Pasterizace & Homogenizace tekutého vejce
Tekuté vaječné výrobky (celá vejce, vaječné bílky, žloutky) musí být pasterizovány, aby byla zajištěna bezpečnost potravin. Ultrazvukové homogenizátory poskytují intenzivní kavitaci a vysoké smykové síly k zabíjení mikrobů. Zejména v kombinaci se zvýšenými teplotami (∼50 °C) a tlakem (mano-termosonikace) poskytuje výkonový ultrazvuk výjimečné výsledky pasterizace. Ultrazvukové systémy zpracování potravin jsou široce používány k provádění aplikací homogenizace, pasterizace a sterilizace.
ultrazvuková pasterizace
Tekutá celá vejce, vaječný bílek, žloutek a další rozmixované vaječné výrobky jsou pasterizovány, aby se zajistilo, že ve výrobku nejsou žádné bakterie / patogeny. Mikrobiální inaktivace pasterizací je velmi důležitým procesním krokem, který zabraňuje zkažení a nemocem přenášeným potravinami. Konvenční pasterizace se dosahuje tepelným zpracováním tekutého vaječného produktu. Takové tepelné zpracování však ovlivňuje proteiny, texturu a funkce vajec.
Ultrazvuková pasterizace je velmi účinná a efektivní alternativa pasterizace.
Tekuté vaječné výrobky mohou být účinně pasterizovány manotermosonikací (MTS), kde je ultrazvuková pasterizace kombinována s tepelným zpracováním (cca 50 °C) a zvýšeným tlakem (cca 1 barg). Za těchto synergických podmínek zpracování lze dosáhnout spolehlivé bakteriální redukce o 5 log. Mano-termonikulace, výrazně zlepšuje rychlost zabíjení mikrobů: Za prvé, citlivost většiny mikroorganismů na ultrazvukové ošetření se výrazně zvyšuje teplotami nad 50 °C. Za druhé, intenzita a destruktivita ultrazvukové kavitace stoupá při zvýšeném tlaku.
Synergické efekty kombinované při manotermosonické pasterizaci předčí konvenční tepelnou pasterizaci vajec tím, že výsledkem je tekutý vaječný výrobek zlepšené kvality. Tekutá vejce pasterizovaná mano-termosonikací vykazují menší denaturaci bílkovin, nižší ztrátu chuti, zlepšenou homogenitu a výrazně vyšší energetickou účinnost.
Hielscher ultrazvukové průtokové buňky zajišťují průchod tekutého vaječného produktu přímo přes vysoce intenzivní kavitace zóny, aby byla zajištěna rovnoměrná a úplná pasterizace tekutého vaječného výrobku.
Ultrazvuková emulgace
Vaječný bílek obsahuje přibližně 90 % vody, vaječný žloutek obsahuje přibližně 25 % tuku. Voda a olej/tuk jsou nemísitelné, což znamená, že fáze mají tendenci se oddělovat. Aby bylo možné získat homogenní, stabilní tekutý celý vaječný výrobek, je nutná sofistikovaná metoda emulgace, aby se zabránilo oddělení fází.
Ultrazvuková kavitace a smyk dodává potřebnou energii pro rovnoměrnou homogenizaci tekutého vaječného produktu. Silná sonikace zabraňuje fázové separaci tím, že rozbije tukové globule a rovnoměrně disperguje vodu a tuk, aby se získala stabilní emulze.
Ultrazvuková kavitační léčba je vynikající technikou pro výrobu emulzí nano velikosti za účelem získání mechanické stability!
- Mírné procesní podmínky
- Odstranění patogenů
- prodloužená trvanlivost
- Jednotná textura
- lepší výživové a senzorické vlastnosti
- žádná denaturace
- žádná koagulace
Ultrazvukové formulování
Během ultrazvukové homogenizace a pasterizace se přísady (např. cukr, sůl, xanthanová guma atd.) lze rovnoměrně vmíchat do tekutého vaječného produktu.
Hielscherovy ultrazvukové homogenizátory se také používají k výrobě vaječného koňaku (mléko + vaječný likér) pro zlepšení mechanické stability a trvanlivosti.
Ultrazvukové sušení sušených vajec rozprašováním
Tekutá vejce lze dále zpracovat na vaječný prášek, např. prášek z celých vajec, prášek z vaječného bílku, prášek ze žloutku. Vaječná tekutina vykazuje chování smykového ředění. Aby se optimalizoval proces rozprašování, je ultrazvukové snížení viskozity vysoce účinnou technikou pro zvýšení procesní kapacity rozprašovací sušičky.
