Ultrazvučna obrada meda
Med je vrlo tražen kao hrana i lijek. Ultrazvučna obrada učinkovito je sredstvo za uništavanje nepoželjnih sastavnica, poput kristala i mikrobnih stanica u medu. Kao netoplinska tehnologija obrade, ultrazvučna dekristalizacija meda sprječava neželjeno povećanje HFM-a te omogućuje bolje očuvanje dijastaze, arome i okusa.
Prednosti ultrazvučne dekristalizacije meda
Ultrazvučna dekristalizacija učinkovita je alternativa tradicionalnim metodama zagrijavanja za dekristalizaciju meda. Ultrazvučna dekristalizacija meda nudi brojne prednosti u odnosu na konvencionalnu metodu zagrijavanja, zbog čega je ultrazvučna obrada meda superioran postupak za ukapljivanje, dekristalizaciju i stabilizaciju meda:
Ultrazvučna dekristalizacija nudi nekoliko prednosti i može se prilagoditi svim vrstama meda i svim opsezima proizvodnje. Ultrazvučni uređaji Hielscher mogu se precizno kontrolirati i prilagoditi čimbenicima poput viskoznosti meda, veličine kristala i standarda kvalitete. Time ultrazvučni uređaji Hielscher osiguravaju visoku učinkovitost te jednostavan i siguran rad.
Industrijski ultrazvučni uređaj za dekristalizaciju i stabilizaciju meda vrlo ujednačenom obradom u proizvodnoj liniji.
Mikroskopske snimke obrađenog meda:
(a) Kontrolni uzorak. Prije obrade med izgleda poput mreže igličastih kristala. Tamni krugovi su mjehurići zraka. (b) Uzorci toplinski obrađeni pri 40°C nakon 20 min toplinske obrade; (c) uzorci obrađeni pri 40°C+ ultrazvukom nakon 20 min obrade.
(Znanstveni rad i slika: ©Deora i sur., 2013)
Ultrazvučna obrada meda
Ultrazvučna obrada predstavlja netoplinsku alternativu za obradu mnogih tekućih prehrambenih proizvoda. Njezina mehanička snaga koristi se za blagu, ali učinkovitu inaktivaciju mikroorganizama i smanjenje veličine čestica. Kada se med izloži ultrazvučnoj obradi, većina stanica kvasca se uništava. Stanice kvasca koje prežive sonikaciju uglavnom gube sposobnost rasta. Time se znatno smanjuje brzina fermentacije meda.
Ultrazvučna obrada također ukapljuje med uklanjanjem postojećih kristala i sprječavanjem daljnje kristalizacije u medu. U tom je pogledu usporediva sa zagrijavanjem meda. Ukapljivanje potpomognuto ultrazvukom može se provoditi pri znatno nižim procesnim temperaturama od približno 35°C i može skratiti vrijeme ukapljivanja na manje od 30 sekundi. Kai (2000) istraživao je ultrazvučno ukapljivanje australskih medova (Brush box, Stringy bark, Yapunyah i Yellow box). Istraživanja su pokazala da je sonikacija pri frekvenciji od 20kHz potpuno otopila kristale u medu. Ultrazvučno obrađeni uzorci ostali su u tekućem stanju približno 350 dana (+20% u usporedbi s toplinskom obradom). Zbog minimalne izloženosti toplini, ultrazvučno ukapljivanje omogućuje bolje očuvanje arome i okusa. Sonikirani uzorci pokazuju samo vrlo malen porast HMF-a i malo smanjenje aktivnosti dijastaze. Budući da je potrebno manje toplinske energije, primjena ultrazvuka pomaže smanjiti troškove obrade u usporedbi s konvencionalnim zagrijavanjem i hlađenjem.
Industrijski ultrazvučni uređaj UIP6000hdT za ukapljivanje i mikrobnu stabilizaciju meda.
Istraživanja koja je proveo Kai (2000) također su pokazala da različite vrste meda zahtijevaju različite intenzitete i trajanja sonikacije. Zbog toga preporučujemo provođenje pokusa sa stolnim sustavom za sonikaciju. Preliminarna ispitivanja treba provoditi u šaržnom načinu rada, dok daljnji pokusi obrade zahtijevaju protočnu ćeliju za recirkulaciju pod tlakom ili ispitivanje u kontinuiranom protoku.
