Βελτιωμένη παραγωγή παγωτού με υπερήχους

Η εφαρμογή υπερήχων ισχύος έχει αρκετές ευεργετικές επιδράσεις στην παραγωγή παγωτού υψηλής ποιότητας. Τα κύρια πλεονεκτήματα της κατεργασίας με υπερήχους περιλαμβάνουν τη μείωση του μεγέθους των κρυστάλλων και την επιτάχυνση της κατάψυξης του παγωτού. Έτσι, η κατεργασία με υπερήχους βελτιώνει την ποιότητα και την αίσθηση που αποκομίζει ο καταναλωτής, μειώνοντας ταυτόχρονα το κόστος παραγωγής.

Επιδράσεις των υπερήχων στην παραγωγή παγωτού

Η παραγωγή παγωτού περιλαμβάνει σύνθετη επεξεργασία για την παρασκευή ενός γλυκού τροφίμου υψηλής ποιότητας που ικανοποιεί τις απαιτήσεις των πελατών. Τα πολύπλοκα στάδια επεξεργασίας οφείλονται κυρίως στο γεγονός ότι το παγωτό είναι ένα από τα πιο σύνθετα τρόφιμα: είναι τόσο αφρός όσο και γαλάκτωμα. Περιέχει κρυστάλλους πάγου και ένα μη παγωμένο υγρό μείγμα. Οι υπέρηχοι υψηλής ισχύος που εφαρμόζονται κατά την παραγωγή παγωτού μπορούν να προάγουν την πυρηνοποίηση των κρυστάλλων πάγου, επιταχύνοντας τη διαδικασία μεταφοράς θερμότητας και μάζας που συνοδεύει τη διαδικασία κατάψυξης. Έτσι, η κατεργασία με υπερήχους μειώνει το μέγεθος των κρυστάλλων και συντομεύει τον χρόνο κατάψυξης κατά την παραγωγή παγωτού. Η έρευνα των Mortazavi και Tabatabaie έδειξε ότι ο χρόνος κατάψυξης κατά την επεξεργασία παγωτού μπορούσε να μειωθεί κατά περίπου 30% με κατεργασία με υπερήχους για 20 min.

Παραγωγή παγωτού και οφέλη των υπερήχων

Για την παραγωγή παγωτού απαιτείται ένα μείγμα παγωτού. Το μείγμα αυτό αποτελείται από γάλα, γάλα σε σκόνη, κρέμα γάλακτος, βούτυρο ή φυτικό λίπος, ζάχαρη, ξηρά ουσία, γαλακτωματοποιητή, σταθεροποιητή, καθώς και πρόσθετα όπως φρούτα, ξηρούς καρπούς, αρωματικές ύλες και χρωστικές. Αυτό το ειδικό μείγμα πρέπει να ομογενοποιηθεί και να παστεριωθεί και στη συνέχεια αναδεύεται αργά κατά τη διαδικασία κατάψυξης, ώστε να αποτραπεί ο σχηματισμός μεγάλων κρυστάλλων πάγου. Κατά τη διαδικασία αυτή ενσωματώνονται πολύ μικρές φυσαλίδες αέρα (η λεγόμενη διαδικασία αερισμού), ώστε το παγωτό να αφροποιηθεί και να προκύψει ένα κρύο επιδόρπιο με λεία υφή. Η κατεργασία με υπερήχους προάγει την ομοιόμορφη κατανομή όλων των συστατικών του μείγματος παγωτού και συμβάλλει ταυτόχρονα στην παστερίωση. Διαβάστε εδώ περισσότερα για την παστερίωση υγρών τροφίμων με υπερήχους!
Στη συνέχεια, η κατεργασία με υπερήχους εφαρμόζεται στο στάδιο της κατάψυξης κατά την παραγωγή παγωτού. Η κατεργασία με υπερήχους προάγει την πυρηνοποίηση και την ανάπτυξη των κρυστάλλων πάγου, επιταχύνοντας σημαντικά τη διαδικασία κατάψυξης. Ταυτόχρονα, η κατεργασία με υπερήχους μειώνει το μέγεθος των κρυστάλλων πάγου, ώστε να προκύπτουν ομοιόμορφα μικροί κρύσταλλοι πάγου. Αυτό προσδίδει στο παγωτό λεία υφή και ευχάριστη αίσθηση στο στόμα – δύο ποιοτικά χαρακτηριστικά που εκτιμώνται ιδιαίτερα από τους καταναλωτές.

