Ultrazvučna obrada i njezine brojne primjene u preradi hrane

Snažni ultrazvuk nudi brojne mogućnosti za efikasne i pouzdane primjene u preradi hrane. Najčešće primjene u prehrambenoj industriji uključuju miješanje i homogenizaciju, emulgiranje, dispergiranje, razgradnju ćelija i ekstrakciju unutarćelijskog materijala, aktivaciju ili deaktivaciju enzima (što zavisi od intenziteta ultrazvuka), konzerviranje, stabilizaciju, otapanje i kristalizaciju, hidrogenizaciju, omekšavanje mesa, sazrijevanje, odležavanje i oksidaciju, kao i otplinjavanje i sušenje raspršivanjem.

U nastavku vam predstavljamo različite odabrane primjene Hielscher sonikatora u preradi hrane. Kliknite na određene poveznice kako biste dobili detaljne informacije o primjeni koja vas zanima!

Ekstrakcija aroma i bioaktivnih spojeva pomoću ultrazvuka

Ultrazvučna ekstrakcija se široko koristi u prehrambenoj industriji za efikasno izdvajanje bioaktivnih spojeva, molekula arome i proteina primjenom ultrazvuka visokog intenziteta, koji pospješuje prijenos mase i razgrađuje ćelijske strukture. Nastali efekti kavitacije povećavaju prinos i brzinu ekstrakcije uz rad na niskim temperaturama, čime pomažu u očuvanju osjetljivih spojeva i omogućavaju čistu, skalabilnu obradu bez agresivnih otapala.

Ultrazvučna ekstrakcija se obično koristi za izdvajanje bioaktivnih spojeva. Istaknuti primjeri ultrazvučne ekstrakcije uključuju:

 

U ovoj prezentaciji upoznajemo vas s proizvodnjom biljnih ekstrakata. Objašnjavamo izazove proizvodnje visokokvalitetnih biljnih ekstrakata i kako vam sonikator može pomoći da ih savladate. Ova prezentacija pokazat će vam kako funkcionira ultrazvučna ekstrakcija. Saznat ćete koje prednosti možete očekivati od upotrebe sonikatora za ekstrakciju i kako možete uključiti ultrazvučni ekstraktor u svoju proizvodnju ekstrakata.

 

Ultrazvučno emulgiranje sosova, dresinga i krema

Primjenom ultrazvučne obrade na smjese ulja i vode, kuhari i stručnjaci za prehrambene znanosti postižu ultrafine, stabilne emulzije – bez pretjerane topline ili sintetičkih aditiva. Od kremastih sosova i baršunastih vinegreta do krema bez mliječnih proizvoda i nježnih pjena, ultrazvučna kavitacija omogućava preciznu kontrolu nad veličinom kapljica i disperzijom.
Saznajte više o ultrazvučnim emulzijama hrane!

Ultrazvučna fermentacija jogurta

Jogurt je fermentirani mliječni proizvod koji se može proizvesti samo od mlijeka ili dodavanjem bakterijskih kultura. Sojevi bifidobakterija (npr. BB-12, BB-46, B breve) uobičajeni su probiotici koji se koriste za fermentaciju jogurta. Ultrazvučna kavitacija primijenjena na bakterijske ćelije može uzrokovati njihovo uništenje i istovremeno oslobađanje β-galaktozidaze. β-galaktozidaza je enzim hidrolaza koji se intenzivno koristi u industriji prerade mlijeka. Ultrazvučno potpomognuta fermentacija se ubrzava zbog brže hidrolize laktoze koja je posljedica ultrazvukom izazvanog oslobađanja β-galaktozidaze iz ćelija bifidobakterija.
Ultrazvučna homogenizacija uzrokuje razbijanje globula mliječne masti i vrlo finu raspodjelu veličina.
Ultrazvučna obrada može ubrzati brzinu fermentacije (skraćenje ukupnog vremena proizvodnje do 40%) i poboljšati karakteristike kvalitete jogurta, što rezultira većom viskoznošću, čvršćim koagulumom i vrhunskom teksturom.

Ultrazvučna homogenizacija mlijeka

Mlijeko (npr. kravlje, bivolje, kozje ili devino mlijeko) je emulzija ili koloidni sistem koji se sastoji od globula mliječne masti u tekućini na bazi vode, koja sadrži otopljene ugljikohidrate, proteine i minerale. Budući da se mast i voda teže razdvajanju u dvije faze, mlijeko se mora homogenizirati kako bi se dobio ujednačen proizvod. Homogenizacija znači ravnomjernu raspodjelu molekula masti u mliječnoj tekućini. Ultrazvuk je dobro poznata metoda koja se koristi za različite primjene u preradi mlijeka. Ultrazvučna obrada mlijeka rezultira homogeniziranim globulama masti, koje su ujednačene i jednoliko raspoređene. Homogenizacija ultrazvukom velike snage djelotvorna je i za (veganske / bezmliječne) zamjene za mlijeko biljnog porijekla, kao što su kokosovo ili sojino mlijeko.
Studija Sfakianakisa i Tzie (2012) pokazuje da ultrazvučna homogenizacija smanjuje veličinu globula mliječne masti (MFG). Mikroskopske slike u nastavku prikazuju učinke ultrazvučne obrade na veličinu kapljica mliječne masti. Niska amplituda (150W) nije imala zadovoljavajući učinak homogenizacije (sl.2) ; veličina MFG-a i njihova raspodjela bili su slični nepreradenom mlijeku (usporedite sl. 1 i 2). Ultrazvuk srednje amplitude (267,5, 375 W) imao je dobar učinak homogenizacije; prosječni promjer MFG-a iznosio je 2 μm (sl. 3, 4). Ultrazvuk veće amplitude (750W) presudno je smanjio veličinu MFG-a (sl. 6), tako da su jedva vidljivi na optičkom mikroskopu (povećanje 100x); njihov prosječni promjer iznosio je 0,3 μm.

