Primjena snage ultrazvuka koristi se za brojne primjene u preradi hrane, uključujući ekstrakciju, homogenizaciju, pasterizaciju i fermentaciju. Kao netoplinska obrada, ultrazvuka poboljšava procese proizvodnje hrane većim prinosima, većom kvalitetom, poboljšanim profilima hranjivih tvari i okusa, kao i preradom koja štedi vrijeme i troškove.

Ultrazvučne primjene u preradi hrane

Snaga ultrazvuk ima širok raspon primjena u preradi hrane, uključujući ekstrakciju, miješanje, emulgiranje, pasterizaciju, otplinjavanje i omekšavanje mesa. Osim ovih glavnih primjena, ultrazvuk snage primjenjuje se i za poboljšanje smrzavanja, odmrzavanja i sušenja prehrambenih proizvoda.
Glavne prednosti ultrazvuka visokog intenziteta povezane su s poboljšanjem različitih operacija prerade hrane, kao što su smanjenje vremena obrade, povećanje prinosa, poboljšanje kvalitete proizvoda i omogućavanje ekonomičnije obrade koja štedi troškove i vrijeme.

U sljedećem odlomku možete pronaći glavne primjene ultrazvuka visokog intenziteta u prehrambenoj industriji:

• Ekstrakcija: Ultrazvuk se može koristiti za ekstrakciju bioaktivnih spojeva iz biljnih materijala, kao što su antioksidansi, pigmenti i eterična ulja. Ovaj proces je poznat kao ultrazvukom potpomognuta ekstrakcija i može se koristiti za proizvodnju visokokvalitetnih ekstrakata u kraćem vremenu i uz manju potrošnju otapala od tradicionalnih metoda.
• Homogenizacija i emulgiranje: Ultrazvučna homogenizacija može se koristiti za proizvodnju stabilnih emulzija i suspenzija, kao što su preljevi za salatu, majoneza, kreme i mliječni proizvodi. Proces uključuje korištenje visokofrekventnih zvučnih valova za razgradnju masnih kuglica u tekućini, što rezultira glatkom i ujednačenom teksturom.
• Očuvanje: Ultrazvuk visokog intenziteta može se koristiti za inaktivaciju mikroorganizama, kao što su bakterije i kvasci, u prehrambenim proizvodima. Proces, poznat kao sonikacija-potpomognuta pasterizacija, može produžiti rok trajanja prehrambenih proizvoda i smanjiti rizik od bolesti koje se prenose hranom. Kao tehnika netoplinske obrade, ultrazvukom sprječava uporabu vrlo visokih temperatura i povezane razgradnje hranjivih tvari osjetljivih na toplinu.

• Otplinjavanje: Primjenom ultrazvuka na tekućinu miješaju se mjehurići plina zarobljeni u tekućinama. Kao posljedica toga, ti mjehurići zraka i plina približavaju se jedan drugome i spajaju. Theis znači da rastu do veće veličine mjehurića što im omogućuje da plutaju do vrha tekućine i mogu se lako ukloniti.
• Otapanje: Zbog svojih izvanrednih mogućnosti miješanja i miješanja, ultrazvuk je vrlo učinkovit za proizvodnju visoko zasićenih, pa čak i prezasićenih otopina. To se koristi u procesima kristalizacije, kao iu proizvodnji slanih otopina.
• Kinetika fermentacije: Kako ultrazvučni valovi perforiraju i razgrađuju stanične stijenke mikroorganizama, postaju osjetljiviji na proces fermentacije. Istodobno, ultrazvuk ubrzava transport hranjivih tvari i kisika u mikroorganizme, čime se povećava njihova metabolička aktivnost. Sve u svemu, ultrazvuka povećava stopu fermentacije, smanjuje vrijeme fermentacije i poboljšava prinos željenog krajnjeg proizvoda. Ova tehnologija je posebno korisna za proizvodnju hrane i pića, kao što su mliječni proizvodi, jogurt, pivo, kombucha i vino.
• Smanjenje viskoznosti prije sušenja u spreju: Ultrazvučne sile smicanja mogu značajno smanjiti viskoznost u stanjivanju smicanja i tiksotropnim kašama. Primjena ultrazvučnog stanjivanja smicanja prije prskanja i sušilica za prskanje omogućuje značajno povećanje prolaza kroz opremu za prskanje. Tornjevi za sušenje spreja često su vrat boce u proizvodnoj liniji. Ultrazvukom se može povećati kapacitet postojećih sušilica za raspršivanje.

