עיבוד דבש באולטרסאונד
לדבש יש ביקוש רב כמזון וכתרופה. עיבוד באולטרסאונד הוא אמצעי יעיל להרס מרכיבים בלתי רצויים, כגון גבישים ותאים מיקרוביאליים בדבש. כטכנולוגיית עיבוד לא תרמית, פירוק גבישים בדבש באולטרסאונד מונע עלייה בלתי רצויה ב-HFM ומאפשר שימור טוב יותר של דיאסטאז, ארומה וטעם.
יתרונות פירוק הגבישים בדבש באולטרסאונד
פירוק גבישים באולטרסאונד הוא חלופה יעילה לשיטות חימום מסורתיות לפירוק גבישים בדבש. פירוק גבישים בדבש באולטרסאונד מציע יתרונות רבים בהשוואה לשיטת החימום המקובלת, ולכן עיבוד דבש באולטרסאונד הוא הטיפול העדיף להנזלת דבש, לפירוק גבישים בו ולייצובו:
פירוק גבישים באולטרסאונד מציע כמה יתרונות וניתן להתאימו לכל סוגי הדבש ולכל היקפי הייצור. ניתן לשלוט במכשירי האולטרסאונד של Hielscher במדויק ולהתאים את פעולתם לגורמים כגון צמיגות הדבש, גודל הגבישים ותקני האיכות. כך מכשירי האולטרסאונד של Hielscher מספקים יעילות גבוהה והפעלה פשוטה ובטוחה.
מכשיר אולטרסאונד תעשייתי לפירוק גבישים בדבש ולייצובו בטיפול אחיד ביותר בקו הייצור.
תמונות מיקרוסקופיות של דבש שעבר טיפול:
(a) דגימת ביקורת. לפני הטיפול, הדבש נראה כרשת של גבישים דמויי מחט. העיגולים הכהים הם בועות אוויר. (b) דגימות שחוממו ל-40°C לאחר טיפול תרמי של 20 min; (c) דגימות שטופלו ב-40°C+ אולטרסאונד לאחר טיפול של 20 min.
(מאמר מחקר ותמונה: ©Deora et al., 2013)
עיבוד דבש באולטרסאונד
טיפול אולטרסוני הוא חלופת עיבוד לא תרמית למוצרי מזון נוזליים רבים. כוחו המכני משמש להשבתת מיקרואורגניזמים ולהקטנת גודל החלקיקים באופן עדין אך יעיל. כאשר דבש נחשף לטיפול אולטרסוני, רוב תאי השמרים מושמדים. תאי שמרים ששורדים את הסוניקציה מאבדים בדרך כלל את יכולתם לגדול. הדבר מפחית במידה ניכרת את קצב התסיסה של הדבש.
טיפול אולטרסוני גם מנזיל את הדבש באמצעות סילוק גבישים קיימים ועיכוב התגבשות נוספת בדבש. בהיבט זה, הוא דומה לחימום הדבש. הנזלה בסיוע אולטרסאונד יכולה להתבצע בטמפרטורות תהליך נמוכות במידה ניכרת, של כ־35°C, ויכולה לקצר את זמן ההנזלה לפחות מ־30 שניות. Kai (2000) חקר את ההנזלה האולטרסונית של סוגי דבש אוסטרליים (Brush box, Stringy bark, Yapunyah ו־Yellow box). המחקרים הראו שסוניקציה בתדירות של 20kHz הנזילה לחלוטין את הגבישים בדבש. דגימות שטופלו באולטרסאונד נותרו במצב נוזלי במשך כ־350 ימים (+20% בהשוואה לטיפול בחום). בשל החשיפה המזערית לחום, הנזלה אולטרסונית מביאה לשימור רב יותר של הארומה והטעם. דגימות שעברו סוניקציה מראות רק עלייה קטנה מאוד ב־HMF וירידה קטנה בפעילות הדיאסטאז. מאחר שנדרשת פחות אנרגיה תרמית, השימוש באולטרסאונד מסייע לחסוך בעלויות העיבוד בהשוואה לחימום ולקירור קונבנציונליים.
