Ultrazvučna obrada meda
Med je veoma tražen kao hrana i lijek. Ultrazvučna obrada je efikasno sredstvo za uništavanje neželjenih komponenti, poput kristala i mikrobnih ćelija u medu. Kao netermička tehnologija obrade, ultrazvučna dekristalizacija meda sprječava neželjeno povećanje HFM-a, kao i bolje zadržavanje dijastaze, arome i okusa.
Prednosti ultrazvučne dekristalizacije meda
Ultrazvučna dekristalizacija je efikasna alternativa tradicionalnim metodama zagrijavanja za dekristalizaciju meda. Ultrazvučna dekristalizacija meda nudi brojne prednosti u odnosu na konvencionalnu metodu zagrijavanja, zbog čega je ultrazvučna obrada meda superiorniji tretman za ukapljivanje, dekristalizaciju i stabilizaciju meda:
Ultrazvučna dekristalizacija nudi nekoliko prednosti i može se prilagoditi svim vrstama meda i razmjerima proizvodnje. Hielscher ultrazvučni uređaji se mogu precizno kontrolisati i podesiti prema faktorima kao što su viskoznost meda, veličina kristala i standardi kvaliteta. Na taj način Hielscher ultrazvučni uređaji osiguravaju visoku efikasnost te jednostavan i siguran rad.
Industrijski ultrazvučni uređaj za dekristalizaciju i stabilizaciju meda u vrlo ravnomjernom inline tretmanu.
Mikroskopske slike tretiranog meda:
(a) Kontrolni uzorak. Prije tretmana med izgleda kao mreža iglastih kristala. Tamni krugovi su zračni mjehurići. (b) Uzorci toplinski tretirani na 40°C nakon 20 min termičkog tretmana; (c) uzorci tretirani na 40°C + ultrazvukom nakon 20 min tretmana.
(Istraživački rad i slika: ©Deora et al., 2013)
Ultrazvučna obrada meda
Ultrazvučna obrada je netermička alternativa obradi mnogih tečnih prehrambenih proizvoda. Njena mehanička snaga koristi se za blagu, a ipak efikasnu mikrobnu inaktivaciju i smanjenje veličine čestica. Kada je med izložen ultrazvučnoj obradi, većina ćelija kvasca se uništava. Ćelije kvasca koje prežive ultrazvučnu obradu uglavnom gube sposobnost rasta. To znatno smanjuje brzinu fermentacije meda.
Ultrazvučna obrada također ukapljuje med, uklanjajući postojeće kristale i sprječavajući dalju kristalizaciju u medu. U tom pogledu uporediva je sa zagrijavanjem meda. Ukapljivanje potpomognuto ultrazvukom može se odvijati na znatno nižim procesnim temperaturama od približno 35°C i može skratiti vrijeme ukapljivanja na manje od 30 sekundi. Kai (2000) je proučavao ultrazvučno ukapljivanje australskih medova (Brush box, Stringy bark, Yapunyah i Yellow box). Studije su pokazale da je ultrazvučna obrada frekvencijom od 20kHz potpuno ukapljila kristale u medu. Ultrazvučno tretirani uzorci ostali su u ukapljenom stanju približno 350 dana (+20% u poređenju s toplinskom obradom). Zbog minimalne izloženosti toplini, ultrazvučno ukapljivanje rezultira boljim zadržavanjem arome i okusa. Ultrazvučno obrađeni uzorci pokazuju samo vrlo malo povećanje HMF-a i malo smanjenje aktivnosti dijastaze. Budući da je potrebno manje toplinske energije, primjena ultrazvuka pomaže u uštedi troškova obrade u poređenju s konvencionalnim zagrijavanjem i hlađenjem.
Industrijski ultrazvučni uređaj UIP6000hdT za ukapljivanje i mikrobnu stabilizaciju meda.
Studije Kaia (2000) također su otkrile da različite vrste meda zahtijevaju različite intenzitete i vremena ultrazvučne obrade. Zbog toga preporučujemo provođenje probnih ispitivanja pomoću laboratorijskog sistema za ultrazvučnu obradu. Preliminarni testovi trebaju se provoditi u šaržnom režimu, dok daljnja ispitivanja obrade zahtijevaju protočnu ćeliju za recirkulaciju pod pritiskom ili inline testiranje.
