Ultrasonication ja sen moninaiset sovellukset elintarvikkeiden jalostuksessa

Teho-ultraääni tarjoaa monipuolisia mahdollisuuksia tehokkaisiin ja luotettaviin elintarvikkeiden jalostussovelluksiin. Elintarviketeollisuuden yleisimpiä sovelluksia ovat sekoittaminen & homogenisointi, emulgointi, dispergointi, solujen häiriöt ja solunsisäisen materiaalin uuttaminen, entsyymien aktivointi tai deaktivointi (joka riippuu ultraääniintensiteetistä), säilyttäminen, stabilointi, liuottaminen ja kiteytys, hydraus, lihan mureuttaminen, kypsyminen, vanhentaminen ja hapettaminen sekä kaasunpoisto ja ruiskukuivaus.

Seuraavassa esitellään Hielscher-sonikaattoreiden erilaisia valittuja sovelluksia elintarvikkeiden jalostuksessa. Napsauta erityisiä linkkejä saadaksesi perusteellista tietoa kiinnostavasta sovelluksesta!

Makujen ja bioaktiivisten yhdisteiden uuttaminen ultraäänellä

Ultraääniuuttoa käytetään laajalti elintarviketeollisuudessa bioaktiivisten yhdisteiden, aromimolekyylien ja proteiinien tehokkaaseen talteenottoon käyttämällä suuritehoista ultraääntä, joka tehostaa massansiirtoa ja rikkoo solurakenteita. Tästä johtuvat kavitaatioefektit lisäävät uuton saantoa ja nopeutta samalla kun ne toimivat alhaisissa lämpötiloissa, auttavat säilyttämään herkät yhdisteet ja mahdollistavat puhtaan, skaalautuvan käsittelyn ilman aggressiivisia liuottimia.

Ultraääniuuttoa käytetään yleisesti bioaktiivisten yhdisteiden uuttamiseen. Merkittäviä esimerkkejä ultraääniuutosta ovat:

 

 

Kastikkeiden, kastikkeiden ja kermojen emulgointi ultraäänellä

Kokit ja elintarviketieteilijät saavat aikaan erittäin hienoja ja vakaita emulsioita soveltamalla sonikointia öljy-vesiseoksiin. – ilman liiallista kuumuutta tai synteettisiä lisäaineita. Ultraäänikavitaatio mahdollistaa pisarakoon ja hajonnan tarkan hallinnan aina kermaisista kastikkeista, samettisista vinaigretteistä maidottomiin kermoihin ja herkkiin vaahtoihin.
Lue lisää ultraäänellä tehtävistä ruokaemulsioista!

Jogurtin ultraäänikäyminen

Jogurtti on fermentoitu maitotuote, jota voidaan tuottaa pelkästään maidolla tai lisäämällä bakteeriviljelmiä. Bifidobakteerikannat (esim. BB-12, BB-46, B breve) ovat yleisiä probiootteja, joita käytetään jogurtin käymiseen. Bakteerisoluihin levitetty ultraäänikavitaatio voi aiheuttaa niiden tuhoutumisen ja samanaikaisesti β-galaktosidaasin vapautumisen. β-galaktosidaasi on hydrolaasientsyymi, jota käytetään voimakkaasti maidonjalostusteollisuudessa. Ultraäänellä avustettu käyminen kiihtyy nopeamman laktoosihydrolyysin vuoksi, joka johtuu ultraäänellä indusoidusta β-galaktosidaasin vapautumisesta bifidobakteerisoluista.
Ultraäänihomogenisointi vaikuttaa maitorasvapallojen rikkoutumiseen ja erittäin hienojakoiseen jakaumaan.
Ultrasonication voi nopeuttaa käymisnopeutta (lyhentää kokonaistuotantoaikaa jopa 40%) ja parantaa jogurtin laatuominaisuuksia, mikä johtaa korkeampaan viskositeettiin, vahvempaan koagulaatioon ja erinomaiseen tekstuuriin.

