Ultrazvuk v potravinářském průmyslu
Aplikace výkonového ultrazvuku se používá pro četné aplikace při zpracování potravin, včetně extrakce, homogenizace, pasterizace a fermentace. Jako netepelné ošetření ultrazvuku zlepšuje procesy výroby potravin vyššími výnosy, vyšší kvalitou, vylepšenými nutričními a chuťovými profily a také časově a nákladově úsporným zpracováním.
Ultrazvukové aplikace v potravinářství
Výkonový ultrazvuk má širokou škálu aplikací při zpracování potravin, včetně extrakce, míchání, emulgace, pasterizace, odplyňování a změkčování masa. Kromě těchto hlavních aplikací se výkonový ultrazvuk používá také ke zlepšení zmrazování, rozmrazování a sušení potravinářských výrobků.
Hlavní výhody ultrazvuku s vysokou intenzitou souvisejí se zlepšováním různých operací zpracování potravin, jako je zkrácení doby zpracování, zvýšení výnosů, zlepšení kvality produktu a umožnění úspornějšího a ekonomičtějšího zpracování.
V následujícím odstavci najdete hlavní aplikace ultrazvuku s vysokou intenzitou v potravinářském průmyslu:
- Extrakce: Ultrazvuk lze použít k extrakci bioaktivních sloučenin z rostlinných materiálů, jako jsou antioxidanty, pigmenty a éterické oleje. Tento proces je známý jako extrakce s pomocí ultrazvuku a lze jej použít k výrobě vysoce kvalitních extraktů v kratším čase a s nižší spotřebou rozpouštědla než tradiční metody.
- Homogenizace a emulgace: Ultrazvuková homogenizace může být použita k výrobě stabilních emulzí a suspenzí, jako jsou salátové dresinky, majonéza, krémy a mléčné výrobky. Tento proces zahrnuje použití vysokofrekvenčních zvukových vln k rozkladu tukových globulí v kapalině, což má za následek hladkou a jednotnou strukturu.
Návod krok za krokem a video pro ultrazvukovou emulgaci majonézy najdete zde! - Zachování: Ultrazvuk s vysokou intenzitou lze použít k inaktivaci mikroorganismů, jako jsou bakterie a kvasinky, v potravinářských výrobcích. Proces, známý jako pasterizace s pomocí ultrazvuku, může prodloužit trvanlivost potravinářských výrobků a snížit riziko onemocnění z potravin. Jako technika netepelného zpracování se sonikace vyhýbá použití velmi vysokých teplot, čímž zabraňuje související degradaci živin citlivých na teplo.
Ultrazvukové homogenizátory jsou široce používány při zpracování potravin. Mezi typické aplikace patří extrakce, míchání, emulgace a zrání / zrání.
- Odplyňování: Při aplikaci ultrazvuku na kapalinu se promíchávají plynové bubliny zachycené v kapalinách. V důsledku toho se tyto vzduchové a plynové bubliny přiblíží k sobě a spojí se. To znamená, že dorůstají do větší velikosti bublin, což jim umožňuje plavat na povrchu kapaliny a lze je snadno odstranit.
- Rozpouštěcí: Díky svým vynikajícím schopnostem míchání a míchání je ultrazvuk vysoce účinný při výrobě vysoce nasycených a dokonce i přesycených roztoků. To se používá v krystalizačních procesech i při výrobě solanky.
- Fermentace: Vzhledem k tomu, že ultrazvukové vlny perforují a rozkládají buněčné stěny mikroorganismů, stávají se náchylnějšími k procesu fermentace. Ultrazvuk zároveň urychluje transport živin a kyslíku k mikroorganismům, čímž zvyšuje jejich metabolickou aktivitu. Celkově ultrazvuku zvyšuje rychlost fermentace, zkracuje dobu fermentace a zlepšuje výtěžnost požadovaného konečného produktu. Tato technologie je užitečná zejména pro výrobu potravinářských a nápojových výrobků, jako jsou mléčné výrobky, jogurty, pivo, kombucha a víno.
- Snížení viskozity před sušením rozprašováním: Ultrazvukové smykové síly mohou výrazně snížit viskozitu ve smykově ztenčujících a tixotropních suspenzích. Použití ultrazvukového smykového ztenčení před stříkáním a rozprašovacími sušičkami umožňuje výrazně zvýšit průchodnost stříkacím zařízením. Rozprašovací sušicí věže jsou často úzkým hrdlem výrobní linky. Pomocí ultrazvuku lze zvýšit kapacitu stávajících rozprašovacích sušiček.
