Η κατεργασία με υπερήχους και οι πολυάριθμες εφαρμογές της στην επεξεργασία τροφίμων

Οι υπέρηχοι ισχύος προσφέρουν πολυάριθμες δυνατότητες για αποτελεσματικές και αξιόπιστες εφαρμογές επεξεργασίας τροφίμων. Οι συνηθέστερες εφαρμογές στη βιομηχανία τροφίμων περιλαμβάνουν ανάμειξη & ομογενοποίηση, γαλακτωματοποίηση, διασπορά, κυτταρική διάρρηξη και εκχύλιση ενδοκυτταρικού υλικού, ενεργοποίηση ή απενεργοποίηση ενζύμων (η οποία εξαρτάται από την ένταση των υπερήχων), συντήρηση, σταθεροποίηση, διάλυση και κρυστάλλωση, υδρογόνωση, τρυφεροποίηση κρέατος, ωρίμανση, παλαίωση και οξείδωση, καθώς και απαέρωση και ξήρανση με ψεκασμό.

Παρακάτω σας παρουσιάζουμε διάφορες επιλεγμένες εφαρμογές των συσκευών υπερήχων Hielscher στην επεξεργασία τροφίμων. Κάντε κλικ στους αντίστοιχους συνδέσμους για αναλυτικές πληροφορίες σχετικά με την εφαρμογή που σας ενδιαφέρει!

Εκχύλιση αρωματικών και βιοδραστικών ενώσεων με χρήση υπερήχων

Η εκχύλιση με υπερήχους χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία τροφίμων για την αποδοτική ανάκτηση βιοδραστικών ενώσεων, αρωματικών μορίων και πρωτεϊνών, με την εφαρμογή υπερήχων υψηλής έντασης που ενισχύουν τη μεταφορά μάζας και διαρρηγνύουν τις κυτταρικές δομές. Τα φαινόμενα σπηλαίωσης που προκύπτουν αυξάνουν την απόδοση και την ταχύτητα της εκχύλισης, ενώ η διεργασία πραγματοποιείται σε χαμηλές θερμοκρασίες, συμβάλλοντας στη διατήρηση των ευαίσθητων ενώσεων και επιτρέποντας καθαρή επεξεργασία με δυνατότητα κλιμάκωσης, χωρίς επιθετικούς διαλύτες.

Η εκχύλιση με υπερήχους χρησιμοποιείται συνήθως για την εκχύλιση βιοδραστικών ενώσεων. Χαρακτηριστικά παραδείγματα εκχύλισης με υπερήχους περιλαμβάνουν:

 

Σε αυτή την παρουσίαση σας εισάγουμε στην παραγωγή φυτικών εκχυλισμάτων. Εξηγούμε τις προκλήσεις της παραγωγής φυτικών εκχυλισμάτων υψηλής ποιότητας και πώς μια συσκευή υπερήχων μπορεί να σας βοηθήσει να τις ξεπεράσετε. Η παρουσίαση δείχνει πώς λειτουργεί η εκχύλιση με υπερήχους. Θα μάθετε ποια οφέλη μπορείτε να αναμένετε από τη χρήση μιας συσκευής υπερήχων για εκχύλιση και πώς μπορείτε να ενσωματώσετε έναν εκχυλιστή υπερήχων στην παραγωγή εκχυλισμάτων σας.

 

Γαλακτωματοποίηση σαλτσών, ντρέσινγκ και κρεμών με υπερήχους

Εφαρμόζοντας κατεργασία με υπερήχους σε μείγματα ελαίου/νερού, οι σεφ και οι επιστήμονες τροφίμων επιτυγχάνουν εξαιρετικά λεπτόκοκκα, σταθερά γαλακτώματα – χωρίς υπερβολική θερμότητα ή συνθετικά πρόσθετα. Από κρεμώδεις σάλτσες και βελούδινες βινεγκρέτ έως κρέμες χωρίς γαλακτοκομικά και ανάλαφρους αφρούς, η σπηλαίωση μέσω υπερήχων επιτρέπει τον ακριβή έλεγχο του μεγέθους και της διασποράς των σταγονιδίων.
Μάθετε περισσότερα για τα γαλακτώματα τροφίμων με υπερήχους!

