Επεξεργασία μελιού με υπερήχους
Το μέλι έχει μεγάλη ζήτηση ως τρόφιμο και φάρμακο. Η επεξεργασία με υπερήχους αποτελεί αποτελεσματικό μέσο για την καταστροφή ανεπιθύμητων συστατικών, όπως οι κρύσταλλοι και τα μικροβιακά κύτταρα στο μέλι. Ως μη θερμική τεχνολογία επεξεργασίας, η αποκρυστάλλωση του μελιού με υπερήχους αποτρέπει την ανεπιθύμητη αύξηση της HFM και επιτρέπει την καλύτερη διατήρηση της διαστάσης, του αρώματος και της γεύσης.
Πλεονεκτήματα της αποκρυστάλλωσης του μελιού με υπερήχους
Η αποκρυστάλλωση με υπερήχους αποτελεί αποτελεσματική εναλλακτική λύση έναντι των παραδοσιακών μεθόδων θέρμανσης για την αποκρυστάλλωση του μελιού. Η αποκρυστάλλωση του μελιού με υπερήχους προσφέρει πολυάριθμα πλεονεκτήματα έναντι της συμβατικής μεθόδου θέρμανσης, γεγονός που καθιστά την επεξεργασία μελιού με υπερήχους ανώτερη μέθοδο για τη ρευστοποίηση, την αποκρυστάλλωση και τη σταθεροποίηση του μελιού:
Η αποκρυστάλλωση με υπερήχους προσφέρει αρκετά πλεονεκτήματα και μπορεί να προσαρμοστεί σε όλους τους τύπους μελιού και σε όλες τις κλίμακες παραγωγής. Οι συσκευές υπερήχων της Hielscher μπορούν να ελέγχονται με ακρίβεια και να ρυθμίζονται σύμφωνα με παράγοντες όπως το ιξώδες του μελιού, το μέγεθος των κρυστάλλων και τα πρότυπα ποιότητας. Έτσι, οι συσκευές υπερήχων της Hielscher παρέχουν υψηλή αποτελεσματικότητα και απλή, ασφαλή λειτουργία.
Βιομηχανική συσκευή υπερήχων για την αποκρυστάλλωση και τη σταθεροποίηση του μελιού με εξαιρετικά ομοιόμορφη επεξεργασία εντός της γραμμής παραγωγής.
Μικροσκοπικές εικόνες επεξεργασμένου μελιού:
(a) Δείγμα ελέγχου. Πριν από την επεξεργασία, το μέλι εμφανίζεται ως δίκτυο βελονοειδών κρυστάλλων. Οι σκοτεινοί κύκλοι είναι φυσαλίδες αέρα. (b) Δείγματα που υποβλήθηκαν σε θερμική επεξεργασία στους 40°C μετά από 20 min θερμικής επεξεργασίας· (c) δείγματα που υποβλήθηκαν σε επεξεργασία στους 40°C+ υπερήχους μετά από 20 min επεξεργασίας.
(Ερευνητική εργασία και εικόνα: ©Deora et al., 2013)
Επεξεργασία μελιού με υπερήχους
Η κατεργασία με υπερήχους αποτελεί μια μη θερμική εναλλακτική μέθοδο επεξεργασίας για πολλά υγρά τρόφιμα. Η μηχανική ισχύς της χρησιμοποιείται για την ήπια αλλά αποτελεσματική μικροβιακή αδρανοποίηση και τη μείωση του μεγέθους των σωματιδίων. Όταν το μέλι υποβάλλεται σε κατεργασία με υπερήχους, τα περισσότερα κύτταρα ζυμομυκήτων καταστρέφονται. Τα κύτταρα ζυμομυκήτων που επιβιώνουν από την κατεργασία με υπερήχους χάνουν γενικά την ικανότητά τους να αναπτύσσονται. Αυτό μειώνει σημαντικά τον ρυθμό ζύμωσης του μελιού.
