Ultrazvuk i njegove višestruke primjene u preradi hrane

Snažni ultrazvuk nudi mnogostruke mogućnosti za efikasne i pouzdane primjene u preradi hrane. Najčešća primjena u prehrambenoj industriji uključuje miješanje & homogenizacija, emulzifikacija, dispergovanje, razbijanje ćelija i ekstrakcija unutarćelijskog materijala, aktivacija ili deaktivacija enzima (što zavisi od intenziteta ultrazvuka), očuvanje, stabilizacija, otapanje i kristalizacija, hidrogenacija, omekšavanje mesa, sazrevanje, starenje i oksidacija, kao i otplinjavanje i sušenje raspršivanjem.

U nastavku vam predstavljamo različite odabrane primjene Hielscher sonikatora u preradi hrane. Molimo kliknite na određene veze da biste dobili detaljne informacije o aplikaciji koja vas zanima!

Ekstrakcija okusa i bioaktivnih spojeva ultrazvukom

Ultrazvuk je dobro poznata i pouzdana metoda kada je u pitanju ekstrakcija unutarćelijske materije.
Kliknite ovdje da pročitate više o ultrazvučna liza & Ekstrakcija i primjeri ultrazvučne ekstrakcije aktivnih spojeva iz Šafran, kafa, kanabis, Pečurke ili alge!

Ultrazvučna emulgacija umaka, preljeva i krema

Primjenom sonikacije na mješavine ulja i vode, kuhari i naučnici za hranu postižu ultra-fine, stabilne emulzije – bez pretjerane topline ili sintetičkih aditiva. Od kremastih umaka, baršunastih vinaigreta do krema bez mliječnih proizvoda i nježnih pjena, ultrazvučna kavitacija omogućuje preciznu kontrolu nad veličinom kapljica i disperzijom.
Saznajte više o ultrazvučnim emulzijama za hranu!

Ultrazvučna fermentacija jogurta

Jogurt je fermentirani mliječni proizvod koji se može proizvesti samo mlijekom ili dodatkom bakterijskih kultura. Sojevi bifidobakterija (npr. BB-12, BB-46, B breve) su uobičajeni probiotici koji se koriste za fermentaciju jogurta. Ultrazvučna kavitacija primijenjena na bakterijske stanice može uzrokovati njihovo uništenje i istovremeno oslobađanje β-galaktozidaze. β-galaktozidaza je enzim hidrolaze koji se intenzivno koristi u industriji prerade mlijeka. Ultrazvučno potpomognuta fermentacija se ubrzava zbog brže hidrolize laktoze koja je rezultat ultrazvučno induciranog oslobađanja β-galaktozidaze iz stanica bifidobakterija.
Ultrazvučna homogenizacija utiče na lomljenje globula mlečne masti i distribuciju veoma fine veličine.
Ultrazvučna obrada može ubrzati brzinu fermentacije (smanjenje ukupnog vremena proizvodnje do 40%) i poboljšati karakteristike kvaliteta jogurta, što rezultira većim viskozitetom, jačim koagulumom i superiornom teksturom.

Ultrazvučna homogenizacija mlijeka

Mlijeko (npr. kravlje, bivolje, kozje ili kamilje mlijeko) je emulzija ili koloidni sistem koji se sastoji od kuglica masnoće unutar tekućine na bazi vode koja sadrži otopljene ugljikohidrate, proteine i minerale. Kako mast i voda imaju tendenciju razdvajanja u dvije faze, mlijeko se mora homogenizirati kako bi se dobio ujednačen proizvod. Homogenizacija znači ravnomernu raspodelu molekula masti u mlečnoj tečnosti. Ultrazvuk je dobro poznata metoda koja se koristi za različite primjene u preradi mlijeka. Ultrazvučna obrada mlijeka rezultira homogeniziranim masnim kuglicama, koje su ravnomjerno raspoređene. Homogenizacija ultrazvukom velike snage je takođe efikasna za (veganske/bez mlečnih proizvoda) zamene za mleko dobijene od biljaka kao što su kokosovo mleko ili sojino mleko.
Studija Sfakianakisa i Tzia (2012) pokazuje da ultrazvučna homogenizacija smanjuje veličinu globula mliječne masti (MFG). Mikroskopske slike ispod pokazuju efekte ultrazvuka na veličinu kapljica mliječne masti. Niska amplituda (150W) nije imala zadovoljavajući efekat homogenizacije (Sl.2); veličina MFG i njihova distribucija bili su slični netretiranom mlijeku (uporedi slike 1 i 2). Ultrazvuk srednje amplitude (267,5, 375 W) imao je dobar efekat homogenizacije; Prosječni prečnik MFG bio je 2 μm (sl. 3, 4). Ultrazvuk veće amplitude (750W) značajno je smanjio veličinu MFG-a (slika 6), čineći ih jedva vidljivim na optičkom mikroskopu (uvećanje od 100x); njihova prosječna veličina prečnika bila je 0,3 μm.

Ultrazvuk velike snage je blaga tehnika netermalne homogenizacije. Sfakianakis et al. (2011) pokazuju impresivan učinak ultrazvučne homogenizacije na mlijeko.