Klikněte zde a dozvíte se více o ultrazvukem asistovaném procesu sušení rozprašováním!
Ultrazvukové přístroje pro potravinářský průmysl
Ultrazvukové systémy zpracování potravin jsou dobře známé a osvědčené pro své spolehlivé výsledky při homogenizaci, extrakci, pasterizaci a sterilizaci potravinářských výrobků. Hielscherovy průmyslové ultrazvukové procesory vytvářejí velmi vysoké amplitudy až 200 μm, aby dodaly potřebnou energii pro procesy pasterizace, sterilizace a emulgace. Naše ultrazvukové homogenizátory jsou samozřejmě konstruovány pro provoz 24/7 v náročných podmínkách v průmyslu.
Kromě své robustnosti a spolehlivosti vyžadují ultrazvukové procesory jen velmi nízkou údržbu a velmi snadno se čistí. Všechny části ultrazvukového homogenizátoru, které přicházejí do styku s potravinářským výrobkem, jsou vyrobeny z titanu, nerezové oceli nebo skla a jsou autoklávovatelné. Vzhledem k tomu, že každý ultrazvukový procesor má svůj ultrazvukový čistič na svém místě, nabízí automaticky CIP (čištění na místě) a SIP (sterilizace na místě).
Malá stopa a univerzálnost umožňují bezproblémovou integraci Hielscherových ultrasonicators do výrobních linek. Dodatečnou montáž do stávajících linek lze provést snadno.
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 | UIP4000 |
Není k dispozici | 10 až 100 l / min | UIP16000 |
Není k dispozici | větší | shluk UIP16000 |
Související výsledky výzkumu
Ultrazvuková emulgace
Javad Sargolzaei et al. (2011) modifikovali aplikaci vysokovýkonového ultrazvuku při přípravě stabilní emulze olej ve vodě. Všechny vzorky emulze byly připraveny pomocí ultrazvukového procesoru Hielscher UP200H. Byl zkoumán vliv pH, iontové síly, pektinu, guarové gumy, lecitinu, vaječného žloutku a xantanové gumy, jakož i doby sonikace, teploty a viskozity směsi oleje a vody na specifický povrch a velikost kapiček a index krémování vzorků emulze. Experimentální data byla analyzována Taguchiho metodou a byly stanoveny optimální podmínky. Kromě toho byl k modelování použit adaptivní neuro-fuzzy inferenční systém (ANFIS), který kategorizuje vlastnosti výsledné emulze. Výsledky ukázaly, že zvýšení doby sonikace zúžilo rozsah distribuce velikosti kapiček. Pektin a xanthan zvýšily stabilitu emulze, i když měly různé dopady na stabilitu emulze, když se používaly samostatně nebo společně. Guarová guma zlepšila viskozitu kontinuální fáze. Bylo zjištěno, že emulze stabilizované vaječným žloutkem jsou stabilní vůči flokulaci kapek při pH 3 a při relativně nízkých koncentracích soli.
Ultrazvuková degradace cholesterolu ve žloutku
Sun et al. (2011) vyvinuli ultrazvukem asistovaný enzymatický proces degradace cholesterolu v přírodním vaječném žloutku. Zaměřili se na katalytickou aktivitu cholesteroloxidázy proti cholesterolu ve vaječném žloutku s cílem získat vaječný žloutek se sníženým obsahem cholesterolu, aniž by to ovlivnilo hlavní živinové složení vaječného žloutku. Cholesteroloxidáza byla použita ke katalýze odbourávání cholesterolu ve vaječném žloutku. Nejprve byla 30g část vaječného žloutku předem ošetřena ultrazvukem po dobu 15 minut při 200W a poté inkubuje se po dobu 10 hodin s koncentrací cholesteroloxidázy 0,6 U/g vaječného žloutku při 37 °C. Nakonec byla hladina cholesterolu ve vaječném žloutku snížena na 8,32 % původní koncentrace, aniž by to ovlivnilo kvalitativní vlastnosti žloutku.
Fakta, která stojí za to vědět
Co je ultrazvuková kavitace?
