فرآوری فراصوتی عسل
عسل به‌عنوان مادهٔ غذایی و دارو تقاضای زیادی دارد. فرآوری فراصوتی روشی مؤثر برای از بین بردن اجزای نامطلوب، مانند بلورها و سلول‌های میکروبی موجود در عسل است. بلورزدایی فراصوتی عسل، به‌عنوان یک فناوری فرآوری غیرحرارتی، از افزایش نامطلوب HFM جلوگیری می‌کند و به حفظ بهتر دیاستاز، عطر و طعم نیز کمک می‌کند.
مزایای بلورزدایی فراصوتی عسل
بلورزدایی فراصوتی جایگزینی کارآمد برای روش‌های گرمایش سنتی در بلورزدایی عسل است. بلورزدایی فراصوتی عسل مزایای متعددی نسبت به روش گرمایش متداول دارد که فرآوری فراصوتی را به روشی برتر برای مایع‌سازی، بلورزدایی و پایدارسازی عسل تبدیل می‌کند:
بلورزدایی فراصوتی مزایای متعددی دارد و می‌توان آن را با همهٔ انواع عسل و مقیاس‌های تولید سازگار کرد. سونیکاتورهای Hielscher به‌دقت قابل‌کنترل هستند و می‌توان آن‌ها را متناسب با عواملی مانند گرانروی عسل، اندازهٔ بلور و استانداردهای کیفیت تنظیم کرد. به این ترتیب، سونیکاتورهای Hielscher اثربخشی بالا و کاربری ساده و ایمن را فراهم می‌کنند.
سونیکاتور صنعتی برای بلورزدایی و پایدارسازی عسل در یک فرآوری درون‌خطی بسیار یکنواخت.
تصاویر میکروسکوپی عسل فرآوری‌شده:
(a) نمونهٔ شاهد. پیش از فرآوری، عسل به‌صورت شبکه‌ای از بلورهای سوزنی‌شکل دیده می‌شود. دایره‌های تیره حباب‌های هوا هستند. (b) نمونه‌های حرارت‌دیده در 40°C پس از 20 min تیمار حرارتی؛ (c) نمونه‌های تیمارشده با 40°C+ فراصوت پس از 20 min تیمار.
(مقالهٔ پژوهشی و تصویر: ©Deora et al., 2013)
فرآوری فراصوتی عسل
فراصوت‌دهی جایگزینی غیرحرارتی برای فرآوری بسیاری از محصولات غذایی مایع است. از توان مکانیکی آن برای غیرفعال‌سازی ملایم اما مؤثر میکروب‌ها و کاهش اندازهٔ ذرات استفاده می‌شود. هنگامی که عسل تحت فراصوت‌دهی قرار می‌گیرد، بیشتر سلول‌های مخمر از بین می‌روند. سلول‌های مخمری که از فراصوت‌دهی جان سالم به در می‌برند، عموماً توانایی رشد خود را از دست می‌دهند. این امر سرعت تخمیر عسل را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد.
فراصوت‌دهی همچنین با از بین بردن بلورهای موجود و مهار بلورزایی بیشتر در عسل، آن را مایع می‌کند. از این نظر، با گرم کردن عسل قابل‌مقایسه است. مایع‌سازی به کمک فراصوت می‌تواند در دمای فرآیندی بسیار پایین‌تر، حدود 35°C، انجام شود و زمان مایع‌سازی را به کمتر از 30 ثانیه کاهش دهد. Kai (2000) مایع‌سازی فراصوتی عسل‌های استرالیایی (Brush box، Stringy bark، Yapunyah و Yellow box) را بررسی کرد. این مطالعات نشان دادند که فراصوت‌دهی با فرکانس 20kHz بلورهای موجود در عسل را به‌طور کامل مایع می‌کند. نمونه‌های فرآوری‌شده با فراصوت حدود 350 روز در حالت مایع باقی ماندند (+20% در مقایسه با تیمار حرارتی). به‌دلیل حداقل مواجهه با حرارت، مایع‌سازی فراصوتی به حفظ بیشتر عطر و طعم می‌انجامد. نمونه‌های فراصوت‌دهی‌شده تنها افزایش بسیار اندکی در HMF و کاهش کمی در فعالیت دیاستاز نشان می‌دهند. از آنجا که انرژی حرارتی کمتری موردنیاز است، کاربرد فراصوت در مقایسه با گرمایش و سرمایش متداول به صرفه‌جویی در هزینه‌های فرآوری کمک می‌کند.
سونیکاتور صنعتی UIP6000hdT برای مایع‌سازی و پایدارسازی میکروبی عسل.