Maidon ultraäänihomogenisointi

Maito (esim. lehmän-, puhvelin-, vuohen- tai kamelinmaito) on emulsio tai kolloidinen järjestelmä, joka koostuu voirasvapalloista vesipohjaisessa nesteessä, joka sisältää liuenneita hiilihydraatteja, proteiineja ja mineraaleja. Koska rasva ja vesi pyrkivät erottumaan kahteen vaiheeseen, maito on homogenoitava tasaisen tuotteen saamiseksi. Homogenointi tarkoittaa rasvamolekyylien tasaista jakautumista maitonesteeseen. Ultraääni on tunnettu menetelmä, jota käytetään erilaisissa sovelluksissa maidonjalostuksessa. Maidon ultraäänikäsittely johtaa homogenoituihin rasvapalloihin, jotka jakautuvat tasaisesti ja tasaisesti. Homogenointi suuritehoisella ultraäänellä on tehokasta myös (vegaani- / maidottomille) maidonkorvikkeille, jotka ovat peräisin kasveista, kuten kookosmaidosta tai soijamaidosta.
Sfakianakiksen ja Tzian (2012) tutkimus osoittaa, että ultraäänihomogenisointi vähentää maitorasvapallojen (MFG) kokoa. Alla olevat mikroskooppiset kuvat osoittavat sonikoinnin vaikutukset maitorasvapisaran kokoon. Pienellä amplitudilla (150W) ei ollut tyydyttävää homogenointivaikutusta (kuva 2) ; MFG-koko ja niiden jakautuminen olivat samanlaisia kuin käsittelemätön maito (vertaa kuvat 1 ja 2). Keskiamplitudin ultraäänellä (267,5, 375 W) oli hyvä homogenointivaikutus; MFG:n keskimääräinen halkaisija oli 2 μm (kuvat 3, 4). Suurempi amplitudi (750W) ultraääni pienensi MFG-kokoa ratkaisevasti (kuva 6), jolloin ne tuskin näkyvät optisella mikroskoopilla (100x suurennus); Niiden keskimääräinen halkaisija oli 0,3 μm.

(2012) tutki ultrasonicationin vaikutusta kaseiiniin ja kalsiumiin. He käyttivät ultraääniaaltoja (20 kHz) tuoreen rasvattoman maidon, rekonstruoidun misellikaseiinin ja kaseiinijauheen näytteisiin. He sonikoivat näytteitä, kunnes maitorasvapallot pienenivät noin 10 nm: iin. Sonikoidun maidon analyysi osoittaa, että kaseiinimisellien koko on muuttumaton. Liukoisen heraproteiinin pieni lisääntyminen ja vastaava viskositeetin lasku tapahtui myös sonikoinnin ensimmäisten minuuttien aikana. Tutkimuksessa todettiin, että kaseiinimisellit ovat stabiileja sonikoinnin aikana ja ultraäänikäsittely ei vaikuta liukoiseen kalsiumpitoisuuteen. [Chandrapala et ai., 2012]

Ultraäänisokerin kiteytys makeisille

Hallittu sonikaatio mahdollistaa kiteiden kylvön aloittamisen (ytimien luomisen) ja vaikuttaa kiteiden kasvuun. Ultraäänisäteilytyksessä muodostuu pienempiä ja siten enemmän kiteitä. Ultraääni auttaa kiteytysprosessia kahdella tavalla: Ensinnäkin tehon ultraääni on erittäin tehokas työkalu tasaisen liuoksen luomiseksi, joka on kiteytymisen lähtöaine. Toisessa vaiheessa ultraääni tukee suuren määrän ytimien muodostumista. Vaikka huono nukleaatio luo pienemmän määrän suuria kiteitä, tehokas nukleaatio muodostaa suuren määrän pieniä hienokokoisia kiteitä. Akustisessa kentässä on jopa mahdollista käynnistää sellaisten sokereiden nukleaatio, jotka normaalisti vastustavat kiteytymistä (esim. D-fruktoosi, sorbitoli).
Kiteytymisen ultraäänimodifikaatio on mielenkiintoinen karkkeja, makeisia, levitteitä, jäätelöä, kermavaahtoa ja suklaata varten.

Syötävien öljyjen ultraäänihydraus

Kasviöljyjen hydraus on tärkeä teollinen suuren mittakaavan prosessi. Hydraamalla nestemäiset kasviöljyt muunnetaan kiinteiksi tai puolikiinteiksi rasvoiksi (esim. margariiniksi). Kemiallisesti tyydyttymättömät rasvahapot muuttuvat Vaiheensiirto katalysoi hydrauksen reaktio vastaaviin tyydyttyneisiin rasvahappoihin lisäämällä vetyatomeja kaksoissidoksiin. Tätä katalyyttistä prosessia voidaan nopeuttaa suuritehoisella ultraäänellä. Yleisesti käytetty katalyytti on nikkeli. Hydrattuja rasvoja käytetään laajasti lyhennysaineina leipomotuotteissa. Tyydyttyneiden rasvojen etuna on niiden pienempi taipumus hapettumiseen ja siten pienempi härskiintymisriski.

