Ultrazvučna obrada meda
Med je vrlo tražen kao hrana i lijek. Ultrazvučna obrada učinkovito je sredstvo za uništavanje nepoželjnih komponenti, poput kristala i mikrobnih stanica u medu. Kao netermalna tehnologija obrade, ultrazvučna dekristalizacija meda sprječava neželjeno povećanje HFM-a kao i bolje zadržavanje dijastaze, arome i okusa.
Prednosti ultrazvučne dekristalizacije meda
Ultrazvučna dekristalizacija je učinkovita alternativa tradicionalnim metodama zagrijavanja za dekristalizaciju meda. Ultrazvučna dekristalizacija meda nudi brojne prednosti u odnosu na konvencionalnu metodu zagrijavanja, što ultrazvučnu obradu meda čini vrhunskim tretmanom za ukapljivanje, dekristalizaciju i stabilizaciju meda:
Ultrazvučna dekristalizacija nudi nekoliko prednosti i može se prilagoditi svim vrstama meda i proizvodnim razmjerima. Hielscher ultrasonicators se mogu precizno kontrolirati i mogu se prilagoditi čimbenicima kao što su viskoznost meda, veličina kristala i standardi kvalitete. Time Hielscher ultrasonicators pružaju visoku učinkovitost i jednostavan, siguran rad.
Industrijski ultrasonicator za dekristalizaciju i stabilizaciju meda u vrlo jednoličnom inline tretmanu.
Mikroskopske slike tretiranog meda:
(a) Kontrolni uzorak. Prije tretiranja med izgleda kao mreža igličastih kristala. Podočnjaci su mjehurići zraka. (b) uzorci toplinski obrađeni na 40°C nakon 20 minuta toplinske obrade; (c) 40°C+ uzorci tretirani ultrazvukom nakon 20 minuta tretmana.
(Istraživački rad i slika: ©Deora et al., 2013.)
Ultrazvučna obrada meda
Ultrasonication je ne-termalna obrada alternativa za mnoge tekuće prehrambene proizvode. Njegova se mehanička snaga koristi za nježnu, ali učinkovitu deaktivaciju mikroba i smanjenje veličine čestica. Kada je med izložen ultrazvuku, većina stanica kvasca je uništena. Stanice kvasca koje prežive sonikaciju općenito gube sposobnost rasta. To značajno smanjuje brzinu fermentacije meda.
Ultrasonication također ukapljuje med eliminirajući postojeće kristale i inhibirajući daljnju kristalizaciju u medu. U ovom pogledu, to je usporedivo sa zagrijavanjem meda. Ultrazvučno potpomognuto ukapljivanje može raditi na znatno nižim procesnim temperaturama od cca. 35°C i može smanjiti vrijeme ukapljivanja na manje od 30 sekundi. Kai (2000.) proučavao je ultrazvučno ukapljivanje australskog meda (Brush box, Stringy bark, Yapunyah i Yellow box). Studije su pokazale da ultrazvuk na frekvenciji od 20 kHz u potpunosti pretvara kristale u medu u tekućinu. Ultrazvučno tretirani uzorci ostali su u tekućem stanju cca. 350 dana (+20% u usporedbi s toplinskom obradom). Zbog minimalnog izlaganja toplini, ultrazvučno ukapljivanje rezultira većim zadržavanjem arome i okusa. Uzorci obrađeni ultrazvukom pokazuju samo vrlo nisko povećanje HMF-a i malo smanjenje aktivnosti dijastaze. Budući da je potrebno manje toplinske energije, primjena ultrazvuka pomaže smanjiti troškove obrade u usporedbi s konvencionalnim grijanjem i hlađenjem.
Industrijski ultrazvučni uređaj UIP6000hdT za ukapljivanje i mikrobnu stabilizaciju meda.
Studije Kai (2000) također su otkrile da različite vrste meda zahtijevaju različite intenzitete i vremena sonikacije. Iz tog razloga preporučamo provođenje ispitivanja korištenjem sonikacijskog sustava veličine stola. Preliminarna ispitivanja trebaju se provoditi u šaržnom načinu rada, dok daljnja ispitivanja obrade zahtijevaju protočnu ćeliju za recirkulaciju pod tlakom ili ispitivanje u liniji.