Ζύμωση γιαουρτιού με υπερήχους

Το γιαούρτι είναι ένα προϊόν ζύμωσης του γάλακτος που μπορεί να παραχθεί μόνο από γάλα ή με την προσθήκη βακτηριακών καλλιεργειών. Στελέχη διφιδοβακτηρίων (π.χ. BB-12, BB-46, B breve) είναι κοινά προβιοτικά που χρησιμοποιούνται για τη ζύμωση του γιαουρτιού. Η σπηλαίωση μέσω υπερήχων που εφαρμόζεται στα βακτηριακά κύτταρα μπορεί να προκαλέσει την καταστροφή τους και ταυτόχρονα την απελευθέρωση β-γαλακτοσιδάσης. Η β-γαλακτοσιδάση είναι ένα ένζυμο της κατηγορίας των υδρολασών που χρησιμοποιείται εκτενώς στη βιομηχανία επεξεργασίας γάλακτος. Η υποβοηθούμενη με υπερήχους ζύμωση επιταχύνεται λόγω της ταχύτερης υδρόλυσης της λακτόζης, η οποία προκύπτει από την επαγόμενη με υπερήχους απελευθέρωση β-γαλακτοσιδάσης από τα κύτταρα των διφιδοβακτηρίων.
Η ομογενοποίηση με υπερήχους προκαλεί τη διάσπαση των λιποσφαιρίων του γάλακτος και την κατανομή τους σε πολύ μικρά μεγέθη.
Η κατεργασία με υπερήχους μπορεί να επιταχύνει τον ρυθμό ζύμωσης (μείωση του συνολικού χρόνου παραγωγής έως και 40%) και να βελτιώσει τα ποιοτικά χαρακτηριστικά του γιαουρτιού, με αποτέλεσμα υψηλότερο ιξώδες, ισχυρότερο πήγμα και ανώτερη υφή.

Ομογενοποίηση γάλακτος με υπερήχους

Το γάλα (π.χ. αγελαδινό, βουβαλίσιο, κατσικίσιο ή γάλα καμήλας) είναι ένα γαλάκτωμα ή κολλοειδές σύστημα που αποτελείται από σφαιρίδια γαλακτικού λίπους μέσα σε ένα υγρό με βάση το νερό, το οποίο περιέχει διαλυμένους υδατάνθρακες, πρωτεΐνες και ανόργανα συστατικά. Καθώς το λίπος και το νερό τείνουν να διαχωρίζονται σε δύο φάσεις, το γάλα πρέπει να ομογενοποιείται ώστε να προκύπτει ένα ομοιόμορφο προϊόν. Ομογενοποίηση σημαίνει ομοιόμορφη κατανομή των μορίων του λίπους στο υγρό του γάλακτος. Οι υπέρηχοι αποτελούν μια ευρέως γνωστή μέθοδο που χρησιμοποιείται σε διάφορες εφαρμογές επεξεργασίας γαλακτοκομικών προϊόντων. Η κατεργασία του γάλακτος με υπερήχους έχει ως αποτέλεσμα ομογενοποιημένα σφαιρίδια λίπους, τα οποία είναι ομοιόμορφα και κατανέμονται ομοιόμορφα. Η ομογενοποίηση με υπερήχους υψηλής ισχύος είναι επίσης αποτελεσματική για φυτικά υποκατάστατα γάλακτος (βίγκαν/χωρίς γαλακτοκομικά), όπως το γάλα καρύδας ή το γάλα σόγιας.
Η μελέτη των Sfakianakis και Tzia (2012) δείχνει ότι η ομογενοποίηση με υπερήχους μειώνει το μέγεθος των σφαιριδίων λίπους του γάλακτος (MFG). Οι παρακάτω μικροσκοπικές εικόνες δείχνουν τις επιδράσεις της κατεργασίας με υπερήχους στο μέγεθος των σταγονιδίων λίπους του γάλακτος. Το χαμηλό πλάτος (150W) δεν είχε ικανοποιητική επίδραση ομογενοποίησης (Εικ.2)· το μέγεθος των MFG και η κατανομή τους ήταν παρόμοια με εκείνα του μη επεξεργασμένου γάλακτος (συγκρίνετε τις εικ. 1 και 2). Οι υπέρηχοι μέτριου πλάτους (267,5, 375 W) είχαν καλή επίδραση ομογενοποίησης· η μέση διάμετρος των MFG ήταν 2 μm (Εικ. 3, 4). Οι υπέρηχοι υψηλότερου πλάτους (750W) μείωσαν σημαντικά το μέγεθος των MFG (Εικ. 6), καθιστώντας τα μόλις ορατά στο οπτικό μικροσκόπιο (μεγέθυνση 100x)· η μέση διάμετρός τους ήταν 0,3 μm.