• Zamrzavanje: Ultrazvučno zamrzavanje može se koristiti za smanjenje stvaranja kristala leda u prehrambenim proizvodima tijekom procesa zamrzavanja. Proces uključuje podvrgavanje hrane visokofrekventnim zvučnim valovima dok se zamrzava. Ultrazvučni valovi stvaraju vibracije koje sprječavaju stvaranje velikih kristala leda, što rezultira proizvodom glatke teksture i bolje kvalitete.
• Odmrzavanje: Ultrazvučno odmrzavanje može se koristiti za smanjenje vremena odmrzavanja smrznutih prehrambenih proizvoda. Proces uključuje podvrgavanje smrznutog proizvoda ultrazvučnim valovima, koji stvaraju toplinu i ubrzavaju proces odmrzavanja. Budući da ultrazvuk potiče vrlo ravnomjernu raspodjelu energije, ultrazvučno odmrzavanje može biti posebno korisno za proizvode koje je teško ravnomjerno odmrznuti, kao što su meso, plodovi mora, voće i povrće.
  Kod smrzavanja, odmrzavanja i sušenja ultrazvuk snage uzrokuje značajna poboljšanja u procesima prijenosa mase i energije, što ubrzava te procese i čini ih ekonomičnijima.
• Detekcija curenja boce: Ultrazvuk je vrlo učinkovit način otkrivanja curenja i pukotina u bocama i limenkama ugljičnih pića poput sode, piva, pjenušavog vina itd. Ultrazvuk se također primjenjuje u otplinjavanju gaziranih pića, npr piva prije punjenja, proces poznat kao de-fobbing.
• Brining / Dekapiranje: Brining je čest proces u očuvanju i proizvodnji hrane, posebno za meso, ribu, sir i povrće. Ultrasonication skraćuje vrijeme brining i omogućuje korištenje smanjene količine natrijevog klorida u usporedbi s tradicionalno slanom hranom i kiselim krastavcima.
• Hidratacija / rehidracija: Snaga ultrazvuk je jednostavna, ali vrlo učinkovita metoda za hidrataciju ili ponovnu hidrataciju prehrambenih proizvoda kao što su sušeni impulsi (npr. grah, slanutak) ili dehidrirane gljive. Budući da ultrazvuk otvara stanične pore u hrani, voda može brzo prodrijeti. To dovodi do ubrzanog oticanja impulsa i nakon toga kraćeg vremena kuhanja.
• Dekristalizacija meda: Kao netoplinska obrada, ultrazvuk se učinkovito koristi kako bi se spriječilo stvaranje velikih kristala šećera u medu. Nadalje, već formirani veliki kristali u medu mogu se dekristalizirati ultrazvučnim tretmanom. Kao vrlo učinkovita tehnika otapanja, sonda tipa ultrasonicators otapaju kristale šećera što rezultira ravnomjerno glatkim medom. Osim toga, ultrazvuk poboljšava mikrobiološku kvalitetu meda jer su neželjeni mikrobi inaktivirani zbog učinka ultrazvučnog poremećaja stanica.
• Prženje: Ultrazvučno prženje može se koristiti za smanjenje apsorpcije ulja u prženim prehrambenim proizvodima. Proces uključuje uranjanje mesa ili povrća u vruće ulje dok ga podvrgavate visokofrekventnim zvučnim valovima. Ultrazvučni valovi stvaraju male mjehuriće na površini hrane, koji smanjuju kontaktno područje između povrća / mesa i ulja, što rezultira manjom apsorpcijom ulja i zdravijim konačnim proizvodom. Ultrazvučno prženje omogućuje kuhanje hrane na nižim temperaturama stvarajući vrhunske profile okusa, čuvajući hranjive tvari.

High-performance ultrasonicators za preradu hrane

Hielscher Ultrasonics industrijski ultrazvučni procesori su ultrasonicators visokih performansi, koji su precizno kontrolirati i omogućuju time za reproducibilne ishode i kontinuiranu kvalitetu proizvoda. Budući da je sposoban isporučiti vrlo visoke amplitude, Hielscher ultrazvučni procesori mogu se koristiti za vrlo zahtjevne primjene.
Kupci su zadovoljni izvanrednom robusnošću i pouzdanošću Hielscher Ultrasonics sustava. Hielscher ultrasonicators pouzdano pokrenuti u područjima teške primjene, zahtjevna okruženja i 24/7 rad i osigurati time učinkovitu i ekonomičnu preradu hrane. Ultrazvučni proces intenziviranje smanjuje vrijeme obrade i postiže bolje rezultate, tj.
Pomoću dosljedne primjene posebnih materijala, kao što su npr Titan, nehrđajući čelik, keramika ili čaša različitih razreda, kompatibilnost tehnike s procesom je zajamčeno.
Ultrazvučni procesori su prilagođeni operateru i praktičnim strojevima s niskim održavanjem i relativno niskom cijenom.

