بهبود تولید بستنی با فراصوت
استفاده از فراصوت پرتوان چندین اثر مفید بر تولید بستنی باکیفیت دارد. مهم‌ترین مزایای فراصوت‌دهی شامل کاهش اندازهٔ بلورها و تسریع انجماد بستنی است. به‌این‌ترتیب، فراصوت‌دهی کیفیت و تجربهٔ حسی مصرف‌کننده را بهبود می‌بخشد و هم‌زمان هزینه‌های تولید را کاهش می‌دهد.
اثرات فراصوت بر تولید بستنی
تولید بستنی مستلزم فرآوری پیچیده‌ای است تا محصول غذایی شیرین و باکیفیتی به دست آید که خواسته‌های مشتریان را برآورده کند. پیچیدگی مراحل فرآوری عمدتاً از این واقعیت ناشی می‌شود که بستنی یکی از پیچیده‌ترین مواد غذایی است: بستنی هم کف است و هم امولسیون. این محصول حاوی بلورهای یخ و یک مخلوط مایع منجمدنشده است. فراصوت پرتوان که هنگام تولید بستنی اعمال می‌شود، می‌تواند هسته‌زایی بلورهای یخ را تقویت کند تا فرایند انتقال حرارت و جرمِ همراه با انجماد تسریع شود. به‌این‌ترتیب، فراصوت‌دهی اندازهٔ بلورها را کاهش می‌دهد و زمان انجماد را در تولید بستنی کوتاه می‌کند. پژوهش Mortazavi و Tabatabaie نشان داد که با فراصوت‌دهی به‌مدت 20 min می‌توان زمان انجماد در فرآوری بستنی را حدود 30% کاهش داد.
پردازشگر صنعتی UIP2000hdT (2kW) برای تولید بستنی. فراصوت همگن‌سازی و تبلور را تقویت می‌کند و فرایند انجماد را سرعت می‌بخشد.
تولید بستنی و مزایای فراصوت
برای تولید بستنی، به مخلوط بستنی نیاز است. این مخلوط شامل شیر، شیر خشک، خامه، کره یا چربی گیاهی، شکر، مادهٔ خشک، امولسیفایر، پایدارکننده و همچنین افزودنی‌هایی مانند میوه‌ها، مغزها، طعم‌دهنده‌ها و رنگ‌های خوراکی است. این مخلوط ویژه باید همگن و پاستوریزه شود؛ سپس در طول فرایند انجماد به‌آرامی هم زده می‌شود تا از تشکیل بلورهای بزرگ یخ جلوگیری شود. در این مرحله، حباب‌های بسیار ریز هوا در مخلوط وارد می‌شوند (فرایندی موسوم به هوادهی) تا بستنی کف کند و دسری سرد با بافتی لطیف به دست آید. فراصوت‌دهی توزیع یکنواخت همهٔ اجزای مخلوط بستنی را تقویت می‌کند و هم‌زمان به پاستوریزاسیون نیز کمک می‌کند. دربارهٔ پاستوریزاسیون فراصوتی مواد غذایی مایع، اینجا بیشتر بخوانید!
در ادامه، فراصوت‌دهی در مرحلهٔ انجمادِ تولید بستنی اعمال می‌شود. فراصوت‌دهی هسته‌زایی و رشد بلورهای یخ را تقویت می‌کند و در نتیجه فرایند انجماد به‌طور چشمگیری سرعت می‌گیرد. هم‌زمان، فراصوت‌دهی اندازهٔ بلورهای یخ را کاهش می‌دهد تا بلورهای یخِ ریز و یکنواخت به دست آیند. این امر به بستنی بافتی لطیف و حس دهانی خوشایندی می‌دهد – دو ویژگی کیفی که برای مصرف‌کنندگان ارزش زیادی دارند.
مراحل تولید بستنی
تولید بستنی پنج مرحله دارد:
- آماده‌سازی مخلوط بستنی
- همگن‌سازی، پاستوریزاسیون و رساندن مخلوط بستنی
- انجماد و هوادهی
- شکل‌دهی و قالب‌گیری
- سخت‌سازی و بسته‌بندی
مراحل تولید بستنی.
