Võimsuse ultraheli kasutamist kasutatakse arvukateks rakendusteks toiduainete töötlemisel, sealhulgas ekstraheerimisel, homogeniseerimisel, pastöriseerimisel ja kääritamisel. Mittetermilise töötlemisena parandab ultraheliuuring toiduainete tootmisprotsesse suurema saagikuse, kõrgema kvaliteedi, paremate toitainete ja maitseprofiilide ning aja ja kulude kokkuhoiu töötlemisega.

Ultraheli rakendused toiduainete töötlemisel

Võimsuse ultrahelil on toiduainete töötlemisel lai valik rakendusi, sealhulgas ekstraheerimine, segamine, emulgeerimine, pastöriseerimine, degaseerimine ja liha pakkumine. Lisaks nendele peamistele rakendustele rakendatakse toiduainete külmutamise, sulatamise ja kuivatamise parandamiseks ka võimsuse ultraheli.
Suure intensiivsusega ultraheli peamised eelised on seotud erinevate toiduainete töötlemise toimingute parandamisega, nagu töötlemisaja vähendamine, saagikuse suurendamine, toote kvaliteedi parandamine ja kulude ja aja kokkuhoid, ökonoomne töötlemine.

Järgmises lõigus leiate kõrge intensiivsusega ultraheli peamised rakendused toiduainetööstuses:

• Kaevandamine: Ultraheli saab kasutada bioaktiivsete ühendite ekstraheerimiseks taimsetest materjalidest, nagu antioksüdandid, pigmendid ja eeterlikud õlid. Seda protsessi tuntakse ultrahelitöötluse abil ekstraheerimisena ja seda saab kasutada kvaliteetsete ekstraktide tootmiseks lühema aja jooksul ja väiksema lahustitarbimisega kui traditsioonilised meetodid.
• Homogeniseerimine ja emulgeerimine: Ultraheli homogeniseerimist saab kasutada stabiilsete emulsioonide ja suspensioonide, näiteks salatikastmete, majoneesi, kreemide ja piimatoodete tootmiseks. Protsess hõlmab kõrgsageduslike helilainete kasutamist vedelikus olevate rasva globulite lagundamiseks, mille tulemuseks on sile ja ühtlane tekstuur.
• Säilitamine: Suure intensiivsusega ultraheli saab kasutada mikroorganismide, näiteks bakterite ja pärmseente inaktiveerimiseks toiduainetes. Protsess, mida tuntakse ultrahelitöötlusega toetatud pastöriseerimisena, võib pikendada toiduainete säilivusaega ja vähendada toidu kaudu levivate haiguste riski. Mittetermilise töötlemise tehnikana takistab ultrahelitöötlus väga kõrgete temperatuuride kasutamist ja sellega seotud soojustundlike toitainete lagunemist.

• Degaseerimine Ultraheli rakendamisel vedelikule segatakse vedelikesse kinni jäänud gaasimulle. Selle tagajärjel tulevad need õhu- ja gaasimullid üksteisele lähedale ja ühinevad. Theis tähendab, et nad kasvavad suuremaks mullisuuruseks, mis võimaldab neil hõljuda vedeliku ülaosas ja neid saab hõlpsasti eemaldada.
• Lahustamine: Tänu oma silmapaistvatele segamis- ja segamisvõimalustele on ultraheli väga efektiivne väga küllastunud ja isegi üleküllastunud lahuste tootmiseks. Seda kasutatakse nii kristallisatsiooniprotsessides kui ka soolvee tootmisel.
• Käärimine: Kuna ultrahelilained perforeerivad ja lagundavad mikroorganismide rakuseinu, muutuvad nad käärimisprotsessile vastuvõtlikumaks. Samal ajal kiirendab ultraheli toitainete ja hapniku transportimist mikroorganismidesse, suurendades seeläbi nende metaboolset aktiivsust. Üldiselt suurendab ultraheli kääritamise kiirust, vähendab käärimisaega ja parandab soovitud lõpptoote saagist. See tehnoloogia on eriti kasulik toidu- ja joogitoodete, näiteks piimatoodete, jogurti, õlle, kombucha ja veini tootmiseks.
• Viskoossuse vähendamine enne pihustuskuivatamist: Ultraheli nihkejõud võivad oluliselt vähendada viskoossust nihke-hõrenemise ja tiksotroopsete läga puhul. Ultraheli nihke-hõrenemise rakendamine enne pihustamist ja pihustuskuivatid võimaldab oluliselt suurendada pihustusseadmete läbilaskvust. Pihustuskuivatustornid on sageli tootmisliini pudelikaelaks. Ultraheliga saab olemasolevate pihustuskuivatite võimsust suurendada.

