Mee ultraheli töötlus
Mesi on toiduna ja ravimina väga nõutud. Ultraheli töötlus on tõhus vahend soovimatute komponentide, näiteks kristallide ja mikroobirakkude hävitamiseks meest. Mittetermilise töötlustehnoloogiana hoiab mee ultraheli dekristallimine ära HFM-i soovimatu suurenemise ning tagab diastaasi, aroomi ja maitse parema säilimise.
Mee ultraheli dekristallimise eelised
Ultraheli dekristallimine on tõhus alternatiiv mee dekristallimise traditsioonilistele kuumutusmeetoditele. Mee ultraheli dekristallimisel on tavapärase kuumutusmeetodi ees arvukalt eeliseid, mistõttu on mee ultraheli töötlus parem töötlus mee vedeldamiseks, dekristallimiseks ja stabiliseerimiseks:
Ultraheli dekristallimisel on mitmeid eeliseid ja seda saab kohandada kõigi meeliikide ja tootmismahtudega. Hielscheri ultraheli seadmed on täpselt juhitavad ning neid saab häälestada sellistele teguritele nagu mee viskoossus, kristallide suurus ja kvaliteedistandardid. Seeläbi tagavad Hielscheri ultraheli seadmed kõrge tõhususe ning lihtsa ja ohutu kasutuse.
Tööstuslik ultraheli seade mee dekristallimiseks ja stabiliseerimiseks väga ühtlase in-line töötlusega.
Töödeldud mee mikroskoobipildid:
(a) Kontrollproov. Enne töötlemist paistab mesi nõelakujuliste kristallide võrgustikuna. Tumedad ringid on õhumullid. (b) 40°C juures kuumtöödeldud proovid pärast 20 min termilist töötlust; (c) 40°C+ ultrahelitöödeldud proovid pärast 20 min töötlust.
(Uurimistöö ja pilt: ©Deora et al., 2013)
Mee ultraheli töötlus
Ultraheli töötlus on mitmete vedelate toiduainete mittetermilise töötlemise alternatiiv. Selle mehaanilist jõudu kasutatakse õrnaks, kuid tõhusaks mikroobide inaktiveerimiseks ja osakeste suuruse vähendamiseks. Kui mesi puutub kokku ultraheli töötlusega, hävib enamik pärmirakke. Pärmirakud, mis sonikeerimise üle elavad, kaotavad üldjuhul kasvuvõime. See vähendab mee kääritamise kiirust oluliselt.
Ultraheli töötlus muudab mee ka vedelaks, kõrvaldades olemasolevad kristallid ja takistades mee edasist kristalliseerumist. Selles osas on see võrreldav mee kuumutamisega. Ultrahelitoega vedeldamine võib toimuda oluliselt madalamatel protsessitemperatuuridel, ligikaudu 35°C juures, ja see võib vedeldamisaega lühendada alla 30 sekundi. Kai (2000) uuris Austraalia meesortide (Brush box, Stringy bark, Yapunyah ja Yellow box) ultrahelivedeldamist. Uuringud näitasid, et sonikeerimine sagedusel 20kHz vedeldas mees olevad kristallid täielikult. Ultraheliga töödeldud proovid püsisid vedelas olekus ligikaudu 350 päeva (+20% võrreldes kuumtöötlusega). Minimaalse kuumuse mõju tõttu säilivad ultraheliga vedeldamisel aroom ja maitse paremini. Sonikeeritud proovid näitavad ainult väga väikest HMF-sisalduse tõusu ja diastaasi aktiivsuse väikest langust. Kuna vaja on vähem soojusenergiat, aitab ultraheli kasutamine võrreldes tavapärase kuumutamise ja jahutamisega säästa töötlemiskulusid.
Tööstuslik sonikaator UIP6000hdT mee vedeldamiseks ja mikrobioloogiliseks stabiliseerimiseks.
Kai (2000) uuringud näitasid ka, et erinevad meesordid vajavad erinevat sonikeerimise intensiivsust ja kestust. Sel põhjusel soovitame teha katseid laboriskaalas sonikeerimissüsteemiga. Esialgsed katsed tuleks teha perioodilises (partii) režiimis, samas kui edasised töötlemiskatsed nõuavad läbivoolukambrit survestatud retsirkulatsiooniks või in-line katsetamiseks.
Mida uuringud ütlevad mee ultraheliga kristallidest vabastamise kohta
Mesi on glükoosi üleküllastunud lahus ja sellel on kalduvus toatemperatuuril spontaanselt kristalliseeruda glükoosmonohüdraadi kujul. Kuumtöötlust on traditsiooniliselt kasutatud D-glükoosmonohüdraadi kristallide lahustamiseks mees ja kristalliseerumise edasilükkamiseks. See lähenemisviis mõjutab aga negatiivselt mee õrna maitset. Võimsa ultraheli kasulikku rakendamist meele on märkinud paljud teadlased. Ultraheli kasutamise on näidatud kõrvaldavat olemasolevad kristallid ja ka aeglustavat kristalliseerumisprotsessi, mille tulemuseks on kuluefektiivne tehnoloogia. Kristalliseerumisprotsessi analüüs viitab sellele, et ultraheliga töödeldud meeproovid püsisid vedelas olekus kauem kui kuumtöödeldud mesi. Lisaks ei täheldatud olulisi mõjusid mee kvaliteediparameetritele, nagu niiskusesisaldus, elektrijuhtivus või pH. Uuringud on näidanud, et ultraheli töötlus (nt 24 kHz ultraheli sondiga, mudel UP400St, partiitöötluses) viib üldiselt kristallide kiiremale lahustumisele kui termiline töötlus.
