Hielscher Ultraschalltechnik

Ultraschall in der Margarineproduktion

  • Der grundlegenden Produktionsschritt der Margarine-Herstellung besteht darin, pflanzliche Öle und Fette mit Wasser und Zusatzstoffen zu emulgieren.
  • Die Emulgierung mittels Ultraschall ist eine zuverlässige und bewährte Technik, um stabile und feine Emulsionen herzustellen.
  • Der Ultraschall-Emulsionsprozess basiert auf intensiven Kavitationsscherkräften, durch mikron- und nano-skalige Tröpfchen erzeugt werden und somit für höchste Produktqualität sorgen.

Ultraschall-Emulgierung für die Margarineproduktion

Der wichtigste Verarbeitungsschritt in der Margarine-Produktion ist das Emulgierung von Wasser und gehärteten Ölen bzw. Fetten (z.B. Mais-, Soja-, Erdnuß-, Sonnenblumen-Öl etc.). Aufgrund der hohen Ölkonzentration von 40-90 % ist es äußerst wichtig, hohe Scherkräfte anzuwenden, um eine einheitliche, fein-skalige Emulsion herzustellen. Das Ultraschall- Emulgierung ist nachweislich eine schnelle und effiziente Technik zur Formulierung von einer Nanoemulsion mit sehr kleinen Tropfendurchmessern und niedrige Polydispersitäterzeugt. Das ultraschall-gestützte Emulsionen sind oftmals deutlich stabiler als Emulsionen, welche mit konventionellen Mischtechnologien hergestellt wurden und benötigen oft gar keine oder eine deutlich geringere Zugabe von Tensiden.[Mason 1996]
Der Tropfengröße der Emulsion hat großen Einfluss auf die Margarinequalität und beeinflusst Streichfähigkeit, Konsistenz, Stabilität und Geschmack.
Im Vergleich mit mechanischen Rührwerken und Hochschermischern werden bei der ultraschall-gestützen Verarbeitung weniger Tenside benötigt und dabei gleichzeitig deutlich kleinere, stabile Tropfenerzeugt. Das ultraschall-gestützte Emulgieren ist kostengünstig, sicher und anwenderfreundlich. Auch in bestehende Produktionsanlagen kann Ultraschall problemlos nachgerüstet werden, um dadurch die Qualität der Emulsion zu verbessern.

Verbesserte Margarine-Formulierung mittels Ultraschall:

  • Kleinere Tropfengrößen, bessere Emulsionen
  • Höherer Wassergehalt wird möglich
  • Weniger Emulgatoren
  • Weniger mikrobieller Verderb
  • Mischen mittels Ultraschall

    Ultraschall kann nicht nur für die Emulgierung eingesetzt werden, sondern ist auch sehr effizient, wenn es darum geht Pulver, wie z.B. Stabilisatoren, Vitamine, Farbstoffe und andere Zutaten, einheitlich in der Margarine zu mischen und vermengen. Klicken Sie hier, um mehr über das Homogenisieren und Mischen mittels Ultraschall zu erfahren!

    Mittels Ultraschall den mikrobiellen Verderb von Margarine vermeiden

    Je kleiner die Wassertropfen, umso weniger attraktiv ist das Umfeld für Mikroorganismen, da ihnen weniger Nährboden zur Verfügung steht. Das bedeutet ebenfalls: je kleiner die Wassertropfengröße, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass mehr sterile Wassertröpfchen vorliegen als Mikroorganismen. Daher kann durch eine kleinere Wassertropfengröße die Haltbarkeit des Produkts signifikant verbessert werden. Dies sind positive Nebeneffekte der Emulgatoren, welche sich vor allem auf Textur und Stabilität auswirken. Bei 'kleinen' Tropfengrößen handelt es sich um eine durchschnittliche Wassertröpfchengröße von 4-5 µm in Margarine. Liegt die Tropfengröße unter 10 µm, wird durch diese restriktiven Umgebungskonditionen das Wachstum der Mikroorganismen verhindert (Delamarre und Batt, 1999). Da das Ultraschall-gestützte Emulgierung Tröpfchen im submikron– und Nano-skaligen Bereich erzeugt, eignet sich die Anwendung von Ultraschall hervorragend, um Verderb zu reduzieren und dadurch die Haltbarkeit von Margarine und anderen Aufstrichen zu verlängern.

    Ultraschall-Hydrierung von Speiseölen

    Bei der Hydrierung von pflanzlichen Ölen handelt es sich um einen kommerziell wichtigen Prozess, bei dem große Mengen durchgesetzt werden. Durch die Hydrierung werden flüssige pflanzliche Öle in feste oder halbfeste Fette umgewandelt. Die Hydrierung ist häufig ein vorgelagerter Schritt bei der Margarine-Herstellung. Die ungesättigten Fettsäuren werden während einer Phasentransferkatalyse -Reaktion in die entsprechenden gesättigten Fettsäuren umgewandelt, indem Wasserstoffatome an die Doppelbindungen addiert werden. Diese Katalysereaktion kann mittels Hochleistungsultraschall beschleunigt werden. Häufig verwendete Katalysatoren sind Nickel, Aluminium oder Palladium. Hydrierte Fette werden häufig als Zusatzstoff in Backwaren verwendet. Der Vorteil von gesättigten Fetten ist ihre geringe Oxidationsneigung und dadurch das verringerte Risiko von Ranzigkeit.