Reaktor s uzavřenou šarží vyrobený z nerezové oceli je vybaven ultrasonikátorem UIP2000hdT (2kW, 20kHz).
- Mrazivý: Ultrazvukové zmrazení lze použít ke snížení tvorby ledových krystalů v potravinářských výrobcích během procesu zmrazování. Tento proces zahrnuje vystavení potravin vysokofrekvenčním zvukovým vlnám během zmrazování. Ultrazvukové vlny vytvářejí vibrace, které zabraňují tvorbě velkých ledových krystalů, což má za následek produkt s hladší texturou a lepší kvalitou.
- Tání: Ultrazvukové rozmrazování lze použít ke zkrácení doby rozmrazování mražených potravinářských výrobků. Proces zahrnuje vystavení zmrazeného produktu ultrazvukovým vlnám, které generují teplo a urychlují proces rozmrazování. Vzhledem k tomu, že ultrazvuk podporuje velmi rovnoměrné rozložení energie, může být ultrazvukové rozmrazování zvláště užitečné u produktů, které je obtížné rovnoměrně rozmrazit, jako je maso, mořské plody, ovoce a zelenina.
Při zmrazování, rozmrazování a sušení způsobuje výkonový ultrazvuk významné zlepšení procesů přenosu hmoty a energie, což tyto procesy urychluje a činí je ekonomičtějšími. - Detekce úniku lahve: Ultrazvuk je velmi účinný způsob, jak detekovat netěsnosti a praskliny v lahvích a plechovkách sycených nápojů, jako je soda, pivo, šumivé víno atd. Ultrazvuk se také používá při odplyňování sycených nápojů, např. piva před plněním do lahví, což je proces známý jako de-fobbing.
- Solení / moření: Solení je běžný proces při konzervaci a výrobě potravin, zejména masa, ryb, sýrů a zeleniny. Ultrazvuku zkracuje dobu solení a umožňuje používat snížené množství chloridu sodného ve srovnání s tradičními solenými potravinami a nakládanými okurkami.
- Hydratace / rehydratace: Výkonový ultrazvuk je jednoduchá, ale vysoce účinná metoda hydratace nebo rehydratace potravinářských výrobků, jako jsou sušené luštěniny (např. fazole, cizrna) nebo dehydratované houby. Vzhledem k tomu, že ultrazvuk otevírá buněčné póry v potravinách, voda může rychle proniknout. To vede ke zrychlenému bobtnání luštěnin a následně ke zkrácení doby vaření.
- Dekrystalizace medu: Jako netepelná léčba se ultrazvuk účinně používá k zabránění tvorby velkých krystalů cukru v medu. Kromě toho již vytvořené velké krystaly v medu mohou být dekrystalizovány ultrazvukovou úpravou. Jako vysoce účinná technika rozpouštění rozpouštějí ultrazvuky typu sondy krystaly cukru, což vede k rovnoměrně hladkému medu. Ultrazvuk navíc zlepšuje mikrobiologickou kvalitu medu, protože nežádoucí mikroby jsou inaktivovány v důsledku ultrazvukového narušení buněk.
- Smažení: Ultrazvukové smažení lze použít ke snížení absorpce oleje ve smažených potravinářských výrobcích. Proces zahrnuje ponoření masa nebo zeleniny do horkého oleje a vystavení vysokofrekvenčním zvukovým vlnám. Ultrazvukové vlny vytvářejí na povrchu potraviny malé bublinky, které snižují kontaktní plochu mezi zeleninou / masem a olejem, což má za následek menší absorpci oleje a zdravější konečný produkt. Ultrazvukové smažení umožňuje vařit jídlo při nižších teplotách, čímž se vytvářejí vynikající chuťové profily a zachovávají se živiny.
Zjistěte, jak ultrazvukem podporované smažení produkuje zdravější, chutnější a křupavější hranolky a bramborové lupínky!
Vysoce výkonné ultrazvukové přístroje pro zpracování potravin
Hielscher Ultrazvukové průmyslové ultrazvukové procesory jsou vysoce výkonné ultrazvukové procesory, které jsou přesně ovladatelné a umožňují tak reprodukovatelné výsledky a nepřetržitou kvalitu produktu. Vzhledem k tomu, že jsou schopny dodávat velmi vysoké amplitudy, mohou být ultrazvukové procesory Hielscher použity pro velmi náročné aplikace.
