Ultraäänellä parannettu jäätelön tuotanto

Tehoultraäänen käytöllä on useita hyödyllisiä vaikutuksia korkealaatuisen jäätelön tuotantoon. Ultraäänikäsittelyn tärkeimpiin etuihin kuuluvat kidekoon pienentäminen ja jäätelön jäätymisen nopeuttaminen. Näin ultraäänikäsittely parantaa laatua ja kuluttajan aistikokemusta sekä vähentää samalla tuotantokustannuksia.

Ultraäänen vaikutukset jäätelön valmistukseen

Jäätelön tuotanto edellyttää pitkälle kehitettyä prosessointia, jotta saadaan korkealaatuinen makea elintarvike, joka täyttää asiakkaiden vaatimukset. Monimutkaiset prosessointivaiheet johtuvat pääasiassa siitä, että jäätelö on yksi monimutkaisimmista elintarvikkeista: jäätelö on sekä vaahto että emulsio. Se sisältää jääkiteitä ja jäätymätöntä nestemäistä seosta. Jäätelön valmistuksessa käytetty suuritehoinen ultraääni voi edistää jääkiteiden ydintymistä ja siten nopeuttaa jäätymisprosessiin liittyvää lämmön- ja aineensiirtoa. Näin ultraäänikäsittely pienentää kidekokoa ja lyhentää jäätymisaikaa jäätelön tuotannossa. Mortazavin ja Tabatabaien tutkimus osoitti, että jäätymisaikaa jäätelön prosessoinnissa voitiin lyhentää noin 30 % käyttämällä ultraäänikäsittelyä 20 min ajan.

Jäätelön tuotanto ja ultraäänen hyödyt

Jäätelön tuotantoon tarvitaan jäätelöseos. Tämä jäätelöseos koostuu maidosta, maitojauheesta, kermasta, voista tai kasvirasvasta, sokerista, kuiva-aineesta, emulgointiaineesta, stabilointiaineesta sekä lisäaineksista, kuten hedelmistä, pähkinöistä, aromeista ja väriaineista. Tämä erityinen seos on homogenoitava ja pastöroitava, minkä jälkeen sitä sekoitetaan hitaasti jäätymisprosessin aikana suurten jääkiteiden muodostumisen estämiseksi. Samalla seokseen sekoitetaan hyvin pieniä ilmakuplia niin kutsutussa ilmastusprosessissa, jossa jäätelö vaahdotetaan rakenteeltaan tasaiseksi kylmäksi jälkiruoaksi. Ultraäänikäsittely edistää jäätelöseoksen kaikkien ainesosien tasaista jakautumista ja edesauttaa samalla pastörointia. Lue lisää nestemäisten elintarvikkeiden ultraäänipastöroinnista täältä!
Tämän jälkeen ultraäänikäsittelyä käytetään jäätelön tuotannon jäätymisvaiheessa. Ultraäänikäsittely edistää jääkiteiden ydintymistä ja kasvua, jolloin jäätymisprosessi nopeutuu merkittävästi. Samalla ultraäänikäsittely pienentää jääkiteiden kokoa, jolloin saadaan tasaisen pieniä jääkiteitä. Tämä antaa jäätelölle tasaisen rakenteen ja miellyttävän suutuntuman – molemmat ovat kuluttajien suuresti arvostamia laatuominaisuuksia.

Jäätelön tuotantovaiheet

Jäätelön valmistuksessa on viisi vaihetta:

1. jäätelöseoksen valmistus
2. jäätelöseoksen homogenointi, pastörointi ja kypsytys
3. jäädytys ja ilmastus
4. muotoilu ja muottiin valaminen
5. kovetus ja pakkaus

Jäätelön tuotantovaiheet.
Lähde: Dairy Processing Handbook. Julkaisija Tetra Pak Processing Systems AB, Lund, Ruotsi. s. 387.