• Külmutamine: Ultraheli külmutamist saab kasutada jääkristallide moodustumise vähendamiseks toiduainetes külmutamisprotsessi ajal. Protsess hõlmab toidu allutamist kõrgsageduslikele helilainetele selle külmutamise ajal. Ultraheli lained tekitavad vibratsioone, mis takistavad suurte jääkristallide teket, mille tulemuseks on siledama tekstuuri ja parema kvaliteediga toode.
• Sulatamine: Ultraheli sulatamist saab kasutada külmutatud toiduainete sulatusaja vähendamiseks. Protsess hõlmab külmutatud toote allutamist ultraheli lainetele, mis tekitavad soojust ja kiirendavad sulatamisprotsessi. Kuna ultraheli soodustab energia väga ühtlast jaotumist, võib ultraheli sulatamine olla eriti kasulik toodete puhul, mida on raske ühtlaselt sulatada, nagu liha, mereannid, puuviljad ja köögiviljad.
  Külmutamisel, sulatamisel ja kuivatamisel põhjustab võimsuse ultraheli massi- ja energiaülekandeprotsesside olulist paranemist, mis kiirendab neid protsesse ja muudab need ökonoomsemaks.
• Pudelilekke tuvastamine: Ultraheli on väga tõhus viis süsinikdioksiidi jookide, näiteks sooda, õlle, vahuveini jms pudelite ja purkide lekete ja pragude tuvastamiseks. Ultraheli kasutatakse ka gaseeritud jookide degaseerimisel, nt õlu enne villimist, protsess, mida nimetatakse fobeerimiseks.
• Brining / marineerimine: Brining on tavaline protsess toiduainete säilitamisel ja valmistamisel, eriti liha, kala, juustu ja köögiviljade puhul. Ultraheli lühendab soolamisaega ja võimaldab kasutada vähendatud naatriumkloriidi koguseid võrreldes traditsiooniliselt soolvees olevate toitude ja hapukurkidega.
• Hüdratatsioon / rehüdratsioon: Võimsuse ultraheli on lihtne, kuid väga tõhus meetod toiduainete, näiteks kuivatatud impulsside (nt oad, kikerherned) või veetustatud seente niisutamiseks või uuesti hüdreerimiseks. Kuna ultraheli avab toidus raku poorid, võib vesi kiiresti tungida. See põhjustab impulsside kiirenenud turset ja seejärel lühemat küpsetusaega.
• Mee dekristalliseerimine: Mittetermilise ravina kasutatakse ultraheli tõhusalt, et vältida suurte suhkrukristallide teket mees. Lisaks saab mee juba moodustunud suuri kristalle ultraheliravi abil dekristalliseerida. Väga tõhusa lahustamistehnikana lahustavad sondi tüüpi ultrasonikaatorid suhkrukristalle, mille tulemuseks on ühtlaselt sile mesi. Lisaks parandab ultraheli mee mikrobioloogilist kvaliteeti, kuna soovimatud mikroobid inaktiveeritakse ultraheli rakkude häirete tõttu.
• Praadimine: Ultraheli praadimist saab kasutada õli imendumise vähendamiseks praetud toiduainetes. Protsess hõlmab liha või köögivilja kastmist kuuma õlisse, allutades selle kõrgsageduslikele helilainetele. Ultraheli lained tekitavad toidu pinnale väikesed mullid, mis vähendavad köögivilja / liha ja õli vahelist kontaktpinda, mille tulemuseks on vähem õli imendumist ja tervislikum lõpptoode. Ultraheli praadimine võimaldab valmistada toitu madalamatel temperatuuridel, luues suurepäraseid maitseprofiile, säilitades toitaineid.

Suure jõudlusega ultrasonikaatorid toiduainete töötlemiseks

Hielscher Ultrasonics tööstuslikud ultraheli protsessorid on suure jõudlusega ultrasonikaatorid, mis on täpselt kontrollitavad ja võimaldavad seeläbi reprodutseeritavaid tulemusi ja pidevat toote kvaliteeti. Olles võimeline pakkuma väga kõrgeid amplituudi, saab Hielscheri ultraheli protsessoreid kasutada väga nõudlike rakenduste jaoks.
Kliendid on rahul Hielscher Ultrasonics süsteemide silmapaistva töökindluse ja usaldusväärsusega. Hielscheri ultrasonikaatorid töötavad usaldusväärselt raskeveokite rakenduste, nõudlike keskkondade ja 24/7 toimimise valdkondades ning tagavad seeläbi tõhusa ja ökonoomse toiduainete töötlemise. Ultraheli protsessi intensiivistamine vähendab töötlemisaega ja saavutab paremaid tulemusi, st kõrgemat kvaliteeti, suuremat saagikust, uudseid tooteid.
Erimaterjalide, nagu näiteks titaanist, roostevabast terasest, keraamilise või klaasi eri kvaliteediklasside järjepideva kohaldamise abil tagatakse meetodi vastavus protsessiga.
Ultraheli protsessorid on operaatorõbralikud ja mugavad masinad, millel on madal hooldus ja suhteliselt madal maksumus.