Chandrapala i sur. (2012) istražili su učinak ultrazvučne obrade na kazein i kalcij. Primijenili su ultrazvučne valove (20kHz) na uzorke svježeg obranog mlijeka, rekonstituiranog micelarnog kazeina i kazeinskog praha. Uzorke su sonicirali dok se globule mliječne masti nisu smanjile na otprilike 10nm. Analiza soniciranog mlijeka pokazuje da se veličina kazeinskih micela nije promijenila. Unutar prvih nekoliko minuta ultrazvučne obrade došlo je i do malog povećanja topljivog proteina sirutke i odgovarajućeg smanjenja viskoznosti. Studija je utvrdila da su kazeinske micele stabilne tokom ultrazvučne obrade, a da ultrazvučni tretman ne utječe na koncentraciju topljivog kalcija. [Chandrapala et al. 2012]

Ultrazvučna kristalizacija šećera za slastičarstvo

Kontrolirana ultrazvučna obrada omogućava pokretanje zasijavanja kristala (stvaranje jezgri) i utjecaj na rast kristala. Pod ultrazvučnim zračenjem stvaraju se manji, a time i brojniji kristali. Ultrazvuk pomaže procesu kristalizacije na dva načina: Prvo, snažni ultrazvuk je vrlo djelotvoran alat za stvaranje ujednačene otopine, koja je polazna supstanca za kristalizaciju. U drugoj fazi ultrazvuk potpomaže stvaranje velikog broja jezgri. Dok slaba nukleacija stvara manji broj velikih kristala, efikasna nukleacija stvara veliku količinu sitnih, fino dimenzioniranih kristala. U akustičnom polju čak postaje moguće pokrenuti nukleaciju šećera koji se normalno opiru kristalizaciji (npr. D-fruktoza, sorbitol).
Ultrazvučna modifikacija kristalizacije zanimljiva je za formulaciju bombona, slastica, namaza, sladoleda, šlaga i čokolade.

Ultrazvučna hidrogenizacija jestivih ulja

Hidrogenizacija biljnih ulja važan je industrijski proces velikih razmjera. Hidrogenizacijom se tekuća biljna ulja pretvaraju u čvrste ili polučvrste masti (npr. margarin). Hemijski se nezasićene masne kiseline tokom reakcije hidrogenizacije katalizirane prijenosom faze pretvaraju u odgovarajuće zasićene masne kiseline dodavanjem atoma vodika na dvostruke veze. Ovaj katalitički proces može se ubrzati ultrazvučnom obradom velike snage. Često korišteni katalizator je nikl. Hidrogenizirane masti se intenzivno koriste kao sredstva za pospješivanje mrvljivosti u pekarskim proizvodima. Prednost zasićenih masti je njihova manja sklonost oksidaciji, a time i manji rizik od užeglosti.

Ultrazvučno ukapljivanje meda

Ultrazvuk nudi efikasnu netermičku metodu za ukapljivanje kristala u medu i uništavanje kvasca, bez utjecaja na kvalitet meda.
Kliknite ovdje da saznate više!

Ultrazvučna stabilizacija sokova i smutija

Kao netermička tehnika prerade hrane, ultrazvuk pruža blag, ali efikasan tretman koji pojačava arome te stabilizira i konzervira sokove, smutije, sosove i pirée. Rezultati ultrazvučne obrade sokova uključuju poboljšane arome, stabilizaciju i konzerviranje.
Pročitajte ovdje više o ultrazvučnom poboljšanju sokova i smutija!
Pročitajte više o ultrazvučnoj preradi paradajza!
Saznajte kako ultrazvučna obrada čuva sok od jagode zaslađen stevijom, a istovremeno poboljšava nutritivni profil!

Ultrazvučno odležavanje vina i likera

Snažni ultrazvuk pomaže hrastovom odležavanju vina i žestokih pića zahvaljujući svojoj djelotvornoj sposobnosti ekstrakcije i znatno pojačanom prijenosu mase između drvnog tkiva i alkoholnog pića.
Kliknite ovdje da saznate više o mogućnostima ultrazvučne obrade vina!
Proces fermentacije vina, mošta, piva i sakea također se može znatno pojačati. Postignute su stope ubrzanja od 50% do 65%!
Da biste dobili više informacija o ultrazvučno potpomognutoj fermentaciji, kliknite ovdje!

