Ultrazvuk u prehrambenoj industriji
Primjena ultrazvuka snage koristi se za brojne primjene u preradi hrane, uključujući ekstrakciju, homogenizaciju, pasterizaciju i fermentaciju. Kao netermički tretman, ultrazvučna obrada poboljšava procese proizvodnje hrane većim prinosima, većim kvalitetom, poboljšanim profilima nutrijenata i okusa, kao i preradom 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. Osim ovih glavnih primjena, 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 je smanjenje vremena obrade, povećanje prinosa, poboljšanje kvaliteta proizvoda i omogućavaju ekonomičniju obradu koja štedi troškove i vrijeme.
U sljedećem paragrafu 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 uz pomoć ultrazvuka i može se koristiti za proizvodnju visokokvalitetnih ekstrakata u kraćem vremenu i uz manju potrošnju otapala od tradicionalnih metoda.
- Homogenizacija i emulzifikacija: Ultrazvučna homogenizacija se može koristiti za proizvodnju stabilnih emulzija i suspenzija, kao što su preljevi za salatu, majonez, kreme i mliječni proizvodi. Proces uključuje korištenje visokofrekventnih zvučnih valova za razbijanje masnih kuglica u tekućini, što rezultira glatkom i ujednačenom teksturom.
Ovdje pronađite detaljne upute i video za ultrazvučnu emulgaciju majoneze! - očuvanje: Ultrazvuk visokog intenziteta može se koristiti za inaktivaciju mikroorganizama, kao što su bakterije i kvasci, u prehrambenim proizvodima. Proces, poznat kao pasterizacija uz pomoć ultrazvuka, može produžiti rok trajanja prehrambenih proizvoda i smanjiti rizik od bolesti koje se prenose hranom. Kao tehnika netermalne obrade, sonication izbjegava korištenje vrlo visokih temperatura čime se sprječava srodna degradacija nutrijenata osjetljivih na toplinu.
Ultrazvučni homogenizatori se široko koriste u preradi hrane. Tipične primjene uključuju ekstrakciju, miješanje, emulgiranje i starenje / sazrijevanje.
- Otplinjavanje: Primjenom ultrazvuka na tečnost, mjehurići plina zarobljeni u tekućinama se uzburkaju. Kao posljedica toga, ovi mjehurići zraka i plina dolaze blizu jedan drugom i spajaju se. To znači da narastu do veće veličine mjehurića što im omogućava da plutaju na vrh tekućine i mogu se lako ukloniti.
- rastvaranje: Zbog svojih izvanrednih mogućnosti miješanja i miješanja, ultrazvuk je vrlo efikasan za proizvodnju visoko zasićenih, pa čak i prezasićenih rješenja. Ovo se koristi u procesima kristalizacije, kao iu proizvodnji slanih otopina.
- fermentacija: Kako ultrazvučni valovi perforiraju i razbijaju ćelijske zidove mikroorganizama, oni postaju osjetljiviji na proces fermentacije. Istovremeno, ultrazvuk ubrzava transport hranjivih tvari i kisika do mikroorganizama, čime se pojačava njihova metabolička aktivnost. Sve u svemu, ultrazvučna obrada povećava brzinu fermentacije, skraćuje vrijeme fermentacije i poboljšava prinos željenog krajnjeg proizvoda. Ova tehnologija je posebno korisna za proizvodnju hrane i pića, kao što su mlečni proizvodi, jogurt, pivo, kombuča i vino.
- Smanjenje viskoziteta prije sušenja raspršivanjem: Ultrazvučne sile smicanja mogu značajno smanjiti viskoznost u smičnim razrjeđivanjem i tiksotropnim suspenzijama. Primjena ultrazvučnog razrjeđivanja smicanjem prije prskanja i sušača za raspršivanje omogućava značajno povećanje protoka kroz opremu za prskanje. Tornjevi za sušenje raspršivanjem često su usko grlo u proizvodnoj liniji. Ultrazvukom se može povećati kapacitet postojećih raspršivača.
Zatvoreni šaržni reaktor od nerđajućeg čelika opremljen je ultrazvučnim aparatom UIP2000hdT (2kW, 20kHz).