منبع: Dairy Processing Handbook. منتشرشده توسط Tetra Pak Processing Systems AB، لوند، سوئد. ص.387.
سلول جریان شیشه‌ای فراصوتی که تیمار فراصوت‌دهی بستنی بر پایهٔ لبنیات را نشان می‌دهد
تقویت انجماد بستنی با فراصوت
در طول فرایند انجماد، بلورها از آب فوق‌سرد تشکیل می‌شوند. ریخت‌شناسی بلورهای یخ نقش مهمی در ویژگی‌های بافتی و فیزیکی مواد غذایی منجمد و نیمه‌منجمد دارد. همان‌طور که اندازه و توزیع بلورهای یخ برای کیفیت محصولات دارای بافتِ یخ‌زدایی‌شده اهمیت ویژه‌ای دارد، در بستنی نیز بلورهای کوچک‌تر یخ ترجیح داده می‌شوند، زیرا بلورهای بزرگ بافتی یخی ایجاد می‌کنند. هسته‌زایی مهم‌ترین عامل برای کنترل توزیع اندازهٔ بلورها در طول تبلور است. ازاین‌رو، سرعت انجماد معمولاً پارامتری است که برای کنترل اندازه و توزیع اندازهٔ بلورهای یخ در بستنی به کار می‌رود. هنگام هم‌زدن و انجماد، هوا تزریق می‌شود تا بافت لطیف بستنی حاصل شود. «اورران»، یعنی مقدار هوای تزریق‌شده، متناسب با حجم مجموع مواد جامد و آب – با توجه به دستور ساخت مشخص – تنظیم می‌شود. بنابراین، اورران بسته به فرمولاسیون‌های مختلف بستنی و جریان‌های فرآوری متفاوت است. بستنی استاندارد اورران 100% دارد؛ به این معنی که محصول نهایی از حجم‌های برابر مخلوط بستنی و حباب‌های هوا تشکیل شده است.
استفاده از پردازشگرهای فراصوت با عملکرد بالای Hielscher، با تقویت تبلور، کاهش اندازهٔ بلورهای یخ و جلوگیری از تشکیل لایهٔ رسوبی روی سطح انجماد، کیفیت بستنی را بهبود می‌بخشد. کاهش اندازهٔ بلورهای یخ بستنی و بهبود توزیع حباب‌های هوا موجب دستیابی به قوام بهتر و حس دهانی خامه‌ای‌تر می‌شود. کوتاه‌شدن چشمگیر فرایند انجماد با کاهش حدود 30% در زمان انجماد، ظرفیت فرایند را افزایش می‌دهد و فرایند تولید را از نظر مصرف انرژی کارآمدتر می‌کند.
سونیکاتور UP400St برای بهبود کاهش اندازهٔ ذرات و بلورها در بستنی
اثبات‌شده از نظر علمی: بهبود کیفیت بستنی با فراصوت‌دهی
Aslan و Dogan (2021) اثرات فراصوت‌دهی بر تولید بستنی را با استفاده از سونیکاتور پروبی UP400St ساخت Hielscher بررسی کردند (تصویر سمت چپ را ببینید). نتایج پژوهش نشان داد که فراصوت از طریق کاویتاسیون، کاهش اندازهٔ ذرات را تقویت می‌کند. مشخص شد که فراصوت‌دهی با ایجاد بلورهای کوچک‌تر یخ، کیفیت بستنی و محصولات غذایی منجمد را بهبود می‌بخشد. از آنجا که بلورهای یخ حس دهانی منحصربه‌فردی به بستنی می‌دهند، دستیابی به کوچک‌ترین بلورها در فرایند انجماد برای جلوگیری از ساختار دانه‌دانه و رسیدن به لطافت و نرمی مطلوب بستنی بسیار مهم است. این مطالعه همچنین نتیجه گرفت که همگن‌سازی فراصوتی امولسیونی با پراکندگی مناسب ایجاد می‌کند. ارزیابی ویژگی‌های حسی و طعم توسط گروهی از مصرف‌کنندگان نشان داد که همگن‌سازی فراصوتی بستنی، با ایجاد بلورهای کوچک‌تر یخ و حس دهانی خوشایند ناشی از آن، به تأمین ترجیحات مصرف‌کنندگان کمک می‌کند.
