Ultrazvučna obrada meda
Med uživa veliku potražnju kao hrana i lijek. Ultrazvučna obrada je efikasno sredstvo za uništavanje nepoželjnih komponenti, kao što su kristali i mikrobne ćelije u medu. Kao tehnologija netermičke obrade, ultrazvučna dekristalizacija meda sprečava neželjeno povećanje HFM kao i bolje zadržavanje dijastaze, arome i ukusa.
Prednosti ultrazvučne dekristalizacije meda
Ultrazvučna dekristalizacija je efikasna alternativa tradicionalnim metodama grijanja za dekristalizaciju meda. Ultrazvučna dekristalizacija meda nudi brojne prednosti u odnosu na konvencionalnu metodu zagrijavanja, što ultrazvučnu obradu meda čini vrhunskim tretmanom za ukapljivanje, dekristalizaciju i stabilizaciju meda:
Ultrazvučna dekristalizacija nudi nekoliko prednosti i može se prilagoditi svim vrstama meda i proizvodnim skalama. Hielscher ultrasonikatori su precizno kontrolirani i mogu se podesiti na faktore kao što su viskoznost meda, veličina kristala i standardi kvalitete. Na taj način, Hielscher ultrasonicatori pružaju visoku efikasnost i jednostavan, siguran rad.
Industrijski ultrazvučni aparat za dekristalizaciju i stabilizaciju meda u visoko ujednačenom linijskom tretmanu.
Mikroskopske slike tretiranog meda:
(a) Kontrolni uzorak. Prije tretmana, med se pojavljuje kao mreža igličastih kristala. Podočnjaci su mjehurići zraka. (b) 40°C termički obrađeni uzorci nakon 20 minuta termičke obrade; (c) 40°C+ ultrazvučno tretirani uzorci nakon 20 minuta tretmana.
(Istraživački rad i slika: ©Deora et al., 2013.)
Ultrazvučna obrada meda
Ultrazvučna obrada je alternativa za netermičku obradu za mnoge tekuće prehrambene proizvode. Njegova mehanička snaga se koristi za nježnu, ali efikasnu mikrobnu inaktivaciju i smanjenje veličine čestica. Kada je med izložen ultrazvuku, većina ćelija kvasca je uništena. Ćelije kvasca koje prežive ultrazvuk uglavnom gube sposobnost rasta. Ovo značajno smanjuje brzinu fermentacije meda.
Ultrazvuk također ukapljuje med eliminirajući postojeće kristale i inhibirajući daljnju kristalizaciju meda. U ovom aspektu, to je uporedivo sa zagrevanjem meda. Ultrazvučno potpomognuto ukapljivanje može raditi na znatno nižim temperaturama procesa od cca. 35°C i može smanjiti vrijeme ukapljivanja na manje od 30 sekundi. Kai (2000) je proučavao ultrazvučno ukapljivanje australskog meda (kutija četkice, stringy kora, japunyah i žuta kutija). Studije su pokazale da ultrazvuk na frekvenciji od 20 kHz potpuno ukapljuje kristale u medu. Ultrazvučno obrađeni uzorci ostali su u tečnom stanju cca. 350 dana (+20% u odnosu na termičku obradu). Zbog minimalnog izlaganja toplini, ultrazvučno ukapljivanje rezultira većim zadržavanjem arome i okusa. Sonicirani uzorci pokazuju samo vrlo nizak porast HMF-a i mali pad aktivnosti dijastaze. Kako je potrebno manje toplinske energije, primjena ultrazvuka pomaže u uštedi troškova obrade u poređenju sa konvencionalnim grijanjem i hlađenjem.
Industrijski ultrazvučni aparat UIP6000hdT za ukapljivanje i mikrobnu stabilizaciju meda.
Studije Kaija (2000) također su otkrile da različite vrste meda zahtijevaju različite intenzitete i vrijeme obrade sonikacijom. Iz tog razloga, preporučujemo provođenje ispitivanja korištenjem sonikacionog sistema veličine stola. Preliminarna ispitivanja treba da se sprovedu u batch režimu, dok dalja ispitivanja zahtevaju protočnu ćeliju za recirkulaciju pod pritiskom ili testiranje u liniji.