Ultrazvučno ubrzano zamrzavanje sladoleda

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 kao što su voće, orašasti plodovi, arome i bojila. 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 napjenio i dobio hladni desert glatke teksture. To je korak procesa u kojem se ultrazvučna obrada može primijeniti za poboljšanje kvalitete sladoleda.
Tokom procesa zamrzavanja kristali se stvaraju iz pothlađene vode. Morfologija kristala leda igra važnu ulogu u pogledu teksturalnih i fizičkih svojstava smrznute i polusmrznute hrane. Budući da su veličina i raspodjela kristala leda od posebne važnosti za kvalitet odmrznutih tkivnih proizvoda, kod sladoleda se preferiraju manji kristali leda jer veliki kristali rezultiraju ledenom teksturom. Nukleacija je najvažniji faktor za kontrolu raspodjele veličine kristala tokom kristalizacije. Pritom je brzina zamrzavanja obično parametar koji se koristi za kontrolu veličine i raspodjele veličina 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. Dakle, over-run varira zbog različitih formulacija sladoleda i tokova obrade. Standardni sladoled pokazuje over-run od 100%, što znači da se konačni proizvod sastoji od jednakog volumena smjese za sladoled i mjehurića zraka.
Primjena Hielscher ultrazvučnih homogenizatora velike snage osigurava bolju kvalitetu sladoleda smanjenjem veličine kristala leda i izbjegavanjem stvaranja naslaga na površini za zamrzavanje. Bolja konzistencija i kremastiji osjećaj u ustima postižu se zahvaljujući smanjenoj veličini kristala sladoleda i poboljšanoj raspodjeli mjehurića zraka. Znatno kraće vrijeme zamrzavanja dovodi do većeg kapaciteta procesa i energetski efikasnijeg proizvodnog procesa.

Ultrazvučna aeracija tijesta

Aerirani prehrambeni proizvodi, kao što je biskvit, mogu se znatno poboljšati ultrazvučnom obradom. Primjena snažnog ultrazvuka u fazi miješanja tijesta poboljšava kvalitetu biskvita u smislu manje tvrdoće te veće elastičnosti, kohezivnosti i otpornosti kolača. Za testove su svi sastojci pomiješani zajedno metodom „all-in“, što znači da su cjelovito brašno s niskim udjelom proteina, emulgator, kukuruzni škrob, šećer, prašak za pecivo, sol i svježa cijela jaja dodani istovremeno kako bi se pripremilo tijesto. Prije ultrazvučne obrade sastojci su ravnomjerno izmiješani tako da se ultrazvuk primjenjuje na ujednačenu smjesu tijesta. Ultrazvučno aerirani kolač pokazao je manju tvrdoću, manju gumenost i manju žvakljivost, dok su elastičnost, kohezivnost i otpornost kolača bili nešto veći nego kod kontrolnog kolača.

Ultrazvučna kristalizacija i konširanje čokolade

Ultrazvučna obrada je dobro poznata po svojoj sposobnosti ekstrakcije. Iz zrna kakaa se kakao maslac može osloboditi iz ćelija ultrazvučnim mljevenjem i ekstrakcijom.
Ultrazvuk je alternativna tehnika za razbijanje kristala šećera u čokoladi i pritom daje slične učinke kao konširanje.

Ultrazvučno omekšavanje mesa

Primjena snažnih ultrazvučnih valova na meso rezultira omekšavanjem strukture mesa. Značajno omekšavanje postiže se oslobađanjem miofibrilarnih proteina iz mišićnih ćelija. Pored učinka omekšavanja, ultrazvuk poboljšava i sposobnost vezanja vode i kohezivnost mesa.
Ovdje pronađite više informacija o omekšavanju mesa snažnim ultrazvukom i sonikatoru MeatBuzzer!

Ultrazvučna obrada u kuhinjama i barovima

Ultrazvučni procesori hrane pronašli su put i do gurmanskih kuhinja. Hielscher ultrasonikatore koriste vrhunski kuhari, kao što je kuhar Sang-Hoon Degeimbre, nagrađen s dvije Michelinove zvjezdice.
Kliknite ovdje ako vas zanima recept za njegov poznati ultrazvučni temeljac od škampa!
Za recepte ultrazvučnih koktela kliknite ovdje!

 

Sonikatori za preradu košer i halal hrane

Hielscher Ultrasonics na zahtjev može osigurati košer ili halal certifikaciju za svoje sonikatore. To znači da su sonikatori proizvedeni i obrađeni u skladu sa strogim smjernicama ovih vjerskih prehrambenih zakona. Košer certifikacija osigurava da su sonikatori proizvedeni bez ikakvih životinjskih nusproizvoda ili derivata, dok halal certifikacija potvrđuje da se sa sonikatorima postupalo na način koji je u skladu s islamskim prehrambenim principima.

Ako su vam potrebni košer ili halal certificirani Hielscher sonikatori, kontaktirajte nas i rado ćemo organizirati potrebnu certifikaciju.