Verbessertes Auftauen von Lebensmitteln durch luftübertragenen Ultraschall

Die Lebensmittelindustrie sucht kontinuierlich nach Innovationen, um Prozesse zu optimieren, Abfälle zu reduzieren und die Qualität zu erhalten. Gefrorene Lebensmittel effizient aufzutauen und dabei ihre Unversehrtheit zu bewahren, ist eine erhebliche Herausforderung, insbesondere im großen Maßstab. Herkömmliche Auftauverfahren – wie Wasserbäder, Luftzirkulation oder Mikrowellenerwärmung – sind oft langsam und energieintensiv und können zu unerwünschten Veränderungen der Textur, des Geschmacks und der Nährwertqualität führen. Hielscher Ultrasonics bietet eine hochmoderne Lösung für diese Herausforderungen: das Stufenplatten-Ultraschallgerät, das luftübertragenen Ultraschall zum Auftauen nutzt. Diese fortschrittliche Technologie bietet der Lebensmittelindustrie zahlreiche Vorteile und verbindet Präzision, Geschwindigkeit und Nachhaltigkeit.

So funktioniert das Stufenplatten-Ultraschallgerät

Das Stufenplatten-Ultraschallgerät von Hielscher nutzt Ultraschallwellen hoher Intensität, die sich durch die Luft ausbreiten und Energie ohne direkten Kontakt auf die Oberfläche gefrorener Lebensmittel übertragen. Anders als bei der sonotrodenbasierten oder über Flüssigkeiten vermittelten Ultraschallbehandlung werden bei luftübertragenem Ultraschall schwingende Platten eingesetzt, die Schallwellen in die umgebende Luft abstrahlen und so ein kontrolliertes Schwingungsfeld erzeugen.

Die Stufenplattenkonstruktion ist darauf ausgelegt, die Energieübertragung zu optimieren, indem sie die Verteilung und Intensität der Wellen über eine größere Fläche verbessert. Dies ermöglicht ein gleichmäßiges Auftauen und Abtauen, auch bei unregelmäßig geformten Lebensmitteln.
Wenn Ultraschallwellen auf die gefrorene Oberfläche treffen, erzeugen sie eine örtlich begrenzte Erwärmung und mechanische Schwingungen. Diese Effekte

• brechen die Eisstruktur auf: Die Schwingungen brechen Wasserstoffbrückenbindungen innerhalb des Eisgitters auf und erleichtern so schnelle Phasenübergänge vom festen in den flüssigen Zustand.
• fördern die Wärmeübertragung an der Oberfläche: Ultraschallenergie verbessert die Konvektion und Wärmeverteilung und beschleunigt dadurch das Auftauen im Vergleich zu passiven Verfahren.
• minimieren Temperaturgradienten: Luftübertragener Ultraschall gewährleistet ein gleichmäßiges Auftauen, ohne einzelne Bereiche zu überhitzen, und verringert dadurch die Beeinträchtigung der Textur.

Auftauen mit Ultraschall: Vorteile für die Lebensmittelindustrie

Die Integration von luftübertragenem Ultraschall in die Arbeitsabläufe der Lebensmittelverarbeitung bietet überzeugende Vorteile:

1. Höhere Auftaugeschwindigkeit
   Herkömmliche Auftauverfahren wie Luftzirkulation oder das Eintauchen in Wasser können Stunden oder sogar Tage dauern, insbesondere bei großen Mengen. Das Stufenplatten-Ultraschallgerät von Hielscher verkürzt diese Dauer erheblich und taut Lebensmittel in einem Bruchteil der Zeit auf, indem es direkt auf die Eisstrukturen einwirkt.
   Diese Effizienz ist besonders für Branchen von Vorteil, die mit verderblichen Waren arbeiten, da sie kürzere Durchlauf- und Lagerzeiten ermöglicht.
2. Erhaltung der Lebensmittelqualität
   Die Qualität aufgetauter Lebensmittel ist von entscheidender Bedeutung, da langes Auftauen oder ungleichmäßiges Erwärmen zu Texturschäden, Tropfsaftverlust und mikrobiellem Wachstum führen können. Luftübertragener Ultraschall gewährleistet:
   • Gleichmäßiges Abtauen und Auftauen, wodurch lokal überhitzte Bereiche reduziert werden, die ein teilweises Garen oder Texturveränderungen verursachen können.
   • Minimalen Tropfsaftverlust, wodurch Säfte und Nährstoffe erhalten bleiben, die für Geschmack und Aussehen entscheidend sind.
   • Die Erhaltung von Textur und Unversehrtheit, wodurch das Verfahren ideal für empfindliche Lebensmittel wie Meeresfrüchte oder Obst ist.


Ultraschallgestütztes Auftauen mit dem Stufenplatten-Ultraschallgerät von Hielscher

3. Berührungslose und hygienische Verarbeitung
   Die berührungslose Anwendung von luftübertragenem Ultraschall eliminiert das Risiko einer Kreuzkontamination. Anders als bei Wasserbädern oder anderen Verfahren mit direktem Kontakt kommt kein zusätzliches Medium mit dem Lebensmittel in Berührung. Dies ist besonders vorteilhaft für Produkte, die strenge Hygienestandards erfordern, etwa verzehrfertige Mahlzeiten oder Produkte, bei denen Allergene besondere Beachtung erfordern.
4. Energieeffizienz und Nachhaltigkeit
   Herkömmliches Auftauen erfordert häufig einen hohen Wasser- und Energieeinsatz, wodurch Betriebskosten und Umweltbelastung steigen. Das System von Hielscher setzt Ultraschallenergie gezielt ein und:
   • reduziert den Wasserverbrauch im Vergleich zu Tauchverfahren.
   • verbraucht weniger Energie, indem es sich auf präzises, örtlich begrenztes Auftauen konzentriert.
   • verringert den CO₂-Fußabdruck der Auftauprozesse und trägt damit zur Erreichung von Nachhaltigkeitszielen bei.
5. Skalierbarkeit und Vielseitigkeit
   Die modulare Konstruktion des Stufenplatten-Ultraschallgeräts von Hielscher macht es für eine Vielzahl von Lebensmittelprodukten und Produktionsmaßstäben geeignet. Von kleinen handwerklichen Betrieben bis hin zu großen Industrieanlagen kann das System unterschiedliche Anforderungen erfüllen, unter anderem beim Auftauen von:
   • gefrorenem Fleisch (Rindfleisch, Geflügel, Schweinefleisch).
   • Meeresfrüchten (Fischfilets, Garnelen, Jakobsmuscheln).
   • Obst und Gemüse.
   • Fertiggerichten oder Teigen.

