Ultralydsforbedret isproduktion

Anvendelsen af ultralyd har flere gavnlige virkninger på produktionen af is af høj kvalitet. De største fordele ved sonikering inkluderer reduktion af krystalstørrelsen og accelerationen af frysning i is. Derved forbedrer ultralydbehandling kvaliteten og forbrugerfornemmelsen, samtidig med at produktionsomkostningerne reduceres.

Ultralydseffekter på isfremstilling

Isproduktion involverer en sofistikeret forarbejdning for at opnå et sødt fødevareprodukt af høj kvalitet, der tilfredsstiller kundernes krav. De udførlige forarbejdningstrin skyldes hovedsageligt, at is er en af de mest komplekse fødevarer: is er et skum såvel som en emulsion. Den indeholder iskrystaller og en ikke-frossen flydende blanding. Ultralyd med høj effekt anvendt under isfremstilling kan fremme iskrystallydannelse for at fremskynde varme- og masseoverførselsprocessen, der ledsager fryseprocessen. Derved reducerer sonikering krystalstørrelsen og forkorter frysetiden i isproduktionen. Forskning fra Mortazavi og Tabatabaie viste, at frysetiden i isbehandling kunne reduceres med ca. 30% ved sonikering i 20 minutter.

Isproduktion og fordelene ved ultralyd

Til isproduktion kræves en isblanding. Denne isblanding består af mælk, mælkepulver, fløde, smør eller vegetabilsk fedt, sukker, tør masse, emulgator, stabilisator samt tilsætningsstoffer som frugt, nødder, smagsstoffer og farvestoffer. Denne specielle blanding skal homogeniseres og pasteuriseres, derefter omrøres den langsomt under fryseprocessen for at forhindre dannelse af store iskrystal. Derved blandes meget små luftbobler i (såkaldt beluftningsproces) for at skumme isen og opnå en glat tekstureret kold dessert. Ultralydbehandling fremmer den ensartede fordeling af alle ingredienser i isblandingen og bidrager samtidig til pasteuriseringen. Læs mere om ultralydspasteurisering af flydende fødevarer her!
Derefter anvendes ultralydbehandling under frysefasen under isproduktion. Ultralydbehandling fremmer kimdannelse og vækst af iskrystaller, så fryseprocessen accelereres betydeligt. Samtidig reducerer sonikering størrelsen af iskrystaller, så der opnås ensartet små iskrystaller. Dette giver isen en glat konsistens og en behagelig mundfornemmelse – begge kvalitetsegenskaber, som er højt værdsat af forbrugerne.

Trin til produktion af is

Fremstillingen af is har fem faser:

1. Tilberedning af isblandingen
2. homogenisering, pasteurisering, lagring af isblandingen
3. Frysning og beluftning
4. Formning og støbning
5. Hærdning og emballering

Trin i isproduktion.
Kilde: Håndbog i mejeriforarbejdning. Udgivet af Tetra Pak Processing Systems AB, Lund, Sverige. s.387.

Ultralydsfremmet frysning af is

Under fryseprocessen dannes krystaller fra underkølet vand. Iskrystallernes morfologi spiller en vigtig rolle i forhold til de teksturelle og fysiske egenskaber af frosne og halvfrosne fødevarer. Da størrelsen og fordelingen af iskrystallerne har særlig betydning for kvaliteten af optøede vævsprodukter, foretrækkes mindre iskrystaller til is, fordi store krystaller resulterer i en iskold tekstur. Kimdannelse er den vigtigste faktor til at kontrollere krystalstørrelsesfordelingen under krystallisation. Derved er frysehastigheden normalt den parameter, der bruges til at kontrollere størrelse og størrelsesfordeling af iskrystallerne i is. Under piskning og frysning injiceres luft for at opnå den glatte konsistens af is. Det såkaldte "overløb", mængden af indsprøjtet luft, er proportional – specifikt til den pågældende opskrift – proportionalt med den kombinerede mængde faste stoffer og vand. Så overskridelsen varierer på grund af de forskellige isformuleringer og forarbejdningsstrømmene. Standardis viser en overskridelse på 100%, hvilket betyder, at slutproduktet består af en lige stor mængde isblanding og luftbobler.
Brugen af Hielschers højtydende ultralydsprocessorer resulterer i en bedre kvalitet af is ved at fremme krystallisering, reducere iskrystalliseringens størrelse og undgå skorpedannelse af en frysende overflade. En bedre konsistens og en mere cremet mundfølelse opnås på grund af den reducerede iskrystalstørrelse og den forbedrede luftboblefordeling. Markant kortere nedfrysning med ca. 30 % reduceret frysetid fører til en højere proceskapacitet og en mere energieffektiv produktionsproces.

Videnskabeligt bevist: Forbedret iskvalitet på grund af sonikering

Aslan og Dogan (2021) undersøgte virkningerne af sonikering på isproduktion ved hjælp af Hielscher-sonde-type sondeapparat UP400St (se billede til venstre). Forskningsresultaterne viste, at ultralyd fremmer størrelsesreduktionen af partikler på grund af kavitation. Det var tydeligt, at sonikeringen forbedrer kvaliteten af is og frosne fødevarer, da det producerede en mindre krystalisstørrelse. Da iskrystaller giver en unik mundfornemmelse til is, er det meget vigtigt at opnå de mindste krystaller i fryseprocessen for at forhindre grynet struktur og opnå den ønskede glathed og blødhed af isen. Denne undersøgelse konkluderede også, at ultralydshomogenisering giver en godt dispergeret emulsion. Testet af et forbrugerpanel for madsensorik og smag blev det vist, at ultralydsiskremmehomogenisering hjælper med at opfylde forbrugernes præferencer med mindre iskrystaller og den tilhørende behagelige mundfornemmelse af is.
(jf. Aslan og Dogan, 2021)

Højtydende ultralydsfødevareprocessorer til isproduktion

Hielscher Ultrasonics har lang erfaring med anvendelse af ultralyd i maden & drikkevareindustrien samt mange andre industrielle grene. Vores ultralydsprocessorer er udstyret med let at rengøre (ren-på-stedet CIP / steriliser-i-stedet SIP) sonotroder og flowceller (de våde dele).
Hielscher Ultrasonics industrielle sonikere kan levere meget høje amplituder i 24/7 kontinuerlig drift. Den præcise kontrol af amplituden fra milde til høje intensiteter er vigtig for at finjustere sonikeringsprocessen til de målrettede produktegenskaber for isformuleringen.
Med ultralydsfødevareprocessorer i enhver størrelse tilbyder Hielscher pålidelige systemer til batch- og kontinuerlig behandling af føde- og drikkevareprodukter, herunder is. Mens for en lille håndværksmæssig gelatery lydmaskinemodellerne UP400ST (400 watt) eller UIP1000hdT (1000 watt) leverer tilstrækkelig behandlingskapacitet, vil en industriel isfremstillingsfacilitet installere ultralydatormodellerne UIP6000hdT (6000 watt) eller UIP16000hdT (16.000 watt).
Nedenstående tabel giver dig en indikation af den omtrentlige behandlingskapacitet for vores ultralydapparater:

Litteratur / Referencer