Οι Chandrapala και συν. (2012) διερεύνησαν την επίδραση της κατεργασίας με υπερήχους στην καζεΐνη και στο ασβέστιο. Εφάρμοσαν υπερηχητικά κύματα (20kHz) σε δείγματα φρέσκου αποβουτυρωμένου γάλακτος, ανασυσταμένης μικκυλιακής καζεΐνης και καζεΐνης σε σκόνη. Υπέβαλαν τα δείγματα σε κατεργασία με υπερήχους έως ότου το μέγεθος των σφαιριδίων λίπους του γάλακτος μειώθηκε σε περίπου 10nm. Η ανάλυση του γάλακτος που υποβλήθηκε σε κατεργασία με υπερήχους δείχνει ότι το μέγεθος των μικκυλίων καζεΐνης παραμένει αμετάβλητο. Μικρή αύξηση της διαλυτής πρωτεΐνης ορού γάλακτος και αντίστοιχη μείωση του ιξώδους σημειώθηκαν επίσης μέσα στα πρώτα λεπτά της κατεργασίας με υπερήχους. Η μελέτη διαπίστωσε ότι τα μικκύλια καζεΐνης είναι σταθερά κατά την κατεργασία με υπερήχους και ότι η συγκέντρωση του διαλυτού ασβεστίου δεν επηρεάζεται από την κατεργασία με υπερήχους. [Chandrapala et al. 2012]

Κρυστάλλωση ζάχαρης με υπερήχους για τη ζαχαροπλαστική

Η ελεγχόμενη κατεργασία με υπερήχους επιτρέπει την έναρξη της σποράς κρυστάλλων (δημιουργία πυρήνων) και τον επηρεασμό της ανάπτυξης των κρυστάλλων. Υπό υπερηχητική ακτινοβόληση σχηματίζονται μικρότεροι και, συνεπώς, περισσότεροι κρύσταλλοι. Οι υπέρηχοι υποβοηθούν τη διαδικασία κρυστάλλωσης με δύο τρόπους: Πρώτον, οι υπέρηχοι ισχύος αποτελούν ένα πολύ αποτελεσματικό εργαλείο για τη δημιουργία ομοιόμορφου διαλύματος, το οποίο αποτελεί την αρχική ύλη για την κρυστάλλωση. Στο δεύτερο στάδιο, οι υπέρηχοι υποστηρίζουν τον σχηματισμό μεγάλου αριθμού πυρήνων. Ενώ η ανεπαρκής πυρήνωση δημιουργεί μικρότερο αριθμό μεγάλων κρυστάλλων, η αποτελεσματική πυρήνωση σχηματίζει μεγάλο πλήθος μικρών κρυστάλλων λεπτού μεγέθους. Στο ακουστικό πεδίο καθίσταται ακόμη και δυνατή η έναρξη της πυρήνωσης σακχάρων που συνήθως κρυσταλλώνονται δύσκολα (π.χ. D-φρουκτόζη, σορβιτόλη).
Η τροποποίηση της κρυστάλλωσης με υπερήχους παρουσιάζει ενδιαφέρον για τη διαμόρφωση συνταγών για καραμέλες, προϊόντα ζαχαροπλαστικής, αλείμματα, παγωτό, σαντιγί και σοκολάτα.

