ייצור גלידה משופר באמצעות אולטרסאונד

לשימוש באולטרסאונד רב־עוצמה יש כמה השפעות מועילות על ייצור גלידה באיכות גבוהה. היתרונות העיקריים של סוניקציה כוללים הקטנת גודל הגבישים והאצת הקפאת הגלידה. כך הטיפול האולטרסוני משפר את האיכות ואת החוויה החושית של הצרכן, ובו בזמן מפחית את עלויות הייצור.

השפעות אולטרסאונד על ייצור גלידה

ייצור גלידה כרוך בעיבוד מתוחכם כדי לקבל מוצר מזון מתוק באיכות גבוהה העונה על דרישות הלקוחות. שלבי העיבוד המורכבים נובעים בעיקר מכך שגלידה היא אחד ממוצרי המזון המורכבים ביותר: גלידה היא גם קצף וגם תחליב. היא מכילה גבישי קרח ותערובת נוזלית שאינה קפואה. אולטרסאונד בהספק גבוה המופעל במהלך ייצור גלידה יכול לעודד התגרענות של גבישי קרח ולהאיץ את תהליך מעבר החום והמסה המלווה את תהליך ההקפאה. כך הסוניקציה מקטינה את גודל הגבישים ומקצרת את זמן ההקפאה בייצור גלידה. מחקר של Mortazavi ו־Tabatabaie הראה כי ניתן לקצר את זמן ההקפאה בעיבוד גלידה בכ־30% באמצעות סוניקציה למשך 20 min.

ייצור גלידה והיתרונות של אולטרסאונד

לייצור גלידה נדרשת תערובת גלידה. תערובת זו מורכבת מחלב, אבקת חלב, שמנת, חמאה או שומן צמחי, סוכר, חומר יבש, חומר מתחלב, מייצב וכן תוספים כגון פירות, אגוזים, חומרי טעם וחומרי צבע. תערובת מיוחדת זו חייבת לעבור הומוגניזציה ופסטור, ולאחר מכן מערבבים אותה באיטיות במהלך תהליך ההקפאה כדי למנוע היווצרות גבישי קרח גדולים. תוך כדי כך משלבים בתערובת בועות אוויר קטנות מאוד, בתהליך המכונה אוורור, כדי להקציף את הגלידה ולקבל קינוח קר בעל מרקם חלק. הטיפול האולטרסוני מעודד פיזור אחיד של כל רכיבי תערובת הגלידה ותורם בו בזמן לפסטור. קראו כאן עוד על פסטור אולטרסוני של מזונות נוזליים!
בהמשך מופעל הטיפול האולטרסוני בשלב ההקפאה במהלך ייצור הגלידה. הטיפול האולטרסוני מעודד התגרענות וגדילה של גבישי קרח, וכך מאיץ במידה ניכרת את תהליך ההקפאה. בו בזמן הסוניקציה מקטינה את גודל גבישי הקרח, כך שמתקבלים גבישי קרח קטנים ואחידים בגודלם. הדבר מעניק לגלידה מרקם חלק ותחושה נעימה בפה – שתי תכונות איכות שהצרכנים מעריכים מאוד.

שלבי ייצור גלידה

לייצור גלידה יש חמישה שלבים:

1. הכנת תערובת הגלידה
2. הומוגניזציה, פסטור והבשלה של תערובת הגלידה
3. הקפאה ואוורור
4. עיצוב ויציקה לתבניות
5. הקשיה ואריזה

שלבי ייצור גלידה.
מקור: Dairy Processing Handbook. פורסם על ידי Tetra Pak Processing Systems AB, לונד, שוודיה. עמ׳ 387.