Šta istraživanje kaže o ultrazvučnoj dekristalizaciji meda
Med je prezasićena otopina glukoze i ima tendenciju da spontano kristalizira na sobnoj temperaturi u obliku glukoze monohidrata. Toplinska obrada se tradicionalno koristi za rastvaranje kristala D-glukoze monohidrata u medu i odlaganje kristalizacije. Međutim, ovaj pristup negativno utječe na fino predeo okus meda. Mnogi istraživači su izvijestili o korisnoj primjeni ultrazvuka u medu. Pokazalo se da primjena ultrazvuka eliminira postojeće kristale i također usporava proces kristalizacije što rezultira ekonomičnom tehnologijom. Analiza procesa kristalizacije sugerira da su uzorci meda obrađeni ultrazvukom ostali u tekućem stanju duže od termički obrađenog meda. Osim toga, nisu uočeni značajni efekti na parametre kvaliteta meda, kao što su sadržaj vlage, električna provodljivost ili pH. Istraživanja su pokazala da, generalno, tretman ultrazvukom (npr. ultrazvučnom sondom od 24 kHz modela UP400St, u serijskom tretmanu) dovodi do bržeg rastvaranja kristala od termičke obrade.
(usp. Deora et al., 2013.)
Basmacı (2010) je uporedio ultrazvučnu obradu i visoki hidrostatski pritisak kao opcije tretmana za ukapljivanje meda. Dok se tretman visokim hidrostatskim pritiskom pokazao preskupim i neefikasnim, ultrazvuk je dao vrlo dobre rezultate. Stoga je ultrazvučna obrada preporučena kao alternativa za tradicionalnu termičku obradu meda.
Önur et al. (2018) su došli do istog zaključka upoređujući konvencionalnu termičku obradu na 50ºC, ultrazvučno ukapljivanje i Preporučuju ultrazvučnu obradu meda u odnosu na termičku obradu i obradu pod pritiskom zbog pogodnosti, kraćeg vremena obrade i manjeg gubitka kvalitete.
Sidor i dr. (2021) uporedili su ultrazvučnu tečnost sa mikrotalasnim grijanjem kako bi se kristali šećera otopili u limetom, bagremom i multiflornom medu. Glavni nedostatak mikrotalasnog grijanja bili su značajno povećane vrijednosti HMF-a, promjene enzimske aktivnosti i veliki gubici dijastaznog broja. Nasuprot tome, ultrazvučno ukapljivanje je rezultiralo samo najmanjim promjenama svojstava meda, tako da je istraživački tim jasno preporučio ultrazvučnu obradu meda kako bi se odgodio proces kristalizacije.
Sonikacija skraćuje vrijeme ukapljivanja čvrstog meda bez ugrožavanja njegovog kvaliteta.
Nadzemni ultrasonikator UIP2000hdT sa kaskatrodom na mobilnom postolju za ukapljivanje meda i otapanje šećera u batch i inline modu.
Ultrasonikatori visokih performansi za dekristalizaciju i stabilizaciju meda
Hielscher Ultrasonics proizvodi i isporučuje ultrasonikatore visokih performansi za obradu tečne hrane kao što je ukapljivanje meda, redukcija kristala (otapanje šećera, dekristalizacija) i mikrobna stabilizacija. Posebno razvijena ultrazvučna oprema za tretman meda omogućava ujednačenu i pouzdanu obradu. Ovo osigurava proizvodnju vrhunskog meda po održavanim standardima kvaliteta. Za tretman meda, Hielscher Ultrasonics nudi posebne sonotrode (ultrazvučne sonde), koje su idealne za vrlo ujednačen tretman viskoznih tekućina kao što je med.
Tabela ispod daje vam indikaciju približnih kapaciteta obrade naših ultrazvučnih aparata:
| Batch Volume | Flow Rate | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 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.
- visoka efikasnost
- najsavremenija tehnologija
- pouzdanost & robusnost
- serija & U redu
- za bilo koju zapreminu – od malih serija do velikog protoka na sat
- naučno dokazano
- inteligentni softver
- jednostavno, linearno povećanje
- pametne funkcije (npr. protokoliranje podataka)
- CIP (čišćenje na mjestu)
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za primjene miješanja, disperzije, emulgiranja i ekstrakcije u laboratorijskim, pilotskim i industrijskim razmjerima.
Literatura / Reference
- 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.
Činjenice koje vrijedi znati
Pozadina prerade meda
Med je proizvod visokog viskoziteta karakterističnog okusa i mirisa, boje i teksture.
