Ultrazvuk u prehrambenoj industriji
Primjena snažnog ultrazvuka koristi se za brojne primjene u preradi hrane, uključujući ekstrakciju, homogenizaciju, pasterizaciju i fermentaciju. Kao ne-toplinska obrada, ultrazvučna obrada poboljšava procese proizvodnje hrane većim prinosima, višom kvalitetom, poboljšanim profilima hranjivih tvari i okusa, kao i obradom koja štedi vrijeme i troškove.
Ultrazvučne primjene u preradi hrane
Snažni ultrazvuk ima širok raspon primjena u obradi hrane, uključujući ekstrakciju, miješanje, emulzifikaciju, pasterizaciju, degazaciju i omekšavanje mesa. Osim ovih glavnih primjena, moćni ultrazvuk također se primjenjuje za poboljšanje zamrzavanja, odmrzavanja i sušenja prehrambenih proizvoda.
Glavne prednosti ultrazvuka visokog intenziteta povezane su s poboljšanjem različitih operacija obrade hrane, poput smanjenja vremena obrade, povećanja prinosa, poboljšanja kvalitete proizvoda i omogućavanja ekonomičnije obrade koja štedi troškove i vrijeme.
U sljedećem odlomku možete pronaći glavne primjene ultrazvuka visokog intenziteta u prehrambenoj industriji:
- Izvlačenje: Ultrazvuk se može koristiti za izdvajanje bioaktivnih spojeva iz biljnih materijala, kao što su antioksidansi, pigmenti i eterična ulja. Ovaj proces je poznat kao ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom i može se koristiti za proizvodnju visokokvalitetnih ekstrakata u kraćem vremenu i uz manju potrošnju otapala od tradicionalnih metoda.
- Homogenizacija i emulzifikacija: Ultrazvučna homogenizacija može se koristiti za proizvodnju stabilnih emulzija i suspenzija, kao što su preljevi za salatu, majoneze, kreme i mliječni proizvodi. Proces uključuje korištenje visokofrekventnih zvučnih valova za razbijanje masnih kuglica u tekućini, što rezultira glatkom i jednoličnom teksturom.
Ovdje pronađite upute korak po korak i video za ultrazvučnu emulzifikaciju majoneze! - Očuvanje: Ultrazvuk visokog intenziteta može se koristiti za inaktivaciju mikroorganizama, poput bakterija i kvasaca, u prehrambenim proizvodima. Proces, poznat kao pasterizacija potpomognuta sonikacijom, može produljiti rok trajanja prehrambenih proizvoda i smanjiti rizik od bolesti koje se prenose hranom. Kao tehnika obrade koja nije toplinska, sonikacija izbjegava korištenje vrlo visokih temperatura čime se sprječava povezana degradacija hranjivih tvari osjetljivih na toplinu.
Ultrazvučni homogenizatori naširoko se koriste u preradi hrane. Tipične primjene uključuju ekstrakciju, miješanje, emulgiranje i starenje/sazrijevanje.
- Otplinjavanje: Uz primjenu ultrazvuka na tekućinu, mjehurići plina zarobljeni u tekućini se uzburkavaju. Kao posljedica toga, ti mjehurići zraka i plina se približavaju jedni drugima i spajaju. To znači da narastu do veće veličine mjehurića što im omogućuje da plutaju na vrhu 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. Ovo se koristi u procesima kristalizacije, kao iu proizvodnji salamure.
- Vrenje: Kako ultrazvučni valovi perforiraju i razgrađuju stanične stijenke mikroorganizama, oni postaju osjetljiviji na proces fermentacije. U isto vrijeme, ultrazvuk ubrzava transport hranjivih tvari i kisika do mikroorganizama, čime se pospješuje njihova metabolička aktivnost. Sve u svemu, ultrazvuk povećava brzinu 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 raspršivanjem: Ultrazvučne smične sile mogu značajno smanjiti viskoznost u razrjeđivanim i tiksotropnim kašama. Primjena ultrazvučnog razrjeđivanja smicanjem prije prskanja i raspršivača za sušenje omogućuje značajno povećanje protoka kroz opremu za prskanje. Tornjevi za sušenje raspršivanjem često su usko grlo u proizvodnoj liniji. Ultrazvukom se može povećati kapacitet postojećih raspršivača za sušenje.