Chandrapala et al. (2012) istraživali su učinak ultrazvučne obrade na kazein i kalcij. Primijenili su ultrazvučne valove (20 kHz) na uzorke svježeg obranog mlijeka, rekonstituisanog micelarnog kazeina i kazeinskog praha. Sonicirali su uzorke sve dok se kuglice mliječne masti nisu smanjile na pribl. 10nm. Analiza ultrazvučnog mlijeka pokazuje da je veličina micela kazeina nepromijenjena. Malo povećanje rastvorljivog proteina sirutke i odgovarajuće smanjenje viskoznosti takođe se dogodilo u prvih nekoliko minuta sonikacije. Studijom je utvrđeno da su micele kazeina stabilne tokom ultrazvučne obrade i da ultrazvučni tretman ne utiče na koncentraciju rastvorljivog kalcijuma. [Chandrapala et al. 2012]

Ultrazvučna kristalizacija šećera za konditorske proizvode

Kontrolisana sonikacija omogućava da se započne zasijavanje kristala (stvaranje jezgri) i da se utiče na rast kristala. Pod ultrazvučnim zračenjem nastaju manji, a time i više kristala. Ultrazvuk pomaže procesu kristalizacije na dva načina: Prvo, ultrazvuk snage je vrlo efikasan alat za stvaranje ravnomjernog rastvora, koji je početna supstanca za kristalizaciju. U drugoj fazi, ultrazvuk podržava formiranje velikog broja jezgara. Dok loša nukleacija stvara manji broj velikih kristala, efikasna nukleacija formira veliku količinu malih kristala fine veličine. U akustičnom polju, postaje čak moguće pokrenuti nukleaciju šećera koji su normalno skloni kristalizaciji (npr. D-fruktoza, sorbitol).
Ultrazvučna modifikacija kristalizacije interesantna je za formulaciju bombona, konditorskih proizvoda, namaza, sladoleda, šlaga i čokolade.

Ultrazvučna hidrogenacija jestivih ulja

Hidrogenacija biljnih ulja je važan industrijski proces velikih razmjera. Hidrogenacijom se tečna biljna ulja pretvaraju u čvrste ili polučvrste masti (npr. margarin). Hemijski, nezasićene masne kiseline se pretvaraju tokom kataliziran faznim prijenosom reakcija hidrogenacije u njihove odgovarajuće zasićene masne kiseline dodavanjem atoma vodika na dvostrukim vezama. Ovaj katalitički proces može se ubrzati ultrazvukom velike snage. Uobičajeni katalizator je nikal. Hidrogenizirane masti se intenzivno koriste kao sredstva za skraćivanje u pekarskim proizvodima. Prednost zasićenih masti je njihova manja sklonost oksidaciji, a time i manji rizik od užeglosti.

Ultrazvučna tečnost meda

Ultrazvuk nudi efikasnu netermalnu metodu, kristale u medu za ukapljivanje i uništavanje kvasca, bez uticaja na kvalitet meda.
Kliknite ovdje da saznate više!

Ultrazvučna stabilizacija sokova i smutija

Kao tehnika netermalne obrade hrane, ultrazvuk pruža blag, ali efikasan tretman koji pojačava ukuse, stabilizuje i čuva sokove, smoothije, sosove i piree. Rezultati ultrazvučnih tretmana sokom uključuju poboljšane okuse, stabilizaciju i očuvanje.
Ovdje pročitajte više o ultrazvučnom poboljšanju sokova & smoothies!
Pročitajte više o ultrazvučnoj preradi paradajza!
Naučite kako ultrazvuk čuva sok od jagode zaslađen stevijom, a istovremeno poboljšava profil nutrijenata!

Ultrazvučno starenje vina & liker

Snažni ultrazvuk pomaže da se vino i žestoka alkoholna pića zacrne zbog svog efektivnog kapaciteta ekstrakcije i značajno intenziviranog prijenosa mase između drvenog tkiva i alkoholnog pića.
Kliknite ovdje da saznate više o mogućnostima ultrazvučnog tretmana vina!
Proces fermentacije vina, mošta, piva i sakea također se može značajno povećati. Stope ubrzanja od 50% do 65% su postignute!
Za više informacija o ultrazvučnoj potpomognutoj fermentaciji kliknite ovdje!