Što istraživanja govore o ultrazvučnoj dekristalizaciji meda
Med je prezasićena otopina glukoze i sklon je spontanoj kristalizaciji pri sobnoj temperaturi u obliku glukoze monohidrata. Toplinska obrada tradicionalno se primjenjuje za otapanje kristala D-glukoze monohidrata u medu i odgađanje kristalizacije. Međutim, taj pristup negativno utječe na istančan okus meda. Mnogi su istraživači izvijestili o korisnoj primjeni ultrazvuka velike snage u medu. Pokazalo se da primjena ultrazvuka uklanja postojeće kristale i usporava proces kristalizacije, što je čini troškovno učinkovitom tehnologijom. Analiza procesa kristalizacije upućuje na to da su sonikirani uzorci meda ostali u tekućem stanju dulje od toplinski obrađenog meda. Osim toga, nisu uočeni značajni učinci na parametre kvalitete meda, kao što su udio vlage, električna vodljivost ili pH. Istraživanja su pokazala da ultrazvučna obrada općenito (npr. ultrazvučnom sondom modela UP400St pri 24 kHz, u šaržnoj obradi) dovodi do bržeg otapanja kristala od toplinske obrade.
(usp. Deora et al., 2013)
Basmacı (2010) usporedila je sonikaciju i visoki hidrostatski tlak kao mogućnosti obrade za utekućivanje meda. Dok se obrada visokim hidrostatskim tlakom pokazala preskupom i neučinkovitom, ultrazvuk je dao vrlo dobre rezultate. Stoga je sonikacija preporučena kao alternativa tradicionalnoj toplinskoj obradi meda.
Önur et al. (2018) došli su do istog zaključka uspoređujući konvencionalnu toplinsku obradu pri 50ºC, ultrazvučno utekućivanje i… Preporučuju ultrazvučnu obradu meda umjesto toplinske obrade i obrade tlakom zbog praktičnosti, kraćeg vremena obrade i manjeg gubitka kvalitete.
Sidor et al. (2021) usporedili su ultrazvučno utekućivanje s mikrovalnim zagrijavanjem radi otapanja kristala šećera u lipovu, bagremovu i višecvjetnom medu. Velik nedostatak mikrovalnog zagrijavanja bile su znatno povećane vrijednosti HMF-a, promjene enzimske aktivnosti i veliki gubici dijastaznog broja. Nasuprot tome, ultrazvučno utekućivanje dovelo je samo do najmanjih promjena svojstava meda, pa je istraživački tim jasno preporučio ultrazvučnu obradu meda radi odgađanja procesa kristalizacije.
Sonikacija skraćuje vrijeme utekućivanja krutog meda bez narušavanja njegove kvalitete.
Ultrazvučni uređaj UIP2000hdT za rad iznad posude s nastavkom cascatrode na mobilnom stalku za utekućivanje meda i otapanje šećera u šaržnom i protočnom načinu rada.
Ultrazvučni uređaji visokih performansi za dekristalizaciju i stabilizaciju meda
Hielscher Ultrasonics proizvodi i isporučuje ultrazvučne uređaje visokih performansi za obradu tekućih prehrambenih proizvoda, primjerice za utekućivanje meda, smanjenje kristala (otapanje šećera, dekristalizaciju) i mikrobnu stabilizaciju. Posebno razvijena ultrazvučna oprema za obradu meda omogućuje ujednačenu i pouzdanu obradu. Time se osigurava proizvodnja meda vrhunske kvalitete uz održavanje standarda kvalitete. Za obradu meda Hielscher Ultrasonics nudi posebne sonotrode (ultrazvučne sonde), koje su idealne za vrlo ujednačenu obradu viskoznih tekućina poput meda.
Tablica u nastavku daje pregled približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen šarže | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/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 |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | veći | skupina uređaja UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Projektiranje, proizvodnja i savjetovanje – kvaliteta proizvedena u Njemačkoj
Hielscher ultrazvučni uređaji poznati su po najvišim standardima kvalitete i dizajna. Robusnost i jednostavno rukovanje omogućuju jednostavnu integraciju naših ultrazvučnih uređaja u industrijska postrojenja. Hielscher ultrazvučni uređaji lako podnose teške uvjete i zahtjevna okruženja.
Hielscher Ultrasonics je tvrtka s ISO certifikatom koja poseban naglasak stavlja na ultrazvučne uređaje visokih performansi s najsuvremenijom tehnologijom i jednostavnom uporabom. Naravno, Hielscher ultrazvučni uređaji usklađeni su sa zahtjevima CE te ispunjavaju zahtjeve UL, CSA i RoHs.
- visoka učinkovitost
- najsuvremenija tehnologija
- pouzdanost i robusnost
- šaržna i protočna obrada
- za bilo koji volumen – od malih šarži do velikih protoka na sat
- znanstveno dokazano
- inteligentan softver
- jednostavno, linearno povećanje kapaciteta
- pametne značajke (npr. bilježenje podataka)
- CIP (čišćenje na mjestu)
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za miješanje, dispergiranje, emulgiranje i ekstrakciju u laboratorijskom, pilotnom i industrijskom mjerilu.
