סוניקציה ויישומיה המגוונים בעיבוד מזון
אולטרסאונד בעוצמה גבוהה מציע מגוון אפשרויות ליישומים יעילים ואמינים בעיבוד מזון. היישומים הנפוצים ביותר בתעשיית המזון כוללים ערבוב והומוגניזציה, תחלוב, פיזור, פירוק תאים ומיצוי חומר תוך־תאי, הפעלה או השבתה של אנזימים (כתלות בעוצמת האולטרסאונד), שימור, ייצוב, המסה וגיבוש, הידרוגנציה, ריכוך בשר, הבשלה, יישון וחמצון, וכן סילוק גזים וייבוש בהתזה.
להלן נציג בפניכם מבחר יישומים של מכשירי הסוניקציה של Hielscher בעיבוד מזון. לחצו על הקישורים המתאימים לקבלת מידע מעמיק על היישום שמעניין אתכם!
מיצוי חומרי טעם ותרכובות בעלות פעילות ביולוגית באמצעות אולטרסאונד
מיצוי אולטרסוני נמצא בשימוש נרחב בתעשיית המזון להפקה יעילה של תרכובות בעלות פעילות ביולוגית, מולקולות טעם וחלבונים באמצעות אולטרסאונד בעוצמה גבוהה, המגביר מעבר מסה ומפרק מבנים תאיים. השפעות הקוויטציה הנוצרות מגדילות את תפוקת המיצוי ואת מהירותו תוך פעולה בטמפרטורות נמוכות, מסייעות בשימור תרכובות רגישות ומאפשרות עיבוד נקי שניתן להגדיל את היקפו, ללא ממסים אגרסיביים.
הומוגנייזרים אולטרסוניים נמצאים בשימוש נרחב בעיבוד מזון. יישומים טיפוסיים כוללים מיצוי, ערבוב, תחלוב ויישון / הבשלה.
| קפה | קנאביס | פקטינים |
| לגהמוגלובין מסויה | וניל | פטריות |
| שמן אצות | זעפרן | עשבי תיבול ומרפא |
| חלבון זבוב החייל | מיקופרוטאין | שמן זית |
תחלוב אולטרסוני של רטבים, רטבים לסלט וקרמים
באמצעות סוניקציה של תערובות שמן/מים, שפים ומדעני מזון משיגים תחליבים עדינים במיוחד ויציבים – ללא חום מופרז או תוספים סינתטיים. מרטבים קרמיים ורטבי ויניגרט קטיפתיים ועד קרמים ללא חלב וקצפים עדינים, קוויטציה אולטרסונית מאפשרת שליטה מדויקת בגודל הטיפות ובפיזורן.
למידע נוסף על תחליבי מזון המיוצרים באמצעות אולטרסאונד!
תסיסה אולטרסונית של יוגורט
יוגורט הוא מוצר חלב מותסס שניתן לייצר מחלב בלבד או בתוספת תרביות חיידקים. זני ביפידובקטריה (למשל BB-12, BB-46, B breve) הם חיידקים פרוביוטיים נפוצים המשמשים להתססת יוגורט. קוויטציה אולטרסונית המופעלת על תאי החיידקים עשויה לגרום להרס שלהם ובו־זמנית לשחרור β-galactosidase. האנזים β-galactosidase הוא אנזים מסוג הידרולאז הנמצא בשימוש נרחב בתעשיית עיבוד החלב. התסיסה בסיוע אולטרסאונד מואצת הודות להידרוליזה מהירה יותר של לקטוז, הנובעת משחרור β-galactosidase מתאי הביפידובקטריה בהשפעת האולטרסאונד.
ההומוגניזציה האולטרסונית גורמת לפירוק כדוריות שומן החלב ולהתפלגות גדלים זעירים מאוד.
סוניקציה יכולה להאיץ את קצב התסיסה (קיצור זמן הייצור הכולל בשיעור של עד 40%) ולשפר את מאפייני האיכות של היוגורט, כך שמתקבלים צמיגות גבוהה יותר, גבן חזק יותר ומרקם משובח יותר.