Ultrazvučno ubrzano zamrzavanje sladoleda

Za proizvodnju sladoleda potrebna je mješavina sladoleda. Ova mješavina sladoleda sastoji se od mlijeka, mlijeka u prahu, kajmaka, putera ili biljne masti, šećera, suve mase, emulgatora, stabilizatora kao i dodataka kao što su voće, orašasti plodovi, arome i boje. Ova posebna smjesa mora biti homogenizirana i pasterizirana, a zatim se polako miješa tokom procesa zamrzavanja kako bi se spriječilo stvaranje velikih kristala leda. Pri tome se vrlo mali mjehurići zraka miješaju u (tzv. proces prozračivanja) kako bi se sladoled zapjenio čime se postiže glatka tekstura hladnog deserta. Ovo je korak procesa u kojem se može primijeniti ultrazvuk za poboljšanje kvaliteta sladoleda.
Tokom procesa zamrzavanja, kristali se formiraju iz prehlađene vode. Morfologija kristala leda igra važnu ulogu u pogledu teksturnih i fizičkih svojstava smrznute i polusmrznute hrane. Kako su veličina i distribucija kristala leda od posebnog značaja za kvalitet odmrznutih proizvoda od tkiva, za sladoled se preferiraju manji kristali leda jer veliki kristali rezultiraju ledenom teksturom. Nukleacija je najvažniji faktor za kontrolu distribucije veličine kristala tokom kristalizacije. Time je stopa smrzavanja obično parametar koji se koristi za kontrolu veličine i distribucije veličine kristala leda u sladoledu. Tijekom bičevanja i zamrzavanja, zrak se ubrizgava kako bi se postigla glatka tekstura sladoleda. Takozvani “prekoračenje”, količina ubrizganog zraka, proporcionalna je – posebno određenom receptu – proporcionalno kombinovanom volumenu čvrstih materija i vode. Dakle, prekoračenje varira zbog različitih formulacija sladoleda i tokova obrade. Standardni sladoled pokazuje prekoračenje od 100%, što znači da se konačni proizvod sastoji od jednake količine sladoledne mješavine i mjehurića zraka.
Upotreba Hielscher ultrazvučnih homogenizatora velike snage osigurava bolji kvalitet sladoleda smanjenjem veličine kristala leda i izbjegavanjem inkrustacije površine koja se smrzava. Bolja konzistencija i kremastiji osjećaj u ustima postižu se zahvaljujući smanjenoj veličini kristala sladoleda i poboljšanoj distribuciji mjehurića zraka. Značajno kraće vrijeme zamrzavanja dovodi do većeg kapaciteta procesa i energetski efikasnijeg proizvodnog procesa.

Ultrazvučna aeracija tijesta

Gazirani prehrambeni proizvodi kao što je biskvit mogu se značajno poboljšati ultrazvučnim premazom. Primjena snage ultrazvuka tokom faze miješanja tijesta poboljšava kvalitet biskvita u smislu niže tvrdoće i veće elastičnosti kolača, kohezivnosti i otpornosti. Za testove, svi sastojci su pomiješani zajedno nakon "all-in” metoda, što znači da su integralno brašno s niskim udjelom proteina, emulgator, kukuruzni škrob, šećer, prašak za pecivo, sol i svježa cijela jaja dodani istovremeno kako bi se formuliralo tijesto. Prije sonikacije, sastojci su ravnomjerno miješani zajedno tako da se ultrazvuk nanosi na ravnomjernu smjesu tijesta. Ultrazvučno prozračeni kolač pokazao je nižu tvrdoću, nižu gumu i nižu žvakaću, dok su elastičnost, kohezivnost i otpornost kolača bili nešto veći nego kod kontrolnog kolača.

Ultrazvučna kristalizacija i konširanje čokolade

Sonikacija je dobro poznata po svom kapacitetu ekstrakcije. Iz kakao zrna, kakao maslac se može osloboditi iz ćelija ultrazvučnim mlevenjem i ekstrakcijom.
Ultrazvuk je alternativna tehnika za razbijanje kristala šećera u čokoladi i na taj način pruža slične efekte kao konširanje.

Ultrazvučna tenderizacija mesa

Primjena snažnih ultrazvučnih valova na meso dovodi do omekšavanja strukture mesa. Značajna osjetljivost se postiže oslobađanjem miofibrilarnih proteina iz mišićnih stanica. Osim efekta omekšavanja, ultrazvuk poboljšava i sposobnost vezivanja vode i kohezivnost mesa.
Više informacija o omekšavanju mesa snažnim ultrazvukom i sonikatorom MeatBuzzer pronađite ovdje!

Sonikacija u kuhinjama i barovima

Ultrazvučni prerađivači hrane našli su svoj put i do gurmanske kuhinje. Hielscher ultrasonikatore koriste vrhunski kuhari, kao što je kuhar Sang-Hoon Degeimbre sa dvije Michelin zvjezdice.
Kliknite ovdje, ako vas zanima recept njegovog čuvenog ultrazvučnog temeljca od škampa!
Za recepte za ultrazvučne koktele kliknite ovdje!

Sonikatori za košer i halal preradu hrane

Hielscher Ultrasonics može dati košer ili halal certifikat za svoje sonikatore na zahtjev. To znači da su sonikatori proizvedeni i obrađeni u skladu sa strogim smjernicama ovih vjerskih zakona o ishrani. Košer certifikat osigurava da su sonikatori proizvedeni bez ikakvih životinjskih nusproizvoda ili derivata, dok halal certifikat potvrđuje da se sa sonikatorima rukuje na način koji je u skladu s islamskim principima ishrane.

Ako vam je potreban košer ili halal certificirani Hielscher sonikator, kontaktirajte nas i rado ćemo organizirati neophodnu certifikaciju.