Tablica u nastavku daje vam pokazatelj približne mogućnosti obrade naših ultrazvučnih uređaja:

Dizajn, proizvodnja i savjetovanje – Kvaliteta proizvedena u Njemačkoj

Hielscher ultrasonicators su poznati po svojim najvišim standardima kvalitete i dizajna. Robusnost i jednostavan rad omogućuju glatku integraciju naših ultrasonicators u industrijske objekte. Grubim uvjetima i zahtjevnim okruženjima lako se bave Hielscher ultrasonicators.

Hielscher Ultrasonics je tvrtka s ISO certifikatom i poseban naglasak stavlja na ultrazvučne uređaje visokih performansi s najsuvremenijom tehnologijom i prilagođenošću korisnicima. Naravno, Hielscher ultrasonicators su CE sukladni i zadovoljavaju zahtjeve UL, CSA i RoHs.

Činjenice koje vrijedi znati

Kako Ultrasonics u prehrambenoj obradi raditi?

Ultrazvučna obrada hrane je dobro osnovana tehnologija koja se koristi za obradu hrane aplikacije kao što su miješanje i homogenizacija, Emulgiranje, vađenje, otapanje, otplinjavanje & za deaeraciju, tenderizaciju mesa, kristalizaciju kao i funkcionalnost i izmjenu posredovanja i konačnih prehrambenih proizvoda. Biti instaliran je od desetljeća u proizvodnji hrane postrojenja, Hielscher ultrazvučni prerađivači hrane su sofisticirani i razvijen kako bi se ispunile zahtjeve industrije. Ultrazvučni procesori primjenjuju fizičke sile stvorene snagom ultrazvučnih valova, što rezultira naraštajem kavitacije.

Što je akustična kavitacija?

Akustična kavitacija, također poznat kao ultrazvučna kavitacija, je rast i kolaps minute vakuumskog mjehurića u ultrazvučnom polju generira u tekućinama ili gnoja. Kavitacija mjehurići rastu tijekom naizmjenice visokog tlaka/low-tlaka ciklusa, koji su kompresije i rarefrakcija faze respektivno. Nakon što je narasla preko nekoliko izmjenjenih tlačnih ciklusa, vakuumski mjehur dosegne točku u kojoj ne može apsorbirati više energije tako da mjehur implodira nasilno tijekom ciklusa visokog tlaka. Tijekom kolapsa mjehurićima, javljaju se lokalno ekstremni uvjeti uključujući ekstremne temperature do 5, 000K s vrlo visokim stopama grijanja i hlađenja, tlaka do 2000atm i odgovarajućim tlakom diferencijala, i tekućih mlaznica s do 280m/s brzinom. U tim cavitational “hot-spotova”, lokalno ekstremne sile stvaraju fizičke uvjete, što dovodi do miješanja, ekstrakcije i povećanog prijenosa mase.

Akustična kavitacija, generirana ultrazvukom visokog intenziteta, niske frekvencije, stvara intenzivne sile smicanja i lokalno prisutne visokotlačne i temperaturne diferencijale, koje pružaju potreban utjecaj za intenzivno miješanje i prijenos mase. Ove ultrazvučne sile smicanja uspješno se primjenjuju za preradu hrane.

Literatura / Reference

• Li, Fei (2012): Development of Nano-material for Food Packaging. PhD Dissertation at Università degli Studi di Milano.
• Kentish, Sandra; Ashokkumar, Meiyazhagan (2011): The Use of Power Ultrasound to enhance Food Processing Technologies.
• Liu, C.F.; Zhou, W.B. (2008): Stimulating Bio-yogurt Fermentation by High Intensity Ultrasound Processing. Food Science Technology 2008.
• Misra, N.N.; Deora, Navneet Singh; Tiwari, Brijesh, Cullen, Patrick J. (2013): Ultrasound for Improved Crystallisation in Food Processing. Food Engineering Reviews 5(1), 2013. 36-44.
• Shalmashi, Anvar (2009): Ultrasound-Assisted Extraction of Oil from Tea Seeds. Journal of Food Lipids 16, 2009. 465–474.
• Uppala, Shivani; Kaur, Khushwinder; Kumar, Rajendra; Kaur Kahlon, Nakshdeep; Singh, Rachna; Mehta, S.K. (2017): Encompassment of Benzyl Isothiocyanate in cyclodextrin using ultrasonication methodology to enhance its stability for biological applications. Ultrasonics Sonochemistry 39, 2017. 25-33.
• Wu, J.; Gamage, T.V; Vilkhu, K.S:; Simons, L.K.; Mawson, R. (2007): Effect of thermosonication on quality improvement of tomato juice. Innovative Food Science and Emerging Technologies 9, 2008. 186–195.