Šta istraživanja kažu o ultrazvučnoj dekristalizaciji meda
Med je prezasićena otopina glukoze i sklon je spontanoj kristalizaciji na sobnoj temperaturi u obliku glukoza monohidrata. Toplinska obrada tradicionalno se koristi za otapanje kristala D-glukoza monohidrata u medu i odgađanje kristalizacije. Međutim, ovaj pristup negativno utječe na fini okus meda. Korisna primjena snažnog ultrazvuka na med navedena je u radovima mnogih istraživača. Pokazalo se da primjena ultrazvuka uklanja postojeće kristale, a također usporava proces kristalizacije, što dovodi do isplative tehnologije. Analiza procesa kristalizacije sugeriše da su ultrazvučno obrađeni uzorci meda ostali u tečnom stanju duže nego med tretiran toplinom. Osim toga, nisu uočeni značajni učinci na parametre kvaliteta meda, kao što su sadržaj vlage, električna provodljivost ili pH. Studije su pokazale da ultrazvučni tretman općenito (npr. ultrazvučnom sondom od 24 kHz modela UP400St, u šaržnom tretmanu) dovodi do bržeg otapanja kristala nego termički tretman.
(usp. Deora et al., 2013)
Basmacı (2010) je uporedio ultrazvučnu obradu i visoki hidrostatički pritisak kao opcije tretmana za ukapljivanje meda. Dok se tretman visokim hidrostatičkim pritiskom pokazao previše skupim i neefikasnim, ultrazvuk je dao vrlo dobre rezultate. Stoga je ultrazvučna obrada preporučena kao alternativa tradicionalnoj toplinskoj obradi meda.
Önur et al. (2018) došli su do istog zaključka uporedivši konvencionalnu toplinsku obradu na 50ºC, ultrazvučno ukapljivanje i… Oni preporučuju ultrazvučnu obradu meda u odnosu na toplinsku obradu i tretman pritiskom zbog praktičnosti, kraćeg vremena obrade i manjeg gubitka kvaliteta.
Sidor et al. (2021) uporedili su ultrazvučno ukapljivanje s mikrovalnim zagrijavanjem radi otapanja kristala šećera u lipovom, bagremovom i multifloralnom medu. Veliki nedostatak mikrovalnog zagrijavanja bile su znatno povećane vrijednosti HMF-a, promjene enzimske aktivnosti i veliki gubici dijastaznog broja. Nasuprot tome, ultrazvučno ukapljivanje rezultiralo je samo najmanjim promjenama svojstava meda, tako da je istraživački tim jasno preporučio ultrazvučnu obradu meda radi odgađanja procesa kristalizacije.
Ultrazvučna obrada skraćuje vrijeme ukapljivanja čvrstog meda bez narušavanja njegovog kvaliteta.
Stropni ultrazvučni uređaj UIP2000hdT s kaskatrodom na mobilnom stalku za ukapljivanje meda i otapanje šećera u šaržnom i inline režimu.
Visokoučinkoviti ultrazvučni uređaji za dekristalizaciju i stabilizaciju meda
Hielscher Ultrasonics proizvodi i isporučuje visokoučinkovite ultrazvučne uređaje za obradu tečnih prehrambenih proizvoda, kao što su ukapljivanje meda, smanjenje kristala (otapanje šećera, dekristalizacija) i mikrobna stabilizacija. Posebno razvijena ultrazvučna oprema za tretman meda omogućava ravnomjernu i pouzdanu obradu. To osigurava proizvodnju vrhunskog meda uz očuvane standarde kvaliteta. Za tretman meda Hielscher Ultrasonics nudi posebne sonotrode (ultrazvučne sonde), koje su idealne za vrlo ravnomjeran tretman viskoznih tečnosti poput meda.
Tabela u nastavku daje okvirnu naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Zapremina šarže | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 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 – kvalitet proizveden u Njemačkoj
Hielscher ultrazvučni uređaji poznati su po najvišem kvalitetu i standardima dizajna. Robusnost i jednostavno rukovanje omogućavaju nesmetanu integraciju naših ultrazvučnih uređaja u industrijske pogone. Hielscher ultrazvučni uređaji lako podnose teške uslove i zahtjevna okruženja.
Hielscher Ultrasonics je ISO certificirana kompanija i posebnu pažnju posvećuje visokoučinkovitim ultrazvučnim uređajima koji imaju najsavremeniju tehnologiju i jednostavnost korištenja. Naravno, Hielscher ultrazvučni uređaji u skladu su s CE oznakom i ispunjavaju zahtjeve UL, CSA i RoHs.
- visoka efikasnost
- najsavremenija tehnologija
- pouzdanost i robusnost
- šaržno i inline
- za bilo koju zapreminu – od malih šarži do velikog protoka na sat
- naučno dokazano
- inteligentni softver
- jednostavno, linearno povećanje razmjera
- pametne funkcije (npr. protokoliranje podataka)
- CIP (čišćenje na mjestu)
Hielscher Ultrasonics proizvodi visokoučinkovite ultrazvučne homogenizatore za primjene miješanja, disperzije, emulzifikacije i ekstrakcije u laboratorijskom, pilot i industrijskom razmjeru.