Zatvoreni šaržni reaktor izrađen od nehrđajućeg čelika opremljen je ultrazvučnim uređajem UIP2000hdT (2kW, 20kHz).
- Zamrzavanje: Ultrazvučno zamrzavanje može se koristiti za smanjenje stvaranja kristala leda u prehrambenim proizvodima tijekom procesa zamrzavanja. Proces uključuje izlaganje hrane visokofrekventnim zvučnim valovima dok se zamrzava. Ultrazvučni valovi stvaraju vibracije koje sprječavaju stvaranje velikih kristala leda, što rezultira proizvodom glađe teksture i bolje kvalitete.
- Odmrzavanje: Ultrazvučno odmrzavanje može se koristiti za smanjenje vremena odmrzavanja zamrznutih prehrambenih proizvoda. Proces uključuje podvrgavanje smrznutog proizvoda ultrazvučnim valovima, koji stvaraju toplinu i ubrzavaju proces odmrzavanja. Budući da ultrazvuk potiče vrlo jednoliku raspodjelu energije, ultrazvučno odmrzavanje može biti posebno korisno za proizvode koje je teško ravnomjerno odmrznuti, poput mesa, plodova mora, voća i povrća.
U zamrzavanju, odmrzavanju i sušenju, 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 ugljikohidratnih pića kao što su sok, pivo, pjenušac itd. Ultrazvuk se također primjenjuje u otplinjavanju gaziranih pića, npr. piva prije punjenja u boce, proces poznat kao de -šaranje.
- Kiseljenje/kiseljenje: Kuhanje u salamuri je uobičajeni proces u konzerviranju i proizvodnji hrane, posebno mesa, ribe, sira i povrća. Ultrazvučna obrada skraćuje vrijeme salamurenja i omogućuje korištenje smanjenih količina natrijevog klorida u usporedbi s tradicionalno salamurenom hranom i kiselim krastavcima.
- Hidratacija / rehidracija: Snažni ultrazvuk je jednostavna, ali vrlo učinkovita metoda za hidrataciju ili rehidrataciju prehrambenih proizvoda kao što su sušene mahunarke (npr. grah, slanutak) ili dehidrirane gljive. Budući da ultrazvuk otvara stanične pore u hrani, voda može brzo prodrijeti. To dovodi do ubrzanog bubrenja mahunarki i posljedično do kraćeg vremena kuhanja.
- Dekristalizacija meda: Kao netermički tretman, ultrazvuk se učinkovito koristi za sprječavanje stvaranja velikih kristala šećera u medu. Nadalje, već formirani veliki kristali u medu mogu se dekristalizirati tretmanom ultrazvukom. Kao vrlo učinkovita tehnika otapanja, ultrazvučni uređaji tipa sonde otapaju kristale šećera što rezultira jednolično glatkim medom. Uz to, ultrazvuk poboljšava mikrobiološku kvalitetu meda budući da se nepoželjni mikrobi inaktiviraju zbog učinka ultrazvučnog razaranja stanica.
- Prženje: Ultrazvučno prženje može se koristiti za smanjenje upijanja ulja u proizvodima pržene hrane. Proces uključuje uranjanje mesa ili povrća u vruće ulje uz izlaganje visokofrekventnim zvučnim valovima. Ultrazvučni valovi stvaraju male mjehuriće na površini hrane, koji smanjuju kontaktnu površinu između povrća/mesa i ulja, što rezultira manjim upijanjem ulja i zdravijim konačnim proizvodom. Ultrazvučno prženje omogućuje kuhanje hrane na nižim temperaturama stvarajući vrhunske profile okusa, čuvajući hranjive tvari.
Saznajte kako ultrazvučno potpomognuto prženje proizvodi zdraviji, ukusniji, hrskaviji pomfrit i čips!
Ultrazvučni uređaji visokih performansi za preradu hrane
Industrijski ultrazvučni procesori Hielscher Ultrasonics su ultrazvučni uređaji visokih performansi, koji se mogu precizno kontrolirati i time omogućuju ponovljive rezultate i kontinuiranu kvalitetu proizvoda. Budući da mogu 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 rade u područjima teške primjene, zahtjevnim okruženjima i 24/7 rada i time osiguravaju učinkovitu i ekonomičnu obradu hrane. Intenziviranjem ultrazvučnog procesa smanjuje se vrijeme obrade i postižu bolji rezultati, tj. veća kvaliteta, veći prinosi, novi proizvodi.
