Ultralydbehandling og dens mangfoldige anvendelser i fødevareforarbejdning

Power ultralyd giver mange muligheder for effektive og pålidelige fødevareforarbejdningsapplikationer. De mest almindelige anvendelser i fødevareindustrien omfatter blanding af & homogenisering, emulgering, dispergering, celleforstyrrelse og ekstraktion af intracellulært materiale, aktivering eller deaktivering af enzymer (som er afhængig af ultralydsintensiteten), konservering, stabilisering, opløsning og krystallisation, hydrogenering, kødmørning, modning, ældning og oxidation samt afgasning og spraytørring.

Vi introducerer dig nedenfor til forskellige udvalgte anvendelser af Hielscher sonicators i fødevareforarbejdning. Klik på de specifikke links for at få dybdegående information om den ansøgning, du er interesseret i!

Ekstraktion af smagsstoffer og bioaktive forbindelser ved hjælp af ultralyd

Ultralydsekstraktion bruges i vid udstrækning i fødevareindustrien til effektivt at genvinde bioaktive forbindelser, smagsmolekyler og proteiner ved at anvende højintensiv ultralyd, der forbedrer masseoverførslen og forstyrrer cellulære strukturer. De resulterende kavitationseffekter øger ekstraktionsudbyttet og -hastigheden, mens de fungerer ved lave temperaturer, hvilket hjælper med at bevare følsomme forbindelser og muliggør ren, skalerbar behandling uden aggressive opløsningsmidler.

Ultralydsekstraktion bruges ofte til at udvinde bioaktive forbindelser. Fremtrædende eksempler på ultralydsekstraktion omfatter:

 

 

Ultralydsemulgering af saucer, dressinger og cremer

Ved at anvende sonikering på olie/vand-blandinger opnår kokke og fødevareforskere ultrafine, stabile emulsioner. – uden overdreven varme eller syntetiske tilsætningsstoffer. Fra cremede saucer og fløjlsbløde vinaigretter til mælkefri cremer og sarte skum giver ultralydskavitation mulighed for præcis kontrol over dråbestørrelse og spredning.
Lær mere om ultralydsemulsioner til fødevarer!

Ultralydsfermentering af yoghurt

Yoghurt er et fermenteret mælkeprodukt, der kan fremstilles af mælk alene eller ved tilsætning af bakteriekulturer. Bifidobakteriestammer (f.eks. BB-12, BB-46, B breve) er almindelige probiotika, der bruges til yoghurtfermentering. Ultralydskavitation påført bakteriecellerne kan forårsage deres ødelæggelse og samtidig frigivelse af β-galactosidase. β-galactosidase er et hydrolaseenzym, der er meget udbredt i mælkeforarbejdningsindustrien. Den ultralydassisterede gæring accelereres på grund af en hurtigere laktosehydrolyse som følge af den ultralydinducerede frigivelse af β-galactosidase fra bifidobakteriecellerne.
Ultralydshomogeniseringen påvirker bruddet på mælkefedtkuglerne og en meget fin størrelsesfordeling.
Ultralydbehandling kan fremskynde gæringshastigheden (reduktion af den samlede produktionstid på op til 40%) og forbedre yoghurtens kvalitetsegenskaber, hvilket resulterer i højere viskositet, stærkere koagulum og overlegen tekstur.

Ultralydshomogenisering af mælk

Mælk (f.eks. ko-, bøffel-, gede- eller kamelmælk) er et emulsions- eller kolloidt system, der består af smørfedtkugler i en vandbaseret væske, der indeholder opløste kulhydrater, proteiner og mineraler. Da fedt og vand har en tendens til at adskille sig i to faser, skal mælk homogeniseres for at opnå et jævnt produkt. Homogenisering betyder den jævne fordeling af fedtmolekylerne i mælkevæsken. Ultralyd er en velkendt metode, der bruges til forskellige applikationer inden for mejeriforarbejdning. Ultralydsbehandling af mælk resulterer i homogeniserede fedtkugler, som er jævne og ensartet fordelt. Homogeniseringen ved ultralyd med høj effekt er også effektiv til (vegansk/mælkefri) mælkeerstatninger, der stammer fra planter som kokosmælk eller sojamælk.
Undersøgelsen af Sfakianakis og Tzia (2012) viser, at ultralydshomogenisering reducerer størrelsen af mælkefedtkugler (MFG). De mikroskopiske billeder nedenfor viser virkningerne af sonikering på mælkefedtdråbestørrelse. Lav amplitude (150W) havde ikke en tilfredsstillende homogeniseringseffekt (fig.2); MFG-størrelsen og deres fordeling svarede til ubehandlet mælk (sammenlign fig. 1 og 2). Ultralyd med medium amplitude (267,5, 375 W) havde en god homogeniseringseffekt; MFG's gennemsnitlige diameter var 2 μm (fig. 3, 4). Ultralyd med højere amplitude (750W) reducerede MFG-størrelsen afgørende (fig. 6), hvilket gjorde dem knap synlige ved det optiske mikroskop (100x forstørrelse); Deres gennemsnitlige diameterstørrelse var 0,3 μm.