הומוגניזציה אולטרסונית של חלב
חלב (למשל חלב פרה, תאו, עז או נאקה) הוא תחליב או מערכת קולואידית המורכבת מכדוריות שומן חלב בתוך נוזל על בסיס מים המכיל פחמימות, חלבונים ומינרלים מומסים. מכיוון ששומן ומים נוטים להיפרד לשתי פאזות, יש לבצע הומוגניזציה של החלב כדי לקבל מוצר אחיד. הומוגניזציה פירושה פיזור אחיד של מולקולות השומן בנוזל החלב. אולטרסאונד הוא שיטה מוכרת המשמשת ליישומים שונים בעיבוד מוצרי חלב. טיפול אולטרסוני בחלב מניב כדוריות שומן שעברו הומוגניזציה, שהן אחידות ומפוזרות באופן שווה. הומוגניזציה באמצעות אולטרסאונד בהספק גבוה יעילה גם לתחליפי חלב (טבעוניים/ללא מוצרי חלב) שמקורם בצמחים, כגון חלב קוקוס או חלב סויה.
המחקר של Sfakianakis ו-Tzia משנת 2012 מראה כי הומוגניזציה אולטרסונית מקטינה את גודל כדוריות שומן החלב (MFG). התמונות המיקרוסקופיות שלהלן מציגות את השפעות הסוניקציה על גודל טיפות שומן החלב. למשרעת נמוכה (150W) לא הייתה השפעת הומוגניזציה מספקת (איור 2); גודל כדוריות שומן החלב ופיזורן היו דומים לאלו שבחלב שלא טופל (השוו בין איורים 1 ו-2). לאולטרסאונד במשרעת בינונית (267.5, 375 W) הייתה השפעת הומוגניזציה טובה; הקוטר הממוצע של כדוריות שומן החלב היה 2 μm (איורים 3, 4). אולטרסאונד במשרעת גבוהה יותר (750W) הקטין במידה ניכרת את גודל כדוריות שומן החלב (איור 6), כך שבקושי ניתן היה לראותן במיקרוסקופ האופטי (הגדלה פי 100); קוטרן הממוצע היה 0.3 μm.
אולטרסאונד בהספק גבוה הוא טכניקת הומוגניזציה מתונה ולא תרמית. Sfakianakis ועמיתיו (2011) מציגים את ההשפעה המרשימה של הומוגניזציה אולטרסונית על חלב.
Chandrapala ועמיתיו (2012) חקרו את השפעת הסוניקציה על קזאין וסידן. הם הפעילו גלים אולטרסוניים (20kHz) על דגימות של חלב רזה טרי, קזאין מיצלרי ששוחזר מאבקה ואבקת קזאין. הם ביצעו סוניקציה של הדגימות עד שגודל כדוריות שומן החלב הצטמצם לכ-10nm. ניתוח החלב שעבר סוניקציה מראה כי גודל מיצלות הקזאין נותר ללא שינוי. בדקות הראשונות של הסוניקציה התרחשה גם עלייה קטנה בכמות חלבון מי הגבינה המסיס, ולצדה ירידה מקבילה בצמיגות. המחקר קבע כי מיצלות הקזאין יציבות במהלך הסוניקציה וכי ריכוז הסידן המסיס אינו מושפע מהטיפול האולטרסוני. [Chandrapala et al. 2012]
גיבוש אולטרסוני של סוכר לייצור ממתקים
סוניקציה מבוקרת מאפשרת להתחיל זריעת גבישים (יצירת גרעיני התגבשות) ולהשפיע על צמיחת הגבישים. תחת הקרנה אולטרסונית נוצרים גבישים קטנים יותר, ולכן גם רבים יותר. אולטרסאונד מסייע לתהליך הגיבוש בשתי דרכים: ראשית, אולטרסאונד בהספק גבוה הוא כלי יעיל מאוד ליצירת תמיסה אחידה, שהיא חומר המוצא לגיבוש. בשלב השני, אולטרסאונד תומך ביצירת מספר גדול של גרעיני התגבשות. בעוד שהתגרענות לקויה יוצרת מספר קטן יותר של גבישים גדולים, התגרענות יעילה יוצרת כמות גדולה של גבישים קטנים ועדינים. בשדה האקוסטי אף ניתן להתחיל התגרענות של סוכרים שבדרך כלל אינם נוטים להתגבש (למשל D-פרוקטוז, סורביטול).