Dosljednom primjenom posebnih materijala, kao što su npr. titan, nehrđajući čelik, keramika ili staklo različitih kvaliteta, zajamčena je kompatibilnost tehnike s procesom.
Ultrazvučni procesori su prikladni za rukovanje i praktični su strojevi s malim troškovima održavanja i relativno niskom cijenom.
Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen serije | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 0.5 do 1,5 ml | na | VialTweeter | 1 do 500 ml | 10 do 200 ml/min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100l | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 do 150L | 3 do 15L/min | UIP6000hdT |
| na | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| na | veći | klaster od UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Projektiranje, proizvodnja i savjetovanje – Kvaliteta Proizvedeno u Njemačkoj
Hielscher ultrasonicators su poznati po svojim najvišim standardima kvalitete i dizajna. Robusnost i jednostavan rad omogućuju glatku integraciju naših ultrazvučnih uređaja u industrijske objekte. Teški uvjeti i zahtjevna okruženja lako se nose s Hielscher ultrasonicators.
Hielscher Ultrasonics je ISO certificirana tvrtka i stavlja poseban naglasak na ultrazvučne uređaje visokih performansi koji sadrže najsuvremeniju tehnologiju i jednostavnu su za korištenje. Naravno, Hielscher ultrasonicators sukladni su CE i ispunjavaju zahtjeve UL, CSA i RoHs.
Činjenice koje vrijedi znati
Kako radi ultrazvuk u preradi hrane?
Ultrazvučna obrada hrane je dobro uspostavljena tehnologija koja se koristi za aplikacije obrade hrane kao što su miješanje i homogenizacija, emulgiranje, ekstrakcija, otapanje, degazacija & odzračivanje, omekšavanje mesa, kristalizacija kao i funkcionalizacija i modifikacija intermedijera i finalnih prehrambenih proizvoda. Ugrađeni desetljećima u pogonima za proizvodnju hrane, Hielscher ultrazvučni procesori hrane su sofisticirani i razvijeni kako bi zadovoljili zahtjeve industrije. Ultrazvučni procesori primjenjuju fizičke sile stvorene snažnim ultrazvučnim valovima, što rezultira stvaranjem kavitacije.
Što je akustična kavitacija?
Akustična kavitacija, također poznata kao ultrazvučna kavitacija, je rast i kolaps sićušnih vakuumskih mjehurića u ultrazvučnom polju nastalih u tekućinama ili kašama. Kavitacijski mjehurići rastu tijekom izmjeničnih ciklusa visokog i niskog tlaka, koji su faze kompresije i faze razrjeđivanja. Nakon što je rastao tijekom nekoliko izmjeničnih ciklusa pritiska, vakuumski mjehurić doseže točku u kojoj ne može apsorbirati više energije tako da mjehurić snažno implodira tijekom ciklusa visokog pritiska. Tijekom kolapsa mjehurića javljaju se lokalno ekstremni uvjeti uključujući ekstremne temperature do 5000 K s vrlo visokim brzinama zagrijavanja i hlađenja, tlakove do 2000 atm i odgovarajuće razlike u tlaku te mlazove tekućine s brzinom do 280 m/s. U ovim kavitacijskim “vruće točke”, lokalno ekstremne sile stvaraju fizičke uvjete koji rezultiraju miješanjem, ekstrakcijom i povećanim prijenosom mase.
Akustična kavitacija, generirana ultrazvukom visokog intenziteta, niske frekvencije, stvara intenzivne sile smicanja i lokalne razlike visokog tlaka i temperature, koje osiguravaju potreban utjecaj za intenzivno miješanje i prijenos mase. Ove ultrazvučne sile smicanja uspješno se primjenjuju za preradu hrane.
Literatura/Reference
Ultrazvučni homogenizator UIP6000hdT instaliran u pogonu za preradu hrane.
Ultrazvučna ekstrakcija botaničkog sa ultrazvučni uređaj UP400St
Od ispitivanja izvedivosti do optimizacije procesa i industrijske instalacije – Hielscher Ultrasonics je vaš partner za uspješne ultrazvučne procese!