Die Herausforderungen beim Auftauen gefrorener Lebensmittel

Das Auftauen gefrorener Lebensmittel, insbesondere von Fleisch, bringt mehrere Herausforderungen mit sich, die die Qualität erheblich beeinträchtigen können. Wenn Eiskristalle beim Auftauen schmelzen, wird die strukturelle Integrität des Fleisches häufig gestört, was zu Proteinabbau, Fettoxidation, Verfärbungen und einem verminderten Wasserhaltevermögen führt.
Proteinverlust: Proteinabbau tritt auf, wenn das schmelzende Eis die Proteine enzymatischen und oxidativen Prozessen aussetzt, wodurch Textur und Nährwert beeinträchtigt werden.
Fettoxidation: Gleichzeitig beschleunigt sich die Fettoxidation, insbesondere wenn Sauerstoff in zuvor gefrorene Bereiche gelangt, was zu Ranzigkeit und unerwünschten Geschmacksnoten führt.
Beeinträchtigung der Farbe: Darüber hinaus kann die Oxidation von Myoglobin, dem für die rote Farbe des Fleisches verantwortlichen Pigment, das Erscheinungsbild beeinträchtigen.
Vermindertes Wasserhaltevermögen (WHC): Schließlich verringern die durch Eiskristalle verursachten Zellschäden die Fähigkeit des Fleisches, Wasser zu binden, wodurch Saftigkeit und Gesamtqualität abnehmen.

Das Stufenplatten-Ultraschallgerät von Hielscher erzeugt leistungsstarke luftübertragene Ultraschallwellen und hilft dadurch, diese Probleme beim Auftauen zu überwinden. Das Stufenplatten-Ultraschallgerät von Hielscher verbessert den Wärme- und Stofftransport an der Oberfläche des Lebensmittels und fördert so ein gleichmäßigeres und kontrolliertes Auftauen. Dieses Verfahren verkürzt die Auftauzeit erheblich, wodurch die Einwirkung von Sauerstoff und oxidativem Stress begrenzt wird und Proteine sowie Lipide vor Abbau geschützt werden. Der schnelle Prozess erhält zudem das natürliche Wasserhaltevermögen des Fleisches, indem er strukturelle Schäden minimiert, und führt dadurch zu einem saftigeren und ansprechenderen Produkt.

Darüber hinaus gewährleistet die berührungslose Anwendung von luftübertragenem Ultraschall einen hygienischen Betrieb und verhindert zugleich mechanische Schäden am Lebensmittel. Schnelleres und gleichmäßigeres Auftauen trägt außerdem zur mikrobiologischen Sicherheit bei, indem es die Verweildauer in Temperaturbereichen minimiert, die das Bakterienwachstum begünstigen. Mit diesen Vorteilen stellt luftübertragener Ultraschall eine vielversprechende Lösung dar, um Qualität, Sicherheit und Effizienz beim Auftauen von Fleisch in industriellen und gewerblichen Anwendungen zu verbessern.

Luftübertragener Ultraschall von Hielscher: Anwendungen und Auswirkungen auf die Industrie

Der Einsatz des Stufenplatten-Ultraschallgeräts von Hielscher bewirkt besonders grundlegende Veränderungen in Branchen wie:

• Fleischverarbeitung: Schnelleres Auftauen minimiert mikrobielle Risiken und erhält zugleich die Proteinstruktur.
• Produktion von Meeresfrüchten: Empfindliche Produkte wie Garnelen und Fisch behalten ihre erstklassige Qualität.
• Backwarenindustrie: Teige und Gebäckfüllungen lassen sich schnell auftauen, ohne ihre Textur zu beeinträchtigen.
• Gastronomie und Gemeinschaftsverpflegung: Restaurants und Cateringunternehmen profitieren von kürzeren Vorbereitungszeiten.

Zusätzlich zum Auftauen lässt sich dieselbe Technologie für die Enteisung und Oberflächentrocknung anpassen, wodurch ihr Nutzen weiter erweitert wird. Hier erfahren Sie mehr!

Entwicklung, Fertigung und Beratung – Qualität Made in Germany

Ultraschallgeräte von Hielscher sind für höchste Qualitäts- und Konstruktionsstandards bekannt. Robustheit und einfache Bedienung ermöglichen die reibungslose Integration unserer Ultraschallgeräte in industrielle Anlagen. Ultraschallgeräte von Hielscher bewältigen raue Bedingungen und anspruchsvolle Umgebungen problemlos.

Hielscher Ultrasonics ist ein ISO-zertifiziertes Unternehmen und legt besonderen Wert auf leistungsstarke Ultraschallgeräte mit modernster Technologie und hoher Benutzerfreundlichkeit. Selbstverständlich sind Ultraschallgeräte von Hielscher CE-konform und erfüllen die Anforderungen von UL, CSA und RoHs.