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 vrijedne znanja
Pozadina obrade meda
Med je proizvod visoke viskoznosti karakterističnog okusa i arome, boje i teksture.
Med se sastoji od glukoze, fruktoze, vode, maltoze, trisaharida i drugih ugljikohidrata, saharoze, minerala, proteina, vitamina i enzima, kvasca i drugih termootpornih mikroorganizama te malih količina organskih kiselina (vidi grafikon ispod). Visoka razina tetraciklina, fenolnih spojeva i vodikovog peroksida u medu daje mu antimikrobna svojstva.
Nutritivni profil i sastav šećera u medu (©www.honey.com)
Enzimi meda
Med sadrži enzime koji razgrađuju škrob. Enzimi su osjetljivi na toplinu i stoga služe kao pokazatelj kvaliteta meda i stepena termičke obrade. Glavni enzimi uključuju invertazu (α-glukozidazu), dijastazu (α-amilazu) i glukoza oksidazu. To su nutritivno važni enzimi. Dijastaza hidrolizira ugljikohidrate radi lakše probavljivosti. Invertaza hidrolizira saharozu i maltozu u glukozu i fruktozu. Glukoza oksidaza katalizira glukozu uz nastanak glukonske kiseline i vodikovog peroksida. Med sadrži i katalazu i kiselu fosfatazu. Enzimska aktivnost se općenito mjeri kao aktivnost dijastaze i izražava se dijastaznim brojem (DN). Standardi za med propisuju minimalni dijastazni broj 8 u obrađenom medu.
Kvasac i mikroorganizmi u medu
Ocijeđeni med sadrži neželjene materije, kao što su kvasac (općenito osmofilan, tolerantan na šećer) i drugi termootporni mikroorganizmi. Oni su odgovorni za kvarenje meda tokom skladištenja. Visok broj kvasaca dovodi do brze fermentacije meda. Brzina fermentacije meda također je u korelaciji sa sadržajem vode/vlage. Sadržaj vlage od 17% smatra se sigurnom razinom za usporavanje aktivnosti kvasca. S druge strane, mogućnost kristalizacije raste sa smanjenjem sadržaja vlage. Broj kvasaca od 500cfu/mL ili manji smatra se komercijalno prihvatljivom razinom.
Kristalizacija / granulacija meda
Med se prirodno kristalizira jer je prezasićena otopina šećera, sa više od 70% sadržaja šećera u odnosu na sadržaj vode od oko 18%. Glukoza se spontano izdvaja iz prezasićenog stanja, gubeći vodu dok prelazi u stabilnije zasićeno stanje glukoza monohidrata. To dovodi do stvaranja dviju faza – tečne faze na vrhu i čvršćeg kristalnog oblika ispod. Kristali tvore 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. Kristalizacija također ograničava otjecanje neobrađenog meda iz spremnika za skladištenje.
Toplinska obrada u preradi meda
Nakon ocjeđivanja i filtracije, med se podvrgava termičkoj obradi radi smanjenja nivoa vlage i uništavanja kvasca. Zagrijavanje pomaže u ukapljivanju kristala u medu. Iako toplinska obrada može efikasno smanjiti smanjenje vlage, smanjiti i odgoditi kristalizaciju te potpuno uništiti ćelije kvasca, ona također dovodi do pogoršanja proizvoda. Zagrijavanje znatno povećava razinu hidroksimetilfurfurala (HMF). Maksimalna zakonski dopuštena razina HMF-a iznosi 40mg/kg. Nadalje, zagrijavanje smanjuje aktivnost enzima (npr. dijastaze), utječe na senzorna svojstva i smanjuje svježinu meda. Toplinska obrada također tamni prirodnu boju meda (posmeđivanje). Posebno zagrijavanje iznad 90°C dovodi do karamelizacije šećera. Zbog neravnomjernog prijenosa i izloženosti temperaturi, toplinska obrada ne uspijeva u potpunosti uništiti termootporne mikroorganizme.
Zbog ograničenja toplinske obrade, istraživački napori usmjereni su na netermičke alternative, poput mikrovalnog zračenja, infracrvenog zagrijavanja, ultrafiltracije i ultrazvučne obrade. Ultrazvučna obrada kao netermički tretman nudi velike prednosti u poređenju s alternativnim tehnikama obrade meda.
Hielscher Ultrasonics proizvodi visokoučinkovite ultrazvučne homogenizatore, od laboratorijske do industrijske veličine.