- smrzavanje: Ultrazvučno zamrzavanje se može koristiti za smanjenje stvaranja kristala leda u prehrambenim proizvodima tokom procesa zamrzavanja. Proces uključuje izlaganje hrane visokofrekventnim zvučnim talasima dok se zamrzava. Ultrazvučni talasi stvaraju vibracije koje sprečavaju stvaranje velikih kristala leda, što rezultira proizvodom glađe teksture i boljeg kvaliteta.
- odmrzavanje: Ultrazvučno odmrzavanje može se koristiti za smanjenje vremena odmrzavanja smrznutih prehrambenih proizvoda. Proces uključuje izlaganje zamrznutog proizvoda ultrazvučnim valovima, koji stvaraju toplinu i ubrzavaju proces odmrzavanja. Budući da ultrazvuk pospješuje vrlo ujednačenu raspodjelu energije, ultrazvučno odmrzavanje može biti posebno korisno za proizvode koje je teško ravnomjerno odmrznuti, kao što su meso, plodovi mora, voće i povrće.
Prilikom zamrzavanja, odmrzavanja i sušenja, ultrazvuk snage uzrokuje značajna poboljšanja u procesima prijenosa mase i energije, što ubrzava ove procese i čini ih ekonomičnijim. - Detekcija curenja boce: Ultrazvuk je vrlo efikasan način za otkrivanje curenja i pukotina u bocama i limenkama ugljenih pića kao što su soda, pivo, pjenušavo vino itd. Ultrazvuk se također primjenjuje u otplinjavanju gaziranih pića, npr. piva prije flaširanja, proces poznat kao de -fobbing.
- Salamurenje/kiseljenje: Salamurenje je uobičajen proces u konzerviranju i proizvodnji hrane, posebno za meso, ribu, sir i povrće. Ultrazvučna obrada skraćuje vrijeme salamurenja i omogućava korištenje smanjenih količina natrijum hlorida u odnosu na tradicionalno slanu hranu i kisele krastavce.
- Hidratacija/rehidracija: Snažni ultrazvuk je jednostavna, ali vrlo učinkovita metoda za hidrataciju ili rehidrataciju prehrambenih proizvoda kao što su sušene mahunarke (npr. pasulj, slanutak) ili dehidrirane gljive. Budući da ultrazvuk otvara ćelijske pore u hrani, voda može brzo prodrijeti. To dovodi do ubrzanog bubrenja mahunarki, a potom i do kraćeg vremena kuhanja.
- Dekristalizacija meda: Kao netermalni tretman, ultrazvuk se efikasno koristi za sprečavanje stvaranja velikih kristala šećera u medu. Nadalje, već formirani veliki kristali u medu mogu se dekristalizirati ultrazvučnim tretmanom. Kao veoma efikasna tehnika rastvaranja, ultrazvučni aparati tipa sonde otapaju kristale šećera što rezultira ujednačeno glatkom medom. Uz to, ultrazvuk poboljšava mikrobiološku kvalitetu meda jer su neželjeni mikrobi inaktivirani zbog efekta ultrazvučnog oštećenja stanica.
- prženje: Ultrazvučno prženje se može koristiti za smanjenje apsorpcije ulja u prženim prehrambenim proizvodima. Proces uključuje uranjanje mesa ili povrća u vruće ulje uz izlaganje visokofrekventnim zvučnim valovima. Ultrazvučni talasi stvaraju male mjehuriće na površini hrane, koji smanjuju površinu kontakta između povrća/mesa i ulja, što rezultira manjom apsorpcijom ulja i zdravijim konačnim proizvodom. Ultrazvučno prženje omogućava kuhanje hrane na nižim temperaturama stvarajući vrhunske profile okusa, čuvajući hranjive tvari.
Saznajte kako prženje uz pomoć ultrazvuka proizvodi zdraviji, ukusniji i hrskaviji pomfrit i čips!
Ultrasonikatori visokih performansi za preradu hrane
Industrijski ultrazvučni procesori Hielscher Ultrasonics su ultrazvučni uređaji visokih performansi, koji se mogu precizno kontrolirati i na taj način omogućuju ponovljive rezultate i kontinuiranu kvalitetu proizvoda. Budući da su sposobni da isporuče vrlo visoke amplitude, Hielscher ultrazvučni procesori se mogu koristiti za vrlo zahtjevne aplikacije.