Η κατεργασία με υπερήχους ρευστοποιεί επίσης το μέλι, εξαλείφοντας τους υπάρχοντες κρυστάλλους και αναστέλλοντας την περαιτέρω κρυστάλλωσή του. Ως προς αυτό, είναι συγκρίσιμη με τη θέρμανση του μελιού. Η ρευστοποίηση με τη βοήθεια υπερήχων μπορεί να πραγματοποιηθεί σε σημαντικά χαμηλότερες θερμοκρασίες επεξεργασίας, περίπου 35°C, και μπορεί να μειώσει τον χρόνο ρευστοποίησης σε λιγότερο από 30 δευτερόλεπτα. Ο Kai (2000) μελέτησε τη ρευστοποίηση αυστραλιανών μελιών με υπερήχους (Brush box, Stringy bark, Yapunyah και Yellow box). Οι μελέτες έδειξαν ότι η κατεργασία με υπερήχους σε συχνότητα 20kHz ρευστοποίησε πλήρως τους κρυστάλλους στο μέλι. Τα δείγματα που υποβλήθηκαν σε κατεργασία με υπερήχους παρέμειναν σε ρευστοποιημένη κατάσταση για περίπου 350 ημέρες (+20% σε σύγκριση με τη θερμική επεξεργασία). Λόγω της ελάχιστης έκθεσης σε θερμότητα, η ρευστοποίηση με υπερήχους έχει ως αποτέλεσμα τη μεγαλύτερη διατήρηση του αρώματος και της γεύσης. Τα δείγματα που υποβάλλονται σε κατεργασία με υπερήχους παρουσιάζουν μόνο πολύ μικρή αύξηση της HMF και μικρή μείωση της δραστικότητας της διαστάσης. Καθώς απαιτείται λιγότερη θερμική ενέργεια, η εφαρμογή υπερήχων συμβάλλει στην εξοικονόμηση κόστους επεξεργασίας σε σύγκριση με τη συμβατική θέρμανση και ψύξη.
Βιομηχανική συσκευή υπερήχων UIP6000hdT για τη ρευστοποίηση και τη μικροβιακή σταθεροποίηση του μελιού.
Οι μελέτες του Kai (2000) αποκάλυψαν επίσης ότι οι διαφορετικοί τύποι μελιού απαιτούν διαφορετικές εντάσεις και χρόνους κατεργασίας με υπερήχους. Για τον λόγο αυτό, συνιστούμε τη διεξαγωγή δοκιμών με τη χρήση ενός επιτραπέζιου συστήματος κατεργασίας με υπερήχους. Οι προκαταρκτικές δοκιμές θα πρέπει να διεξάγονται σε λειτουργία κατά παρτίδες, ενώ οι περαιτέρω δοκιμές επεξεργασίας απαιτούν κυψελίδα ροής για ανακυκλοφορία υπό πίεση ή δοκιμές εντός γραμμής.
Τι αναφέρει η έρευνα για την αποκρυστάλλωση του μελιού με υπερήχους
Το μέλι είναι ένα υπερκορεσμένο διάλυμα γλυκόζης και έχει την τάση να κρυσταλλώνεται αυθόρμητα σε θερμοκρασία δωματίου με τη μορφή μονοϋδρικής γλυκόζης. Η θερμική επεξεργασία χρησιμοποιείται παραδοσιακά για τη διάλυση των κρυστάλλων μονοϋδρικής D-γλυκόζης στο μέλι και την καθυστέρηση της κρυστάλλωσης. Ωστόσο, αυτή η προσέγγιση επηρεάζει αρνητικά τη λεπτή γεύση του μελιού. Η ευεργετική εφαρμογή υπερήχων ισχύος στο μέλι έχει αναφερθεί από πολλούς ερευνητές. Έχει αποδειχθεί ότι η εφαρμογή υπερήχων εξαλείφει τους υπάρχοντες κρυστάλλους και επίσης επιβραδύνει τη διαδικασία κρυστάλλωσης, αποτελώντας έτσι μια οικονομικά αποδοτική τεχνολογία. Η ανάλυση της διαδικασίας κρυστάλλωσης υποδηλώνει ότι τα δείγματα μελιού που υποβλήθηκαν σε κατεργασία με υπερήχους παρέμειναν σε υγρή κατάσταση για μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα από το θερμικά επεξεργασμένο μέλι. Επιπλέον, δεν παρατηρήθηκαν σημαντικές επιδράσεις σε παραμέτρους ποιότητας του μελιού, όπως η περιεκτικότητα σε υγρασία, η ηλεκτρική αγωγιμότητα ή το pH. Μελέτες έχουν δείξει ότι, γενικά, η κατεργασία με υπερήχους (π.χ. με έναν καθετήρα υπερήχων 24 kHz του μοντέλου UP400St, σε επεξεργασία κατά παρτίδες) οδηγεί σε ταχύτερη διάλυση των κρυστάλλων από τη θερμική επεξεργασία.