Υδρογόνωση βρώσιμων ελαίων με υπερήχους

Η υδρογόνωση των φυτικών ελαίων είναι μια σημαντική βιομηχανική διεργασία μεγάλης κλίμακας. Με την υδρογόνωση, τα υγρά φυτικά έλαια μετατρέπονται σε στερεά ή ημιστερεά λίπη (π.χ. μαργαρίνη). Από χημική άποψη, τα ακόρεστα λιπαρά οξέα μετατρέπονται κατά την καταλυόμενη με μεταφορά φάσης αντίδραση υδρογόνωσης στα αντίστοιχα κορεσμένα λιπαρά οξέα τους, με την προσθήκη ατόμων υδρογόνου στους διπλούς δεσμούς. Αυτή η καταλυτική διεργασία μπορεί να επιταχυνθεί με κατεργασία με υπερήχους υψηλής ισχύος. Ένας ευρέως χρησιμοποιούμενος καταλύτης είναι το νικέλιο. Τα υδρογονωμένα λίπη χρησιμοποιούνται εκτενώς ως παράγοντες που προσδίδουν τριφτή υφή σε προϊόντα αρτοποιίας. Ένα πλεονέκτημα των κορεσμένων λιπών είναι η μικρότερη τάση τους για οξείδωση και, συνεπώς, ο μικρότερος κίνδυνος τάγγισης.

Ρευστοποίηση μελιού με υπερήχους

Οι υπέρηχοι προσφέρουν μια αποτελεσματική μη θερμική μέθοδο για τη ρευστοποίηση των κρυστάλλων στο μέλι και την καταστροφή των ζυμομυκήτων, χωρίς να επηρεάζεται η ποιότητα του μελιού.
Κάντε κλικ εδώ για να μάθετε περισσότερα!

Σταθεροποίηση χυμών και smoothies με υπερήχους

Ως μη θερμική τεχνική επεξεργασίας τροφίμων, οι υπέρηχοι παρέχουν μια ήπια αλλά αποτελεσματική κατεργασία που ενισχύει τις γεύσεις και σταθεροποιεί και συντηρεί χυμούς, smoothies, σάλτσες και πουρέδες. Τα αποτελέσματα της κατεργασίας χυμών με υπερήχους περιλαμβάνουν βελτιωμένες γεύσεις, σταθεροποίηση και συντήρηση.
Διαβάστε εδώ περισσότερα για τη βελτίωση χυμών και smoothies με υπερήχους!
Διαβάστε περισσότερα για την επεξεργασία ντομάτας με υπερήχους!
Μάθετε πώς η κατεργασία με υπερήχους συντηρεί τον χυμό φράουλας με γλυκαντικό στέβια, ενισχύοντας παράλληλα το θρεπτικό του προφίλ!

Παλαίωση κρασιού και οινοπνευματωδών ποτών με υπερήχους

Οι υπέρηχοι ισχύος υποβοηθούν την κατεργασία κρασιού και αποσταγμάτων με ξύλο δρυός χάρη στην αποτελεσματική εκχυλιστική τους ικανότητα και τη σημαντικά ενισχυμένη μεταφορά μάζας μεταξύ του ξυλώδους ιστού και του αλκοολούχου ποτού.
Κάντε κλικ εδώ για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τις δυνατότητες κατεργασίας κρασιού με υπερήχους!
Η διαδικασία ζύμωσης του κρασιού, του γλεύκους, της μπίρας και του σάκε μπορεί επίσης να επιταχυνθεί σημαντικά. Έχει επιτευχθεί επιτάχυνση κατά 50% έως 65%!
Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την υποβοηθούμενη από υπερήχους ζύμωση, κάντε κλικ εδώ!

