Ultralyd i fødevareindustrien
Anvendelsen af ultralyd bruges til adskillige anvendelser i fødevareforarbejdning, herunder ekstraktion, homogenisering, pasteurisering og gæring. Som en ikke-termisk behandling forbedrer ultralydbehandling fødevareproduktionsprocesserne ved højere udbytter, højere kvalitet, forbedrede næringsstof- og smagsprofiler samt tids- og omkostningsbesparende behandling.
Ultralydsapplikationer i fødevareforarbejdning
Power ultralyd har en bred vifte af anvendelser inden for fødevareforarbejdning, herunder ekstraktion, blanding, emulgering, pasteurisering, afgasning og kødmørning. Udover disse hovedanvendelser anvendes ultralyd også til at forbedre frysning, optøning og tørring af fødevarer.
De største fordele ved ultralyd med høj intensitet er relateret til forbedring af forskellige fødevareforarbejdningsoperationer, såsom at reducere behandlingstiden, øge udbyttet, forbedre produktkvaliteten og give mulighed for mere omkostnings- og tidsbesparende, økonomisk forarbejdning.
I det følgende afsnit kan du finde de vigtigste anvendelser af ultralyd med høj intensitet i fødevareindustrien:
- Ekstraktion: Ultralyd kan bruges til at udvinde bioaktive forbindelser fra plantematerialer, såsom antioxidanter, pigmenter og æteriske olier. Denne proces er kendt som sonikeringsassisteret ekstraktion og kan bruges til at fremstille ekstrakter af høj kvalitet på kortere tid og med lavere opløsningsmiddelforbrug end traditionelle metoder.
- Homogenisering og emulgering: Ultralydshomogenisering kan bruges til at producere stabile emulsioner og suspensioner, såsom salatdressinger, mayonnaise, cremer og mejeriprodukter. Processen involverer brug af højfrekvente lydbølger til at nedbryde fedtkuglerne i væsken, hvilket resulterer i en glat og ensartet tekstur.
Find trin-for-trin instruktion og en video til ultralydsmayonnaise-emulgering her! - Bevarelse: Ultralyd med høj intensitet kan bruges til at inaktivere mikroorganismer, såsom bakterier og gær, i fødevarer. Processen, kendt som sonikeringsassisteret pasteurisering, kan forlænge holdbarheden af fødevarer og reducere risikoen for fødevarebårne sygdomme. Som en ikke-termisk behandlingsteknik undgår sonikering brugen af meget høje temperaturer og forhindrer derved den relaterede nedbrydning af varmefølsomme næringsstoffer.
Ultralydshomogenisatorer anvendes i vid udstrækning i fødevareforarbejdning. Typiske anvendelser omfatter ekstraktion, blanding, emulgering og ældning/modning.
- Afgasning: Ved påføring af ultralyd på en væske omrøres gasbobler, der er fanget i væsker. Som følge heraf kommer disse luft- og gasbobler tæt på hinanden og smelter sammen. Det betyder, at de vokser til en større boblestørrelse, som gør dem i stand til at flyde til toppen af væsken og let kan fjernes.
- Opløse: På grund af dets fremragende blandings- og blandingsmuligheder er ultralyd yderst effektiv til at producere meget mættede og endda overmættede opløsninger. Dette bruges i krystallisationsprocesser såvel som i produktionen af saltlage.
- Gæring: Efterhånden som ultralydsbølger perforerer og nedbryder mikroorganismernes cellevægge, bliver de mere modtagelige for gæringsprocessen. Samtidig fremskynder ultralyd transporten af næringsstoffer og ilt til mikroorganismerne og forbedrer derved deres metaboliske aktivitet. Samlet set øger ultralydbehandling gæringshastigheden, reducerer gæringstiden og forbedrer udbyttet af det ønskede slutprodukt. Denne teknologi er især nyttig til produktion af føde- og drikkevareprodukter, såsom mejeriprodukter, yoghurt, øl, kombucha og vin.
- Viskositetsreduktion før spraytørring: Ultralydsforskydningskræfter kan reducere viskositeten i forskydningsfortyndende og thixotrope opslæmninger betydeligt. Påføring af ultralydsforskydning før sprøjtning og sprøjtetørrere gør det muligt at øge gennemstrømningen gennem sprøjteudstyret betydeligt. Spraytørringstårne er ofte flaskehalsen i produktionslinjen. Med ultralyd kan kapaciteten af eksisterende spraytørrere øges.
