Ultrazvukem vylepšená výroba zmrzliny
Aplikace výkonového ultrazvuku má několik příznivých účinků na výrobu vysoce kvalitní zmrzliny. Mezi hlavní výhody sonikace patří zmenšení velikosti krystalů a urychlení zmrazení ve zmrzlině. Tímto způsobem ultrazvuku zlepšuje kvalitu a spotřebitelský pocit a současně snižuje výrobní náklady.
Ultrazvukové účinky na výrobu zmrzliny
Výroba zmrzliny zahrnuje sofistikované zpracování s cílem získat vysoce kvalitní sladký potravinářský výrobek, který uspokojí požadavky zákazníků. Propracované kroky zpracování vyplývají především ze skutečnosti, že zmrzlina je jednou z nejsložitějších potravin: zmrzlina je pěna i emulze. Obsahuje ledové krystaly a nezmrzlou tekutou směs. Vysoce výkonný ultrazvuk aplikovaný během výroby zmrzliny může podpořit nukleaci ledových krystalů, aby se urychlil proces přenosu tepla a hmoty doprovázející proces zmrazování. Tím sonikace snižuje velikost krystalů a zkracuje dobu zmrazení při výrobě zmrzliny. Výzkum Mortazaviho a Tabatabaie ukázal, že doba zmrazení při zpracování zmrzliny by mohla být snížena asi o 30% sonikací po dobu 20 minut.
Výroba zmrzliny a výhody ultrazvuku
Pro výrobu zmrzliny je nutná zmrzlinová směs. Tato zmrzlinová směs se skládá z mléka, sušeného mléka, smetany, másla nebo rostlinného tuku, cukru, suché hmoty, emulgátoru, stabilizátoru a přísad, jako je ovoce, ořechy, aromata a barviva. Tato speciální směs musí být homogenizována a pasterizována, poté se během procesu zmrazování pomalu míchá, aby se zabránilo tvorbě velkých ledových krystalů. Tím se přimíchávají velmi malé vzduchové bublinky (tzv. proces provzdušňování), aby se zmrzlina napěnila a dosáhl se hladce strukturovaný studený dezert. Ultrazvuku podporuje rovnoměrné rozložení všech složek zmrzlinové směsi a současně přispívá k pasterizaci. Přečtěte si více o ultrazvukové pasterizaci tekutých potravin zde!
Následně se ultrazvuku aplikuje během fáze zmrazování během výroby zmrzliny. Ultrazvuku podporuje nukleaci a růst ledových krystalů, takže proces zmrazování je výrazně urychlen. Současně sonikace snižuje velikost ledových krystalů, takže se získají rovnoměrně malé ledové krystaly. To dává zmrzlině hladkou texturu a příjemný pocit v ústech – Oba atributy kvality, které jsou u spotřebitelů vysoce ceněny.
Kroky výroby zmrzliny
Výroba zmrzliny má pět fází:
- Příprava zmrzlinové směsi
- homogenizace, pasterizace, zrání zmrzlinové směsi
- Zmrazování a provzdušňování
- tvarování a tvarování
- kalení a balení
Ultrazvukem propagované mražení zmrzliny
Během procesu zmrazování se z podchlazené vody tvoří krystaly. Morfologie ledových krystalů hraje důležitou roli ohledně texturních a fyzikálních vlastností zmrazených a napůl zmrazených potravin. Vzhledem k tomu, že velikost a rozložení ledových krystalů mají zvláštní význam pro kvalitu rozmražených tkáňových produktů, u zmrzliny jsou preferovány menší ledové krystaly, protože velké krystaly mají za následek ledovou texturu. Nukleace je nejdůležitějším faktorem pro řízení distribuce velikosti krystalů během krystalizace. Rychlost zmrazení je tedy obvykle parametrem používaným pro kontrolu velikosti a distribuce velikosti ledových krystalů ve zmrzlině. Během šlehání a zmrazování je vstřikován vzduch, aby se dosáhlo hladké textury zmrzliny. Takzvané "překročení", tedy množství vstřikovaného vzduchu, je úměrné – konkrétně podle konkrétní receptury – proporcionálně k celkovému objemu pevných látek a vody. Překročení se tedy liší v důsledku různých složení zmrzliny a toků zpracování. Standardní zmrzlina vykazuje překročení o 100 %, což znamená, že konečný produkt se skládá ze stejného objemu zmrzlinové směsi a vzduchových bublin.
