Pored ovih glavnih primjena, snažni ultrazvuk se primjenjuje i za poboljšanje zamrzavanja, odmrzavanja i sušenja prehrambenih proizvoda.
Glavne prednosti ultrazvuka visokog intenziteta odnose se na poboljšanje različitih operacija prerade hrane, kao što su skraćivanje vremena obrade, povećanje prinosa, poboljšanje kvalitete proizvoda i omogućavanje ekonomičnije obrade koja štedi troškove i vrijeme.

U sljedećem odlomku možete pronaći glavne primjene ultrazvuka visokog intenziteta u prehrambenoj industriji:

Ekstrakcija: Ultrazvuk se može koristiti za ekstrakciju bioaktivnih spojeva iz biljnih materijala, kao što su antioksidansi, pigmenti i eterična ulja. Ovaj proces je poznat kao ekstrakcija potpomognuta ultrazvučnom obradom i može se koristiti za dobivanje visokokvalitetnih ekstrakata u kraćem vremenu i uz manju potrošnju otapala nego tradicionalnim metodama.
Saznajte više o prednostima ultrazvučne ekstrakcije biljnih sirovina!
Homogenizacija i emulgiranje: Ultrazvučna homogenizacija može se koristiti za proizvodnju stabilnih emulzija i suspenzija, kao što su dresinzi za salatu, majoneza, kreme i mliječni proizvodi. Proces podrazumijeva korištenje zvučnih valova visoke frekvencije za razbijanje masnih globula u tekućini, što rezultira glatkom i ujednačenom teksturom.
Saznajte više o ultrazvučnoj obradi za prehrambene emulzije!
Ovdje pronađite upute korak po korak i video o ultrazvučnom emulgiranju majoneze!
Konzerviranje: Ultrazvuk visokog intenziteta može se koristiti za inaktivaciju mikroorganizama, kao što su bakterije i kvasci, u prehrambenim proizvodima. Proces, poznat kao pasterizacija potpomognuta ultrazvučnom obradom, može produžiti rok trajanja prehrambenih proizvoda i smanjiti rizik od bolesti koje se prenose hranom. Kao netermička tehnika obrade, ultrazvučna obrada izbjegava upotrebu veoma visokih temperatura, čime se sprječava s tim povezana razgradnja termolabilnih nutrijenata.
Saznajte više o produženom roku trajanja i očuvanju nutrijenata korištenjem ultrazvučne obrade!

Želite li proizvoditi vlastite ekstrakte začina ili umake? Bilo da su namijenjeni restoranskoj kuhinji, ambicioznom pomoćnom šefu kuhinje ili komercijalnim proizvođačima, uz ultrazvučnu opremu Hielscher možete za kratko vrijeme proizvesti visokokvalitetne ekstrakte i umake. Sami pravite organske ekstrakte! Izbacite konzervanse! Koristite samo sastojke koje sami odaberete!

Otplinjavanje: Primjenom ultrazvuka na tekućinu, mjehurići plina zarobljeni u tekućinama se pokreću. Kao posljedica toga, ovi mjehurići zraka i plina se približavaju jedni drugima i koalesciraju. To znači da narastu do veće veličine mjehurića, što im omogućava da isplutaju na površinu tekućine i da se lako uklone.
Otapanje: Zahvaljujući izvanrednim sposobnostima miješanja i prožimanja, ultrazvuk je veoma efikasan za proizvodnju visoko zasićenih, pa čak i prezasićenih otopina. To se koristi u procesima kristalizacije, kao i u proizvodnji salamura.
Fermentacija: Pošto ultrazvučni valovi perforiraju i razgrađuju ćelijske stijenke mikroorganizama, oni postaju osjetljiviji na proces fermentacije. Istovremeno, ultrazvuk ubrzava transport nutrijenata i kisika do mikroorganizama, čime pojačava njihovu metaboličku aktivnost. Sveukupno, ultrazvučna obrada povećava brzinu fermentacije, skraćuje vrijeme fermentacije i poboljšava prinos željenog krajnjeg proizvoda. Ova tehnologija je posebno korisna za proizvodnju prehrambenih proizvoda i pića, kao što su mliječni proizvodi, jogurt, pivo, kombucha i vino.
Smanjenje viskoznosti prije sušenja raspršivanjem: Ultrazvučne smične sile mogu značajno smanjiti viskoznost u suspenzijama koje pokazuju smično razrjeđivanje i tiksotropnim suspenzijama. Primjena ultrazvučnog smičnog razrjeđivanja prije raspršivanja i sušara na raspršivanje omogućava značajno povećanje propusnosti kroz opremu za raspršivanje. Tornjevi za sušenje raspršivanjem često su usko grlo u proizvodnoj liniji. Uz ultrazvuk se kapacitet postojećih sušara na raspršivanje može povećati.