Što istraživanje kaže o ultrazvučnoj dekristalizaciji meda
Med je prezasićena otopina glukoze i ima tendenciju spontane kristalizacije na sobnoj temperaturi u obliku glukoze monohidrata. Toplinska obrada tradicionalno se koristi za otapanje kristala D-glukoze monohidrata u medu i odgađanje kristalizacije. Međutim, ovaj pristup negativno utječe na fini okus meda. Mnogi su istraživači izvijestili o korisnoj primjeni snažnog ultrazvuka u medu. Pokazalo se da primjena ultrazvuka eliminira postojeće kristale i također usporava proces kristalizacije, što rezultira isplativom tehnologijom. Analiza procesa kristalizacije sugerira da su uzorci meda obrađeni ultrazvukom ostali u tekućem stanju duže vrijeme nego toplinski obrađen med. Osim toga, nisu uočeni značajni učinci na parametre kvalitete meda, kao što su sadržaj vlage, električna vodljivost ili pH. Studije su pokazale da, općenito, tretman ultrazvukom (npr. ultrazvučnom sondom od 24 kHz modela UP400St, u šaržnom tretmanu) dovodi do bržeg otapanja kristala nego termički tretman.
(usp. Deora i sur., 2013.)
Basmacı (2010.) usporedio je ultrazvučnu obradu i visoki hidrostatski tlak kao mogućnosti tretmana za ukapljivanje meda. Dok se liječenje visokim hidrostatskim tlakom pokazalo preskupim i neučinkovitim, ultrazvuk je dao vrlo dobre rezultate. Stoga je sonikacija preporučena kao alternativa tradicionalnoj toplinskoj obradi meda.
Önur i dr. (2018) došli su do istog zaključka uspoređujući konvencionalnu toplinsku obradu na 50ºC, ultrazvučno ukapljivanje i preporučuju ultrazvučnu obradu meda u odnosu na toplinsku obradu i obradu pod pritiskom zbog pogodnosti, kraćeg vremena obrade i manjeg gubitka kvalitete.
Sidor i sur. (2021.) usporedili su ultrazvučno ukapljivanje s mikrovalnim zagrijavanjem kako bi se otopili kristali šećera u lipi, bagremu i višecvjetnom medu. Glavni nedostatak mikrovalnog zagrijavanja bile su značajno povećane vrijednosti HMF-a, promjene enzimske aktivnosti i veliki gubici dijastaznog broja. Nasuprot tome, ultrazvučno ukapljivanje rezultiralo je samo najmanjim promjenama svojstava meda, tako da je istraživački tim jasno preporučio ultrazvučnu obradu meda kako bi se odgodio proces kristalizacije.
Sonikacija skraćuje vrijeme ukapljivanja čvrstog meda bez ugrožavanja njegove kvalitete.
Nadzemni ultrazvučni uređaj UIP2000hdT sa kaskatrodom na mobilnom postolju za ukapljivanje meda i otapanje šećera u šaržnom i inline načinu rada.
Ultrazvučni uređaji visokih performansi za dekristalizaciju i stabilizaciju meda
Hielscher Ultrasonics proizvodi i isporučuje ultrazvučne uređaje visokih performansi za preradu tekuće hrane kao što je ukapljivanje meda, redukcija kristala (otapanje šećera, dekristalizacija) i stabilizacija mikroba. Posebno razvijena ultrazvučna oprema za obradu meda omogućuje ujednačenu i pouzdanu obradu. To osigurava proizvodnju vrhunskog meda uz održane standarde kvalitete. Za obradu meda, Hielscher Ultrasonics nudi posebne sonotrode (ultrazvučne sonde), koje su idealne za vrlo ujednačenu obradu viskoznih tekućina kao što je med.
Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen serije | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 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.
- visoka efikasnost
- Najnovija tehnologija
- pouzdanost & robusnost
- serija & u redu
- za bilo koji volumen – od malih serija do velikih protoka po satu
- znanstveno dokazano
- inteligentni softver
- jednostavno, linearno povećanje
- pametne značajke (npr. protokoliranje podataka)
- CIP (čišćenje na mjestu)
Hielscher Ultrasonics proizvodi visokoučinkovite ultrazvučne homogenizatore za aplikacije miješanja, disperziju, emulzifikaciju i ekstrakciju u laboratorijskim, pilotskim i industrijskim razmjerima.
Literatura / Reference
- 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.
Činjenice koje vrijedi znati
Pozadina prerade meda
Med je proizvod visoke viskoznosti karakterističnog okusa i mirisa, boje i teksture.