Chandrapala et al. (2012) undersøgte effekten af ultralydbehandling på kasein og calcium. De anvendte ultralydsbølger (20kHz) på prøver af frisk skummetmælk, rekonstitueret micellar kasein og kaseinpulver. De sonikerede prøverne, indtil mælkefedtkuglerne blev reduceret til ca. 10nm. Analysen af den sonikerede mælk viser, at størrelsen af kaseinmicellerne er uændret. En lille stigning i opløseligt valleprotein og et tilsvarende fald i viskositet forekom også inden for de første par minutter af sonikering. Undersøgelsen blev bestemt, at kaseinmiceller er stabile under sonikering, og den opløselige calciumkoncentration påvirkes ikke af ultralydsbehandlingen. [Chandrapala et al. 2012]

Ultralyd sukkerkrystallisation til konfekture

Kontrolleret sonikering gør det muligt at starte krystalsåningen (oprettelse af kerner) og påvirke krystalvæksten. Under ultralydsbestråling dannes mindre og dermed flere krystaller. Ultralyd hjælper krystallisationsprocessen på to måder: For det første er ultralyd et meget effektivt værktøj til at skabe en jævn løsning, som er udgangsstoffet til krystallisation. I det andet trin understøtter ultralyd dannelsen af et stort antal kerner. Mens dårlig kimdannelse skaber et lavere antal store krystaller, danner effektiv kimdannelse en stor mængde små fine krystaller. I det akustiske felt bliver det endda muligt at igangsætte kimdannelse af sukkerarter, der normalt er modvillige fra at krystallisere (f.eks. D-fruktose, sorbitol).
Ultralydsmodifikationen af krystallisation er interessant til formulering af slik, konfekture, smørepålæg, is, flødeskum og chokolade.

Ultralydshydrogenering af spiselige olier

Hydrogenering af vegetabilske olier er en vigtig industriel storskalaproces. Ved hydrogenering omdannes flydende vegetabilske olier til faste eller halvfaste fedtstoffer (f.eks. margarine). Kemisk omdannes de umættede fedtsyrer i løbet af faseoverførsel katalyseret reaktion af hydrogenering i deres tilsvarende mættede fedtsyrer ved tilsætning af hydrogenatomer ved dobbeltbindingerne. Denne katalytiske proces kan accelereres ved ultralydbehandling med høj effekt. En almindeligt anvendt katalysator er nikkel. Hydrogenerede fedtstoffer bruges i vid udstrækning som afkortningsmidler i bageriprodukter. En fordel ved mættet fedt er deres lavere tendens til oxidation og dermed en lavere risiko for harskning.

Ultralyd fortætning af honning

Ultralyd tilbyder en effektiv ikke-termisk metode, krystaller i honning til at gøre gæren flydende og ødelægge uden at påvirke honningens kvalitet.
Klik her for at lære mere!

Ultralydsstabilisering af juice og smoothies

Som en ikke-termisk fødevareprocesteknik giver ultralyd en mild, men effektiv behandling, der intensiverer smagen og stabiliserer og konserverer juice, smoothies, saucer og puréer. Resultaterne af ultralydsjuicebehandlinger inkluderer forbedret smag, stabilisering og konservering.
Læs her mere om ultralydsforbedring af juice & Smoothies!
Læs mere om ultralydstomatbehandling!
Lær, hvordan sonikering bevarer stevia-sødet jordbærsaft, samtidig med at næringsprofilen forbedres!

Ultralydslagring af vin & spiritus

Power ultralyd hjælper med egetræning af vin og spiritus på grund af dens effektive ekstraktionskapacitet og betydeligt intensiverede masseoverførsel mellem trævæv og den alkoholholdige drik.
Klik her for at lære mere om mulighederne for ultralydsvinbehandling!
Gæringsprocessen for vin, most, øl og sake kan også øges betydeligt. Accelerationshastigheder på 50 % til 65 % er opnået!
For at få mere information om den ultralydassisterede gæring, klik venligst her!