הקפאת גלידה המואצת באמצעות אולטרסאונד

במהלך תהליך ההקפאה נוצרים גבישים ממים בקירור־יתר. למורפולוגיה של גבישי הקרח יש תפקיד חשוב בתכונות המרקם ובתכונות הפיזיקליות של מזון קפוא וקפוא למחצה. כשם שלגודל גבישי הקרח ולפיזורם יש חשיבות מיוחדת לאיכותם של מוצרי מזון בעלי מבנה רקמתי לאחר הפשרה, בגלידה עדיפים גבישי קרח קטנים יותר, משום שגבישים גדולים יוצרים מרקם קרחי. התגרענות היא הגורם החשוב ביותר לשליטה בהתפלגות גודל הגבישים במהלך ההתגבשות. לכן קצב ההקפאה הוא בדרך כלל הפרמטר המשמש לשליטה בגודל גבישי הקרח ובהתפלגות גודלם בגלידה. במהלך ההקצפה וההקפאה מוזרק אוויר כדי להשיג את המרקם החלק של הגלידה. כמות האוויר המוזרק, המכונה תוספת נפח עקב אוורור (“over-run”), מותאמת – במיוחד למתכון המסוים – ביחס לנפח הכולל של המוצקים והמים. לכן תוספת הנפח עקב אוורור משתנה בהתאם להרכבי הגלידה השונים ולזרמי העיבוד. בגלידה רגילה תוספת הנפח עקב אוורור היא 100%, כלומר המוצר הסופי מורכב מנפחים שווים של תערובת גלידה ושל בועות אוויר.
השימוש במעבדי האולטרסאונד עתירי הביצועים של Hielscher משפר את איכות הגלידה באמצעות עידוד התגבשות, הקטנת גודל גבישי הקרח ומניעת הצטברות קרום על משטח הקפאה. הקטנת גודל גבישי הקרח בגלידה ושיפור פיזור בועות האוויר מקנים לגלידה מרקם משופר ותחושה קרמית יותר בפה. הקפאה קצרה במידה ניכרת, עם קיצור של כ־30% בזמן ההקפאה, מובילה לתפוקת עיבוד גבוהה יותר ולתהליך ייצור יעיל יותר מבחינה אנרגטית.

הוכח מדעית: שיפור איכות הגלידה באמצעות סוניקציה

Aslan ו־Dogan (2021) חקרו את השפעות הסוניקציה על ייצור גלידה באמצעות מכשיר הסוניקציה בעל הגשושית UP400St של Hielscher (ראו תמונה משמאל). תוצאות המחקר הראו כי אולטרסאונד מעודד הקטנת חלקיקים עקב קוויטציה. היה ברור כי הסוניקציה משפרת את איכות הגלידה ומוצרי המזון הקפואים, משום שהיא יצרה גבישי קרח קטנים יותר. מאחר שגבישי הקרח מעניקים לגלידה תחושה ייחודית בפה, חשוב מאוד לקבל את הגבישים הקטנים ביותר בתהליך ההקפאה כדי למנוע מבנה גרגירי ולהשיג את החלקות והרכות הרצויות של הגלידה. המחקר גם הסיק כי הומוגניזציה אולטרסונית מספקת תחליב מפוזר היטב. בבדיקה של תכונות המזון החושיות ושל טעמו על ידי פאנל צרכנים, נמצא כי הומוגניזציה אולטרסונית של גלידה מסייעת לענות על העדפות הצרכנים באמצעות גבישי קרח קטנים יותר והתחושה הנעימה בפה של הגלידה הקשורה אליהם.
(ראו Aslan ו־Dogan, 2021)

מעבדי מזון אולטרסוניים עתירי ביצועים לייצור גלידה

ל־Hielscher Ultrasonics ניסיון רב בשימוש באולטרסאונד רב־עוצמה בתעשיית המזון והמשקאות וכן בענפי תעשייה רבים נוספים. המעבדים האולטרסוניים שלנו מצוידים בסונוטרודות ובתאי זרימה (החלקים הבאים במגע עם הנוזל) הניתנים לניקוי בקלות (ניקוי במקום CIP / עיקור במקום SIP).
מכשירי הסוניקציה התעשייתיים של Hielscher Ultrasonics יכולים לספק אמפליטודות גבוהות מאוד בפעולה רציפה 24/7. שליטה מדויקת באמפליטודה, מעוצמות מתונות ועד גבוהות, חשובה להתאמה עדינה של תהליך הסוניקציה לתכונות המוצר הרצויות של הרכב הגלידה.
עם מעבדי מזון אולטרסוניים בכל גודל, Hielscher מציעה מערכות אמינות לטיפול באצוות ולטיפול רציף במוצרי מזון ומשקאות, לרבות גלידה. בעוד שדגמי מכשירי הסוניקציה UP400ST (400 watts) או UIP1000hdT (1000 watts) מספקים כושר עיבוד מספיק לגלידרייה קטנה המייצרת גלידה בשיטות אומנותיות, מפעל תעשייתי לייצור גלידה יתקין את דגמי מכשירי הסוניקציה בעלי התפוקה הגבוהה UIP6000hdT (6000 watts) או UIP16000hdT (16,000 watts).
הטבלה שלהלן נותנת מושג על כושר העיבוד המשוער של מכשירי האולטרסאונד שלנו:

ספרות / מקורות

• 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.