(πρβλ. Deora et al., 2013)
Η Basmacı (2010) συνέκρινε την κατεργασία με υπερήχους και την υψηλή υδροστατική πίεση ως επιλογές επεξεργασίας για τη ρευστοποίηση του μελιού. Ενώ η επεξεργασία με υψηλή υδροστατική πίεση αποδείχθηκε υπερβολικά δαπανηρή και αναποτελεσματική, οι υπέρηχοι έδωσαν πολύ καλά αποτελέσματα. Ως εκ τούτου, η κατεργασία με υπερήχους προτάθηκε ως εναλλακτική λύση έναντι της παραδοσιακής θερμικής επεξεργασίας του μελιού.
Οι Önur et al. (2018) κατέληξαν στο ίδιο συμπέρασμα συγκρίνοντας τη συμβατική θερμική επεξεργασία στους 50ºC, τη ρευστοποίηση με υπερήχους και… Συνιστούν την επεξεργασία του μελιού με υπερήχους έναντι της θερμικής επεξεργασίας και της επεξεργασίας με πίεση λόγω της ευκολίας εφαρμογής, των μικρότερων χρόνων επεξεργασίας και της μικρότερης απώλειας ποιότητας.
Οι Sidor et al. (2021) συνέκριναν τη ρευστοποίηση με υπερήχους με τη θέρμανση με μικροκύματα για τη διάλυση κρυστάλλων σακχάρων σε μέλια φλαμουριάς, ακακίας και σε πολυανθικά μέλια. Ένα σημαντικό μειονέκτημα της θέρμανσης με μικροκύματα ήταν οι σημαντικά αυξημένες τιμές HMF, οι μεταβολές στην ενζυμική δραστικότητα και οι μεγάλες μειώσεις του διαστασικού αριθμού. Αντίθετα, η ρευστοποίηση με υπερήχους οδήγησε μόνο σε ελάχιστες μεταβολές των ιδιοτήτων του μελιού, οπότε η ερευνητική ομάδα συνέστησε σαφώς την επεξεργασία του μελιού με υπερήχους για την καθυστέρηση της διαδικασίας κρυστάλλωσης.
Η κατεργασία με υπερήχους συντομεύει τον χρόνο ρευστοποίησης των στερεών μελιών χωρίς να υποβαθμίζει την ποιότητά τους.
Συσκευή υπερήχων άνω τοποθέτησης UIP2000hdT με cascatrode σε κινητή βάση για τη ρευστοποίηση μελιού και τη διάλυση σακχάρων σε λειτουργία κατά παρτίδες και εντός γραμμής.
Συσκευές υπερήχων υψηλών επιδόσεων για την αποκρυστάλλωση και τη σταθεροποίηση του μελιού
Η Hielscher Ultrasonics κατασκευάζει και προμηθεύει συσκευές υπερήχων υψηλών επιδόσεων για την επεξεργασία υγρών τροφίμων, όπως η ρευστοποίηση μελιού, η μείωση των κρυστάλλων (διάλυση σακχάρων, αποκρυστάλλωση) και η μικροβιακή σταθεροποίηση. Ο ειδικά ανεπτυγμένος εξοπλισμός υπερήχων για την επεξεργασία του μελιού επιτρέπει την ομοιόμορφη και αξιόπιστη επεξεργασία. Αυτό διασφαλίζει την παραγωγή μελιού ανώτερης ποιότητας με διατήρηση των προτύπων ποιότητας. Για την επεξεργασία του μελιού, η Hielscher Ultrasonics προσφέρει ειδικά ηχοτρόδια (καθετήρες υπερήχων), τα οποία είναι ιδανικά για την ιδιαίτερα ομοιόμορφη επεξεργασία ιξωδών υγρών, όπως το μέλι.