Hunajan ultraääninesteytys

Ultraääni tarjoaa tehokkaan ei-lämpömenetelmän, hunajan kiteet hiivan nesteyttämiseksi ja tuhoamiseksi vaikuttamatta hunajan laatuun.
Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja!

Mehujen ja smoothien ultraäänistabilointi

Ei-lämpöruokaprosessitekniikkana ultraääni tarjoaa lievän mutta tehokkaan hoidon, joka tehostaa makuja ja stabiloi ja säilyttää mehut, smoothiet, kastikkeet ja soseet. Ultraäänimehukäsittelyjen tuloksiin kuuluvat parannetut aromit, stabilointi ja säilyttäminen.
Lue täältä lisää mehujen ultraääniparannuksesta & Smoothie!
Lue lisää ultraäänitomaatin käsittelystä!
Opi kuinka sonikaatio säilyttää stevia-makeutetun mansikkamehun ja parantaa samalla ravintoprofiilia!

Viinin ultraääni vanhentaminen & Viina

Power-ultraääni auttaa viinin ja väkevien alkoholijuomien tammeamista sen tehokkaan uuttokapasiteetin ja merkittävästi tehostetun massansiirron ansiosta puukudoksen ja alkoholijuoman välillä.
Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja ultraääniviinin käsittelyn mahdollisuuksista!
Myös viinin, rypäleen puristemehun, oluen ja saken käymisprosessia voidaan lisätä huomattavasti. 50-65%: n kiihtyvyysaste on saavutettu!
Saat lisätietoja ultraäänellä avustetusta käymisestä napsauttamalla tätä!

Ultraäänellä kiihdytetty jäätelön jäädyttäminen

Jäätelön valmistukseen tarvitaan jäätelöseos. Tämä jäätelöseos koostuu maidosta, maitojauheesta, kermasta, voista tai kasvirasvasta, sokerista, kuivasta massasta, emulgointiaineesta, stabilointiaineesta sekä lisäaineista, kuten hedelmistä, pähkinöistä, makuista ja väriaineista. Tämä erityinen seos on homogenoitava ja pastöroitava, sitten sitä sekoitetaan hitaasti jäädytysprosessin aikana suurten jääkiteiden muodostumisen estämiseksi. Tällöin hyvin pienet ilmakuplat sekoitetaan (ns. ilmastusprosessi) jäätelön vaahdottamiseksi, jolloin saadaan tasaisesti kuvioitu kylmä jälkiruoka. Tämä on prosessivaihe, jossa ultrasonicationia voidaan käyttää jäätelön laadun parantamiseksi.
Jäätymisprosessin aikana alijäähtyneestä vedestä muodostuu kiteitä. Jääkiteiden morfologialla on tärkeä merkitys pakastettujen ja puoliksi pakastettujen elintarvikkeiden rakenteellisten ja fysikaalisten ominaisuuksien kannalta. Koska jääkiteiden koolla ja jakaumalla on erityinen merkitys sulatettujen kudostuotteiden laadun kannalta, jäätelössä suositaan pienempiä jääkiteitä, koska suuret kiteet johtavat jäiseen rakenteeseen. Nukleaatio on tärkein tekijä kiteytymisen aikana tapahtuvan kiteiden kokojakauman säätelyssä. Näin ollen jäädytysnopeus on yleensä parametri, jota käytetään jäätelön jääkiteiden koon ja kokojakauman hallintaan. Jäätelön tasaisen rakenteen aikaansaamiseksi vatkaamisen ja jäädyttämisen aikana jäätelöön ruiskutetaan ilmaa. Ns. “over-run”, injektoidun ilman määrä suhteutetaan - erityisesti kyseiseen reseptiin - suhteessa kiintoaineen ja veden yhteenlaskettuun tilavuuteen. Ylimeno vaihtelee siis eri jäätelöreseptien ja prosessivirtojen vuoksi. Tavanomaisen jäätelön ylimenevä osuus on 100 prosenttia, mikä tarkoittaa, että lopputuote koostuu yhtä suuresta määrästä jäätelöseosta ja ilmakuplista.
Hielscherin suuritehoisten ultraäänihomogenisaattoreiden käyttö tarjoaa paremman jäätelön laadun vähentämällä jääkiteen kokoa ja välttämällä jäätymispinnan kuoriutumista. Parempi koostumus ja kermaisempi suutuntuma saavutetaan pienemmän jäätelökiteen koon ja paremman ilmakuplien jakautumisen ansiosta. Huomattavasti lyhyemmät jäätymisajat johtavat suurempaan prosessikapasiteettiin ja energiatehokkaampaan tuotantoprosessiin.