(vrd Deora et al., 2013)
Basmacı (2010) võrdles ultraheli töötlust ja kõrget hüdrostaatilist rõhku kui mee vedeldamise töötlusvõimalusi. Kui kõrge hüdrostaatilise rõhuga töötlus osutus liiga kalliks ja ebaefektiivseks, andis ultraheli väga häid tulemusi. Seetõttu soovitati sonikeerimist mee traditsioonilise termilise töötlemise alternatiivina.
Önur et al. (2018) jõudsid samale järeldusele, võrreldes tavapärast kuumtöötlust 50ºC juures, ultrahelivedeldamist ja… Nad soovitavad mee ultraheli töötlust termilisele töötlusele ja rõhutöötlusele eelistada mugavuse, lühemate töötlusaegade ja väiksema kvaliteedikao tõttu.
Sidor et al. (2021) võrdlesid ultrahelivedeldamist mikrolaineküttega, et lahustada suhkrukristalle pärn-, akaatsia- ja mitmeõielises mees. Mikrolainekütte peamine puudus olid oluliselt suurenenud HMF-i väärtused, muutused ensümaatilises aktiivsuses ja suured diastaasiarvu kaod. Seevastu ultrahelivedeldamise tulemuseks olid vaid väikseimad muutused mee omadustes, mistõttu uurimisrühm soovitas selgelt mee ultraheli töötlust kristalliseerumisprotsessi aeglustamiseks.
Sonikeerimine lühendab tahke mee vedeldamisaega, kahjustamata selle kvaliteeti.
Ülaltpoolt paigaldatav ultraheli sonikaator UIP2000hdT koos kaskaadsonotroodiga (cascatrode) liikuval alusel mee vedeldamiseks ja suhkru lahustamiseks partii- ja inline-režiimis.
Suure jõudlusega ultraheli sonikaatorid mee dekristalliseerimiseks ja stabiliseerimiseks
Hielscher Ultrasonics toodab ja tarnib suure jõudlusega ultraheli sonikaatoreid vedelate toiduainete töötlemiseks, näiteks mee vedeldamiseks, kristallide vähendamiseks (suhkru lahustamine, dekristalliseerimine) ja mikroobide stabiliseerimiseks. Spetsiaalselt välja töötatud ultraheliseadmed mee töötlemiseks võimaldavad ühtlast ja usaldusväärset töötlust. See tagab parema mee tootmise säilitatud kvaliteedistandardite juures. Mee töötlemiseks pakub Hielscher Ultrasonics spetsiaalseid sonotroode (ultraheli sonde), mis sobivad ideaalselt viskoossete vedelike, nagu mesi, väga ühtlaseks töötlemiseks.
Allolev tabel annab ülevaate meie ultraheli sonikaatorite ligikaudsest töötlemismahust:
| Partii maht | Vooluhulk | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 10 kuni 2000mL | 20 kuni 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 kuni 20L | 0,2 kuni 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 kuni 100L | 2 kuni 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 kuni 150L | 3 kuni 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 kuni 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | suurem | klaster: UIP16000 |
Võtke meiega ühendust! / Küsige meilt!
Disain, tootmine ja nõustamine – Saksamaal valmistatud kvaliteet
Hielscheri ultraheli seadmed on tuntud oma kõrgeima kvaliteedi ja disainistandardite poolest. Töökindlus ja lihtne kasutamine võimaldavad meie ultraheli seadmeid sujuvalt integreerida tööstusrajatistesse. Hielscheri ultraheli seadmed toimivad hõlpsasti ka rasketes tingimustes ja nõudlikes keskkondades.
Hielscher Ultrasonics on ISO-sertifitseeritud ettevõte, mis pöörab erilist tähelepanu suure jõudlusega ultraheli seadmetele, mis on varustatud tipptehnoloogiaga ja on kasutajasõbralikud. Loomulikult vastavad Hielscheri ultraheli seadmed CE nõuetele ning UL-i, CSA ja RoHs nõuetele.
- kõrge efektiivsus
- tipptehnoloogia
- töökindlus ja vastupidavus
- partiitöötlus ja läbivoolutöötlus (inline)
- igale mahule – väikestest partiidest suure tunnivooluhulgani
- teaduslikult tõestatud
- intelligentne tarkvara
- lihtne, lineaarne skaleerimine
- nutikad funktsioonid (nt andmete protokollimine)
- CIP (kohapealne puhastus)
Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid segamiseks, dispergeerimiseks, emulgeerimiseks ja ekstraheerimiseks laboratoorses, pilootmastaabis ja tööstuslikus mastaabis.
Kirjandus / viited
- 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.
