Proizvodnja sladoleda poboljšana ultrazvukom

Primjena snažnog ultrazvuka ima nekoliko povoljnih učinaka na proizvodnju visokokvalitetnog sladoleda. Glavne prednosti ultrazvučne obrade (sonikacije) uključuju smanjenje veličine kristala i ubrzanje zamrzavanja sladoleda. Time ultrazvučna obrada poboljšava kvalitet i doživljaj potrošača, a istovremeno smanjuje troškove proizvodnje.

Ultrazvučni učinci na proizvodnju sladoleda

Proizvodnja sladoleda uključuje složenu obradu kako bi se dobio visokokvalitetan slatki prehrambeni proizvod koji zadovoljava zahtjeve kupaca. Razrađeni koraci obrade proizlaze uglavnom iz činjenice da je sladoled jedna od najsloženijih namirnica: sladoled je pjena, ali i emulzija. Sadrži kristale leda i nesmrznutu tečnu smjesu. Ultrazvuk velike snage primijenjen tokom proizvodnje sladoleda može potaknuti nukleaciju kristala leda i tako ubrzati proces prijenosa toplote i mase koji prati proces zamrzavanja. Time ultrazvučna obrada (sonikacija) smanjuje veličinu kristala i skraćuje vrijeme zamrzavanja u proizvodnji sladoleda. Istraživanje koje su proveli Mortazavi i Tabatabaie pokazalo je da se vrijeme zamrzavanja u preradi sladoleda ultrazvučnom obradom u trajanju od 20 min moglo smanjiti za oko 30%.

Proizvodnja sladoleda i prednosti ultrazvuka

Za proizvodnju sladoleda potrebna je smjesa za sladoled. Ta smjesa za sladoled sastoji se od mlijeka, mlijeka u prahu, vrhnja, maslaca ili biljne masti, šećera, suhe tvari, emulgatora, stabilizatora te dodataka poput voća, orašastih plodova, aroma i boja. Ova posebna smjesa mora se homogenizirati i pasterizirati, a zatim se polako miješa tokom procesa zamrzavanja kako bi se spriječilo stvaranje velikih kristala leda. Pritom se miješaju vrlo sitni mjehurići zraka (tzv. proces aeracije) kako bi se sladoled napenio i dobio glatko teksturiran hladni desert. Ultrazvučna obrada potiče ravnomjernu raspodjelu svih sastojaka smjese za sladoled i istovremeno doprinosi pasterizaciji. Više o ultrazvučnoj pasterizaciji tečnih namirnica pročitajte ovdje!
Nakon toga se ultrazvučna obrada primjenjuje u fazi zamrzavanja tokom proizvodnje sladoleda. Ultrazvučna obrada potiče nukleaciju i rast kristala leda, tako da se proces zamrzavanja znatno ubrzava. Istovremeno sonikacija smanjuje veličinu kristala leda, pa se dobivaju ujednačeno sitni kristali leda. Time sladoled dobiva glatku teksturu i ugodan osjećaj u ustima – obje su to osobine kvaliteta koje potrošači visoko cijene.

Koraci proizvodnje sladoleda

Proizvodnja sladoleda ima pet faza:

1. priprema smjese za sladoled
2. homogenizacija, pasterizacija i odležavanje smjese za sladoled
3. zamrzavanje i aeracija
4. oblikovanje i kalupljenje
5. očvršćivanje i pakovanje

Koraci proizvodnje sladoleda.
Izvor: Dairy Processing Handbook. Izdavač: Tetra Pak Processing Systems AB, Lund, Švedska. str. 387.