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση δυναμικότητας επεξεργασίας των συσκευών υπερήχων μας:
| Όγκος παρτίδας | Παροχή | Συνιστώμενες συσκευές |
|---|---|---|
| 10 έως 2000mL | 20 έως 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 έως 20L | 0,2 έως 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 έως 100L | 2 έως 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 έως 150L | 3 έως 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 έως 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | μεγαλύτερη | συστοιχία συσκευών UIP16000 |
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Σχεδιασμός, κατασκευή και συμβουλευτική – Ποιότητα κατασκευασμένη στη Γερμανία
Οι συσκευές υπερήχων της Hielscher είναι γνωστές για τα υψηλότερα πρότυπα ποιότητας και σχεδιασμού τους. Η στιβαρότητα και η εύκολη λειτουργία επιτρέπουν την ομαλή ενσωμάτωση των συσκευών υπερήχων μας σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Οι συσκευές υπερήχων της Hielscher ανταποκρίνονται εύκολα σε αντίξοες συνθήκες και απαιτητικά περιβάλλοντα.
Η Hielscher Ultrasonics είναι εταιρεία πιστοποιημένη κατά ISO και δίνει ιδιαίτερη έμφαση στις συσκευές υπερήχων υψηλής απόδοσης που διαθέτουν τεχνολογία αιχμής και είναι φιλικές προς τον χρήστη. Φυσικά, οι συσκευές υπερήχων της Hielscher συμμορφώνονται με τις απαιτήσεις CE και πληρούν τις απαιτήσεις των UL, CSA και RoHs.
- υψηλή αποδοτικότητα
- τεχνολογία αιχμής
- αξιοπιστία & στιβαρότητα
- επεξεργασία κατά παρτίδες & σε συνεχή ροή
- για κάθε όγκο – από μικρές παρτίδες έως μεγάλες ωριαίες παροχές
- επιστημονικά αποδεδειγμένη αποτελεσματικότητα
- ευφυές λογισμικό
- απλή, γραμμική αύξηση της κλίμακας
- έξυπνες λειτουργίες (π.χ. καταγραφή δεδομένων)
- CIP (επιτόπιος καθαρισμός)
Η Hielscher Ultrasonics κατασκευάζει ομογενοποιητές υπερήχων υψηλής απόδοσης για εφαρμογές ανάμειξης, διασποράς, γαλακτωματοποίησης και εκχύλισης σε εργαστηριακή, πιλοτική και βιομηχανική κλίμακα.
Βιβλιογραφία / Παραπομπές
- Basmacı, İpek (2010): Effect of Ultrasound and High Hydrostatic Pressure (Hhp) on Liquefaction and Quality Parameters of Selected Honey Varieties. Master of Science Thesis, Middle East Technical University, 2010.
- D’Arcy, Bruce R. (2017): High-power Ultrasound to Control of Honey Crystallisation. Rural Industries Research and Development Corporation 2007.
- İpek Önür, N.N. Misra, Francisco J. Barba, Predrag Putnik, Jose M. Lorenzo, Vural Gökmen, Hami Alpas (2018): Effects of ultrasound and high pressure on physicochemical properties and HMF formation in Turkish honey types. Journal of Food Engineering, Volume 219, 2018. 129-136.
- Deora, Navneet S.; Misra, N.N.; Deswal, A.; Mishra, H.N.; Cullen, P.J.; Tiwari, B.K. (2013): Ultrasound for Improved Crystallisation in Food Processing. Food Engineering Reviews, 5(1), 2013. 36-44.