Taikinan ultraääniilmastus

Ilmastoituja elintarvikkeita, kuten pesusienikakkuja, voidaan parantaa merkittävästi sonikoimalla.Tehoultrasonicin käyttö taikinan sekoitusvaiheessa parantaa pesusienikakkujen laatua, sillä niiden kovuus vähenee ja kakun jousittavuus, koheesio ja joustavuus paranevat. Testejä varten kaikki ainesosat on sekoitettu keskenään noudattaen "all-in" -menetelmää.” Menetelmä tarkoittaa, että taikinan valmistukseen on lisätty samanaikaisesti vähävalkuaispitoista täysjauhoa, emulgointiainetta, maissitärkkelystä, sokeria, leivinjauhetta, suolaa ja tuoreita kokonaisia kananmunia. Ennen sonikointia ainesosat on sekoitettu tasaisesti keskenään, jotta ultraääni vaikuttaa tasaiseen taikinaseokseen. Ultraäänellä ilmastetun kakun kovuus, kumimaisuus ja pureskeltavuus olivat alhaisemmat, kun taas kakun jousittavuus, koossapysyvyys ja elastisuus olivat hieman korkeammat kuin kontrollikakun.

Suklaan ultraäänikiteytys ja konching

Sonikaatio on tunnettu uuttokapasiteetistaan. Kaakaopavusta kaakaovoita voidaan vapauttaa soluista ultraäänijauhatuksella ja uuttamalla.
Ultraääni on vaihtoehtoinen tekniikka suklaan sokerikiteiden rikkomiseksi ja tarjoaa siten samanlaiset vaikutukset kuin conching.

Lihan ultraääni mureneminen

Voimakkaiden ultraääniaaltojen soveltaminen lihaan johtaa lihan rakenteen mureutumiseen. Merkittävä tarjouskilpailu saavutetaan vapauttamalla myofibrillaarisia proteiineja lihassoluista. Mureuttamisvaikutuksen lisäksi ultraääni parantaa myös lihan vedensitomiskykyä ja yhteenkuuluvuutta.
Täältä löydät lisätietoja lihan mureuttamisesta tehoultraäänellä ja sonicator MeatBuzzerilla!

Sonikaatio keittiöissä ja baareissa

Ultraäänimonitoimikoneet ovat löytäneet tiensä myös gourmet-keittiöön. Hielscher-ultraäänilaitteita käyttävät premium-kokki, kuten kaksi Michelin-tähdellä palkittua kokkia Sang-Hoon Degeimbre.
Klikkaa tästä, jos olet kiinnostunut hänen kuuluisan ultraäänikatkarapuvarastonsa reseptistä!
Ultraääni cocktail-reseptejä, napsauta tätä!

 

Sonikaattorit kosher- ja halal-elintarvikkeiden jalostukseen

Hielscher Ultrasonics voi tarjota kosher- tai halal-sertifikaatin sonikaattoreilleen pyynnöstä. Tämä tarkoittaa, että sonikaattorit on valmistettu ja käsitelty näiden uskonnollisten ruokavaliolakien tiukkojen ohjeiden mukaisesti. Kosher-sertifiointi varmistaa, että sonikoijat on tuotettu ilman eläinperäisiä sivutuotteita tai johdannaisia, kun taas halal-sertifiointi varmistaa, että sonikaattoreita on käsitelty tavalla, joka on yhdenmukainen islamilaisten ruokavalioperiaatteiden kanssa.

Jos tarvitset kosher- tai halal-sertifioitua Hielscher-sonikaattoria, ota meihin yhteyttä ja järjestämme mielellämme tarvittavan sertifioinnin.