Ultrazvukové zpracování medu
Med se těší velké poptávce jako potravina a lék. Ultrazvukové zpracování je účinným prostředkem ke zničení nežádoucích složek, jako jsou krystaly a mikrobiální buňky v medu. Jako technologie netepelného zpracování zabraňuje ultrazvuková dekrystalizace medu nežádoucímu zvýšení HFM a také lepšímu zachování diastázy, vůně a chuti.
Výhody ultrazvukové dekrystalizace medu
Ultrazvuková dekrystalizace je účinnou alternativou k tradičním metodám ohřevu pro dekrystalizaci medu. Ultrazvuková dekrystalizace medu nabízí řadu výhod oproti konvenční metodě ohřevu, díky čemuž je ultrazvukové zpracování medu vynikající úpravou pro zkapalňování, dekrystalizaci a stabilizaci medu:
Ultrazvuková dekrystalizace nabízí několik výhod a lze ji přizpůsobit všem typům medu a měřítkům výroby. Hielscher ultrasonicators jsou přesně ovladatelné a mohou být vyladěny na faktory, jako je viskozita medu, velikost krystalů a standardy kvality. Tím, Hielscher ultrasocognators poskytují vysokou účinnost a jednoduchý, bezpečný provoz.
Průmyslový ultrasonicator pro dekrystalizaci a stabilizaci medu ve vysoce rovnoměrném inline zpracování.
Mikroskopické snímky ošetřeného medu:
a) Kontrolní vzorek. Před léčbou se med jeví jako síť jehličkovitých krystalů. Tmavé kruhy pod očima jsou vzduchové bubliny. b) vzorky tepelně zpracované o teplotě 40 °C po 20 minutách tepelného zpracování; (c) 40°C+ vzorky ošetřené ultrazvukem po 20 minutách ošetření.
(Výzkumný článek a obrázek: ©Deora et al., 2013)
Ultrazvukové zpracování medu
Ultrazvuku je alternativou netepelného zpracování pro mnoho tekutých potravinářských výrobků. Jeho mechanická síla se využívá k jemné, ale účinné mikrobiální inaktivaci a snížení velikosti částic. Když je med vystaven ultrazvuku, většina kvasinkových buněk je zničena. Kvasinkové buňky, které přežijí sonikaci, obecně ztrácejí schopnost růstu. Tím se podstatně snižuje rychlost kvašení medu.
Ultrazvuku také zkapalňuje med, odstraňuje stávající krystaly a inhibuje další krystalizaci v medu. V tomto ohledu je to srovnatelné s ohřevem medu. Ultrazvukem podporované zkapalňování může pracovat při podstatně nižších procesních teplotách cca. 35 °C a může zkrátit dobu zkapalňování na méně než 30 sekund. Kai (2000) studoval ultrazvukové zkapalňování australských medů (Brush box, Stringy bark, Yapunyah a Yellow box). Studie ukázaly, že sonikace při frekvenci 20kHz zkapalnila krystaly v medu, úplně. Ultrazvukem ošetřené vzorky zůstaly ve zkapalněném stavu po dobu cca. 350 dní (+20 % ve srovnání s tepelným zpracováním). Díky minimálnímu vystavení teplu má ultrazvukové zkapalňování za následek větší zachování aroma a chuti. Sonikované vzorky vykazují pouze velmi nízké zvýšení HMF a malé snížení aktivity diastázy. Vzhledem k tomu, že je potřeba méně tepelné energie, pomáhá aplikace ultrazvuku šetřit náklady na zpracování ve srovnání s konvenčním vytápěním a chlazením.
Průmyslový ultrasonicator UIP6000hdT pro zkapalnění a mikrobiální stabilizaci medu.
Studie Kai (2000) také odhalily, že různé druhy medu vyžadují různou intenzitu a dobu sonikace. Z tohoto důvodu doporučujeme provádět zkoušky pomocí stolního sonikačního systému. Předběžné testy by měly být prováděny v dávkovém režimu, zatímco další zkoušky zpracování vyžadují průtokovou celu pro tlakovou recirkulaci nebo in-line testování.
