Anvendelsen af effekt ultralyd har flere gavnlige virkninger på produktionen af højkvalitetsis. De største fordele ved sonikering omfatter reduktion af krystalstørrelsen og acceleration af frysning i is. Derved forbedrer ultralydning kvaliteten og forbrugernes fornemmelse og reducerer samtidig produktionsomkostningerne.

Ultralydseffekter på fremstilling af is

Isproduktion indebærer en sofistikeret forarbejdning for at opnå et sødt fødevareprodukt af høj kvalitet, der opfylder kundernes krav. De udarbejdede behandlingstrin 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, der påføres under fremstilling af is, kan fremme iskrystalkerner for at fremskynde varme- og masseoverførselsprocessen, der ledsager fryseprocessen. Derved reducerer sonikering krystalstørrelsen og forkorter frysetiden i isproduktionen. Forskning foretaget af Mortazavi og Tabatabaie viste, at frysetiden i isforarbejdning 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, tørmasse, emulgator, stabilisator samt tilsætningsstoffer som frugt, nødder, smag og farvestoffer. Denne specielle blanding skal homogeniseres og pasteuriseres, så omrøres den langsomt under fryseprocessen for at forhindre dannelse af stor 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 ultralyd pasteurisering af flydende fødevarer her!
Efterfølgende påføres ultralydbehandling i frysefasen under isproduktion. Ultralydbehandling fremmer nukleation 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 tekstur og en behagelig mundfølelse – kvalitet attributter, som er højt værdsat fra forbrugerne.

Trin til fremstilling af is

Fremstillingen af is har fem faser:

1. forberedelse af isblandingen
2. homogenisering, pasteurisering, ældning af isblandingen
3. frysning og bestråling
4. formning og støbning
5. hærdning og emballering

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

Ultrasonisk fremmet isfrysning

Under fryseprocessen dannes krystaller fom supercooled vand. Iskrystallernes morfologi spiller en vigtig rolle med hensyn til de stoflige og fysiske egenskaber ved frossen og halvfrossen mad. Da størrelsen og fordelingen af iskrystallerne er af særlig betydning for kvaliteten af optøede vævsprodukter, foretrækkes mindre iskrystaller for is, fordi store krystaller resulterer i en iskold tekstur. Nukleation er den vigtigste faktor til at kontrollere krystal størrelse fordeling under krystallisering. Derved er frysehastigheden normalt den parameter, der bruges til at kontrollere størrelsen og størrelsesfordelingen af iskrystallerne i is. Under piskning og frysning injiceres luft for at opnå den glatte tekstur af is. Den såkaldte "over-run", mængden af luft injiceres, er forholdsmæssigt - specielt til den særlige opskrift - proportionalt med den kombinerede mængde af faste stoffer og vand. Så overskridelse varierer på grund af de forskellige isformuleringer og forarbejdningsstrømmene. Standardis viser en overløb på 100%, hvilket betyder, at det endelige produkt 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 iskrystalstørrelsen og undgå incrustation af en frysende overflade. En bedre konsistens og en mere cremet mund følelse opnås på grund af den reducerede is krystal størrelse og den forbedrede luftboble distribution. Markant kortere frysning 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-typen sonikator UP400St (se billedet til venstre). Forskningsresultaterne viste, at ultralyd fremmer størrelsesreduktionen af partikler på grund af kavitation. Det var tydeligt, at sonikering forbedrer kvaliteten af is og frosne fødevarer, da det producerede en mindre krystalisstørrelse. Da iskrystaller giver en unik mundfølelse 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 ultralydhomogenisering giver en godt dispergeret emulsion. Testet af et forbrugerpanel for fødevaresensorisk og smag, blev det vist, at ultralyd ice crem homogenisering hjælper med at opfylde forbrugernes præferencer med mindre iskrystaller og den korrelerende behagelige mundfølelse af is.
(jf. Aslan og Dogan, 2021)

Højtydende ultralydsfødevareprocessorer til isproduktion

Hielscher Ultrasonics har længe erfaring med anvendelse af effektlys i maden & drikkevareindustrien samt mange andre industrigrene. Vores ultralydsprocessorer er udstyret med let at rengøre (clean-in-place CIP / sterilize-in-place SIP) sonotoder og flow-celler (de våde dele).
Hielscher Ultrasonics industrielle sonikatorer 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 isformuleringens målrettede produktegenskaber.
Med ultralyd fødevareprocessorer i enhver størrelse tilbyder Hielscher pålidelige systemer til batch og kontinuerlig behandling af mad og drikkevarer, herunder is. Mens for en lille håndværksmæssig gelatery sonikator modeller UP400ST (400 watt) eller UIP1000hdT (1000 watt) leverer tilstrækkelig forarbejdningskapacitet, en industriel is produktionsanlæg vil installere high-throughput sonikator modeller UIP6000hdT (6000 watt) eller UIP16000hdT (16.000 watt).
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater:

Litteratur / Referencer