שינוי תהליך הגיבוש באמצעות אולטרסאונד מעורר עניין בפיתוח פורמולציות של סוכריות, ממתקים, ממרחים, גלידה, קצפת ושוקולד.
המכשיר האולטרסוני UIP4000hdT הוא מעבד מזון רב עוצמה בהספק 4kW לייצור מזון תעשייתי, כגון מיצוי פקטין וחומרי טעם, וכן להומוגניזציה.
הידרוגנציה אולטרסונית של שמני מאכל
הידרוגנציה של שמנים צמחיים היא תהליך תעשייתי חשוב בקנה מידה גדול. באמצעות הידרוגנציה, שמנים צמחיים נוזליים הופכים לשומנים מוצקים או מוצקים למחצה (למשל מרגרינה). מבחינה כימית, חומצות השומן הבלתי רוויות מומרות במהלך תגובת ההידרוגנציה המזורזת באמצעות מעבר פאזה לחומצות השומן הרוויות המתאימות להן, באמצעות הוספת אטומי מימן לקשרים הכפולים. ניתן להאיץ תהליך קטליטי זה באמצעות סוניקציה בהספק גבוה. ניקל הוא זרז נפוץ לשימוש זה. שומנים מוקשים משמשים בהיקף נרחב להקניית פריכות במוצרי מאפה. יתרון של שומנים רוויים הוא נטייתם הפחותה להתחמצנות, ובהתאם לכך הסיכון הנמוך יותר להתעפשות.
הנזלה אולטרסונית של דבש
אולטרסאונד מציע שיטה יעילה ולא תרמית להנזלת גבישים בדבש ולהשמדת השמרים, מבלי להשפיע על איכות הדבש.
לחצו כאן למידע נוסף!
ייצוב אולטרסוני של מיצים ושייקים
כטכניקה לא תרמית לעיבוד מזון, אולטרסאונד מספק טיפול עדין אך יעיל המעצים טעמים, ומייצב ומשמר מיצים, שייקים, רטבים ומחיות. תוצאות הטיפולים האולטרסוניים במיצים כוללות שיפור טעמים, ייצוב ושימור.
קראו כאן עוד על שיפור מיצים ושייקים באמצעות אולטרסאונד!
קראו עוד על עיבוד אולטרסוני של עגבניות!
גלו כיצד סוניקציה משמרת מיץ תותים הממותק בסטיביה ובה בעת משפרת את פרופיל הרכיבים התזונתיים!
יישון אולטרסוני של יין ומשקאות חריפים
אולטרסאונד בהספק גבוה מסייע ליישון יין ומשקאות חריפים במגע עם עץ אלון, בזכות יכולת המיצוי היעילה שלו וההגברה המשמעותית של מעבר המסה בין רקמת העץ למשקה האלכוהולי.
לחצו כאן למידע נוסף על האפשרויות לטיפול אולטרסוני ביין!
ניתן גם להאיץ במידה ניכרת את תהליך התסיסה של יין, תירוש, בירה וסאקה. הושגו שיעורי האצה של 50% עד 65%!
למידע נוסף על תסיסה בסיוע אולטרסאונד, לחצו כאן!
הקפאת גלידה מואצת באמצעות אולטרסאונד
לייצור גלידה נדרשת תערובת גלידה. תערובת זו מורכבת מחלב, אבקת חלב, שמנת, חמאה או שומן צמחי, סוכר, חומר יבש, חומר מתחלב, חומר מייצב וכן תוספים כגון פירות, אגוזים, חומרי טעם וצבע. תערובת מיוחדת זו חייבת לעבור הומוגניזציה ופסטור, ולאחר מכן מערבלים אותה באיטיות במהלך ההקפאה כדי למנוע היווצרות של גבישי קרח גדולים. בתוך כך משולבות בתערובת בועות אוויר קטנות מאוד בתהליך המכונה אוורור, כדי להקציף את הגלידה ולהפיק קינוח קר בעל מרקם חלק. זהו השלב בתהליך שבו ניתן להשתמש בסוניקציה לשיפור איכות הגלידה.