(رجوع کنید به Aslan و Dogan، 2021)
پردازشگرهای فراصوتی مواد غذایی با عملکرد بالا برای تولید بستنی
Hielscher Ultrasonics تجربه‌ای طولانی در کاربرد فراصوت پرتوان در صنعت غذا و نوشیدنی و همچنین بسیاری از دیگر شاخه‌های صنعتی دارد. پردازشگرهای فراصوتی ما به سونوتْرودها و سلول‌های جریان (قطعات در تماس با سیال) مجهز هستند که به‌آسانی تمیز می‌شوند (شست‌وشو در محل CIP / استریل‌سازی در محل SIP).
سونیکاتورهای صنعتی Hielscher Ultrasonics می‌توانند در کارکرد پیوستهٔ 24/7 دامنه‌های بسیار بالایی ارائه دهند. کنترل دقیق دامنه از شدت‌های ملایم تا بالا برای تنظیم دقیق فرایند فراصوت‌دهی متناسب با ویژگی‌های هدفِ محصول در فرمولاسیون بستنی اهمیت دارد.
Hielscher با ارائهٔ پردازشگرهای فراصوتی مواد غذایی در هر اندازه، سامانه‌های قابل‌اعتمادی برای تیمار ناپیوسته و پیوستهٔ محصولات غذایی و نوشیدنی، از جمله بستنی، عرضه می‌کند. درحالی‌که مدل‌های سونیکاتور UP400ST (400 وات) یا UIP1000hdT (1000 وات) ظرفیت فرآوری کافی برای یک کارگاه کوچک تولید ژلاتوی دست‌ساز فراهم می‌کنند، یک واحد صنعتی تولید بستنی مدل‌های سونیکاتور با ظرفیت پردازش بالای UIP6000hdT (6000 وات) یا UIP16000hdT (16٬000 وات) را نصب خواهد کرد.
جدول زیر نمایی از ظرفیت تقریبی فرآوری دستگاه‌های فراصوتی 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 |
| قابل اعمال نیست | 10 تا 100L/min | UIP16000 |
| قابل اعمال نیست | بیشتر | مجموعه‌ای از دستگاه‌های UIP16000 |
با ما تماس بگیرید! / از ما بپرسید!
منابع علمی / مراجع
- Mortazavi, A. and Tabatabaie, F. (2008): Study of Ice Cream Freezing Process after Treatment with Ultrasound. World Appl. Sci. J 4, 188-190.
- Aslan Türker, Duygu; Dogan, Mahmut (2021): Effects of ultrasound homogenization on the structural and sensorial attributes of ice cream: optimization with Taguchi and data envelopment analysis. Journal of Food Measurement and Characterization 15, 2021, 1-11.
- Vildan Akdeniz, A. Sibel Akalın (2019): New approach for yoghurt and ice cream production: High-intensity ultrasound. Trends in Food Science & Technology, Volume 86, 2019. 392-398.
- Petzold, G. and Aguilera, J. M. (2009): Ice Morphology: Fundamentals and Technological Applications in Foods. Food Biophysics Vol.4, No. 4, 378-396.
- Dairy Processing Handbook. Published by Tetra Pak Processing Systems AB, S-221 86 Lund, Sweden. p.387.
Hielscher Ultrasonics هموژنایزرهای فراصوتی با عملکرد بالا برای کاربردهای اختلاط، پراکنده‌سازی، امولسیون‌سازی و استخراج در مقیاس‌های آزمایشگاهی، پایلوت و صنعتی تولید می‌کند.
Hielscher Ultrasonics هموژنایزرهای فراصوتی با عملکرد بالا تولید می‌کند، از مقیاس آزمایشگاهی تا صنعتی.