מכשיר אולטרסוני תעשייתי UIP6000hdT להנזלה ולייצוב מיקרוביאלי של דבש.
המחקרים של Kai (2000) גילו גם שסוגי דבש שונים דורשים עוצמות וזמני סוניקציה שונים. מסיבה זו, אנו ממליצים לערוך ניסויים באמצעות מערכת סוניקציה שולחנית. יש לערוך בדיקות מקדימות במצב אצווה, ואילו ניסויי עיבוד נוספים דורשים תא זרימה לסחרור חוזר בלחץ או לבדיקות בקו.
מה אומר המחקר על המסת גבישים בדבש באמצעות אולטרסאונד
דבש הוא תמיסה רוויה ביתר של גלוקוז, והוא נוטה להתגבש באופן ספונטני בטמפרטורת החדר בצורת גלוקוז מונוהידרט. באופן מסורתי נעשה שימוש בטיפול תרמי כדי להמיס גבישי D-גלוקוז מונוהידרט בדבש ולעכב התגבשות. עם זאת, גישה זו פוגעת בטעמו העדין של הדבש. חוקרים רבים דיווחו על התועלת שבשימוש באולטרסאונד בעוצמה גבוהה בדבש. הוכח כי השימוש באולטרסאונד מסלק גבישים קיימים וגם מאט את תהליך ההתגבשות, ולכן הוא מהווה טכנולוגיה משתלמת מבחינה כלכלית. ניתוח תהליך ההתגבשות מצביע על כך שדגימות דבש שעברו סוניקציה נשארו במצב נוזלי לפרקי זמן ארוכים יותר מדבש שעבר טיפול תרמי. בנוסף, לא נצפו השפעות משמעותיות על מדדי איכות הדבש, כגון תכולת הלחות, המוליכות החשמלית או ה-pH. מחקרים הראו כי באופן כללי, טיפול באולטרסאונד (למשל באמצעות גשוש אולטרסוני מדגם UP400St בתדר 24 kHz, בטיפול באצווה) מוביל להמסה מהירה יותר של גבישים בהשוואה לטיפול תרמי.
(ראו Deora et al., 2013)
Basmacı (2010) השווה בין סוניקציה לבין לחץ הידרוסטטי גבוה כאפשרויות טיפול להנזלת דבש. בעוד שהטיפול בלחץ הידרוסטטי גבוה התגלה כיקר מדי ובלתי יעיל, האולטרסאונד הניב תוצאות טובות מאוד. לפיכך, הומלץ על סוניקציה כחלופה לעיבוד התרמי המסורתי של דבש.
Önur et al. (2018) הגיעו לאותה מסקנה כאשר השוו בין טיפול תרמי קונבנציונלי ב-50ºC, הנזלה אולטרסונית ו… הם ממליצים על עיבוד אולטרסוני של דבש על פני עיבוד תרמי וטיפול בלחץ, בשל הנוחות, זמני העיבוד הקצרים יותר והפגיעה המועטה יותר באיכות.
Sidor et al. (2021) השוו בין הנזלה אולטרסונית לבין חימום במיקרוגל לצורך המסת גבישי סוכר בדבש טיליה, בדבש שיטה ובדבש מפרחים ממינים שונים. חסרונות עיקריים של החימום במיקרוגל היו העלייה המשמעותית בערכי HMF, שינויים בפעילות האנזימטית וירידות גדולות במספר הדיאסטאז. לעומת זאת, הנזלה אולטרסונית גרמה רק לשינויים המזעריים ביותר בתכונות הדבש, ולכן צוות המחקר המליץ בבירור על עיבוד אולטרסוני של דבש כדי לעכב את תהליך ההתגבשות.
סוניקציה מקצרת את זמן ההנזלה של דבש מוצק בלי לפגוע באיכותו.
מכשיר אולטרסוני עילי UIP2000hdT עם cascatrode על מעמד נייד להנזלת דבש ולהמסת סוכר באצוות ובתהליך רציף בקו.