Med se sastoji od glukoze, fruktoze, vode, maltoze, triaharida i drugih ugljikohidrata, saharoze, minerala, proteina, vitamina i enzima, kvasca i drugih mikroorganizama otpornih na toplinu i male količine organskih kiselina (vidi tabelu ispod). Visok nivo tetraciklina, fenolnih jedinjenja i vodonik peroksida u medu daju antimikrobna svojstva.
Nutritivni profil i sastav šećera u medu (©www.honey.com)
Honey Enzymes
Med sadrži enzime za varenje škroba. Enzimi su osjetljivi na toplinu i stoga služe kao pokazatelj kvaliteta meda i stepena termičke obrade. Glavni enzimi su invertaza (α-glukozidaza), dijastaza (α-amilaza) i glukoza oksidaza. Ovo su nutritivno važni enzimi. Dijastaza hidrolizira ugljikohidrate radi lakše svarljivosti. Invertaza hidrolizira saharozu i maltozu u glukozu i fruktozu. Glukoza oksidaza katalizuje glukozu da formira glukonsku kiselinu i vodikov peroksid. Med takođe sadrži katalazu i kiselu fosfatazu. Aktivnost enzima se općenito mjeri kao aktivnost dijastaze i izražava se u dijastaznom broju (DN). Standardi za med određuju minimalni broj dijastaze od 8 u prerađenom medu.
Kvasac i mikroorganizmi u medu
Izvađeni med sadrži nepoželjne materije, kao što su kvasac (uglavnom osmofilni, tolerantni na šećer) i drugi mikroorganizmi otporni na toplotu. Oni su odgovorni za kvarenje meda tokom skladištenja. Veliki broj kvasca dovodi do brzog vrenja meda. Brzina fermentacije meda je također povezana sa sadržajem vode/vlažnosti. Sadržaj vlage od 17% smatra se sigurnim nivoom za usporavanje aktivnosti kvasca. S druge strane, šansa za kristalizaciju raste sa smanjenjem sadržaja vlage. Broj kvasca od 500 cfu/mL ili manje smatra se komercijalno prihvatljivim nivoom.
Kristalizacija / granulacija u medu
Med prirodno kristalizira jer je prezasićena otopina šećera, sa više od 70% šećera u odnosu na sadržaj vode od oko 18%. Glukoza spontano precipitira iz prezasićenog stanja, gubitkom vode jer postaje stabilnije zasićeno stanje glukoze monohidrata. To dovodi do formiranja dvije faze – tečna faza na vrhu i čvršći kristalni oblik ispod. Kristali formiraju rešetku koja imobilizira ostale komponente meda u suspenziji, stvarajući tako polučvrsto stanje (National Honey Board, 2007). Kristalizacija ili granulacija je nepoželjna jer predstavlja ozbiljan problem u preradi i plasmanu meda. Također, kristalizacija ograničava protok neprerađenog meda iz spremnika za skladištenje.
Toplinska obrada u preradi meda
Nakon ekstrakcije i filtriranja, med se podvrgava termičkoj obradi kako bi se smanjio nivo vlage i uništio kvasac. Zagrijavanje pomaže u rastvaranju kristala u medu. Iako toplinska obrada može učinkovito smanjiti smanjenje vlage, smanjiti i odgoditi kristalizaciju i potpuno uništiti stanice kvasca, ona također rezultira propadanjem proizvoda. Zagrevanjem se značajno povećava nivo hidroksimetilfurfurala (HMF). Maksimalni dozvoljeni zakonski nivo HMF je 40mg/kg. Nadalje, zagrijavanje smanjuje aktivnost enzima (npr. dijastaze) i utiče na senzorne kvalitete i smanjuje svježinu meda. Toplinska obrada potamni i prirodnu boju meda (smeđe). Posebno zagrijavanje iznad 90°C dovodi do karamelizacije šećera. Zbog neravnomjernog prijenosa temperature i izlaganja, termička obrada ne uspijeva u uništavanju mikroorganizama otpornih na toplinu.
Zbog ograničenja toplinske obrade, istraživački napori se fokusiraju na netermalne alternative, poput mikrovalnog zračenja, infracrvenog grijanja, ultrafiltracije i ultrazvuka. Ultrazvučna obrada kao netermički tretman nudi velike prednosti u odnosu na alternativne tehnike obrade meda.
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi lab to industrijska veličina.