Zákazníci jsou spokojeni s vynikající robustností a spolehlivostí systémů Hielscher Ultrasonics. Hielscher ultrasonicators spolehlivě běží v oblastech těžkých aplikací, náročných prostředí a provozu 24/7 a zajišťují tak efektivní a ekonomické zpracování potravin. Ultrazvuková intenzifikace procesu zkracuje dobu zpracování a dosahuje lepších výsledků, tj. vyšší kvality, vyšších výnosů, nových produktů.
Díky důslednému používání speciálních materiálů, jako je např. titan, nerezová ocel, keramika nebo sklo různých tříd, je zaručena kompatibilita techniky s procesem.
Ultrazvukové procesory jsou uživatelsky přívětivé a pohodlné stroje s nízkou údržbou a relativně nízkými náklady.
Níže uvedená tabulka vám poskytuje přibližný přehled o zpracovatelské kapacitě našich ultrasonicators:
| Objem dávky | Průtok | Doporučená zařízení |
|---|---|---|
| 0Přibližně 5 až 1,5 ml | Není k dispozici | VialTweeter | 1 až 500 ml | 10 až 200 ml / min | UP100H |
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20L | 0.2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000hdT |
| 15 až 150 l | 3 až 15 l/min | UIP6000hdT |
| Není k dispozici | 10 až 100 l / min | UIP16000 |
| Není k dispozici | větší | shluk UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Zeptejte se nás!
Projekce, výroba a poradenství – Kvalita Made in Germany
Hielscher ultrasonicators jsou dobře známí pro své nejvyšší standardy kvality a designu. Robustnost a snadná obsluha umožňují hladkou integraci našich ultrazvukových zařízení do průmyslových zařízení. Drsné podmínky a náročná prostředí jsou snadno zvládnutelné Hielscher ultrasonikators.
Hielscher Ultrasonics je společnost certifikovaná ISO a klade zvláštní důraz na vysoce výkonné ultrasonicators s nejmodernější technologií a uživatelskou přívětivostí. Samozřejmě, Hielscher ultrasonicators jsou v souladu s CE a splňují požadavky UL, CSA a RoHs.
Fakta, která stojí za to vědět
Jak funguje ultrazvuk v potravinářství?
Ultrazvukové zpracování potravin je dobře zavedená technologie používaná pro aplikace zpracování potravin, jako je míchání a homogenizace, emulgace, extrakce, rozpouštění, odplyňování & Odvzdušňování, změkčování masa, krystalizace, jakož i funkcionalizace a modifikace meziproduktů a finálních potravinářských výrobků. Ultrazvukové kuchyňské roboty Hielscher, které jsou instalovány již desítky let v závodech na výrobu potravin, jsou sofistikované a vyvinuté tak, aby splňovaly průmyslové požadavky. Ultrazvukové procesory aplikují fyzikální síly vytvořené energetickými ultrazvukovými vlnami, což má za následek generování kavitace.
Co je akustická kavitace?
Akustická kavitace, známá také jako ultrazvuková kavitace, je růst a kolaps drobných vakuových bublin v ultrazvukovém poli generovaném v kapalinách nebo kalech. Kavitační bubliny rostou během střídání vysokotlakých / nízkotlakých cyklů, které jsou fázemi komprese a zředění. Poté, co byla vakuová bublina pěstována v několika cyklech se střídavým tlakem, dosáhne bodu, kdy nemůže absorbovat více energie, takže bublina během vysokotlakého cyklu prudce imploduje. Během splasknutí bubliny dochází lokálně k extrémním podmínkám včetně extrémních teplot až 5 000 K s velmi vysokou rychlostí ohřevu a chlazení, tlaků až 2000 atm a odpovídajících tlakových rozdílů a proudů kapaliny s rychlostí až 280 m/s. V těchto kavitačních “Horká místa”, lokálně extrémní síly vytvářejí fyzikální podmínky, které mají za následek mísení, extrakci a zvýšený přenos hmoty.
Akustická kavitace, generovaná ultrazvukem s vysokou intenzitou a nízkou frekvencí, vytváří intenzivní smykové síly a lokálně se vyskytující vysoké tlakové a teplotní rozdíly, které poskytují nezbytný dopad pro intenzivní míchání a přenos hmoty. Tyto ultrazvukové smykové síly jsou úspěšně aplikovány při zpracování potravin.
Literatura/Odkazy
Ultrazvukový homogenizátor UIP6000hdT instalován v potravinářském závodě.
Ultrazvuková extrakce rostlin s ultrasonicator UP400St
Od testování proveditelnosti až po optimalizaci procesů a průmyslovou instalaci – Hielscher Ultrasonics je vaším partnerem pro úspěšné ultrazvukové procesy!