Použití vysoce výkonných ultrazvukových procesorů Hielscher má za následek lepší kvalitu zmrzliny tím, že podporuje krystalizaci, snižuje velikost ledových krystalů a zabraňuje inkrustaci mrazivého povrchu. Lepší konzistence a krémovějšího pocitu v ústech je dosaženo díky zmenšené velikosti krystalů zmrzliny a lepší distribuci vzduchových bublin. Výrazně kratší zmrazování s přibližně o 30 % kratší dobou zmrazování vede k vyšší procesní kapacitě a energeticky účinnějšímu výrobnímu procesu.
Vědecky dokázáno: Zlepšená kvalita zmrzliny díky sonikaci
Aslan a Dogan (2021) zkoumali účinky ultrazvuku na výrobu zmrzliny pomocí sonikátoru typu sondy Hielscher UP400St (viz obrázek vlevo). Výsledky výzkumu prokázaly, že ultrazvuk podporuje zmenšení velikosti částic v důsledku kavitace. Bylo zřejmé, že sonikace zlepšuje kvalitu zmrzliny a mražených potravinářských výrobků, protože produkovala menší velikost krystalického ledu. Vzhledem k tomu, že ledové krystaly dodávají zmrzlině jedinečný pocit v ústech, je velmi důležité získat v procesu zmrazování nejmenší krystaly, aby se zabránilo zrnité struktuře a dosáhlo se požadované hladkosti a měkkosti zmrzliny. Tato studie také dospěla k závěru, že ultrazvuková homogenizace poskytuje dobře dispergovanou emulzi. Při testování senzorického a chuťového obsahu potravin panelem spotřebitelů bylo prokázáno, že ultrazvuková homogenizace ledového krému pomáhá splnit preference spotřebitelů díky menším ledovým krystalům a souvisejícímu příjemnému pocitu zmrzliny v ústech.
(srov. Aslan a Dogan, 2021)
Vysoce výkonné ultrazvukové kuchyňské roboty pro výrobu zmrzliny
Hielscher Ultrasonics má dlouholeté zkušenosti s aplikací výkonového ultrazvuku v potravinách & nápojový průmysl, ale i mnoho dalších průmyslových odvětví. Naše ultrazvukové procesory jsou vybaveny snadno čistitelnými sonotrodami (čištění na místě CIP / sterilizace na místě SIP) sonotrodami a průtokovými buňkami (mokré části).
Hielscher Ultrazvukové průmyslové sonikátory mohou dodávat velmi vysoké amplitudy v nepřetržitém provozu 24/7. Přesné řízení amplitudy od mírné po vysokou intenzitu je důležité pro jemné doladění procesu sonikace na cílové vlastnosti produktu formulace zmrzliny.
S ultrazvukovými kuchyňskými roboty jakékoli velikosti nabízí Hielscher spolehlivé systémy pro dávkové a kontinuální zpracování potravinářských a nápojových výrobků, včetně zmrzliny. Zatímco pro malé řemeslné gelatery modely sonikátoru UP400ST (400 wattů) nebo UIP1000hdT (1000 wattů) poskytují dostatečnou zpracovatelskou kapacitu, průmyslové zařízení na výrobu zmrzliny nainstaluje vysoce výkonné modely sonikátorů UIP6000hdT (6000 wattů) nebo UIP16000hdT (16 000 wattů).
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!
Literatura / Reference
- Mortazavi, A. and Tabatabaie, F. (2008): Study of Ice Cream Freezing Process after Treatment with Ultrasound. World Appl. Sci. J 4, 188-190.
- Aslan Türker, Duygu; Dogan, Mahmut (2021): Effects of ultrasound homogenization on the structural and sensorial attributes of ice cream: optimization with Taguchi and data envelopment analysis. Journal of Food Measurement and Characterization 15, 2021, 1-11.
- Vildan Akdeniz, A. Sibel Akalın (2019): New approach for yoghurt and ice cream production: High-intensity ultrasound. Trends in Food Science & Technology, Volume 86, 2019. 392-398.
- Petzold, G. and Aguilera, J. M. (2009): Ice Morphology: Fundamentals and Technological Applications in Foods. Food Biophysics Vol.4, No. 4, 378-396.
- Dairy Processing Handbook. Published by Tetra Pak Processing Systems AB, S-221 86 Lund, Sweden. p.387.