- Sidor, Ewelina; Tomczyk, Monika; Dżugan, Małgorzata (2021): Application Of Ultrasonic Or Microwave Radiation To Delay Crystallization And Liquefy Solid Honey. Journal of Apicultural Science, Volume 65, Issue 2, December 2021.
- Alex Patist, Darren Bates (2008): Ultrasonic innovations in the food industry: From the laboratory to commercial production. Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 9, Issue 2, 2008. 147-154.
- Subramanian, R., Umesh Hebbar, H., Rastogi, N.K. (2007): Processing of Honey: A Review. in: International Journal of Food Properties 10, 2007. 127-143.
- Kai, S. (2000): Investigation into Ultrasonic Liquefaction of Australian Honeys. The University of Queensland (Australia), Department of Chemical Engineering.
- National Honey Board (2007): Fact Sheets.
Χρήσιμες πληροφορίες
Βασικές πληροφορίες για την επεξεργασία μελιού
Το μέλι είναι προϊόν υψηλού ιξώδους με χαρακτηριστική γεύση και άρωμα, χρώμα και υφή.
Το μέλι αποτελείται από γλυκόζη, φρουκτόζη, νερό, μαλτόζη, triaccharides και άλλους υδατάνθρακες, σακχαρόζη, ανόργανα συστατικά, πρωτεΐνες, βιταμίνες και ένζυμα, ζύμες και άλλους θερμοανθεκτικούς μικροοργανισμούς και μικρές ποσότητες οργανικών οξέων (βλ. παρακάτω διάγραμμα). Τα υψηλά επίπεδα τετρακυκλινών, φαινολικών ενώσεων και υπεροξειδίου του υδρογόνου στο μέλι τού προσδίδουν αντιμικροβιακές ιδιότητες.
Διατροφικό προφίλ και σύσταση σακχάρων του μελιού (©www.honey.com)
Ένζυμα του μελιού
Το μέλι περιέχει ένζυμα που διασπούν το άμυλο. Τα ένζυμα είναι ευαίσθητα στη θερμότητα και επομένως χρησιμεύουν ως δείκτης της ποιότητας του μελιού και του βαθμού θερμικής επεξεργασίας. Στα κύρια ένζυμα περιλαμβάνονται η ιμβερτάση (α-γλυκοσιδάση), η διαστάση (α-αμυλάση) και η οξειδάση της γλυκόζης. Αυτά είναι ένζυμα με διατροφική σημασία. Η διαστάση υδρολύει τους υδατάνθρακες ώστε να είναι εύπεπτοι. Η ιμβερτάση υδρολύει τη σακχαρόζη και τη μαλτόζη σε γλυκόζη και φρουκτόζη. Η οξειδάση της γλυκόζης καταλύει την αντίδραση της γλυκόζης για τον σχηματισμό γλυκονικού οξέος και υπεροξειδίου του υδρογόνου. Το μέλι περιέχει επίσης καταλάση και όξινη φωσφατάση. Η ενζυμική δραστικότητα μετράται γενικά ως δραστικότητα διαστάσης και εκφράζεται ως αριθμός διαστάσης (DN). Τα πρότυπα για το μέλι ορίζουν ελάχιστο αριθμό διαστάσης 8 στο επεξεργασμένο μέλι.
Ζύμες και μικροοργανισμοί στο μέλι
Το μέλι που έχει εξαχθεί περιέχει ανεπιθύμητα συστατικά, όπως ζύμες (γενικά ωσμόφιλες, ανθεκτικές στα σάκχαρα) και άλλους θερμοανθεκτικούς μικροοργανισμούς. Αυτοί ευθύνονται για την αλλοίωση του μελιού κατά την αποθήκευση. Ο υψηλός αριθμός ζυμών οδηγεί σε ταχεία ζύμωση του μελιού. Ο ρυθμός ζύμωσης του μελιού συσχετίζεται επίσης με την περιεκτικότητα σε νερό/υγρασία. Η περιεκτικότητα σε υγρασία 17% θεωρείται ασφαλές επίπεδο για την επιβράδυνση της δραστηριότητας των ζυμών. Από την άλλη πλευρά, η πιθανότητα κρυστάλλωσης αυξάνεται με τη μείωση της περιεκτικότητας σε υγρασία. Αριθμός ζυμών 500cfu/mL ή μικρότερος θεωρείται εμπορικά αποδεκτό επίπεδο.
