Ultraheli-ohmiline kuumutamine toiduainete töötlemisel

Toiduainesektoris on suurenenud nõudlus õrnade, kuid tõhusate töötlemistehnoloogiate järele, mis on tingitud vajadusest tasakaalustada mikroobide ohutust ning toiteväärtuse ja sensoorsete omaduste säilitamist. Tavapärane termiline töötlemine tugineb sageli pinnalt tuumale suunatud soojusülekandele, mis on aeglane ja ebaühtlane. Ohmiline kuumutamine, mis põhineb elektrienergia muundamisel soojuseks otse toidu põhimassis, lahendab selle probleemi, võimaldades kiiret ja mahulist kuumutamist. Kui protsess on ühendatud ultraheliga, on see veelgi tõhusam: ultraheli-kavitatsioon soodustab rakkude lõhkumist, homogeniseerimist ja massiülekannet, ületades seeläbi juhtivuse erinevusi, mis muidu võivad tekitada lokaalseid soojuskanaleid.

ultraheli-ohmiline soojendus – Leebe, kuid väga tõhus

Ultraheli-ohmiline soojusekstraktsioon ühendab ühtlase mahukaalu kuumutamise ja mehaanilise homogeniseerimise ultraheli abil, et saavutada tõhus toiduainete töötlemine suhteliselt õrnades tingimustes. Erinevalt tavapärasest ohmilisest kuumutamisest, mis võib tekitada lokaalseid soojuskanaleid ja termilist lagunemist (st ülekuumenemist), soodustab ultraheli lisamine kavitatsiooni ja mikrovoolu, mis homogeniseerivad juhtivust ja jaotavad soojust ühtlasemalt. See sünergia võimaldab kiiret ekstraheerimist väiksema efektiivse soojuskoormuse juures, säilitades soojustundlikud ühendid ja vähendades samal ajal üldist energiavajadust. Selle tulemusena ilmneb ultraheli-ohmiline kuumutamine kui leebe, kuid võimas lähenemisviis kvaliteetsete toiduainete tootmiseks.

ultraheli-ohmiline soojendus – Paljud rakendused toiduainete töötlemisel

Ultraheli-ohmilist kuumutamist on uuritud paljudes toiduainete töötlemise rakendustes. Pastöriseerimisel ja steriliseerimisel tagab see tehnika kiire ja ühtlase mikroobide inaktiveerimise, säilitades samal ajal vitamiinid, maitsed ja tekstuurilised omadused. Stabiliseerimisprotsessides, nagu ensüümide inaktiveerimine või seemnete dekontaminatsioon, võimaldab see töötlemisintensiivsuse täpset kontrollimist. Meetod on eriti paljutõotav ekstraheerimisel. – kas eeterlikud õlid, taimevalgud või bioaktiivsed ühendid – kus ultraheli-indutseeritud kavitatsioon kiirendab vabanemist ja oomiline kuumutamine hõlbustab tõhusat lahusti tungimist. Seda on kasutatud ka vedelate ja pooltahkete toiduainete, sealhulgas piimatoodete, puuviljapulpide, mahlade ja emulsioonide töötlemisel, kus ühtlane kuumutamine ja segamine on kriitilise tähtsusega.

 
Ultraheli-ohmilise kuumutamise peamised rakendused toiduainetetööstuses on järgmised:

1. Pastöriseerimine ja steriliseerimine: kiire ja ühtlane mikroobide inaktiveerimine, säilitades samal ajal sensoorse ja toiteväärtusliku kvaliteedi.
2. Bioaktiivsete ühendite ja eeterlike õlide ekstraheerimine: ultraheli-indutseeritud kavitatsioon koos ohmilise elektroporatsiooniga kiirendab fütokemikaalide, valkude ja lipiidide vabanemist.
3. Puuviljade ja köögiviljade pleegitamine: tõhus ensüümide inaktiveerimine minimaalse värvi-, maitse- või vitamiinikaotusega.
4. Dehüdratsiooni- ja aurustumisprotsessid: kiirendatud niiskuse eemaldamine ja energiasääst kuivatamise või kontsentreerimise etappidel.
5. Kääritamise toetus: kontrollitud kuumutamine ja tõhustatud ainevahetus võivad parandada mikroobide jõudlust ja saagikust.
6. Üldine vedelate ja pooltahkete toiduainete kuumutamine: homogeenne temperatuuri jaotumine piimasaadustes, mahlades, pürees ja emulsioonides, vältides kuumade kohtade tekkimist.