Επιτάχυνση της κατάψυξης παγωτού με υπερήχους

Για την παραγωγή παγωτού απαιτείται ένα μείγμα παγωτού. Αυτό το μείγμα παγωτού αποτελείται από γάλα, γάλα σε σκόνη, κρέμα γάλακτος, βούτυρο ή φυτικό λίπος, ζάχαρη, ξηρή μάζα, 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. Παράλληλα, ενσωματώνονται πολύ μικρές φυσαλίδες αέρα (η λεγόμενη διαδικασία αερισμού), ώστε το παγωτό να αφρατέψει και να προκύψει ένα κρύο επιδόρπιο με λεία υφή. Σε αυτό το στάδιο της διεργασίας μπορεί να εφαρμοστεί κατεργασία με υπερήχους για τη βελτίωση της ποιότητας του παγωτού.
Κατά τη διαδικασία κατάψυξης σχηματίζονται κρύσταλλοι από υπέρψυκτο νερό. Η μορφολογία των κρυστάλλων πάγου παίζει σημαντικό ρόλο στην υφή και τις φυσικές ιδιότητες των κατεψυγμένων και ημικατεψυγμένων τροφίμων. Καθώς το μέγεθος και η κατανομή των κρυστάλλων πάγου έχουν ιδιαίτερη σημασία για την ποιότητα των προϊόντων ιστών που έχουν αποψυχθεί, στο παγωτό προτιμώνται μικρότεροι κρύσταλλοι πάγου, επειδή οι μεγάλοι κρύσταλλοι προσδίδουν παγωμένη, κρυσταλλική υφή. Η πυρηνογένεση 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, ώστε να επιτευχθεί η λεία υφή του παγωτού. Το λεγόμενο «over-run», δηλαδή η ποσότητα του εγχεόμενου αέρα, καθορίζεται – ειδικά για κάθε συγκεκριμένη συνταγή – αναλογικά προς τον συνολικό όγκο των στερεών και του νερού. Επομένως, το over-run ποικίλλει ανάλογα με τις διαφορετικές συνθέσεις παγωτού και τις ροές επεξεργασίας. Το τυπικό παγωτό παρουσιάζει over-run 100%, που σημαίνει ότι το τελικό προϊόν αποτελείται από ίσους όγκους μείγματος παγωτού και φυσαλίδων αέρα.
Η χρήση ομογενοποιητών υπερήχων υψηλής ισχύος της Hielscher εξασφαλίζει καλύτερη ποιότητα παγωτού, 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 στο παγωτό και τη βελτιωμένη κατανομή των φυσαλίδων αέρα. Οι σημαντικά μικρότεροι χρόνοι κατάψυξης οδηγούν σε υψηλότερη δυναμικότητα της διεργασίας και σε μια ενεργειακά αποδοτικότερη διαδικασία παραγωγής.

Αερισμός χυλού κέικ με υπερήχους

Τα αεριωμένα τρόφιμα, όπως το παντεσπάνι, μπορούν να βελτιωθούν σημαντικά με κατεργασία με υπερήχους. Η εφαρμογή υπερήχων ισχύος κατά το στάδιο ανάμειξης του χυλού βελτιώνει την ποιότητα του παντεσπανιού, μειώνοντας τη σκληρότητα και αυξάνοντας την ελαστικότητα, τη συνεκτικότητα και την ικανότητα επαναφοράς του κέικ. Για τις δοκιμές, όλα τα συστατικά αναμείχθηκαν μαζί σύμφωνα με τη μέθοδο «όλα μαζί», δηλαδή προστέθηκαν ταυτόχρονα αλεύρι ολικής άλεσης χαμηλής περιεκτικότητας σε πρωτεΐνες, γαλακτωματοποιητής, άμυλο καλαμποκιού, ζάχαρη, μπέικιν πάουντερ, αλάτι και φρέσκα ολόκληρα αυγά για την παρασκευή του χυλού. Πριν από την κατεργασία με υπερήχους, τα συστατικά αναδεύτηκαν ομοιόμορφα, ώστε οι υπέρηχοι να εφαρμοστούν σε ένα ομοιογενές μείγμα χυλού. Το κέικ που αερίστηκε με υπερήχους παρουσίασε χαμηλότερη σκληρότητα, μικρότερη κομμιώδη υφή και χαμηλότερη μασητικότητα, ενώ η ελαστικότητα, η συνεκτικότητα και η ικανότητα επαναφοράς του ήταν ελαφρώς υψηλότερες από εκείνες του κέικ αναφοράς.