Sonikace vytváří emulze prostřednictvím vysoce výkonných oscilací řízených ultrazvukem, které způsobují akustické kavitace. Termín kavitace popisuje tvorbu, růst a implozivní kolaps dutin (vakuových bublin) v kapalině. Ultrazvuková / akustická kavitace vytváří místní podmínky uvnitř bublin ~5000 K, ~1000 atm, rychlosti ohřevu a chlazení, které přesahují 1010 K/s a kapalinové trysky s rychlostí až 300 m/s. (Suslick et al. 2008) Intenzivní síly, vysoké smyky, proudění a turbulence vyplývající z imploze bublin dodávají energii k rozbití částic a kapiček pro disperze & emulze zmenšení velikosti, Lyzovat buněčné stěnyiniciovat Chemické reakce.
Manothermosonikace
Jak ukazují naše výsledky, statický tlak je velmi účinným prostředkem ke zvýšení letality ultrazvukových vln (UW) / manosonikace (MS). Toto zvýšení se zvětšuje, když je amplituda UW vyšší. Mezi 50 a 58 °C lze letalitu tepla zvýšit kombinací tepelného zpracování s UW pod tlakem (MS). Letalita této léčby (MTS) je ekvivalentní aditivnímu letálnímu účinku tepla a UW. Léčba RS a MTS by se mohla stát alternativou pro inaktivaci Y. enterocolitica a možná i dalších mikroorganismů v médiích citlivých na teplo (tj. v tekutých vejcích). Mohl by také najít uplatnění v potravinách, u kterých by vysoká intenzita požadovaných tepelných úprav (např. potraviny s nízkou aktivitou vody) zhoršila kvalitu potravin. (srov. Raso et al. 1998)
Výzkumný pracovník odhalil, že netepelné technologie konzervace potravin, jako je sonikace, neovlivňuje, stejně jako tepelné procesy, nutriční a senzorické vlastnosti zpracovaných potravin.
Přečtěte si více o synergiích mezi výkonovým ultrazvukem, tlakem a teplem!
Vejce: Složení & Charakteristiky
Zatímco slepičí vejce jsou nejčastěji konzumovaným ptačím vejcem, jako potravina a přísady do potravin se používají i jiné druhy ptačích vajec, např. pštrosí, kachní, křepelčí, husí atd.
Vejce nabízejí multifunkčnost, a proto jsou široce používána jako přísada do různých potravinářských výrobků.
Mezi funkční vlastnosti vajec patří vlastnosti koagulace a vazby, chuti, barvy, pěnivosti, emulgace a také inhibice růstu krystalů v cukrovinkách. Aby byly zachovány tyto funkce vajec, je nutná mírná pasterizace, aby se zabránilo denaturaci bílkovin.
Tekuté vaječné výrobky sahají od tekutých celých vajec, vaječných bílků a žloutků až po míchané vaječné směsi a další specializované vaječné výrobky. Tekuté vaječné výrobky jsou k dispozici jako výrobky připravené k použití nebo ve zmrazené formě. Tekutá vejce lze dále rafinovat na vaječný prášek, např. prášek z celých vajec, prášek z vaječného bílku, sušený žloutek. Vaječný prášek se vyrábí z plně dehydratovaných vajec sušení rozprašováním vejce stejným způsobem, jakým se vyrábí sušené mléko. Mezi výhody sušených vajec oproti čerstvým patří nízká cena, snížená hmotnost na objem ekvivalentu celých vajec, trvanlivost, menší skladovací prostor a zbytečnost chlazení.
Citlivost vaječných bílkovin na teplo
Vejce obsahují několik bílkovin citlivých na teplo, které jsou důležitým faktorem, který je třeba vzít v úvahu při zpracování a pasterizaci tekutých vajec (známých také jako vejce rozbíjející). Zejména tekuté výrobky z vaječného bílku jsou citlivé na podmínky zpracování, zejména na teplo. Teplota pro denaturaci bílkovin vaječného bílku se pohybuje mezi 61 °C (pro ovotransferin) a 92,5 °C (pro G2 globulin). Livetins, lysozym,
ovomakroglobulin a ovoglobulin G3 jsou nejméně tepelně stabilní proteiny, zatímco ovotransferin, ovoinhibitor a ovoglobulin G2 byly detekovány jako tepelně nejstabilnější proteiny ve vejci. Citlivost bílkovin na teplo může být ovlivněna přídavkem soli a cukru, což zvyšuje tepelnou stabilitu proteinů citlivých na teplo.