Alljärgnev tabel annab teile ülevaate meie ultrahelihitiste ligikaudse töötlemisvõimsusest:

Disain, tootmine ja nõustamine – Kvaliteet Valmistatud Saksamaal

Hielscheri ultrasonikaatorid on tuntud oma kõrgeimate kvaliteedi- ja disainistandardite poolest. Vastupidavus ja lihtne kasutamine võimaldavad meie ultrasonikaatorite sujuvat integreerimist tööstusrajatistesse. Karmid tingimused ja nõudlikud keskkonnad on Hielscheri ultrasonikaatorite poolt kergesti käsitsetavad.

Hielscher Ultrasonics on ISO sertifitseeritud ettevõte ja paneb erilist rõhku suure jõudlusega ultrasonikaatoritele, millel on tipptasemel tehnoloogia ja kasutajasõbralikkus. Loomulikult on Hielscheri ultrasonikaatorid CE-nõuetele vastavad ja vastavad UL, CSA ja RoHs nõuetele.

Faktid Tasub teada

Kuidas ultraheli toiduainete töötlemisel toimib?

Ultraheli toiduainete töötlemine on hästi väljakujunenud tehnoloogia, mida kasutatakse toiduainete töötlemise rakendustes, nagu segamine ja homogeniseerimine, Emulgeerimine, ekstraheerimine, lahustamine, degaseerimine & deaeratsioon, lihahelistamine, Kristalliseerimine ning vahesaaduste ja lõpptoiduainete funktsionaalaliseerimine ja modifitseerimine. Olles paigaldatud alates aastakümnete toidutootmisettevõtetes, hielscheri ultraheli toiduainete töötlejad on kogenud ja arenenud, et täita tööstusharu nõuded. Ultraheli protsessorid rakendavad Power ultraheli lainete tekitatud füüsilisi jõude, mis põhjustab kavitatsiooni teket.

Mis on akustiline kavitatsioon?

Akustiline kavitatsioon, tuntud ka kui ultraheli kavitatsioon, on vedeliku või läga tekitatud ultraheli väljal minutiliste vaakummullide kasv ja ahendamine. Kavitatsioon mullid kasvavad vahelduva kõrgsurve/madala rõhu tsüklit, mis on vastavalt compression ja hõrenemine faasi. Pärast seda, kui on kasvatatud üle mitme vahelduva rõhu tsüklit, vaakum mull jõuab punkti, kus see ei saa absorbeerida rohkem energiat, nii et mull kupatab ägedalt ajal kõrge rõhu tsükkel. Ajal mull kokkuvarisemine, lokaalselt äärmuslikud tingimused, sealhulgas Äärmuslikud temperatuurid kuni 5, 000K väga kõrge kütte-ja jahutuskiirus, surve kuni 2000atm ja vastava rõhu erinevused, ja vedel joad kuni 280m/s kiirusega. Nende kavitatsiooniga “kuumad kohad”loovad kohalikud äärmuslikud jõud füüsilisi tingimusi, mis põhjustavad segamist, ekstraheerimist ja massiülekande suurenemist.

Akustiline kavitatsioon, mis on tekitatud suure intensiivsusega, madala sagedusega ultraheliga, tekitab intensiivseid nihkejõude ja lokaalselt esinevaid kõrge rõhu ja temperatuuri erinevusi, mis annavad vajaliku mõju intensiivseks segamiseks ja massiülekandeks. Neid ultraheli nihkejõude rakendatakse edukalt toiduainete töötlemiseks.

Kirjandus / viited

• Li, Fei (2012): Development of Nano-material for Food Packaging. PhD Dissertation at Università degli Studi di Milano.
• Kentish, Sandra; Ashokkumar, Meiyazhagan (2011): The Use of Power Ultrasound to enhance Food Processing Technologies.
• Liu, C.F.; Zhou, W.B. (2008): Stimulating Bio-yogurt Fermentation by High Intensity Ultrasound Processing. Food Science Technology 2008.
• Misra, N.N.; Deora, Navneet Singh; Tiwari, Brijesh, Cullen, Patrick J. (2013): Ultrasound for Improved Crystallisation in Food Processing. Food Engineering Reviews 5(1), 2013. 36-44.
• Shalmashi, Anvar (2009): Ultrasound-Assisted Extraction of Oil from Tea Seeds. Journal of Food Lipids 16, 2009. 465–474.
• Uppala, Shivani; Kaur, Khushwinder; Kumar, Rajendra; Kaur Kahlon, Nakshdeep; Singh, Rachna; Mehta, S.K. (2017): Encompassment of Benzyl Isothiocyanate in cyclodextrin using ultrasonication methodology to enhance its stability for biological applications. Ultrasonics Sonochemistry 39, 2017. 25-33.
• Wu, J.; Gamage, T.V; Vilkhu, K.S:; Simons, L.K.; Mawson, R. (2007): Effect of thermosonication on quality improvement of tomato juice. Innovative Food Science and Emerging Technologies 9, 2008. 186–195.