Ultraschall in der Nahrungsmittelindustrie
Die Ultraschallverarbeitung von Lebensmitteln bietet vielfältige Einsatzmöglichkeiten und ist eine sichere, zuverlässige und kostengünstige Technologie zur Herstellung qualitativ hochwertiger Lebensmittel und Getränke. Die Installation und Bedienung von industriellen Ultraschallprozessoren ist einfach, benötigt nur wenig Platz und ermöglicht die Verarbeitung großer Mengen für die kommerzielle Produktion.
Ultraschall-Lebensmittelprozessoren können problemlos mit anderen Techniken wie Wärme- oder Druckbehandlungen kombiniert werden, um das Ergebnis bestehender Anlagen durch Nutzung synergistischer Effekte zu verbessern.
Neben dem Mischen, Homogenisieren und Extrahieren werden Ultraschallprozessoren eingesetzt, um die Emulgierung, Kristallisation, das Gefrieren, Entgasen, Trocknen, Filtern, Pasteurisieren und Sterilisieren etc. zu verbessern. Hochleistungsultraschall wird zur Verarbeitung von Gemüse, Obst, Getreide, Ölen, Milch und Milchprodukten, Honig, Zucker und Süßwaren, Pürees, Säften, Smoothies, Soda, Bier und Spirituosen eingesetzt.
Hielscher Ultraschallprozessoren werden in der Lebensmittelherstellung für folgende Prozesse eingesetzt:
- Zellaufschluß
- Extraktion (Extraktion intrazellulärer Komponenten oder zur Herstellung zellfreier bakterieller Enzyme)
- Aktivierung (Beschleunigung) einer Enzymreaktion in flüssigen Lebensmitteln
- Extraktion von bioaktiven Verbindungen und Nutraceuticals aus Pflanzen
- Liposomale Verkapselung und Formulierung
- Beschleunigung der Gärung
- Mischen
- Homogenisieren
- Dispersion eines trockenen Pulvers in einer Flüssigkeit
- Emulgieren von Öl/Fett in einer wässrigen Flüssigkeit
- Sprühen
- Entgasen
- Inspektion, z.B. in der Getränkeindustrie
- Deaktivierung von Enzymen
- Mikrobielle Inaktivierung (Konservierung)
- Kristallisierung
- Fleischverarbeitung
- Stimulierung lebender Zellen
- Verbesserte Oxidation
- Mazeration und Aromatisierung
Inline-Beschallung
Ultraschallextraktion von Pflanzen mit dem Ultraschallgerät UP400St
Hochleistungs-Ultraschallprozessoren für die Lebensmittelverarbeitung
Hielscher Ultrasonics‘ Industrielle Ultraschallprozessoren sind leistungsstarke Ultraschallgeräte, die präzise steuerbar sind und damit reproduzierbare Ergebnisse und eine kontinuierliche Produktqualität ermöglichen. Da Hielscher Ultraschallprozessoren in der Lage sind, sehr hohe Amplituden zu liefern, können sie für sehr anspruchsvolle Anwendungen eingesetzt werden. Amplituden von bis zu 200µm können problemlos im 24/7-Betrieb kontinuierlich betrieben werden. Die Robustheit der Ultraschallgeräte von Hielscher ermöglicht einen 24/7-Betrieb bei hoher Last sowie in anspruchsvollen Umgebungen.
Die Kunden sind von der herausragenden Robustheit und Zuverlässigkeit der Systeme von Hielscher Ultrasonic überzeugt. Hielscher Ultraschallgeräte arbeiten zuverlässig in Bereichen mit hoher Beanspruchung, anspruchsvollen Umgebungen und im 24/7-Betrieb und sorgen so für eine effiziente und wirtschaftliche Produktion. Die Prozessintensivierung durch Ultraschall verkürzt die Verarbeitungszeit und erzielt bessere Ergebnisse, d.h. höhere Qualität, höhere Ausbeute und innovative Produkte.
Durch den konsequenten Einsatz von Sonderwerkstoffen, wie z.B. Titan, Edelstahl, Keramik oder Glas in verschiedenen Qualitäten, ist die Kompatibilität der Technik mit dem Prozess gewährleistet.
Ultraschallprozessoren sind bedienerfreundliche und komfortable Maschinen mit geringem Wartungsaufwand und relativ niedrigen Kosten.
Von der Machbarkeitsstudie über die Prozessoptimierung bis hin zur industriellen Installation. – Hielscher Ultrasonics ist Ihr Partner für erfolgreiche Ultraschallprozesse!
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Literatur
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- Kentish, Sandra; Ashokkumar, Meiyazhagan (2011): The Use of Power Ultrasound to enhance Food Processing Technologies.
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Wissenswertes
Wie funktioniert Ultraschall in der Lebensmittelverarbeitung?
Die Ultraschall-Lebensmittelverarbeitung ist eine etablierte Technologie, die für verschiedene Anwendungen in der Lebensmittelherstellung wie Mischen und Homogenisieren, Emulgieren, Extrahieren, Lösen, Entgasen & Entlüftung, Fleischzartmachung, Kristallisierung sowie Funktionalisierung und Modifikation von Zwischen- und Endprodukten etc. eingesetzt wird. Hielscher Ultraschall-Lebensmittelprozessoren werden seit Jahrzehnten in der Lebensmittelproduktion eingesetzt und sind entwickelt, um den Anforderungen der Industrie gerecht zu werden. Ultraschallprozessoren wenden physikalische Kräfte an, welche durch Leistungsultraschallwellen erzeugt werden, was zur Erzeugung von Kavitation führt.
Was ist akustische Kavitation?
Akustische Kavitation, auch bekannt als Ultraschallkavitation, ist das Wachstum und die Implosion winziger Vakuumblasen in einem Ultraschallfeld, welches in Flüssigkeiten oder Slurries erzeugt wird. Die Kavitationsblasen wachsen während der wechselnden Hochdruck-/Niederdruckzyklen, den jeweiligen Kompressions- und Rarefaktionphasen, an. Nach dem Wachstum über mehrere Druckzyklen erreicht die Vakuumblase einen Punkt, an dem sie keine weitere Energie aufnehmen kann, so dass die Blase während eines Hochdruckzyklus heftig implodiert. Bei der Blasenimplosion treten lokal extreme Bedingungen auf, darunter extreme Temperaturen von bis zu 5.000K mit sehr hohen Heiz- und Abkühlraten, Drücke von bis zu 2000atm und entsprechende Druckdifferenzen sowie Flüssigkeitsstrahlen mit bis zu 280m/s Geschwindigkeit. In diesen Kavitations- „hot spots“entstehen lokal extreme physikalische Bedingungen, welche das Mischen, Extrahieren und den erhöhtem Stoffaustausch bewirken.
Das Wirkprinzip der ultraschall-gestützten Lebensmittelverarbeitung basiert auf der akustischen Kavitation und ihren hydrodynamischen Scherkräften.