Ultraschall-verbesserte Speiseeisherstellung

Die Anwendung von Leistungsultraschall hat mehrere positive Auswirkungen auf die Herstellung von hochwertigem Speiseeis. Zu den wichtigsten Vorteilen der Beschallung gehören die Verringerung der Kristallgröße und die Beschleunigung des Gefriervorgangs in Eiscreme. Dadurch verbessert die Beschallung die Qualität und das Empfinden der Verbraucher bei gleichzeitiger Reduzierung der Produktionskosten.

Ultraschalleinwirkung bei der Herstellung von Speiseeis

Die Herstellung von Speiseeis beinhaltet eine aufwendige Verarbeitung, um ein qualitativ hochwertiges, süßes Lebensmittel zu erhalten, das den Ansprüchen der Kunden gerecht wird. Die aufwendigen Verarbeitungsschritte resultieren vor allem aus der Tatsache, dass Eiscreme eines der komplexesten Lebensmittel ist: Eiscreme ist sowohl ein Schaum als auch eine Emulsion. Es enthält Eiskristalle und eine nicht gefrorene Flüssigkeitsmischung. Hochleistungs-Ultraschall, der bei der Eisherstellung eingesetzt wird, kann die Keimbildung von Eiskristallen fördern, um den den Gefrierprozess begleitenden Wärme- und Stoffübergang zu beschleunigen. Dadurch reduziert die Beschallung die Kristallgröße und verkürzt die Gefrierzeit bei der Speiseeisherstellung. Untersuchungen von Mortazavi und Tabatabaie zeigten, dass die Gefrierzeit bei der Eisherstellung durch eine 20-minütige Beschallung um ca. 30 % reduziert werden kann.

Speiseeisherstellung und die Vorteile des Ultraschalls

Zur Herstellung von Speiseeis wird ein Eismix benötigt. Dieser Eismix besteht aus Milch, Milchpulver, Sahne, Butter oder Pflanzenfett, Zucker, Trockenmasse, Emulgator, Stabilisator sowie Zusatzstoffen wie Früchten, Nüssen, Aromen und Farbstoffen. Diese spezielle Mischung muss homogenisiert und pasteurisiert werden, dann wird sie während des Gefrierprozesses langsam gerührt, um die Bildung von großen Eiskristallen zu verhindern. Dabei werden sehr kleine Luftbläschen eingemischt (sog. Belüftungsprozess), die das Eis aufschäumen und so eine geschmeidige Textur des kalten Desserts erreichen. Die Ultraschallbehandlung fördert die gleichmäßige Verteilung aller Zutaten der Eismischung und trägt gleichzeitig zur Pasteurisierung bei. Lesen Sie hier mehr über die Ultraschall-Pasteurisierung von flüssigen Lebensmitteln!
Anschließend wird während der Gefrierphase bei der Eisherstellung Ultraschall eingesetzt. Die Beschallung fördert die Keimbildung und das Wachstum von Eiskristallen, so dass der Gefrierprozess deutlich beschleunigt wird. Gleichzeitig wird durch die Beschallung die Größe der Eiskristalle reduziert, so dass gleichmäßig kleine Eiskristalle erhalten werden. Dadurch erhält das Eis eine glatte Textur und ein angenehmes Mundgefühl – beides Qualitätsmerkmale, die von den Verbrauchern sehr geschätzt werden.

Schritte zur Herstellung von Speiseeis

Die Herstellung von Speiseeis erfolgt in fünf Stufen:

1. Zubereitung des Eismixes
2. Homogenisierung, Pasteurisierung, Reifung des Eismixes
3. Gefrieren und Belüften
4. Formgebung und Gießen
5. Härten und Verpacken

Schritte der Speiseeisherstellung.
Quelle:Dairy Processing Handbook. Herausgegeben von Tetra Pak Processing Systems AB, Lund, Schweden. S.387.

Ultraschall-unterstütztes Gefrieren von Speiseeis

Während des Gefrierprozesses bilden sich aus dem unterkühlten Wasser Kristalle. Die Morphologie der Eiskristalle spielt eine wichtige Rolle hinsichtlich der texturellen und physikalischen Eigenschaften von gefrorenen und halbgefrorenen Lebensmitteln. Da Größe und Verteilung der Eiskristalle von besonderer Bedeutung für die Qualität aufgetauter Gewebeprodukte sind, werden für Speiseeis kleinere Eiskristalle bevorzugt, da große Kristalle zu einer eisigen Textur führen. Die Nukleation ist der wichtigste Faktor zur Steuerung der Kristallgrößenverteilung während der Kristallisation. Dabei ist die Gefriergeschwindigkeit in der Regel der Parameter, der zur Steuerung der Größe und Größenverteilung der Eiskristalle in Eiscreme verwendet wird. Während des Aufschlagens und Gefrierens wird Luft eingeblasen, um die glatte Textur der Eiscreme zu erreichen. Der sogenannte "Over-run", die Menge der eingeblasenen Luft, wird - spezifisch für das jeweilige Rezept - proportional zum kombinierten Volumen von Feststoffen und Wasser proportioniert. Der Over-run variiert also aufgrund der unterschiedlichen Eisrezepturen und der Verarbeitungsströme. Standard-Eiscreme weist einen Over-run von 100 % auf, was bedeutet, dass das Endprodukt aus einem gleichen Volumen an Eismix und Luftblasen besteht.
Der Einsatz der Hochleistungs-Ultraschallprozessoren von Hielscher führt zu einer besseren Qualität des Speiseeises, indem die Kristallisation gefördert, die Eiskristallgröße reduziert und die Verkrustung einer Gefrierfläche vermieden wird. Durch die reduzierte Eiskristallgröße und die verbesserte Luftblasenverteilung wird eine bessere Konsistenz und ein cremigeres Mundgefühl erreicht. Deutlich kürzeres Gefrieren mit ca. 30 % reduzierter Gefrierzeit führt zu einer höheren Prozessleistung und einem energieeffizienteren Produktionsprozess.

Hochleistungs-Ultraschall-Lebensmittelprozessoren für die Speiseeisherstellung

Hielscher Ultrasonics verfügt über langjährige Erfahrung in der Anwendung von Leistungsultraschall in der Lebensmittel- & Getränkeindustrie sowie viele andere Industriezweige. Unsere Ultraschall-Prozessoren sind mit leicht zu reinigenden (Clean-in-Place CIP / Sterilize-in-Place SIP) Sonotroden und Durchflusszellen (den Nassteilen) ausgestattet.
Hielscher Ultrasonics‘ industrielle Ultraschallprozessoren können sehr hohe Amplituden liefern. Amplituden von bis zu 200µm können problemlos im 24/7-Betrieb kontinuierlich gefahren werden. Für noch höhere Amplituden sind kundenspezifische Ultraschallsonotroden verfügbar. Die präzise Steuerung der Amplitude von milden bis zu hohen Intensitäten ist wichtig für die Feinabstimmung des Beschallungsprozesses auf die angestrebten Produkteigenschaften der Eisrezeptur.
Mit Ultraschall-Lebensmittelprozessoren in einer Größe bietet Hielscher zuverlässige Systeme für die chargenweise und kontinuierliche Behandlung von Lebensmittel- und Getränkeprodukten, einschließlich Speiseeis. Mit dem UIP16000, einem 16kW starken Inline-Ultraschallgerät, das sich einfach in Clustern installieren lässt, können auch sehr hohe industrielle Volumina effizient verarbeitet werden.
In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallsysteme:

Literatur / Literaturhinweise