Kupci su zadovoljni izvanrednom robusnošću i pouzdanošću Hielscher Ultrasonics sistema. Hielscher ultrasonikatori pouzdano rade u područjima teške primjene, zahtjevnim okruženjima i 24/7 rada i time osiguravaju efikasnu i ekonomičnu obradu hrane. Ultrazvučno intenziviranje procesa skraćuje vrijeme obrade i postiže bolje rezultate, odnosno veći kvalitet, veći prinosi, novi proizvodi.
Konzistentnom primjenom specijalnih materijala, kao što su npr. titan, nehrđajući čelik, keramika ili staklo različitih kvaliteta, zajamčena je kompatibilnost tehnike sa procesom.
Ultrazvučni procesori su lake za rukovaoca i praktične mašine sa niskim održavanjem i relativno niskom cenom.
Tabela ispod daje vam indikaciju približnih kapaciteta obrade naših ultrazvučnih aparata:
| Batch Volume | Flow Rate | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 0.5 do 1.5 mL | N / A | VialTweeter | 1 do 500 ml | 10 do 200 ml/min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000hdT |
| 15 do 150L | 3 do 15 l/min | UIP6000hdT |
| N / A | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| N / A | veći | klaster of UIP16000 |
Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!
Dizajn, proizvodnja i konsalting – Kvaliteta Made in Germany
Hielscher ultrasonicatori su poznati po najvišoj kvaliteti i standardima dizajna. Robusnost i jednostavan rad omogućavaju nesmetanu integraciju naših ultrazvučnih aparata u industrijske objekte. Hielscher ultrasonikatori lako se nose sa teškim uslovima i zahtevnim okruženjima.
Hielscher Ultrasonics je ISO sertifikovana kompanija i stavlja poseban naglasak na ultrazvučne aparate visokih performansi koji se odlikuju najsavremenijom tehnologijom i lakoćom korišćenja. Naravno, Hielscher ultrasonikatori su usklađeni sa CE i ispunjavaju zahtjeve UL, CSA i RoH.
Činjenice koje vrijedi znati
Kako radi ultrazvuk u preradi hrane?
Ultrazvučna obrada 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 finalnih prehrambenih proizvoda. Hielscher ultrazvučni prerađivači hrane su već desetljećima instalirani u pogonima za proizvodnju hrane i razvijeni su da zadovolje zahtjeve industrije. Ultrazvučni procesori primjenjuju fizičke sile stvorene snažnim ultrazvučnim valovima, što rezultira stvaranjem kavitacije.
Šta je akustična kavitacija?
Akustična kavitacija, također poznata kao ultrazvučna kavitacija, je rast i kolaps sitnih vakuumskih mjehurića u ultrazvučnom polju nastalom u tekućinama ili kašama. Kavitacijski mjehurići rastu tokom naizmjeničnih ciklusa visokog/niskog tlaka, koji su faze kompresije, odnosno faze razrjeđivanja. Nakon što je odrastao tokom nekoliko ciklusa naizmjeničnog pritiska, vakuumski mehur dostiže tačku u kojoj ne može da apsorbuje više energije tako da mehur snažno implodira tokom ciklusa visokog pritiska. Tokom kolapsa mjehura, javljaju se lokalno ekstremni uslovi uključujući ekstremne temperature do 5.000 K sa vrlo visokim stopama grijanja i hlađenja, pritiscima do 2000 atm i odgovarajućim razlikama tlaka, te mlazovima tekućine brzine do 280 m/s. U ovim kavitacijskim “hot-spots”, lokalno ekstremne sile stvaraju fizičke uvjete, koji rezultiraju miješanjem, ekstrakcijom i povećanim prijenosom mase.
Akustična kavitacija, generirana ultrazvukom visokog intenziteta, niske frekvencije, stvara intenzivne sile smicanja i lokalne razlike visokog tlaka i temperature, koje pružaju neophodan utjecaj za intenzivno miješanje i prijenos mase. Ove ultrazvučne smične sile se uspješno primjenjuju u preradi hrane.
Literatura/Reference
Ultrazvučni homogenizator UIP6000hdT instaliran u fabrici za preradu hrane.
Ultrazvučna ekstrakcija biljaka sa Ultrazvučni aparat UP400St
Od testiranja izvodljivosti do optimizacije procesa i industrijske instalacije – Hielscher Ultrasonics je vaš partner za uspješne ultrazvučne procese!