مطالعات Kai (2000) همچنین نشان دادند که انواع مختلف عسل به شدت‌ها و زمان‌های متفاوت فراصوت‌دهی نیاز دارند. به همین دلیل، توصیه می‌کنیم آزمایش‌ها با استفاده از یک سامانهٔ فراصوت‌دهی رومیزی انجام شوند. آزمایش‌های مقدماتی باید در حالت ناپیوسته انجام شوند، در حالی که آزمایش‌های بعدی فرآوری به یک سلول جریان برای بازگردش تحت فشار یا آزمون درون‌خطی نیاز دارند.
پژوهش‌ها دربارهٔ بلورزدایی فراصوتی عسل چه می‌گویند
عسل محلولی فوق‌اشباع از گلوکز است و تمایل دارد در دمای اتاق به‌طور خودبه‌خودی به‌شکل گلوکز مونوهیدرات متبلور شود. از گذشته، تیمار حرارتی برای حل کردن بلورهای D-گلوکز مونوهیدرات در عسل و به تأخیر انداختن بلورزایی به کار رفته است. با این حال، این رویکرد بر طعم ظریف عسل اثر منفی می‌گذارد. کاربرد سودمند فراصوت پرتوان در عسل توسط پژوهشگران بسیاری گزارش شده است. نشان داده شده است که کاربرد فراصوت بلورهای موجود را از بین می‌برد و همچنین فرآیند بلورزایی را کند می‌کند و در نتیجه، فناوری مقرون‌به‌صرفه‌ای فراهم می‌آورد. تحلیل فرآیند بلورزایی نشان می‌دهد که نمونه‌های عسل فراصوت‌دهی‌شده برای مدت طولانی‌تری نسبت به عسل حرارت‌دیده در حالت مایع باقی می‌مانند. افزون بر این، هیچ اثر قابل‌توجهی بر شاخص‌های کیفیت عسل، مانند میزان رطوبت، رسانایی الکتریکی یا pH، مشاهده نشد. مطالعات نشان داده‌اند که به‌طور کلی، تیمار فراصوتی (برای مثال، با یک پروب فراصوتی 24 kHz مدل UP400St در فرآوری ناپیوسته) به انحلال سریع‌تر بلورها نسبت به تیمار حرارتی می‌انجامد.
(رجوع کنید به Deora et al., 2013)
Basmacı (2010) فراصوت‌دهی و فشار هیدرواستاتیک بالا را به‌عنوان گزینه‌های فرآوری برای مایع‌سازی عسل مقایسه کرد. در حالی که تیمار با فشار هیدرواستاتیک بالا بیش از حد پرهزینه و بی‌اثر تشخیص داده شد، فراصوت نتایج بسیار خوبی به دست داد. بنابراین، فراصوت‌دهی به‌عنوان جایگزینی برای فرآوری حرارتی سنتی عسل توصیه شد.
Önur et al. (2018) نیز هنگام مقایسهٔ تیمار حرارتی متداول در 50ºC، مایع‌سازی فراصوتی و… به همین نتیجه رسیدند. آن‌ها به‌دلیل سهولت، زمان‌های کوتاه‌تر فرآوری و افت کمتر کیفیت، فرآوری فراصوتی عسل را بر فرآوری حرارتی و تیمار فشاری ترجیح می‌دهند و توصیه می‌کنند.
Sidor et al. (2021) مایع‌سازی فراصوتی را با گرمایش مایکروویوی برای حل کردن بلورهای قند در عسل‌های زیرفون، اقاقیا و چندگل مقایسه کردند. از معایب عمدهٔ گرمایش مایکروویوی، افزایش چشمگیر مقادیر HMF، تغییرات فعالیت آنزیمی و کاهش شدید عدد دیاستاز بود. در مقابل، مایع‌سازی فراصوتی تنها کمترین تغییرات را در ویژگی‌های عسل ایجاد کرد؛ ازاین‌رو، گروه پژوهشی به‌صراحت فرآوری فراصوتی عسل را برای به تأخیر انداختن فرآیند بلورزایی توصیه کرد.
فراصوت‌دهی زمان مایع‌سازی عسل‌های جامد را بدون به خطر انداختن کیفیت آن‌ها کوتاه می‌کند.
سونیکاتور با نصب از بالا UIP2000hdT مجهز به cascatrode روی پایهٔ متحرک برای مایع‌سازی عسل و انحلال قند در حالت ناپیوسته و درون‌خطی.