Στάδια παραγωγής παγωτού

Η παραγωγή παγωτού περιλαμβάνει πέντε στάδια:

1. παρασκευή του μείγματος παγωτού
2. ομογενοποίηση, παστερίωση και ωρίμανση του μείγματος παγωτού
3. κατάψυξη και αερισμός
4. διαμόρφωση και μορφοποίηση σε καλούπια
5. σκλήρυνση και συσκευασία

Στάδια παραγωγής παγωτού.
Πηγή:Εγχειρίδιο επεξεργασίας γαλακτοκομικών προϊόντων. Έκδοση της Tetra Pak Processing Systems AB, Lund, Σουηδία. σ.387.

Κατάψυξη παγωτού υποβοηθούμενη από υπερήχους

Κατά τη διαδικασία κατάψυξης, σχηματίζονται κρύσταλλοι από υπέρψυκτο νερό. Η μορφολογία των κρυστάλλων πάγου παίζει σημαντικό ρόλο στις ιδιότητες υφής και στις φυσικές ιδιότητες των κατεψυγμένων και ημικατεψυγμένων τροφίμων. Καθώς το μέγεθος και η κατανομή των κρυστάλλων πάγου έχουν ιδιαίτερη σημασία για την ποιότητα των αποψυγμένων τροφίμων με ιστική δομή, στο παγωτό προτιμώνται μικρότεροι κρύσταλλοι πάγου, επειδή οι μεγάλοι κρύσταλλοι δημιουργούν παγωμένη, κρυσταλλώδη υφή. Η πυρηνοποίηση είναι ο σημαντικότερος παράγοντας για τον έλεγχο της κατανομής μεγέθους των κρυστάλλων κατά την κρυστάλλωση. Έτσι, ο ρυθμός κατάψυξης είναι συνήθως η παράμετρος που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο του μεγέθους και της κατανομής μεγέθους των κρυστάλλων πάγου στο παγωτό. Κατά το χτύπημα και την κατάψυξη, εγχέεται αέρας για να επιτευχθεί η λεία υφή του παγωτού. Η λεγόμενη «διόγκωση» («over-run»), δηλαδή η ποσότητα του εγχεόμενου αέρα, καθορίζεται – ειδικά για τη συγκεκριμένη συνταγή – αναλογικά προς τον συνολικό όγκο των στερεών και του νερού. Επομένως, η διόγκωση ποικίλλει ανάλογα με τις διαφορετικές συνθέσεις παγωτού και τις ροές επεξεργασίας. Το τυπικό παγωτό παρουσιάζει διόγκωση 100%, πράγμα που σημαίνει ότι το τελικό προϊόν αποτελείται από ίσους όγκους μείγματος παγωτού και φυσαλίδων αέρα.
Η χρήση των επεξεργαστών υπερήχων υψηλής απόδοσης της Hielscher οδηγεί σε καλύτερη ποιότητα παγωτού, προάγοντας την κρυστάλλωση, μειώνοντας το μέγεθος των κρυστάλλων πάγου και αποτρέποντας τον σχηματισμό επικαθίσεων στην επιφάνεια κατάψυξης. Επιτυγχάνονται καλύτερη σύσταση και πιο κρεμώδης αίσθηση στο στόμα χάρη στο μειωμένο μέγεθος των κρυστάλλων πάγου του παγωτού και στη βελτιωμένη κατανομή των φυσαλίδων αέρα. Η σημαντικά ταχύτερη κατάψυξη, με μείωση του χρόνου κατάψυξης κατά περίπου 30%, οδηγεί σε υψηλότερη δυναμικότητα της διεργασίας και σε ενεργειακά αποδοτικότερη διαδικασία παραγωγής.

Επιστημονικά αποδεδειγμένο: Βελτιωμένη ποιότητα παγωτού χάρη στην κατεργασία με υπερήχους