Co říká výzkum o ultrazvukové dekrystalizaci medu
Med je přesycený roztok glukózy a má tendenci při pokojové teplotě spontánně krystalizovat ve formě monohydrátu glukózy. Tepelné zpracování se tradičně používá k rozpuštění krystalů monohydrátu D-glukózy v medu a zpomalení krystalizace. Tento přístup však negativně ovlivňuje jemnou chuť medu. O prospěšném použití výkonového ultrazvuku v medu informovalo mnoho vědců. Bylo prokázáno, že aplikace ultrazvuku eliminuje stávající krystaly a také zpomaluje proces krystalizace, což vede k nákladově efektivní technologii. Analýza procesu krystalizace naznačuje, že vzorky sonikovaného medu zůstaly v kapalném stavu po delší dobu než tepelně ošetřený med. Kromě toho nebyly pozorovány žádné významné vlivy na kvalitativní parametry medu, jako je obsah vlhkosti, elektrická vodivost nebo pH. Studie prokázaly, že ultrazvukové ošetření (např. ultrazvukovou sondou 24 kHz modelu UP400St, při dávkovém zpracování) obecně vede k rychlejšímu rozpouštění krystalů než tepelné zpracování.
(srov. Deora et al., 2013)
Basmacı (2010) porovnával ultrazvuku a vysoký hydrostatický tlak jako možnosti léčby zkapalňování medu. Zatímco léčba vysokým hydrostatickým tlakem se ukázala jako příliš nákladná a neúčinná, ultrazvuk přinesl velmi dobré výsledky. Proto byla sonikace doporučena jako alternativa pro tradiční tepelné zpracování medu.
Önur et al. (2018) dospěli ke stejnému závěru při srovnání konvenčního tepelného zpracování při 50 ° C, ultrazvukového zkapalňování a doporučují ultrazvukové zpracování medu před tepelným zpracováním a tlakovým zpracováním kvůli pohodlí, kratším dobám zpracování a menší ztrátě kvality.
Sidor et al. (2021) porovnali ultrazvukové zkapalňování s mikrovlnným ohřevem, aby se rozpustily krystaly cukru v medu limetkovém, akátovém a mnohokvětovém. Velkou nevýhodou mikrovlnného ohřevu byly výrazně zvýšené hodnoty HMF, změny enzymatické aktivity a velké ztráty diastázového počtu. Naproti tomu ultrazvukové zkapalňování vedlo pouze k nejmenším změnám vlastností medu, takže výzkumný tým jednoznačně doporučil ultrazvukové zpracování medu, aby se oddálil proces krystalizace.
Urychlí dobu zkapalňování pevných medů, aniž by byla ohrožena jejich kvalita.
Stropní ultrasonicator UIP2000hdT S Cascatrode na mobilním stojanu pro zkapalňování medu a rozpouštění cukru v dávkovém a inline režimu.
Vysoce výkonné ultrazvukové přístroje pro dekrystalizaci a stabilizaci medu
Hielscher Ultrasonics vyrábí a dodává vysoce výkonné ultrasonicators pro tekuté zpracování potravin, jako je zkapalňování medu, redukce krystalů (rozpouštění cukru, dekrystalizace) a mikrobiální stabilizace. Speciálně vyvinuté ultrazvukové zařízení pro úpravu medu umožňuje rovnoměrné a spolehlivé zpracování. To zajišťuje produkci prvotřídního medu při zachování kvalitativních standardů. Pro ošetření medu nabízí Hielscher Ultrasonics speciální sonotrody (ultrazvukové sondy), které jsou ideální pro velmi rovnoměrné ošetření viskózních kapalin, jako je med.
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.
- Vysoká efektivita
- Nejmodernější technologie
- spolehlivost & Robustnost
- várka & Vložené
- pro libovolný svazek – Od malých dávek až po velké průtoky za hodinu
- vědecky dokázáno
- Inteligentní software
- Jednoduché, lineární škálování
- Chytré funkce (např. datové protokolování)
- CIP (čištění na místě)
Níže uvedená tabulka vám poskytuje přibližný přehled o zpracovatelské kapacitě našich ultrasonicators:
| Objem dávky | Průtok | Doporučená zařízení |
|---|---|---|
| 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!
Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory pro míchání aplikací, disperze, emulgaci a extrakci v laboratorním, pilotním a průmyslovém měřítku.
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.
Fakta, která stojí za to vědět
Pozadí zpracování medu
Med je produkt s vysokou viskozitou s charakteristickou chutí a vůní, barvou a texturou.