    Ultraschall-Mischanalagen für die Lebensmittelindustrie

    Hielscher's breite Produktpalette bietet Ultraschallhomogenisatoren und Zubehör, um die Anforderung seiner Kunden zu erfüllen.‘ Ultraschallgeräte für das Labor, Technikum und die industriellen Produktion stehen zur Auswahl. Je nachdem, welche Volumina und Ausgangsstoffe Sie bearbeiten möchten, bieten wir Ihnen das passende Ultraschallsystem für die Beschallung von Batches oder von Flüssigkeitsströmen im kontinuierlichen Inline-Verfahren.
    Margarine wird normalerweise in einem kontinuierlichen Prozesshergestellt. Hielscher's Ultraschall-Durchflusszellen stehen in verschiedenen Größen, Designs und Geometrien zur Auswahl, so dass sie die spezifischen Anforderungen Ihrer Produktion erfüllen. Um den ultraschall-gestützten Emulgiersprozess zusätzlich zu verbessern, entwickelte Hielscher den zum Patent angemeldeten Durchflusszellen-Einsatz MultiPhaseCavitator , welcher es ermöglicht, die zweiten Phase äußerst fein über Injektionskanülen direkt in die ultraschall-generierte Kavitations- Zone einzuspritzen, wodurch ultrafeine Emulsionen erzielt werden können.
    Alle industrielle Ultraschall-Prozessoren lassen sich einfach installieren und können problemlos in bestehende Anlagen nachgerüstet werden. Für Prozesse mit speziellen Anforderungen liefern wir gerne kundenspezifische Lösungen, welche individuell für Sie angepasst wurden.

    Ultraschall-Lebensmittel Prozesse umfassen die Fein Größe Emulgieren. (Klicken um zu vergrößern!)

    Ultraschall-gestützte Lebensmittelverarbeitung

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    Ultraschall-Emulsionen:

    • uniforme Emulsion
    • mikron- & nano-skalige Tropfen
    • Hohe Stabilität
    • bis zu 90% Zeitersparnis
    • volle Prozesskontrolle
    • stabile Prozesstemperatur
    • lineares Scale-Up
    • vollständige Reproduzierbarkeit
    • Lebensmittel-Hygieneststandard
      (CIP/SIP)
    InsertMPC48 mit 48 feinen Kanülen

    InsertMPC48 – 48 feine Kanülen gehen direkt in die Kavitationszone

    Literatur

    • Awad, T.S:; Moharram, H.A:; Shaltout, O.E:; Saker, D.; Youssef, M.M: (2012): Applications of ultrasound in analysis, processing and quality control of food: A review. Food Research International 48, 2012. 410-427.
    • Campbell-Platt, Geoffrey (2011): Food Science and Technology. Technology & Engineering. John Wiley & Sons, 2011.
    • Ghosh, Vijayalakshmi; Mukherjee, Amitava; Chandrasekaran, Natarajan (2013): Ultrasonic emulsification of food-grade nanoemulsion formulation and evaluation of its bactericidal activity. Ultrasonic Sonochemistry 20, 2013. 338-344.
    • Mason, Timothy; Paniwnyk, L.; Lorimer, J.P. (1996): The uses of ultrasound in food technology. Ultrasonics Sonochemsitry 3, 1996. 253-260.
    • Young, Niall; Wassell, Paul (2008): Margarines and Spreads in: Gerard L. Hasenhuettl, Richard W. Hartel: Food Emulsifiers and Their Applications. Springer Science & Business, 2008.

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    Lebensmittel-Emulsionen

    Es werden zwei Arten von Emulsionen unterschieden: die Öl-in-Wasser (O/W) Emulsionen (z.B. Milch, Eiscreme) und die Wasser-in-Öl (W/0) Emulsionen (z.B. Butter, Margarine, Mayonnaise, fettarme Aufstriche, pflanzliche Streichfette). Darüber hinaus gibt es sogenannte Doppel-Emulsionen (auch Umkehr- oder Mehrfachemulsion genannt), wie z.B. Wasser-in-Öl-in-Wasser (W/O/W) oder Öl-in-Wasser-in-Öl (O/W/O)-Emulsionen. Da mittels doppelter Emulsionen Geschmacks- und Nährstoffe kontrollierter freigesetzt werden können, werden diese zunehmend in der Lebensmittelindustrie eingesetzt. Für den Emulgierprozess von Einfach- und Mehrfachemulsionen werden intensive Scherkräfte benötigt, welche die Tropfen auf Mikron-, Submikron- bzw. Nanogröße reduziert. Die ultraschall-gestützte Emulgierung ist eine leistungsstarke und zuverlässige Prozesstechnologie, um stabile Lebensmittelemulsionen im industriellen Maßstab herzustellen.