Teadmist väärt fakte
Mee töötlemise taust
Mesi on kõrge viskoossusega toode, millel on iseloomulik maitse ja aroom, värvus ja tekstuur.
Mesi koosneb glükoosist, fruktoosist, veest, maltoosist, triaccharides’ist ja teistest süsivesikutest, sahharoosist, mineraalainetest, valkudest, vitamiinidest ja ensüümidest, pärmidest ja teistest kuumuskindlatest mikroorganismidest ning väikestest kogustest orgaanilistest hapetest (vt allolevat diagrammi). Tetratsükliinide, fenoolsete ühendite ja vesinikperoksiidi kõrge sisaldus mees annab sellele antimikroobsed omadused.
Mee toitumisprofiil ja suhkrute koostis (©www.honey.com)
Mee ensüümid
Mesi sisaldab tärklist lagundavaid ensüüme. Ensüümid on kuumustundlikud ja seetõttu toimivad mee kvaliteedi ning termilise töötlemise astme näitajana. Peamised ensüümid on invertaas (α-glükosidaas), diastaas (α-amülaas) ja glükoosoksüdaas. Need on toitumisalaselt olulised ensüümid. Diastaas hüdrolüüsib süsivesikuid, et need oleksid kergesti seeditavad. Invertaas hüdrolüüsib sahharoosi ja maltoosi glükoosiks ja fruktoosiks. Glükoosoksüdaas katalüüsib glükoosi muundumist glükoonhappeks ja vesinikperoksiidiks. Mesi sisaldab ka katalaasi ja happelist fosfataasi. Ensüümi aktiivsust mõõdetakse üldiselt diastaasi aktiivsusena ja see väljendatakse diastaasiarvuna (DN). Mee standardid ette näevad töödeldud mees diastaasiarvu miinimumiks 8.
Pärmid ja mikroorganismid mees
Ekstraheeritud mesi sisaldab soovimatuid aineid, nagu pärmid (üldiselt osmofiilsed, suhkrutaluvad) ja teised kuumuskindlad mikroorganismid. Need vastutavad mee riknemise eest säilitamise ajal. Suur pärmide arv põhjustab mee kiiret kääritamist. Mee kääritamise kiirus on samuti seotud vee- või niiskusesisaldusega. Niiskusesisaldust 17% peetakse pärmide aktiivsuse pidurdamiseks ohutuks tasemeks. Teisalt suureneb kristalliseerumise võimalus niiskusesisalduse vähenemisega. Pärmide arvu 500cfu/mL või vähem peetakse kaubanduslikult vastuvõetavaks tasemeks.
Kristalliseerumine / granuleerumine mees
Mesi kristalliseerub loomulikult, kuna see on üleküllastunud suhkrulahus, mille suhkrusisaldus on üle 70% ja veesisaldus umbes 18%. Glükoos sadeneb üleküllastunud olekust spontaanselt välja, kaotades vett, kui see muutub stabiilsemaks küllastunud olekuks glükoosmonohüdraadina. See toob kaasa kahe faasi tekkimise – vedel faas peal ja tahkem kristalne vorm all. Kristallid moodustavad võre, mis immobiliseerib mee teised komponendid suspensioonis, luues seeläbi poolkindla oleku (National Honey Board, 2007). Kristalliseerumine ehk granuleerumine on soovimatu, kuna see on mee töötlemisel ja turustamisel tõsine probleem. Samuti piirab kristalliseerumine töötlemata mee voolamist hoidmismahutitest.
Kuumtöötlus mee töötlemisel
Pärast ekstraheerimist ja filtreerimist läbib mesi kuumtöötluse, et vähendada niiskusesisaldust ja hävitada pärmseened. Kuumutamine aitab mees olevaid kristalle vedeldada. Kuigi kuumtöötlus võib tõhusalt vähendada niiskuse vähendamist, vähendada ja edasi lükata kristalliseerumist ning hävitada pärmirakud täielikult, põhjustab see ka toote kvaliteedi halvenemist. Kuumutamine suurendab oluliselt hüdroksümetüülfurfuraali (HMF) sisaldust. HMF-i suurim lubatud seadusjärgne sisaldus on 40mg/kg. Lisaks vähendab kuumutamine ensüümide (nt diastaasi) aktiivsust, mõjutab meresensoorseid omadusi ja vähendab mee värskust. Kuumtöötlus tumestab ka mee loomulikku värvust (pruunistumine). Eriti üle 90°C kuumutamine põhjustab suhkru karamelliseerumist. Ebaühtlase temperatuuriülekande ja -mõju tõttu jääb kuumtöötlus kuumuskindlate mikroorganismide hävitamisel ebapiisavaks.
Kuumtöötluse piirangute tõttu keskenduvad teadusuuringud mittetermilistele alternatiividele, nagu mikrolainekiirgus, infrapunakuumutamine, ultrafiltreerimine ja ultraheli töötlus (sonikeerimine). Mittetermilise töötlusena pakub ultraheli töötlus võrreldes alternatiivsete meetöötlusmeetoditega suuri eeliseid.
Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid alates laborist kuni tööstusliku suuruseni.