מכשירים אולטרסוניים עתירי ביצועים להמסת גבישים בדבש ולייצובו
Hielscher Ultrasonics מייצרת ומספקת מכשירים אולטרסוניים עתירי ביצועים לעיבוד מזון נוזלי, כגון הנזלת דבש, הפחתת גבישים (המסת סוכר, המסת גבישים) וייצוב מיקרוביאלי. ציוד אולטרסוני שפותח במיוחד לטיפול בדבש מאפשר עיבוד אחיד ואמין. כך מובטח ייצור של דבש באיכות מעולה תוך שמירה על תקני האיכות. לטיפול בדבש, Hielscher Ultrasonics מציעה סונוטרודות מיוחדות (גשושים אולטרסוניים), המתאימות באופן אידיאלי לטיפול אחיד מאוד בנוזלים צמיגים כגון דבש.
הטבלה שלהלן מציגה אומדן של תפוקת העיבוד המשוערת של המכשירים האולטרסוניים שלנו:
| נפח אצווה | ספיקת זרימה | מכשירים מומלצים |
|---|---|---|
| 10 עד 2000mL | 20 עד 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 עד 20L | 0.2 עד 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 עד 100L | 2 עד 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 עד 150L | 3 עד 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 עד 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | גבוהה יותר | אשכול של UIP16000 |
צרו איתנו קשר! / שאלו אותנו!
תכנון, ייצור וייעוץ – איכות תוצרת גרמניה
המכשירים האולטרסוניים של Hielscher ידועים בסטנדרטים הגבוהים ביותר של איכות ותכנון. העמידות וקלות התפעול מאפשרות שילוב חלק של המכשירים האולטרסוניים שלנו במתקנים תעשייתיים. המכשירים האולטרסוניים של Hielscher מתמודדים בקלות עם תנאים קשים וסביבות תובעניות.
Hielscher Ultrasonics היא חברה בעלת הסמכת ISO, והיא שמה דגש מיוחד על מכשירים אולטרסוניים בעלי ביצועים גבוהים, המשלבים טכנולוגיה מתקדמת ביותר וידידותיות למשתמש. כמובן, המכשירים האולטרסוניים של Hielscher תואמים לדרישות CE ועומדים בדרישות UL, CSA ו-RoHs.
- יעילות גבוהה
- טכנולוגיה מתקדמת ביותר
- אמינות ועמידות
- עיבוד באצוות ובקו הייצור
- לכל נפח – מאצוות קטנות ועד לספיקת זרימה גדולה לשעה
- מוכח מדעית
- תוכנה חכמה
- הגדלה פשוטה וליניארית של קנה המידה
- תכונות חכמות (למשל, רישום נתונים)
- CIP (ניקוי במקום)
Hielscher Ultrasonics מייצרת הומוגנייזרים אולטרסוניים בעלי ביצועים גבוהים ליישומי ערבוב, פיזור, תחלוב ומיצוי בקנה מידה מעבדתי, ניסיוני ותעשייתי.
ספרות / מקורות
- 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.
עובדות שכדאי לדעת
רקע על עיבוד דבש
דבש הוא מוצר בעל צמיגות גבוהה, עם טעם, ארומה, צבע ומרקם אופייניים.
דבש מכיל גלוקוז, פרוקטוז, מים, מלטוז, triaccharides ופחמימות אחרות, סוכרוז, מינרלים, חלבונים, ויטמינים ואנזימים, שמרים ומיקרואורגניזמים אחרים עמידים לחום, וכמויות קטנות של חומצות אורגניות (ראו תרשים להלן). רמות גבוהות של טטרציקלינים, תרכובות פנוליות ומי חמצן בדבש מקנות לו תכונות אנטימיקרוביאליות.