Den lukkede batchreaktor lavet af rustfrit stål er udstyret med ultralydsapparatet UIP2000hdT (2kW, 20kHz).
- Frysning: Ultralydsfrysning kan bruges til at reducere dannelsen af iskrystaller i fødevarer under fryseprocessen. Processen involverer at udsætte maden for højfrekvente lydbølger, mens den fryses. Ultralydsbølger skaber vibrationer, der forhindrer dannelsen af store iskrystaller, hvilket resulterer i et produkt med en glattere tekstur og bedre kvalitet.
- Optøning: Ultralydsoptøning kan bruges til at reducere optøningstiden for frosne fødevarer. Processen involverer at udsætte det frosne produkt for ultralydsbølger, som genererer varme og fremskynder optøningsprocessen. Da ultralyd fremmer en meget ensartet fordeling af energi, kan ultralydsoptøning være særlig nyttig for produkter, der er vanskelige at tø jævnt, såsom kød, fisk og skaldyr, frugt og grøntsager.
Ved frysning, optøning og tørring forårsager ultralyd betydelige forbedringer i masse- og energioverførselsprocesser, hvilket fremskynder disse processer og gør dem mere økonomiske. - Detektion af flaskelækage: Ultralyd er en meget effektiv måde at opdage lækager og revner i flasker og dåser med kulholdige drikkevarer som sodavand, øl, mousserende vin osv. Ultralyd anvendes også til afgasning af kulsyreholdige drikkevarer, f.eks. øl før aftapning, en proces kendt som de-fobbing.
- Brining / Bejdsning: Saltlage er en almindelig proces i konservering og fremstilling af fødevarer, især til kød, fisk, ost og grøntsager. Ultralydbehandling forkorter saltingstiden og gør det muligt at bruge reducerede mængder natriumchlorid i sammenligning med traditionelt saltede fødevarer og pickles.
- Hydrering / rehydrering: Power ultralyd er en enkel, men yderst effektiv metode til at hydrere eller rehydrere fødevarer såsom tørrede bælgfrugter (f.eks. bønner, kikærter) eller dehydrerede svampe. Da ultralyd åbner cellulære porer i mad, kan vand trænge hurtigt ind. Dette fører til accelereret hævelse af bælgfrugter og efterfølgende en kortere tilberedningstid.
- Dekrystallisation af honning: Som en ikke-termisk behandling bruges ultralyd effektivt til at forhindre dannelse af store sukkerkrystaller i honning. Desuden kan allerede dannede store krystaller i honning dekrystalliseres ved ultralydsbehandling. Som meget effektiv opløsningsteknik opløser sonde-type ultralydapparater sukkerkrystaller, hvilket resulterer i en ensartet glat honning. Derudover forbedrer ultralyd den mikrobiologiske kvalitet af honning, da uønskede mikrober inaktiveres på grund af effekten af ultralydscelleforstyrrelse.
- Stegning: Ultralydsstegning kan bruges til at reducere olieoptagelsen i stegte fødevarer. Processen involverer nedsænkning af kødet eller grøntsagen i varm olie, mens det udsættes for højfrekvente lydbølger. Ultralydsbølgerne skaber små bobler på overfladen af maden, som reducerer kontaktfladen mellem grøntsagen/kødet og olien, hvilket resulterer i mindre olieoptagelse og et sundere slutprodukt. Ultralydsstegning gør det muligt at tilberede mad ved lavere temperaturer og skabe overlegne smagsprofiler, der bevarer næringsstoffer.
Lær, hvordan ultralydassisteret stegning producerer sundere, mere smagfulde og sprødere pommes frites og kartoffelchips!
Højtydende ultralydapparater til fødevareforarbejdning
Hielscher Ultrasonics industrielle ultralydsprocessorer er højtydende ultralydsapparater, som er præcist kontrollerbare og giver mulighed for reproducerbare resultater og kontinuerlig produktkvalitet. Hielscher ultralydsprocessorer er i stand til at levere meget høje amplituder og kan bruges til meget krævende applikationer.