سونیکاتورهای با عملکرد بالا برای بلورزدایی و پایدارسازی عسل
Hielscher Ultrasonics سونیکاتورهای با عملکرد بالا را برای فرآوری مواد غذایی مایع، مانند مایع‌سازی عسل، کاهش بلورها (انحلال قند، بلورزدایی) و پایدارسازی میکروبی، تولید و عرضه می‌کند. تجهیزات فراصوتی که به‌طور ویژه برای فرآوری عسل توسعه یافته‌اند، فرآوری یکنواخت و قابل‌اعتماد را امکان‌پذیر می‌کنند. این امر تولید عسل ممتاز را با حفظ استانداردهای کیفیت تضمین می‌کند. Hielscher Ultrasonics برای فرآوری عسل، سونوتْرودهای ویژه‌ای (پروب‌های فراصوتی) ارائه می‌دهد که برای فرآوری بسیار یکنواخت مایعات گرانرو مانند عسل ایدئال هستند.
جدول زیر نمایی از ظرفیت تقریبی فرآوری سونیکاتورهای ما ارائه می‌دهد:
| حجم هر بچ | دبی | دستگاه‌های پیشنهادی |
|---|---|---|
| 10 تا 2000mL | 20 تا 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0٫1 تا 20L | 0٫2 تا 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 تا 100L | 2 تا 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 تا 150L | 3 تا 15L/min | UIP6000hdT |
| قابل‌اعمال نیست | 10 تا 100L/min | UIP16000 |
| قابل‌اعمال نیست | بیشتر | مجموعه‌ای از UIP16000 |
با ما تماس بگیرید! / از ما بپرسید!
طراحی، ساخت و مشاوره – کیفیت ساخت آلمان
سونیکاتورهای Hielscher به برخورداری از بالاترین استانداردهای کیفیت و طراحی شناخته می‌شوند. استحکام و کاربری آسان، یکپارچه‌سازی بی‌دردسر سونیکاتورهای ما را در تأسیسات صنعتی امکان‌پذیر می‌کند. سونیکاتورهای Hielscher به‌آسانی از عهدهٔ شرایط سخت و محیط‌های پرچالش برمی‌آیند.
Hielscher Ultrasonics شرکتی دارای گواهینامهٔ ISO است و بر سونیکاتورهای با عملکرد بالا، مجهز به پیشرفته‌ترین فناوری و برخوردار از کاربری آسان تأکید ویژه‌ای دارد. البته سونیکاتورهای Hielscher با CE مطابقت دارند و الزامات UL، CSA و RoHs را برآورده می‌کنند.
- بازده بالا
- پیشرفته‌ترین فناوری
- قابلیت اطمینان و استحکام
- ناپیوسته و درون‌خطی
- برای هر حجمی – از بچ‌های کوچک تا جریان حجیم در هر ساعت
- اثبات‌شده از نظر علمی
- نرم‌افزار هوشمند
- افزایش مقیاس ساده و خطی
- قابلیت‌های هوشمند (برای مثال، ثبت داده‌ها)
- CIP (شست‌وشو در محل)
Hielscher Ultrasonics هموژنایزرهای فراصوتی با عملکرد بالا را برای کاربردهای اختلاط، پراکنده‌سازی، امولسیون‌سازی و استخراج در مقیاس آزمایشگاهی، پایلوت و صنعتی تولید می‌کند.
منابع / مراجع
- 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.
دانستنی‌های مفید
پیشینهٔ فرآوری عسل
عسل محصولی با گرانروی بالا و طعم، عطر، رنگ و بافتی مشخص است.
عسل از گلوکز، فروکتوز، آب، مالتوز، تری‌ساکاریدها و سایر کربوهیدرات‌ها، ساکاروز، مواد معدنی، پروتئین‌ها، ویتامین‌ها و آنزیم‌ها، مخمر و سایر میکروارگانیسم‌های مقاوم به حرارت و مقادیر کمی اسیدهای آلی تشکیل شده است (نمودار زیر را ببینید). مقادیر بالای تتراسایکلین‌ها، ترکیبات فنولی و پراکسید هیدروژن در عسل به آن خواص ضدمیکروبی می‌بخشند.
نمایهٔ تغذیه‌ای و ترکیب قندهای عسل (©www.honey.com)
آنزیم‌های عسل
عسل حاوی آنزیم‌های هضم‌کنندهٔ نشاسته است. آنزیم‌ها به حرارت حساس‌اند و ازاین‌رو به‌عنوان شاخصی برای کیفیت عسل و میزان فرآوری حرارتی به کار می‌روند. آنزیم‌های اصلی شامل اینورتاز (α-گلوکوزیداز)، دیاستاز (α-آمیلاز) و گلوکز اکسیداز هستند. این آنزیم‌ها از نظر تغذیه‌ای اهمیت دارند. دیاستاز کربوهیدرات‌ها را برای هضم آسان‌تر هیدرولیز می‌کند. اینورتاز ساکاروز و مالتوز را به گلوکز و فروکتوز هیدرولیز می‌کند. گلوکز اکسیداز واکنش تبدیل گلوکز به اسید گلوکونیک و پراکسید هیدروژن را کاتالیز می‌کند. عسل همچنین حاوی کاتالاز و اسید فسفاتاز است. فعالیت آنزیمی معمولاً به‌صورت فعالیت دیاستاز اندازه‌گیری و با عدد دیاستاز (DN) بیان می‌شود. استانداردهای عسل حداقل عدد دیاستاز 8 را برای عسل فرآوری‌شده تعیین می‌کنند.