Οι Aslan και Dogan (2021) διερεύνησαν τις επιδράσεις της κατεργασίας με υπερήχους στην παραγωγή παγωτού, χρησιμοποιώντας τη συσκευή υπερήχων τύπου εμβαπτιζόμενου καθετήρα UP400St της Hielscher (βλ. εικόνα αριστερά). Τα αποτελέσματα της έρευνας έδειξαν ότι οι υπέρηχοι προάγουν τη μείωση του μεγέθους των σωματιδίων λόγω της σπηλαίωσης. Ήταν σαφές ότι η κατεργασία με υπερήχους βελτιώνει την ποιότητα του παγωτού και των κατεψυγμένων τροφίμων, καθώς παρήγαγε μικρότερους κρυστάλλους πάγου. Επειδή οι κρύσταλλοι πάγου προσδίδουν στο παγωτό μια μοναδική αίσθηση στο στόμα, είναι πολύ σημαντικό να επιτυγχάνονται οι μικρότεροι δυνατοί κρύσταλλοι κατά τη διαδικασία κατάψυξης, ώστε να αποτρέπεται η κοκκώδης δομή και να επιτυγχάνονται η επιθυμητή λειότητα και απαλότητα του παγωτού. Η μελέτη αυτή κατέληξε επίσης στο συμπέρασμα ότι η ομογενοποίηση με υπερήχους παρέχει ένα γαλάκτωμα με καλή διασπορά. Από δοκιμές οργανοληπτικής αξιολόγησης και αξιολόγησης της γεύσης από ομάδα καταναλωτών προέκυψε ότι η ομογενοποίηση παγωτού με υπερήχους συμβάλλει στην ικανοποίηση των προτιμήσεων των καταναλωτών, χάρη στους μικρότερους κρυστάλλους πάγου και στη συνακόλουθη ευχάριστη αίσθηση του παγωτού στο στόμα.
(πρβλ. Aslan και Dogan, 2021)

Επεξεργαστές τροφίμων με υπερήχους υψηλής απόδοσης για την παραγωγή παγωτού

Η Hielscher Ultrasonics διαθέτει πολυετή εμπειρία στην εφαρμογή υπερήχων ισχύος στη βιομηχανία τροφίμων και ποτών, καθώς και σε πολλούς άλλους βιομηχανικούς κλάδους. Οι επεξεργαστές υπερήχων μας είναι εξοπλισμένοι με ηχοτρόδια και κυψελίδες ροής (τα διαβρεχόμενα μέρη) που καθαρίζονται εύκολα (επιτόπιος καθαρισμός CIP / επιτόπια αποστείρωση SIP).
Οι βιομηχανικές συσκευές υπερήχων της Hielscher Ultrasonics μπορούν να παρέχουν πολύ υψηλά πλάτη ταλάντωσης σε συνεχή λειτουργία 24/7. Ο ακριβής έλεγχος του πλάτους ταλάντωσης από ήπιες έως υψηλές εντάσεις είναι σημαντικός για τη λεπτομερή προσαρμογή της κατεργασίας με υπερήχους στα επιδιωκόμενα χαρακτηριστικά του προϊόντος για τη συγκεκριμένη σύνθεση παγωτού.
Με επεξεργαστές τροφίμων με υπερήχους κάθε μεγέθους, η Hielscher προσφέρει αξιόπιστα συστήματα για την επεξεργασία τροφίμων και ποτών, συμπεριλαμβανομένου του παγωτού, κατά παρτίδες και σε συνεχή ροή. Ενώ για ένα μικρό εργαστήριο χειροποίητου παγωτού τα μοντέλα συσκευών υπερήχων UP400ST (400 watts) ή UIP1000hdT (1000 watts) παρέχουν επαρκή δυναμικότητα επεξεργασίας, μια βιομηχανική μονάδα παραγωγής παγωτού θα εγκαταστήσει τα μοντέλα συσκευών υπερήχων υψηλής δυναμικότητας επεξεργασίας UIP6000hdT (6000 watts) ή UIP16000hdT (16.000 watts).
Ο παρακάτω πίνακας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση δυναμικότητας επεξεργασίας των συσκευών υπερήχων μας:

Βιβλιογραφία / Παραπομπές

• Mortazavi, A. and Tabatabaie, F. (2008): Study of Ice Cream Freezing Process after Treatment with Ultrasound. World Appl. Sci. J 4, 188-190.
• Aslan Türker, Duygu; Dogan, Mahmut (2021): Effects of ultrasound homogenization on the structural and sensorial attributes of ice cream: optimization with Taguchi and data envelopment analysis. Journal of Food Measurement and Characterization 15, 2021, 1-11.
• Vildan Akdeniz, A. Sibel Akalın (2019): New approach for yoghurt and ice cream production: High-intensity ultrasound. Trends in Food Science & Technology, Volume 86, 2019. 392-398.
• Petzold, G. and Aguilera, J. M. (2009): Ice Morphology: Fundamentals and Technological Applications in Foods. Food Biophysics Vol.4, No. 4, 378-396.
• Dairy Processing Handbook. Published by Tetra Pak Processing Systems AB, S-221 86 Lund, Sweden. p.387.