במהלך ההקפאה נוצרים גבישים ממים בקירור יתר. למורפולוגיה של גבישי הקרח יש תפקיד חשוב בתכונות המרקם ובתכונות הפיזיקליות של מזון קפוא וקפוא למחצה. לגודלם ולפיזורם של גבישי הקרח יש חשיבות מיוחדת לאיכותם של מוצרים העשויים מרקמות לאחר הפשרה, ובגלידה עדיפים גבישי קרח קטנים יותר, משום שגבישים גדולים יוצרים מרקם קרחי. התגרענות היא הגורם החשוב ביותר לשליטה בהתפלגות גודל הגבישים במהלך ההתגבשות. בהתאם לכך, 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 המוזרקת, המכונה "over-run", נקבעת – בהתאם למתכון המסוים – ביחס לנפח הכולל של המוצקים והמים. לכן ה-over-run משתנה בהתאם להרכבי הגלידה השונים ולזרמי העיבוד. בגלידה רגילה ה-over-run הוא 100%, כלומר המוצר הסופי מורכב מנפחים שווים של תערובת גלידה ושל בועות אוויר.
השימוש בהומוגנייזרים אולטרסוניים בהספק גבוה של Hielscher משפר את איכות הגלידה באמצעות הקטנת גבישי הקרח ומניעת הצטברות שכבת קרח על משטח ההקפאה. הקטנת גבישי הקרח בגלידה ושיפור פיזור בועות האוויר מקנים מרקם משופר ותחושה קרמית יותר בפה. זמני הקפאה קצרים משמעותית מובילים לתפוקת תהליך גבוהה יותר ולתהליך ייצור יעיל יותר מבחינה אנרגטית.
המכשיר האולטרסוני UP400St למיצוי מהיר של חומרים צמחיים באצוות.
אוורור אולטרסוני של בלילה
ניתן לשפר במידה ניכרת מוצרי מזון מאווררים, כגון עוגת ספוג, באמצעות סוניקציה. השימוש באולטרסאונד רב־עוצמה בשלב ערבוב הבלילה משפר את איכות עוגת הספוג מבחינת קשיות נמוכה יותר וקפיציות, לכידות וכושר התאוששות גבוהים יותר. לצורך הבדיקות עורבבו כל המרכיבים יחד בשיטת "הכול יחד", כלומר קמח מלא דל בחלבון, חומר מתחלב, עמילן תירס, סוכר, אבקת אפייה, מלח וביצים שלמות טריות נוספו בו־זמנית להכנת הבלילה. לפני הסוניקציה עורבבו המרכיבים באופן אחיד, כך שהאולטרסאונד יושם על תערובת בלילה אחידה. העוגה שאווררה באמצעות אולטרסאונד הפגינה קשיות נמוכה יותר, צמיגיות לעיסתית נמוכה יותר ודרישה נמוכה יותר ללעיסה, ואילו הקפיציות, הלכידות וכושר ההתאוששות שלה היו גבוהים מעט מאלה של עוגת הביקורת.
התגבשות וקונצ'ינג של שוקולד באמצעות אולטרסאונד
סוניקציה מוכרת היטב בזכות יכולת המיצוי שלה. ניתן לשחרר חמאת קקאו מתאי פולי הקקאו באמצעות טחינה ומיצוי אולטרסוניים.
אולטרסאונד הוא טכניקה חלופית לשבירת גבישי הסוכר בשוקולד, ובכך הוא מספק השפעות דומות לאלו של קונצ'ינג.