Ultraäänellä edistetty jäätelön jäätyminen

Jäätymisprosessin aikana alijäähtyneestä vedestä muodostuu kiteitä. Jääkiteiden morfologialla on tärkeä merkitys jäätyneiden ja osittain jäätyneiden elintarvikkeiden rakenteellisten ja fysikaalisten ominaisuuksien kannalta. Jääkiteiden koko ja jakautuminen ovat erityisen tärkeitä sulatettujen, kudosrakenteisten tuotteiden laadulle. Jäätelössä suositaan pienempiä jääkiteitä, koska suuret kiteet aiheuttavat jäisen rakenteen. Ydintyminen on tärkein tekijä kidekokojakauman hallinnassa kiteytymisen aikana. Siksi jäätymisnopeus on yleensä parametri, jolla säädellään jäätelön jääkiteiden kokoa ja kokojakaumaa. Vatkauksen ja jäädytyksen aikana lisätään ilmaa jäätelön tasaisen rakenteen saavuttamiseksi. Niin kutsuttu ”over-run”, eli lisätyn ilman määrä, suhteutetaan – kunkin reseptin mukaisesti – kiinteiden aineiden ja veden yhteenlaskettuun tilavuuteen. Siksi over-run vaihtelee jäätelöreseptien ja prosessivirtojen mukaan. Tavallisen jäätelön over-run on 100 %, mikä tarkoittaa, että lopputuotteessa on yhtä suuri tilavuus jäätelöseosta ja ilmakuplia.
Hielscherin tehokkaiden ultraääniprosessorien käyttö parantaa jäätelön laatua edistämällä kiteytymistä, pienentämällä jääkiteiden kokoa ja estämällä kerrostumien muodostumista jäädytyspinnalle. Parempi koostumus ja kermaisempi suutuntuma saavutetaan pienempien jääkiteiden ja ilmakuplien paremman jakautumisen ansiosta. Merkittävästi nopeampi jäätyminen, jossa jäätymisaika lyhenee noin 30 %, johtaa suurempaan prosessikapasiteettiin ja energiatehokkaampaan tuotantoprosessiin.

Tieteellisesti osoitettu: ultraäänikäsittely parantaa jäätelön laatua

Aslan ja Dogan (2021) tutkivat ultraäänikäsittelyn vaikutuksia jäätelön tuotantoon käyttämällä Hielscherin anturityyppistä ultraäänilaitetta UP400St (katso vasemmalla oleva kuva). Tutkimustulokset osoittivat, että ultraääni edistää hiukkaskoon pienentymistä kavitaation ansiosta. Oli selvää, että ultraäänikäsittely parantaa jäätelön ja pakastettujen elintarvikkeiden laatua, sillä se tuotti pienempiä jääkiteitä. Koska jääkiteet antavat jäätelölle ainutlaatuisen suutuntuman, on erittäin tärkeää saada jäätymisprosessissa aikaan mahdollisimman pienet kiteet rakeisen rakenteen estämiseksi ja jäätelön halutun tasaisuuden ja pehmeyden saavuttamiseksi. Tutkimuksessa todettiin myös, että ultraäänihomogenointi tuottaa hyvin dispergoituneen emulsion. Elintarvikkeen aistinvaraisia ominaisuuksia ja makua arvioivan kuluttajapaneelin testit osoittivat, että jäätelön ultraäänihomogenointi auttaa vastaamaan kuluttajien mieltymyksiin pienempien jääkiteiden ja niihin liittyvän miellyttävän suutuntuman ansiosta.
(vrt. Aslan ja Dogan, 2021)

Tehokkaat ultraääniprosessorit elintarvikkeiden käsittelyyn jäätelön tuotannossa

Hielscher Ultrasonicsilla on pitkä kokemus tehoultraäänen käytöstä elintarvike- ja juomateollisuudessa sekä monilla muilla teollisuudenaloilla. Ultraääniprosessorimme on varustettu helposti puhdistettavilla sonotrodeilla ja virtauskennoilla (nesteen kanssa kosketuksissa olevat osat), jotka soveltuvat paikallaan puhdistukseen (CIP) ja paikallaan sterilointiin (SIP).
Hielscher Ultrasonicsin teolliset ultraäänilaitteet voivat tuottaa erittäin suuria amplitudeja jatkuvassa 24/7-käytössä. Amplitudin tarkka säätö matalista korkeisiin intensiteetteihin on tärkeää ultraäänikäsittelyprosessin hienosäätämiseksi jäätelöreseptin tavoiteltujen tuoteominaisuuksien mukaiseksi.
Hielscher tarjoaa kaikenkokoisten elintarvikkeiden ultraääniprosessorien valikoimallaan luotettavia järjestelmiä elintarvikkeiden ja juomien, myös jäätelön, erä- ja jatkuvatoimiseen käsittelyyn. Pienelle käsityöjäätelöä valmistavalle jäätelöliikkeelle ultraäänilaitemallit UP400ST (400 wattia) tai UIP1000hdT (1 000 wattia) tarjoavat riittävän käsittelykapasiteetin, kun taas teolliseen jäätelönvalmistuslaitokseen asennetaan suuren käsittelykapasiteetin ultraäänilaitemallit UIP6000hdT (6 000 wattia) tai UIP16000hdT (16 000 wattia).
Alla oleva taulukko antaa käsityksen ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:

Kirjallisuus / Lähteet

• 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.