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
Osnovne informacije o obradi meda
Med je proizvod visoke viskoznosti, karakterističnog okusa i arome, boje i teksture.
Med se sastoji od glukoze, fruktoze, vode, maltoze, triaccharides i drugih ugljikohidrata, saharoze, minerala, bjelančevina, vitamina i enzima, kvasaca i drugih mikroorganizama otpornih na toplinu te malih količina organskih kiselina (vidjeti grafikon u nastavku). Visoke razine tetraciklina, fenolnih spojeva i vodikova peroksida u medu daju mu antimikrobna svojstva.
Nutritivni profil i sastav šećera u medu (©www.honey.com)
Enzimi u medu
Med sadrži enzime koji razgrađuju škrob. Enzimi su osjetljivi na toplinu i stoga služe kao pokazatelj kvalitete meda i stupnja toplinske obrade. Glavni enzimi uključuju invertazu (α-glukozidazu), dijastazu (α-amilazu) i glukoza-oksidazu. To su nutritivno važni enzimi. Dijastaza hidrolizira ugljikohidrate radi lakše probavljivosti. Invertaza hidrolizira saharozu i maltozu u glukozu i fruktozu. Glukoza-oksidaza katalizira pretvorbu glukoze u glukonsku kiselinu i vodikov peroksid. Med također sadrži katalazu i kiselu fosfatazu. Aktivnost enzima općenito se mjeri kao dijastazna aktivnost i izražava se dijastaznim brojem (DN). Norme za med propisuju minimalni dijastazni broj od 8 u obrađenom medu.
Kvasci i mikroorganizmi u medu
Vrcani med sadrži nepoželjne tvari, poput kvasaca (uglavnom osmofilnih, tolerantnih na šećer) i drugih mikroorganizama otpornih na toplinu. Oni su odgovorni za kvarenje meda tijekom skladištenja. Velik broj kvasaca dovodi do brze fermentacije meda. Brzina fermentacije meda također je povezana sa sadržajem vode odnosno vlage. Sadržaj vlage od 17% smatra se sigurnom razinom za usporavanje aktivnosti kvasaca. S druge strane, vjerojatnost kristalizacije raste sa smanjenjem sadržaja vlage. Broj kvasaca od 500cfu/mL ili manje smatra se komercijalno prihvatljivom razinom.
Kristalizacija / Granulacija meda
Med prirodno kristalizira jer je prezasićena otopina šećera, sa sadržajem šećera većim od 70% u odnosu na sadržaj vode od oko 18%. Glukoza se spontano izdvaja iz prezasićenog stanja gubitkom vode, pri čemu prelazi u stabilnije zasićeno stanje glukoze monohidrata. To dovodi do nastanka dviju faza – tekuće faze na vrhu i čvršćeg kristalnog oblika ispod nje. Kristali tvore rešetku koja imobilizira druge sastojke meda u suspenziji, stvarajući tako polučvrsto stanje (National Honey Board, 2007). Kristalizacija ili granulacija je nepoželjna jer predstavlja ozbiljan problem pri obradi i stavljanju meda na tržište. Kristalizacija također ograničava istjecanje neobrađenog meda iz spremnika za skladištenje.
Toplinska obrada u preradi meda
Nakon vrcanja i filtracije med se podvrgava toplinskoj obradi radi smanjenja sadržaja vlage i uništavanja kvasaca. Zagrijavanje doista pomaže u otapanju kristala u medu. Iako toplinska obrada može učinkovito smanjiti smanjenje sadržaja vlage, smanjiti i odgoditi kristalizaciju te potpuno uništiti stanice kvasaca, ona također uzrokuje pogoršanje kvalitete proizvoda. Zagrijavanje znatno povećava razinu hidroksimetilfurfurala (HMF). Najviša zakonski dopuštena razina HMF-a iznosi 40mg/kg. Nadalje, zagrijavanje smanjuje aktivnost enzima (npr. dijastaze), utječe na senzorska svojstva i smanjuje svježinu meda. Toplinska obrada također potamnjuje prirodnu boju meda (posmeđivanje). Osobito zagrijavanje iznad 90°C dovodi do karamelizacije šećera. Zbog neujednačenog prijenosa topline i izloženosti toplini, toplinska obrada nije dovoljno učinkovita u uništavanju mikroorganizama otpornih na toplinu.
Zbog ograničenja toplinske obrade istraživanja su usmjerena na netoplinske alternative, poput mikrovalnog zračenja, infracrvenog zagrijavanja, ultrafiltracije i sonikacije. Sonikacija kao netoplinska obrada nudi velike prednosti u usporedbi s alternativnim tehnikama obrade meda.
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi u veličinama od laboratorijskih do industrijskih.