Med se skládá z glukózy, fruktózy, vody, maltózy, trisacharidů a dalších sacharidů, sacharózy, minerálů, bílkovin, vitamínů a enzymů, kvasinek a dalších mikroorganismů odolných vůči teplu a malého množství organických kyselin (viz tabulka níže). Vysoká hladina tetracyklinů, fenolických sloučenin a peroxidu vodíku v medu dává antimikrobiální vlastnosti.
Nutriční profil a cukerné složení medu (©www.honey.com)
Medové enzymy
Med obsahuje enzymy trávící škrob. Enzymy jsou citlivé na teplo, a proto slouží jako ukazatel kvality medu a stupně tepelného zpracování. Mezi hlavní enzymy patří invertáza (α-glukosidáza), diastáza (α-amyláza) a glukózooxidáza. Jedná se o nutričně důležité enzymy. Diastáza hydrolyzuje sacharidy pro snadnou stravitelnost. Invertáza hydrolyzuje sacharózu a maltózu na glukózu a fruktózu. Glukózooxidáza katalyzuje glukózu za vzniku kyseliny glukonové a peroxidu vodíku. Med také obsahuje katalázu a kyselou fosfatázu. Aktivita enzymu se obecně měří jako aktivita diastázy a je vyjádřena v počtu diastáz (DN). Normy pro med uvádějí minimální počet diastáz 8 ve zpracovaném medu.
Kvasinky a mikroorganismy v medu
Extrahovaný med obsahuje nežádoucí látky, jako jsou kvasinky (obecně osmofilní, tolerantní k cukru) a další tepelně odolné mikroorganismy. Jsou zodpovědné za zkažení medu během skladování. Vysoký počet kvasinek vede k rychlému kvašení medu. Rychlost kvašení medu také koreluje s obsahem vody/vlhkosti. Obsah vlhkosti 17% je považován za bezpečnou úroveň pro zpomalení aktivity kvasinek. Na druhou stranu se šance na krystalizaci zvyšuje s poklesem obsahu vlhkosti. Počet kvasinek 500 cfu/ml nebo méně je považován za komerčně přijatelnou úroveň.
Krystalizace / granulace v medu
Med přirozeně krystalizuje, protože se jedná o přesycený cukernatý roztok s více než 70% obsahem cukru ve srovnání s obsahem vody asi 18%. Glukóza se spontánně vysráží z přesyceného stavu ztrátou vody, když se stává stabilnějším nasyceným stavem monohydrátu glukózy. To vede k vytvoření dvou fází – kapalná fáze nahoře a pevnější krystalická forma dole. Krystaly tvoří mřížku, která imobilizuje ostatní složky medu v suspenzi, čímž vytváří polotuhé skupenství (National Honey Board, 2007). Krystalizace nebo granulace je nežádoucí, protože se jedná o závažný problém při zpracování a uvádění medu na trh. Krystalizace také omezuje tok nezpracovaného medu ze skladovacích nádob.
Tepelné zpracování při zpracování medu
Po extrakci a filtraci prochází med tepelnou úpravou, aby se snížila úroveň vlhkosti a zničily se kvasinky. Zahřívání pomáhá zkapalnit krystaly v medu. Ačkoli tepelné zpracování může účinně snížit redukci vlhkosti, snížit a zpomalit krystalizaci a zcela zničit kvasinkové buňky, má také za následek znehodnocení produktu. Zahřívání výrazně zvyšuje hladinu hydroxymethylfurfuralu (HMF). Maximální přípustná zákonná úroveň HMF je 40 mg/kg. Zahřívání navíc snižuje aktivitu enzymů (např. diastáza) a ovlivňuje senzorické vlastnosti a snižuje čerstvost medu. Tepelným zpracováním se také ztmavuje přirozená barva medu (hnědnutí). Zejména zahřátí nad 90 °C má za následek karamelizaci cukru. Kvůli nerovnoměrnému přenosu teploty a expozici tepelné zpracování nedosahuje při ničení tepelně odolných mikroorganismů.
Vzhledem k omezením tepelného zpracování se výzkumné úsilí zaměřuje na netepelné alternativy, jako je mikrovlnné záření, infračervené vytápění, ultrafiltrace a ultrazvuku. Ultrazvuku nabízí jako netepelné ošetření velké výhody ve srovnání s alternativními technikami zpracování medu.
Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratoř k průmyslová velikost.