مخمر و میکروارگانیسم‌ها در عسل
عسل استخراج‌شده حاوی مواد نامطلوبی مانند مخمر (عموماً اسمزی‌دوست و مقاوم به قند) و سایر میکروارگانیسم‌های مقاوم به حرارت است. این عوامل مسئول فساد عسل در طول نگهداری هستند. تعداد زیاد مخمر به تخمیر سریع عسل می‌انجامد. سرعت تخمیر عسل با میزان آب/رطوبت نیز ارتباط دارد. میزان رطوبت 17% سطحی ایمن برای کند کردن فعالیت مخمر در نظر گرفته می‌شود. از سوی دیگر، با کاهش میزان رطوبت، احتمال بلورزایی افزایش می‌یابد. تعداد مخمر 500cfu/mL یا کمتر، سطحی قابل‌قبول از نظر تجاری محسوب می‌شود.
بلورزایی / دانه‌دانه‌شدن عسل
عسل به‌طور طبیعی متبلور می‌شود، زیرا محلولی فوق‌اشباع از قند با میزان قند بیش از 70% در برابر میزان آب حدود 18% است. گلوکز به‌طور خودبه‌خودی با از دست دادن آب و تبدیل شدن به حالت اشباع پایدارتر گلوکز مونوهیدرات، از حالت فوق‌اشباع خارج و رسوب می‌کند. این امر به تشکیل دو فاز می‌انجامد – یک فاز مایع در بالا و یک شکل بلوری جامدتر در پایین. بلورها شبکه‌ای تشکیل می‌دهند که سایر اجزای معلق عسل را بی‌حرکت می‌کند و بدین‌ترتیب حالتی نیمه‌جامد ایجاد می‌شود (National Honey Board, 2007). بلورزایی یا دانه‌دانه‌شدن نامطلوب است، زیرا مشکلی جدی در فرآوری و بازاریابی عسل به شمار می‌رود. همچنین، بلورزایی جریان خروج عسل فرآوری‌نشده از ظروف نگهداری را محدود می‌کند.
تیمار حرارتی در فرآوری عسل
پس از استخراج و فیلتراسیون، عسل برای کاهش میزان رطوبت و از بین بردن مخمر تحت تیمار حرارتی قرار می‌گیرد. گرمایش به مایع‌شدن بلورهای موجود در عسل کمک می‌کند. اگرچه تیمار حرارتی می‌تواند به‌طور مؤثر کاهش رطوبت را کاهش دهد، بلورزایی را کاهش دهد و به تأخیر بیندازد و سلول‌های مخمر را به‌طور کامل از بین ببرد، موجب افت کیفیت محصول نیز می‌شود. گرمایش میزان هیدروکسی‌متیل‌فورفورال (HMF) را به‌طور قابل‌توجهی افزایش می‌دهد. حداکثر میزان مجاز قانونی HMF برابر با 40mg/kg است. افزون بر این، گرمایش فعالیت آنزیم‌ها (برای مثال دیاستاز) را کاهش می‌دهد، بر ویژگی‌های حسی اثر می‌گذارد و تازگی عسل را کاهش می‌دهد. فرآوری حرارتی همچنین رنگ طبیعی عسل را تیره می‌کند (قهوه‌ای‌شدن). به‌ویژه گرمایش در دمای بالاتر از 90°C موجب کاراملی‌شدن قند می‌شود. به‌دلیل انتقال و مواجههٔ غیریکنواخت با دما، تیمار حرارتی در از بین بردن میکروارگانیسم‌های مقاوم به حرارت موفقیت کامل ندارد.
به‌دلیل محدودیت‌های تیمار حرارتی، تلاش‌های پژوهشی بر جایگزین‌های غیرحرارتی مانند تابش مایکروویو، گرمایش فروسرخ، اولترافیلتراسیون و فراصوت‌دهی متمرکز شده‌اند. فراصوت‌دهی به‌عنوان یک تیمار غیرحرارتی، مزایای بزرگی در مقایسه با روش‌های جایگزین فرآوری عسل ارائه می‌دهد.
Hielscher Ultrasonics هموژنایزرهای فراصوتی با عملکرد بالا را در مقیاس‌های مختلف، از آزمایشگاهی تا صنعتی، تولید می‌کند.