Med se sastoji od glukoze, fruktoze, vode, maltoze, triaharida i drugih ugljikohidrata, saharoze, minerala, bjelančevina, vitamina i enzima, kvasca i drugih mikroorganizama otpornih na toplinu te male količine organskih kiselina (vidi tablicu u nastavku). Visoka razina tetraciklina, fenolnih spojeva i vodikovog peroksida u medu daju antimikrobna svojstva.
Nutritivni profil i sastav šećera u medu (©www.honey.com)
Enzimi meda
Med sadrži enzime za probavu škroba. Enzimi su osjetljivi na toplinu pa služe kao pokazatelj kvalitete meda i stupnja termičke obrade. Glavni enzimi su invertaza (α-glukozidaza), dijastaza (α-amilaza) i glukoza oksidaza. To su nutritivno važni enzimi. Dijastaza hidrolizira ugljikohidrate radi lakše probavljivosti. Invertaza hidrolizira saharozu i maltozu u glukozu i fruktozu. Glukoza oksidaza katalizira glukozu u stvaranje glukonske kiseline i vodikovog peroksida. Med također sadrži katalazu i kiselu fosfatazu. Aktivnost enzima općenito se mjeri kao aktivnost dijastaze i izražava se dijastaznim brojem (DN). Standardi za med određuju minimalni dijastazni broj 8 u prerađenom medu.
Kvasci i mikroorganizmi u medu
Izvađeni med sadrži nepoželjne materijale, kao što su kvasci (općenito osmofilni, tolerantni na šećer) i drugi mikroorganizmi otporni na toplinu. Oni su odgovorni za kvarenje meda tijekom skladištenja. Visoki broj kvasaca dovodi do brze fermentacije meda. Brzina fermentacije meda također je u korelaciji sa sadržajem vode/vlage. Sadržaj vlage od 17% smatra se sigurnom razinom za usporavanje aktivnosti kvasca. S druge strane, mogućnost kristalizacije raste sa smanjenjem sadržaja vlage. Broj kvasaca od 500 cfu/mL ili manje smatra se komercijalno prihvatljivom razinom.
Kristalizacija/granulacija u medu
Med prirodno kristalizira jer je prezasićena otopina šećera, s više od 70% udjela šećera u odnosu na udio vode od oko 18%. Glukoza se spontano taloži iz prezasićenog stanja, kroz gubitak vode jer postaje stabilnije zasićeno stanje glukoze monohidrata. To dovodi do stvaranja dvije faze – tekuća faza na vrhu i čvršći kristalni oblik ispod. Kristali tvore rešetku koja imobilizira ostale komponente meda u suspenziji, stvarajući tako polukruto stanje (National Honey Board, 2007.). Kristalizacija ili granulacija je nepoželjna jer predstavlja ozbiljan problem u preradi i plasmanu meda. Također, kristalizacija ograničava protok neprerađenog meda iz spremnika za skladištenje.
Toplinska obrada u preradi meda
Nakon vađenja i filtracije med prolazi termičku obradu kako bi se smanjila vlažnost i uništile kvasci. Zagrijavanje pomaže ukapljenju kristala u medu. Iako toplinska obrada može učinkovito smanjiti smanjenje vlage, smanjiti i odgoditi kristalizaciju i potpuno uništiti stanice kvasca, ona također rezultira kvarenjem proizvoda. Grijanje značajno povećava razinu hidroksimetilfurfurala (HMF). Najveća dopuštena zakonska razina HMF-a je 40 mg/kg. Nadalje, zagrijavanje smanjuje aktivnost enzima (npr. dijastaze) i utječe na senzorne kvalitete i smanjuje svježinu meda. Toplinska obrada također potamnjuje prirodnu boju meda (posmeđivanje). Osobito zagrijavanje iznad 90°C rezultira karamelizacijom šećera. Zbog neravnomjernog prijenosa temperature i izlaganja, toplinska obrada ne uništava mikroorganizme otporne na toplinu.
Zbog ograničenja toplinske obrade, istraživački napori usmjereni su na netoplinske alternative, poput mikrovalnog zračenja, infracrvenog grijanja, ultrafiltracije i ultrazvučne obrade. Ultrasonication nudi kao netermalni tretman velike prednosti u usporedbi s alternativnim tehnikama obrade meda.
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od laboratorija do industrijska veličina.