Kunderne er tilfredse med den enestående robusthed og pålidelighed af Hielscher Ultrasonics-systemer. Hielscher ultralydapparater kører pålideligt inden for områder med tung anvendelse, krævende miljøer og 24/7 drift og sikrer derved effektiv og økonomisk fødevareforarbejdning. Ultralydsprocesintensivering reducerer behandlingstiden og opnår bedre resultater, dvs. højere kvalitet, højere udbytter, nye produkter.
Ved hjælp af konsekvent anvendelse af specielle materialer, som f.eks. titanium, rustfrit stål, keramik eller glas af forskellige kvaliteter, garanteres teknikkens kompatibilitet med processen.
Ultralydsprocessorer er operatørvenlige og praktiske maskiner med lav vedligeholdelse og en relativt lav pris.
Nedenstående tabel giver dig en indikation af den omtrentlige behandlingskapacitet for vores ultralydapparater:
| Batch volumen | Flowhastighed | Anbefalede enheder |
|---|---|---|
| 0.5 til 1,5 ml | n.a. | VialTweeter | 1 til 500 ml | 10 til 200 ml/min | UP100H |
| 10 til 2000 ml | 20 til 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 til 20L | 0.2 til 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 til 100L | 2 til 10 l/min | UIP4000hdT |
| 15 til 150L | 3 til 15 l/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 til 100 l/min | UIP16000 |
| n.a. | Større | klynge af UIP16000 |
Kontakt os! / Spørg os!
Design, produktion og rådgivning – Kvalitet fremstillet i Tyskland
Hielscher ultralydapparater er kendt for deres højeste kvalitet og designstandarder. Robusthed og nem betjening muliggør en jævn integration af vores ultralydapparater i industrielle faciliteter. Hårde forhold og krævende miljøer håndteres let af Hielscher ultralydsapparater.
Hielscher Ultrasonics er et ISO-certificeret firma og lægger særlig vægt på højtydende ultralydapparater med avanceret teknologi og brugervenlighed. Selvfølgelig er Hielscher ultralydapparater CE-kompatible og opfylder kravene i UL, CSA og RoHs.
Fakta, der er værd at vide
Hvordan fungerer ultralyd i fødevareforarbejdning?
Ultralyd fødevareforarbejdning er en veletableret teknologi, der anvendes til fødevareforarbejdningsapplikationer såsom blanding og homogenisering, emulgering, ekstraktion, opløsning, afgasning & afluftning, mørning af kød, krystallisering samt funktionalisering og modifikation af mellemprodukter og færdige fødevarer. Hielscher ultralydsfødevareprocessorer, der er installeret i årtier i fødevareproduktionsanlæg, er sofistikerede og udviklet til at opfylde industriens krav. Ultralydsprocessorer anvender fysiske kræfter skabt af ultralydsbølger, hvilket resulterer i generering af kavitation.
Hvad er akustisk kavitation?
Akustisk kavitation, også kendt som ultralydskavitation, er vækst og sammenbrud af små vakuumbobler i et ultralydsfelt genereret i væsker eller opslæmninger. Kavitationsboblerne vokser under de skiftende højtryks- / lavtrykscyklusser, som er henholdsvis kompressions- og sjældenhedsfaser. Efter at være blevet dyrket over flere vekslende trykcyklusser når vakuumboblen et punkt, hvor den ikke kan absorbere mere energi, så boblen imploderer voldsomt under en højtrykscyklus. Under boblekollapset opstår der lokalt ekstreme forhold, herunder ekstreme temperaturer på op til 5.000K med meget høje opvarmnings- og kølehastigheder, tryk på op til 2000atm og tilsvarende trykforskelle og væskestråler med en hastighed på op til 280m/s. I disse kavitationelle “hot-spots”skaber lokale ekstreme kræfter fysiske forhold, som resulterer i blanding, ekstraktion og øget masseoverførsel.
Akustisk kavitation, genereret af højintensiv, lavfrekvent ultralyd, skaber intense forskydningskræfter og lokalt forekommende høje tryk- og temperaturforskelle, som giver den nødvendige effekt til intens blanding og masseoverførsel. Disse ultralydsforskydningskræfter anvendes med succes til fødevareforarbejdning.
Litteratur/Referencer
Ultralyd homogenisator UIP6000hdT installeret i et fødevareforarbejdningsanlæg.
Ultralydsekstraktion af botaniske stoffer med ultralydsapparatet UP400St
Fra gennemførlighedstest til procesoptimering og industriel installation – Hielscher Ultrasonics er din partner til vellykkede ultralydsprocesser!