Κρυστάλλωση και κονσάρισμα σοκολάτας με υπερήχους

Η κατεργασία με υπερήχους είναι ευρέως γνωστή για την εκχυλιστική της ικανότητα. Το βούτυρο κακάο μπορεί να απελευθερωθεί από τα κύτταρα του κόκκου κακάο με άλεση και εκχύλιση με υπερήχους.
Οι υπέρηχοι αποτελούν εναλλακτική τεχνική για τη θραύση των κρυστάλλων ζάχαρης στη σοκολάτα και παρέχουν έτσι αποτελέσματα παρόμοια με εκείνα του κονσαρίσματος.

Τρυφεροποίηση κρέατος με υπερήχους

Η εφαρμογή ισχυρών υπερηχητικών κυμάτων στο κρέας έχει ως αποτέλεσμα την τρυφεροποίηση της δομής του. Σημαντική τρυφεροποίηση επιτυγχάνεται με την απελευθέρωση μυοϊνιδιακών πρωτεϊνών από τα μυϊκά κύτταρα. Εκτός από την τρυφεροποίηση, οι υπέρηχοι βελτιώνουν επίσης την ικανότητα δέσμευσης νερού και τη συνεκτικότητα του κρέατος.
Βρείτε εδώ περισσότερες πληροφορίες για την τρυφεροποίηση κρέατος με υπερήχους ισχύος και τη συσκευή υπερήχων MeatBuzzer!

Κατεργασία με υπερήχους σε κουζίνες και μπαρ

Οι επεξεργαστές τροφίμων με υπερήχους έχουν βρει επίσης τη θέση τους στην υψηλή γαστρονομία. Οι συσκευές υπερήχων της Hielscher χρησιμοποιούνται από κορυφαίους σεφ, όπως ο βραβευμένος με δύο αστέρια Michelin σεφ Sang-Hoon Degeimbre.
Κάντε κλικ εδώ, αν σας ενδιαφέρει η συνταγή του για τον διάσημο ζωμό γαρίδας που παρασκευάζεται με υπερήχους!
Για συνταγές κοκτέιλ με υπερήχους, κάντε κλικ εδώ!

 

Συσκευές υπερήχων για την επεξεργασία τροφίμων κόσερ και χαλάλ

Η Hielscher Ultrasonics μπορεί να παρέχει πιστοποίηση κόσερ ή χαλάλ για τις συσκευές υπερήχων της κατόπιν αιτήματος. Αυτό σημαίνει ότι οι συσκευές υπερήχων έχουν κατασκευαστεί και υποστεί επεξεργασία σύμφωνα με τις αυστηρές κατευθυντήριες γραμμές αυτών των θρησκευτικών διατροφικών νόμων. Η πιστοποίηση κόσερ διασφαλίζει ότι οι συσκευές υπερήχων έχουν παραχθεί χωρίς κανένα ζωικό υποπροϊόν ή παράγωγο, ενώ η πιστοποίηση χαλάλ επιβεβαιώνει ότι ο χειρισμός των συσκευών υπερήχων έχει γίνει με τρόπο σύμφωνο με τις ισλαμικές διατροφικές αρχές.

Εάν χρειάζεστε συσκευή υπερήχων Hielscher με πιστοποίηση κόσερ ή χαλάλ, επικοινωνήστε μαζί μας και θα χαρούμε να φροντίσουμε για την απαραίτητη πιστοποίηση.