הפרופיל התזונתי והרכב הסוכרים של דבש (©www.honey.com)
אנזימים בדבש
דבש מכיל אנזימים המפרקים עמילן. אנזימים רגישים לחום ולכן משמשים מדד לאיכות הדבש ולמידת העיבוד התרמי שעבר. האנזימים העיקריים כוללים אינוורטאז (α-glucosidase), דיאסטאז (α-amylase) וגלוקוז אוקסידאז. לאנזימים אלה חשיבות תזונתית. דיאסטאז מפרק פחמימות בהידרוליזה כדי להקל על עיכולן. אינוורטאז מפרק סוכרוז ומלטוז בהידרוליזה לגלוקוז ולפרוקטוז. גלוקוז אוקסידאז מזרז את התגובה שבה גלוקוז יוצר חומצה גלוקונית ומי חמצן. דבש מכיל גם קטלאז ופוספטאז חומצי. הפעילות האנזימטית נמדדת בדרך כלל כפעילות דיאסטאז ומבוטאת במספר דיאסטאז (DN). תקני הדבש קובעים מספר דיאסטאז מינימלי של 8 בדבש מעובד.
שמרים ומיקרואורגניזמים בדבש
דבש שנרדה מכיל חומרים בלתי רצויים, כגון שמרים (בדרך כלל אוסמופיליים, עמידים לסוכר) ומיקרואורגניזמים אחרים עמידים לחום. הם אחראים לקלקול הדבש במהלך האחסון. ספירת שמרים גבוהה מובילה לתסיסה מהירה של הדבש. קצב התסיסה של הדבש קשור גם לתכולת המים/הלחות. תכולת לחות של 17% נחשבת לרמה בטוחה להאטת פעילות השמרים. מצד שני, הסיכוי להתגבשות עולה ככל שתכולת הלחות יורדת. ספירת שמרים של 500cfu/mL או פחות נחשבת לרמה קבילה מבחינה מסחרית.
התגבשות / גרגור בדבש
דבש מתגבש באופן טבעי משום שהוא תמיסת סוכר ברוויית יתר, עם תכולת סוכר של יותר מ-70% לעומת תכולת מים של כ-18%. הגלוקוז שוקע באופן ספונטני מתוך מצב רוויית היתר, תוך איבוד מים ומעבר למצב רווי יציב יותר של גלוקוז מונוהידראט. הדבר מוביל להיווצרות שתי פאזות – פאזה נוזלית בחלק העליון וצורה גבישית מוצקה יותר מתחתיה. הגבישים יוצרים סריג המקבע רכיבים אחרים של הדבש הנמצאים בתרחיף, וכך נוצר מצב מוצק למחצה (National Honey Board, 2007). התגבשות או גרגור אינם רצויים, שכן הם מהווים בעיה חמורה בעיבוד הדבש ובשיווקו. כמו כן, התגבשות מגבילה את זרימת הדבש הלא מעובד מתוך מכלי האחסון.
טיפול בחום בעיבוד דבש
לאחר הרדייה והסינון, הדבש עובר טיפול תרמי כדי להפחית את רמת הלחות ולהשמיד שמרים. החימום אכן מסייע להנזיל גבישים בדבש. אף שטיפול תרמי יכול לצמצם ביעילות את הפחתת הלחות, להפחית ולעכב התגבשות ולהשמיד לחלוטין תאי שמרים, הוא גם גורם לפגיעה במוצר. החימום מעלה במידה ניכרת את רמת ההידרוקסימתילפורפורל (HMF). הרמה המרבית של HMF המותרת על פי חוק היא 40mg/kg. יתרה מזו, החימום מפחית את פעילות האנזימים (למשל דיאסטאז), משפיע על התכונות החושיות ומפחית את טריות הדבש. עיבוד תרמי גם מכהה את צבעו הטבעי של הדבש (השחמה). בפרט, חימום מעל 90°C גורם לקרמליזציה של הסוכר. בשל העברה לא אחידה של חום וחשיפה לא אחידה אליו, טיפול תרמי אינו משמיד במידה מספקת מיקרואורגניזמים עמידים לחום.
בשל מגבלות הטיפול התרמי, מאמצי המחקר מתמקדים בחלופות שאינן תרמיות, כגון קרינת מיקרוגל, חימום באינפרה אדום, אולטרה פילטרציה וסוניקציה. כטיפול שאינו תרמי, סוניקציה מציעה יתרונות גדולים בהשוואה לשיטות חלופיות לעיבוד דבש.