Ultralyd accelereret frysning af is

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. Dette er procestrinnet, hvor ultralydbehandling kan anvendes for at forbedre iskvaliteten.
Under fryseprocessen dannes der krystaller af underafkølet vand. Iskrystallernes morfologi spiller en vigtig rolle for de teksturelle og fysiske egenskaber af frosne og halvfrosne fødevarer. Da størrelsen og fordelingen af iskrystallerne er af særlig betydning for kvaliteten af optøede vævsprodukter, foretrækkes mindre iskrystaller til is, fordi store krystaller resulterer i en iskold tekstur. Nukleation er den vigtigste faktor til at kontrollere krystalstørrelsesfordelingen under krystallisering. Derfor er frysehastigheden normalt den parameter, der bruges til at kontrollere størrelsen og størrelsesfordelingen af iskrystallerne i is. Under piskning og frysning indsprøjtes luft for at opnå en glat tekstur på isen. Den såkaldte “over-run”Den mængde luft, der indsprøjtes, er proportional - specifikt til den særlige opskrift - proportional med den kombinerede mængde faste stoffer og vand. Så overløbet varierer på grund af de forskellige isformuleringer og processtrømme. Standardis har et overløb på 100 %, hvilket betyder, at slutproduktet består af lige store mængder isblanding og luftbobler.
Brugen af Hielscher ultralydshomogenisatorer med høj effekt giver en bedre kvalitet af is ved at reducere iskrystallens 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. Betydeligt kortere frysetider fører til en højere proceskapacitet og en mere energieffektiv produktionsproces.

Ultralyd beluftning af dej

Anvendelsen af kraftultralyd under dejblandingsfasen forbedrer kvaliteten af svampekage med hensyn til lavere hårdhed og højere kagefjedring, sammenhængskraft og modstandsdygtighed. Til testene er alle ingredienser blevet blandet sammen efter "all-in"-metoden.” metode, hvilket betyder, at fuldkornsmel med lavt proteinindhold, emulgator, majsstivelse, sukker, bagepulver, salt og friske hele æg er blevet tilsat samtidig for at formulere dejen. Før sonikering er ingredienserne blevet omrørt jævnt sammen, så ultralyd påføres en jævn dejblanding. Den ultralydbeluftede kage viste en lavere hårdhed, lavere gummiagtighed og lavere tyggelighed, mens kagens spændstighed, sammenhængskraft og modstandsdygtighed var lidt højere end kontrolkagen.

Ultralydskrystallisation og konkyl af chokolade

Sonikering er kendt for sin ekstraktionskapacitet. Fra kakaobønnen kan kakaosmør frigives fra cellerne ved ultralydsfræsning og ekstraktion.
Ultralyd er en alternativ teknik til at bryde sukkerkrystallerne i chokolade og giver derved lignende effekter som conching.

Ultralyd mørning af kød

Anvendelsen af kraftige ultralydsbølger på kød resulterer i mørning af kødstrukturen. En betydelig mørning opnås ved frigivelse af myofibrillære proteiner fra muskelcellerne. Ud over mørningseffekten forbedrer ultralyd også kødets vandbindingsevne og sammenhængskraft.
Find mere information om kødmørning med ultralyd og sonicator MeatBuzzer her!

Sonikering i køkkener og barer

Ultralydsfoodprocessorer har også fundet vej til gourmetkøkkenet. Hielscher ultralydapparater bruges af premium kok, såsom af de to Michelin-stjernebelønnede kok Sang-Hoon Degeimbre.
Klik her, hvis du er interesseret i opskriften på hans berømte ultralydsrejebestanden!
For ultralydscocktailopskrifter, klik her!

 

Sonikere til kosher og halal fødevareforarbejdning

Hielscher Ultrasonics kan levere kosher eller halal-certificering til sine sonikere efter anmodning. Det betyder, at sonikere er blevet fremstillet og behandlet i overensstemmelse med de strenge retningslinjer i disse religiøse kostlove. Kosher-certificering sikrer, at sonikermidlerne er produceret uden animalske biprodukter eller derivater, mens halal-certificering verificerer, at sonikermidlerne er blevet håndteret på en måde, der er i overensstemmelse med islamiske kostprincipper.

Hvis du har brug for en kosher eller halal certificeret Hielscher soniker, bedes du kontakte os, og vi vil med glæde sørge for den nødvendige certificering.