ריכוך אולטרסוני של בשר
הפעלת גלים אולטרסוניים רבי־עוצמה על בשר מביאה לריכוך מבנה הבשר. ריכוך ניכר מושג באמצעות שחרור חלבונים מיופיברילריים מתאי השריר. נוסף על השפעת הריכוך, האולטרסאונד משפר גם את יכולת קשירת המים ואת לכידות הבשר.
כאן תמצאו מידע נוסף על ריכוך בשר באמצעות אולטרסאונד רב־עוצמה ומכשיר הסוניקציה MeatBuzzer!
סוניקציה במטבחים ובברים
מעבדי מזון אולטרסוניים מצאו את דרכם גם למטבח הגורמה. שפים מהשורה הראשונה, כגון השף Sang-Hoon Degeimbre, שזכה בשני כוכבי מישלן, משתמשים במכשירים האולטרסוניים של Hielscher.
לחצו כאן אם אתם מעוניינים במתכון לציר השרימפס המפורסם שלו, המוכן באמצעות אולטרסאונד!
למתכוני קוקטיילים המוכנים באמצעות אולטרסאונד, לחצו כאן!
מכשירי סוניקציה לעיבוד מזון כשר וחלאל
Hielscher Ultrasonics יכולה לספק למכשירי הסוניקציה שלה אישור כשרות או אישור חלאל לפי בקשה. משמעות הדבר היא שמכשירי הסוניקציה יוצרו ועובדו בהתאם להנחיות המחמירות של דיני התזונה הדתיים האלה. אישור כשרות מבטיח שמכשירי הסוניקציה יוצרו ללא כל תוצרי לוואי או נגזרות מן החי, ואילו אישור חלאל מאמת שהטיפול במכשירי הסוניקציה נעשה באופן התואם את עקרונות התזונה האסלאמיים.
אם אתם זקוקים למכשיר סוניקציה של Hielscher בעל אישור כשרות או חלאל, צרו איתנו קשר ונשמח להסדיר את האישור הנדרש.
צרו איתנו קשר! / שאלו אותנו!
Hielscher Ultrasonics מייצרת הומוגנייזרים אולטרסוניים בעלי ביצועים גבוהים ליישומי ערבוב, פיזור, תחלוב ומיצוי בקנה מידה מעבדתי, בקנה מידה של פיילוט ובקנה מידה תעשייתי.
ספרות / מקורות
- Chandrapala, Jayani et al. (2012): The effect of ultrasound on casein micelle integrity. Journal of Dairy Science 95/12, 2012. 6882-6890.
- Chandrapala, Jayani et al. (2011): Effects of ultrasound on the thermal and structural characteristics of proteins in reconstituted whey protein concentrate. Ultrasonics Sonochemistry 18/5, 2011. 951-957.
- Dairy Processing Handbook. Published by Tetra Pak Processing Systems AB, S-221 86 Lund, Sweden. 387.
- Feng, Hao; Barbosa-Cánovas, Gustavo V.; Weiss, Jochen (2010): Ultrasound Technologies for Food and Bioprocessing. New York: Springer, 2010.
- Huang, B. X.; Zhou, W. B. (2009): Ultrasound Aided Yogurt Fermentation with Probiotics. NUROP Congress, Singapore, 2009.
- Keshava Prakash, M. N.; Ramana, K. V. R. (2003): Ultrasound and Its Application in the Food Industry. J. Food Sci Technol. 40/6, 2003. 563-570.
- Mortazavi, A.; Tabatabaie, F. (2008): Study of Ice Cream Freezing Process after Treatment with Ultrasound. World Applied Science Journal 4, 2008. 188-190.
- Petzold, G. and Aguilera, J. M. (2009): Ice Morphology: Fundamentals and Technological Applications in Foods. Food Biophysics Vol.4, No. 4, 378-396.
- Sfakianakis, Panagiotis; Tzia, Constantina (2011): Yogurt from ultrasound treated milk: monitoring of fermentation process and evaluation of product quality characteristics. ICEF 2011.
Hielscher Ultrasonics מייצרת הומוגנייזרים אולטרסוניים בעלי ביצועים גבוהים, החל בקנה מידה של מעבדה ועד קנה מידה תעשייתי.