Ultrazvučni uređaji Hielscher mogu homogenizirati i pasterizirati tečne proizvode od jaja (cijela jaja, bjelanca, žumanca) kako bi se osigurale sigurnost hrane i mehanička stabilnost. Ultrazvučni homogenizatori Hielscher stvaraju intenzivnu kavitaciju i velike sile smicanja radi uništavanja mikroorganizama. Ultrazvučna pasterizacija veoma je djelotvorna i efikasna alternativa za pasterizaciju na niskim temperaturama. Tečna jaja pasterizirana ultrazvukom pokazuju manju denaturaciju proteina, manji gubitak okusa, poboljšanu homogenost i znatno veću energetsku efikasnost.

Zamrzavanje: Ultrazvučno zamrzavanje može se koristiti za smanjenje stvaranja kristala leda u prehrambenim proizvodima tokom procesa zamrzavanja. Proces podrazumijeva izlaganje hrane zvučnim valovima visoke frekvencije dok se zamrzava. Ultrazvučni valovi stvaraju vibracije koje sprječavaju stvaranje velikih kristala leda, što rezultira proizvodom glatkije teksture i bolje kvalitete.
Odmrzavanje: Ultrazvučno odmrzavanje može se koristiti za skraćivanje vremena odmrzavanja smrznutih prehrambenih proizvoda. Proces podrazumijeva izlaganje smrznutog proizvoda ultrazvučnim valovima, koji stvaraju toplotu i ubrzavaju proces odmrzavanja. Pošto ultrazvuk potiče veoma ravnomjernu raspodjelu energije, ultrazvučno odmrzavanje može biti posebno korisno za proizvode koje je teško ravnomjerno odmrznuti, kao što su meso, morski plodovi, voće i povrće.
Pri zamrzavanju, odmrzavanju i sušenju snažni ultrazvuk uzrokuje značajna poboljšanja u procesima prijenosa mase i energije, što ubrzava te procese i čini ih ekonomičnijim.
Otkrivanje curenja na bocama: Ultrazvuk je veoma efikasan način za otkrivanje curenja i pukotina na bocama i limenkama gaziranih pića kao što su soda, pivo, pjenušavo vino itd. Ultrazvuk se primjenjuje i za otplinjavanje gaziranih pića, npr. piva prije punjenja u boce, proces poznat kao de-fobbing.
Salamurenje / kiseljenje: Salamurenje je uobičajen proces u konzerviranju i proizvodnji hrane, posebno mesa, ribe, sira i povrća. Ultrazvučna obrada skraćuje vrijeme salamurenja i omogućava korištenje manjih količina natrijum-hlorida u poređenju s tradicionalno salamurenom hranom i kiselim namirnicama.
Hidratacija / rehidratacija: Snažni ultrazvuk je jednostavna, a ipak veoma efikasna metoda za hidrataciju ili rehidrataciju prehrambenih proizvoda kao što su sušene mahunarke (npr. grah, slanutak) ili dehidrirane gljive. Pošto ultrazvuk otvara ćelijske pore u hrani, voda može brzo prodrijeti. To dovodi do ubrzanog bubrenja mahunarki i posljedično kraćeg vremena kuhanja.
Dekristalizacija meda: Kao netermički tretman, ultrazvuk se efikasno koristi za sprječavanje stvaranja velikih kristala šećera u medu. Osim toga, već formirani veliki kristali u medu mogu se dekristalizirati ultrazvučnim tretmanom. Kao veoma efikasna tehnika otapanja, ultrazvučni uređaji sa sondom otapaju kristale šećera, što rezultira ujednačeno glatkim medom. Dodatno, ultrazvuk poboljšava mikrobiološku kvalitetu meda jer se neželjeni mikrobi inaktiviraju zbog djelovanja ultrazvučne razgradnje ćelija.
Prženje: Ultrazvučno prženje može se koristiti za smanjenje upijanja ulja u prženim prehrambenim proizvodima. Proces podrazumijeva uranjanje mesa ili povrća u vruće ulje uz istovremeno izlaganje zvučnim valovima visoke frekvencije. Ultrazvučni valovi stvaraju male mjehuriće na površini hrane, koji smanjuju kontaktnu površinu između povrća / mesa i ulja, što rezultira manjim upijanjem ulja i zdravijim konačnim proizvodom. Ultrazvučno prženje omogućava kuhanje hrane na nižim temperaturama, čime se stvaraju vrhunski profili okusa uz očuvanje nutrijenata.
Saznajte kako ultrazvučno potpomognuto prženje proizvodi zdraviji, ukusniji i hrskaviji pomfrit i čips od krompira!

Ultrazvučni uređaji visokih performansi za preradu hrane

Industrijski ultrazvučni procesori Hielscher Ultrasonics su ultrazvučni uređaji visokih performansi, koji se mogu precizno kontrolirati i time omogućavaju ponovljive rezultate i kontinuiranu kvalitetu proizvoda. Zahvaljujući sposobnosti isporuke veoma visokih amplituda, Hielscher ultrazvučni procesori mogu se koristiti za veoma zahtjevne primjene.
Kupci su zadovoljni izvanrednom robusnošću i pouzdanošću sistema Hielscher Ultrasonics. Hielscher ultrazvučni uređaji pouzdano rade u područjima teških primjena, zahtjevnim okruženjima i u radu 24/7, čime osiguravaju efikasnu i ekonomičnu preradu hrane. Ultrazvučna intenzifikacija procesa skraćuje vrijeme obrade i postiže bolje rezultate, tj. višu kvalitetu, veće prinose, nove proizvode.
Dosljednom primjenom posebnih materijala, kao što su npr. titan, nehrđajući čelik, keramika ili staklo različitih kvaliteta, osigurana je kompatibilnost tehnike s procesom.
Ultrazvučni procesori su mašine prilagođene rukovaocima, praktične, s niskim održavanjem i relativno niskom cijenom.