Ultraheli-ohmilise kuumutamise eelised toiduainetööstuses

Toiduainetööstuses on ultraheli-ohmilise kuumutamise eelised mitmekülgsed. See tehnoloogia vähendab töötlemisaega ja energiatarbimist, pakub väga ühtlast kuumutamist isegi heterogeensetes matriitsides ja vähendab soojustundlike ühendite termilist lagunemist. Kuna nii soojendus- kui ka ultraheli mõju tekitatakse toidus endas, kaotab protsess vajaduse suurte väliste soojusvahetite järele ja vähendab hoolduskulusid. Mis kõige tähtsam, see on kooskõlas kasvava rõhuasetusega puhta märgistusega toodetele ja jätkusuutlikule töötlemisele, vähendades sõltuvust karmidest töötlemisviisidest või keemilistest lisanditest. Seega paistab ultraheli-ohmiline kuumutamine silma kui võimas vahend, mis võimaldab täita tulevasi nõudmisi ohutu, toitva ja keskkonnasõbraliku toidu tootmise järele.
 

Eelised

1. Ühetaoline küte: Ultraheli takistab soojuskanalite teket, tagades heterogeensetes toiduainetes ühtlase temperatuuri jaotumise.
2. Kiire töötlemine: Ohmilise kuumutamise ja ultraheli kombineeritud mõju lühendab pastöriseerimise, steriliseerimise ja ekstraheerimise aega.
3. Energiatõhususe: Väiksem üldine energiatarbimine võrreldes tavapäraste termiliste töötlemisviisidega.
4. Toitainete ja maitse säilitamine: Leebemad termilised koormused säilitavad vitamiine, antioksüdante ja lenduvaid maitseühendeid.
5. Täiustatud ekstraheerimine: Elektroporatsioon ja kavitatsioon kiirendavad bioaktiivsete ühendite, eeterlike õlide ja valkude vabanemist.
6. Toiduohutus: Tõhus mikroobide ja ensüümide inaktiveerimine minimaalse kvaliteedikahjuga.
7. Mastaapsus ja paindlikkus: Kohaldatakse vedelate ja poolkindlate toiduainete puhul.
8. Puhas töötlemine: Lahustivaba, kemikaalivaba ja kooskõlas jätkusuutliku “Puhas silt” tootmine.

Ultraheli-elektroodid toiduainete töötlemisel toimuva ohmilise kuumutamise parandamiseks

Hielscheri ultrahelielektroodid (sonoelektroodid) pakuvad ohmilise kuumutamise puhul selget eelist, sest nad integreerivad kaks teineteist täiendavat mehhanismi ühte seadmesse: elektrivoolu andmine ja ultraheli segamine. Samal ajal kui elektrood rakendab Joule'i ruumilise kuumutamise jaoks vajalikku vahelduvvoolu, tekitab selle samaaegne võnkumine 20 kHz juures kavitatsiooni, mikrovoolu ja nihkejõudu, mis häirivad taimede rakuseinte ja homogeniseerivad keskkonda. See kahekordne toime vähendab soojuskanalite tekkimist, tagab ühtlasema elektrijuhtivuse ja tekitab seega ühtlase kuumutamise kogu proovis. Samal ajal kiirendab ultraheli ekstraheerimise efekt massiülekannet ja soodustab rakusiseste ühendite vabanemist, suurendades veelgi saagist ja kvaliteeti. Kommertskontekstis pakub Hielscheri UIP2000hdT elektroodisüsteem (2000 W ühe elektroodi kohta) pideva tööstusliku tootmise jaoks vajalikku vastupidavust, samas kui väiksemad seadeldised, nagu UP100H (100 W) ja VialTweeter, on paindlikud vahendid laboratoorseks uurimistööks ja protsessi optimeerimiseks.

Alljärgnevas tabelis on esitatud meie ohmiliste soojendussoonikaatorite / ultraheli elektroodide ligikaudne töötlemisvõimsus:

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. Hielscheri ultrasonikaatorid saavad kergesti käsitseda karmid tingimused ja nõudlikud keskkonnad.

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.