Nejen cukr a sůl, ale také sacharidy, jako je sacharóza, glukóza, fruktóza, arabinóza, mannitol a xylóza, chrání bílkoviny před denaturací během tepelného zpracování (pasterizace).
Koagulační teplota celého vejce: 73°C
stabilita emulze
Aby se získal homogenní tekutý vaječný výrobek, musí být tekuté vejce mechanicky stabilizováno, aby se zabránilo rozdělení na dvě fáze.
Emulze je směs dvou nebo více nemísitelných / nemísitelných kapalin. Technicky jsou emulze pododdělením koloidních systémů o dvou nebo více fázích. V emulzích je jak dispergovaná/vnitřní, tak kontinuální/vnější fáze kapalná. V emulzích se dvě nemísitelné kapaliny smísí dispergací jedné kapaliny (dispergovaná fáze) ve druhé (kontinuální fáze). Emulgační činidla se používají k dosažení dlouhodobé mechanické stability systému.
Lecitin, který je např. součástí vaječného žloutku, je běžně používaným potravinářským emulgátorem pro potravinářské a průmyslové aplikace. Kromě lecitinu obsahuje vaječný žloutek několik aminokyselin, které fungují také jako emulgátory. Vaječný žloutek obsahuje cca. 5-8 gramů lecitinu, a proto je vaječný žloutek důležitou složkou mnoha Receptury na bázi emulze jako je majonéza, holandská omáčka, dresinky a omáčky.
Návod krok za krokem a video pro ultrazvukovou emulgaci majonézy najdete zde!
Funkce pěnění
Proteiny z vaječného bílku obsahují aminokyseliny. Když je protein stočený do klubíčka, hydrofobní aminokyseliny jsou zabaleny ve středu směrem od vody a hydrofilní jsou na vnější straně blíže k vodě.
Když se vaječná bílkovina střetne se vzduchovou bublinou, část této bílkoviny je vystavena vzduchu a část je stále ve vodě. Protein se rozvine tak, že jeho části, které milují vodu, mohou být ponořeny do vody – a jeho části, které se bojí vody, mohou zůstat ve vzduchu. Jakmile se proteiny rozvinou, spojí se navzájem – stejně jako při zahřátí – a vytvoří síť, která dokáže udržet vzduchové bubliny na místě.
vaječný koňak
Vaječný koňak je mléčný nápoj, který se skládá z mléka, vajec, cukru a aromat a někdy i alkoholu. Je to sladký, bohatý, krémový mléčný nápoj tradičně vyráběný z mléka, smetany, šlehaných bílků, žloutků a cukru. Volitelně, pokud se vyrábí jako likér, jsou do něj začleněny destiláty, jako je brandy, rum nebo bourbon.
Literatura/Odkazy
- Lee, D.U.; Hein, V.; Knorr, D. (2003): Účinky kombinované léčby nisinem a ultrazvukem s vysokou intenzitou s vysokým tlakem na mikrobiální inaktivaci v tekutém celém vejci. Inovativní potravinářská věda & Nové technologie 2003.
- Nakamura, R.; Mizutani, R.; Yano, M.; Hayakawa, S. (1988): Zvýšení emulgačních vlastností bílkovin sonikací s lecitinem z vaječného žloutku. Časopis zemědělské a potravinářské chemie 36, 1988. 729-732.
- Raso, J.; Pagán, R.; Condón, S.; Sala, F.J. (1998): Vliv teploty a tlaku na letalitu ultrazvuku. Aplikovaná a environmentální mikrobiologie, 64/2, 1998. 465–471.
- Sargolzaei, J.; Mosavian, M.T.H.; Hassani, A. (2011): Modelování a simulace vysoce výkonného ultrazvukového procesu při přípravě stabilní emulze olej ve vodě. Časopis softwarového inženýrství a aplikací 4, 2011. 259-267.
- Slunce, Y.; Jang, H.; Zhong, X.; Wang, W. (2011): Ultrazvukem asistovaná enzymatická degradace cholesterolu ve vaječném žloutku. Inovativní potravinářská věda & Nové technologie 12/4, 2011. 505-508.
- Šušlick, K.S.; Flannigan, D.J. (2008): Uvnitř hroutící se bubliny: Sonoluminiscence a podmínky během kavitace. Annu. Rev. Phys. Chem. 59, 2008. 659–83.