Zamrzavanje sladoleda potaknuto ultrazvukom

Tokom procesa zamrzavanja kristali se stvaraju iz pothlađene vode. Morfologija kristala leda ima važnu ulogu u teksturnim i fizičkim svojstvima smrznutih i napola smrznutih namirnica. Budući da su veličina i raspodjela kristala leda od posebne važnosti za kvalitet odmrznutih proizvoda tkivne strukture, kod sladoleda se preferiraju manji kristali leda jer veliki kristali dovode do ledene teksture. Nukleacija je najvažniji faktor za kontrolu raspodjele veličine kristala tokom kristalizacije. Pritom je brzina zamrzavanja obično parametar kojim se kontrolišu veličina i raspodjela veličine kristala leda u sladoledu. Tokom mućenja i zamrzavanja ubrizgava se zrak kako bi se postigla glatka tekstura sladoleda. Takozvani „over-run“, količina ubrizganog zraka, određuje se – specifično za pojedinu recepturu – proporcionalno ukupnom volumenu čvrstih tvari i vode. Stoga se over-run razlikuje zbog različitih formulacija sladoleda i procesnih tokova. Standardni sladoled ima over-run od 100%, što znači da se konačni proizvod sastoji od jednakog volumena smjese za sladoled i mjehurića zraka.
Primjena visokoučinkovitih ultrazvučnih procesora kompanije Hielscher rezultira boljim kvalitetom sladoleda jer potiče kristalizaciju, smanjuje veličinu kristala leda i sprječava stvaranje naslaga na površini za zamrzavanje. Bolja konzistencija i kremastiji osjećaj u ustima postižu se zahvaljujući smanjenoj veličini kristala u sladoledu i poboljšanoj raspodjeli mjehurića zraka. Znatno kraće zamrzavanje, sa smanjenjem vremena zamrzavanja od oko 30%, dovodi do većeg procesnog kapaciteta i energetski efikasnijeg proizvodnog procesa.

Naučno dokazano: poboljšani kvalitet sladoleda zahvaljujući ultrazvučnoj obradi

Aslan i Dogan (2021) istraživali su učinke ultrazvučne obrade na proizvodnju sladoleda koristeći sonikator sa sondom kompanije Hielscher, UP400St (vidi sliku lijevo). Rezultati istraživanja pokazali su da ultrazvuk potiče smanjenje veličine čestica zahvaljujući kavitaciji. Bilo je očito da ultrazvučna obrada poboljšava kvalitet sladoleda i smrznutih prehrambenih proizvoda jer je dala manju veličinu kristala leda. Budući da kristali leda sladoledu daju jedinstven osjećaj u ustima, vrlo je važno dobiti najmanje kristale u procesu zamrzavanja kako bi se spriječila zrnasta struktura te postigla željena glatkoća i mekoća sladoleda. Ova studija je također zaključila da ultrazvučna homogenizacija daje dobro dispergiranu emulziju. Testiranjem uz panel potrošača u pogledu senzornih svojstava hrane i okusa pokazalo se da ultrazvučna homogenizacija sladoleda pomaže da se ispune preferencije potrošača s manjim kristalima leda i odgovarajućim ugodnim osjećajem sladoleda u ustima.
(usp. Aslan i Dogan, 2021)

Visokoučinkoviti ultrazvučni procesori za hranu za proizvodnju sladoleda

Hielscher Ultrasonics ima dugogodišnje iskustvo u primjeni snažnog ultrazvuka u industriji hrane i pića te u mnogim drugim industrijskim granama. Naši ultrazvučni procesori opremljeni su sonotrodama i protočnim ćelijama (dijelovima koji dolaze u dodir s medijem) koje se lako čiste (čišćenje na mjestu CIP / sterilizacija na mjestu SIP).
Industrijski sonikatori Hielscher Ultrasonics mogu isporučiti vrlo visoke amplitude u neprekidnom radu 24/7. Precizna kontrola amplitude od blagih do visokih intenziteta važna je za fino podešavanje procesa ultrazvučne obrade prema ciljanim karakteristikama proizvoda u formulaciji sladoleda.
S ultrazvučnim procesorima za hranu svih veličina Hielscher nudi pouzdane sisteme za šaržnu i kontinuiranu obradu prehrambenih proizvoda i pića, uključujući sladoled. Dok za malu zanatsku sladoledarnicu modeli sonikatora UP400ST (400 vati) ili UIP1000hdT (1000 vati) pružaju dovoljan procesni kapacitet, industrijski pogon za proizvodnju sladoleda instalirat će sonikatore visokog protoka modela UIP6000hdT (6000 vati) ili UIP16000hdT (16.000 vati).
Tabela ispod daje okvirnu informaciju o približnom procesnom kapacitetu naših ultrazvučnih uređaja:

Literatura / reference

• 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.