Tabela u nastavku daje orijentaciju o približnom kapacitetu obrade naših ultrazvučnih uređaja:

Zapremina šarže	Protok	Preporučeni uređaji
0,5 do 1,5mL	n.a.	VialTweeter
1 do 500mL	10 do 200mL/min	UP100H
10 do 2000mL	20 do 400mL/min	UP200Ht, UP400St
0,1 do 20L	0,2 do 4L/min	UIP2000hdT
10 do 100L	2 do 10L/min	UIP4000hdT
15 do 150L	3 do 15L/min	UIP6000hdT
n.a.	10 do 100L/min	UIP16000
n.a.	veći	klaster uređaja UIP16000

Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!

Dizajn, proizvodnja i savjetovanje – kvaliteta proizvedena u Njemačkoj

Hielscher ultrazvučni uređaji poznati su po najvišoj kvaliteti i standardima dizajna. Robusnost i jednostavan rad omogućavaju nesmetanu integraciju naših ultrazvučnih uređaja u industrijska postrojenja. Hielscher ultrazvučni uređaji lako se nose s teškim uslovima i zahtjevnim okruženjima.

Hielscher Ultrasonics je ISO certificirana kompanija i posebnu pažnju posvećuje ultrazvučnim uređajima visokih performansi koje odlikuju najsavremenija tehnologija i jednostavnost korištenja. Naravno, Hielscher ultrazvučni uređaji su usklađeni s CE oznakom i ispunjavaju zahtjeve UL, CSA i RoHs.

Povezane teme

Činjenice koje vrijedi znati

Kako funkcioniše ultrazvuk u preradi hrane?

Ultrazvučna prerada hrane je dobro uspostavljena tehnologija koja se koristi za primjene u preradi hrane kao što su miješanje i homogenizacija, emulgiranje, ekstrakcija, otapanje, otplinjavanje & deaeracija, omekšavanje mesa, kristalizacija, kao i funkcionalizacija i modifikacija međuproizvoda i gotovih prehrambenih proizvoda. Budući da su decenijama instalirani u pogonima za proizvodnju hrane, Hielscher ultrazvučni procesori hrane su sofisticirani i razvijeni da ispune zahtjeve industrije. Ultrazvučni procesori primjenjuju fizičke sile stvorene snažnim ultrazvučnim valovima, što rezultira nastankom kavitacije.

Koja se pića uobičajeno pripremaju ultrazvučnom obradom?

Ultrazvučna obrada se uobičajeno koristi za pripremu ili preradu pića kao što su hladno ekstrahirana kafa (cold brew), čaj (uključujući yerba mate), voćni i povrtni sokovi, biljne infuzije, funkcionalna pića (biljni ekstrakti), biljna mlijeka, fermentirana pića (za intenzifikaciju procesa) i koncentrati pića za RTD proizvodnju.
Više informacija o proizvodnji sljedećih pića:

Šta je akustična kavitacija?

Akustična kavitacija, poznata i kao ultrazvučna kavitacija, je rast i kolaps sićušnih vakuumskih mjehurića u ultrazvučnom polju generiranom u tekućinama ili suspenzijama. Kavitacijski mjehurići rastu tokom naizmjeničnih ciklusa visokog / niskog pritiska, a to su faze kompresije, odnosno razrjeđenja. Nakon što je rastao kroz nekoliko naizmjeničnih ciklusa pritiska, vakuumski mjehurić dostiže tačku u kojoj ne može apsorbirati više energije, tako da mjehurić silovito implodira tokom ciklusa visokog pritiska. Tokom kolapsa mjehurića nastaju lokalno ekstremni uslovi, uključujući ekstremne temperature do 5.000K uz veoma velike brzine zagrijavanja i hlađenja, pritiske do 2000atm i odgovarajuće razlike u pritisku, te tekuće mlazove brzine do 280m/s. U ovim kavitacijskim “žarištima” lokalno ekstremne sile stvaraju fizičke uslove koji rezultiraju miješanjem, ekstrakcijom i pojačanim prijenosom mase.

Akustična ili ultrazvučna kavitacija: rast i implozija mjehurića

Akustična kavitacija, generirana ultrazvukom visokog intenziteta i niske frekvencije, stvara intenzivne smične sile i lokalno nastale visoke razlike u pritisku i temperaturi, koje pružaju neophodan učinak za intenzivno miješanje i prijenos mase. Ove ultrazvučne smične sile uspješno se primjenjuju za preradu hrane.

Literatura/reference

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.