Κρυστάλλωση / Κοκκίωση του μελιού
Το μέλι κρυσταλλώνεται φυσικά, καθώς είναι υπέρκορο διάλυμα σακχάρων, με περιεκτικότητα σε σάκχαρα μεγαλύτερη από 70% έναντι περιεκτικότητας σε νερό περίπου 18%. Η γλυκόζη καταβυθίζεται αυθόρμητα από την υπέρκορη κατάσταση, χάνοντας νερό καθώς μεταβαίνει σε μια πιο σταθερή κορεσμένη κατάσταση μονοϋδρικής γλυκόζης. Αυτό οδηγεί στον σχηματισμό δύο φάσεων – μιας υγρής φάσης επάνω και μιας πιο στερεής κρυσταλλικής μορφής κάτω. Οι κρύσταλλοι σχηματίζουν ένα πλέγμα που ακινητοποιεί άλλα συστατικά του μελιού σε αιώρηση, δημιουργώντας έτσι μια ημιστερεή κατάσταση (National Honey Board, 2007). Η κρυστάλλωση ή κοκκίωση είναι ανεπιθύμητη, καθώς αποτελεί σοβαρό πρόβλημα κατά την επεξεργασία και την εμπορία του μελιού. Επίσης, η κρυστάλλωση περιορίζει τη ροή του μη επεξεργασμένου μελιού από τα δοχεία αποθήκευσης.
Θερμική επεξεργασία κατά την επεξεργασία μελιού
Μετά την εξαγωγή και τη διήθηση, το μέλι υποβάλλεται σε θερμική επεξεργασία για τη μείωση του επιπέδου υγρασίας και την καταστροφή των ζυμών. Η θέρμανση βοηθά πράγματι στην υγροποίηση των κρυστάλλων στο μέλι. Παρόλο που η θερμική επεξεργασία μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά τη μείωση της υγρασίας, να περιορίσει και να καθυστερήσει την κρυστάλλωση και να καταστρέψει πλήρως τα κύτταρα των ζυμών, προκαλεί επίσης υποβάθμιση του προϊόντος. Η θέρμανση αυξάνει σημαντικά το επίπεδο της υδροξυμεθυλοφουρφουράλης (HMF). Το μέγιστο επιτρεπόμενο από τη νομοθεσία επίπεδο HMF είναι 40mg/kg. Επιπλέον, η θέρμανση μειώνει τη δραστικότητα των ενζύμων (π.χ. της διαστάσης), επηρεάζει τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά και μειώνει τη φρεσκάδα του μελιού. Η θερμική επεξεργασία σκουραίνει επίσης το φυσικό χρώμα του μελιού (καστάνωση). Ειδικότερα, η θέρμανση πάνω από 90°C προκαλεί καραμελοποίηση των σακχάρων. Λόγω της ανομοιόμορφης μεταφοράς θερμότητας και έκθεσης σε αυτήν, η θερμική επεξεργασία δεν επιτυγχάνει επαρκή καταστροφή των θερμοανθεκτικών μικροοργανισμών.
Λόγω των περιορισμών της θερμικής επεξεργασίας, οι ερευνητικές προσπάθειες επικεντρώνονται σε μη θερμικές εναλλακτικές μεθόδους, όπως η ακτινοβολία μικροκυμάτων, η θέρμανση με υπέρυθρη ακτινοβολία, η υπερδιήθηση και η κατεργασία με υπερήχους. Ως μη θερμική επεξεργασία, η κατεργασία με υπερήχους προσφέρει μεγάλα πλεονεκτήματα σε σύγκριση με εναλλακτικές τεχνικές επεξεργασίας του μελιού.
Η Hielscher Ultrasonics κατασκευάζει ομογενοποιητές υπερήχων υψηλής απόδοσης από εργαστηριακή έως βιομηχανική κλίμακα.