Pasterizacija & Homogenizacija tekućeg jaja
Tekući proizvodi od jaja (cijela jaja, bjelanjci, žumanjci) moraju biti pasterizirani kako bi se osigurala sigurnost hrane. Ultrazvučni homogenizatori daju intenzivnu kavitaciju i velike sile smicanja za ubijanje mikroba. Osobito u kombinaciji s povišenim temperaturama (∼50°C) i tlakom (manotermosonizacija), snažni ultrazvuk daje iznimne rezultate pasterizacije. Ultrazvučni sustavi za obradu hrane naširoko se koriste za ispunjavanje aplikacija za homogenizaciju, pasterizaciju i sterilizaciju.
ultrazvučna pasterizacija
Tekuća cijela jaja, bjelanjak, žumanjak i drugi proizvodi od miješanih jaja pasterizirani su kako bi se osiguralo da nema bakterija/patogena u proizvodu. Inaktivacija mikroba putem pasterizacije vrlo je važan procesni korak za sprječavanje kvarenja i bolesti koje se prenose hranom. Konvencionalna pasterizacija postiže se toplinskom obradom tekućeg proizvoda od jaja. Međutim, takva toplinska obrada utječe na proteine, teksturu i funkcionalnost jaja.
Ultrazvučna pasterizacija vrlo je učinkovita alternativa pasterizaciji.
Tekući proizvodi od jaja mogu se učinkovito pasterizirati mano-thermosonication (MTS) gdje se ultrazvučna pasterizacija kombinira s toplinskom obradom (približno 50°C) i povišenim tlakom (približno 1 barg). Pod ovim sinergijskim uvjetima obrade može se postići pouzdana redukcija bakterija od 5log. Mano-thermosonication značajno poboljšava stopu ubijanja mikroba: Prvo, osjetljivost većine mikroorganizama na ultrazvučni tretman značajno se povećava pri temperaturama iznad 50°C. Drugo, intenzitet i destruktivnost ultrazvučne kavitacije raste pod povišenim tlakom.
Sinergetski učinci kombinirani u manotermosoničnoj pasterizaciji nadmašuju konvencionalnu toplinsku pasterizaciju jaja rezultirajući tekućim proizvodom od jaja poboljšane kvalitete. Tekuća jaja pasterizirana termosonifikacijom pokazuju manju denaturaciju proteina, manji gubitak okusa, poboljšanu homogenost i značajno veću energetsku učinkovitost.
Hielscher ultrazvučne protočne ćelije osiguravaju prolaz tekućeg proizvoda od jaja izravno kroz visoko-intenzivni kavitacija zoni kako bi se osigurala ravnomjerna i potpuna pasterizacija tekućeg proizvoda od jaja.
Ultrazvučni sustav za pasterizaciju
Ultrazvučna emulgacija
Bjelanjak se sastoji od cca. 90% vode, žumanjak sadrži cca. 25% masti. Voda i ulje/mast se ne miješaju, što znači da se faze teže razdvajanju. Kako bi se dobio homogeni, stabilni tekući proizvod od cijelog jaja, potrebna je sofisticirana metoda emulgiranja kako bi se spriječilo odvajanje faza.
Ultrazvučna kavitacija i smicanje isporučuju potrebnu energiju za ravnomjernu homogenizaciju tekućeg proizvoda od jaja. Snažna sonikacija sprječava odvajanje faza razbijanjem masnih kuglica i ravnomjernim raspršivanjem vode i masti kako bi se dobila stabilna emulzija.
Tretman ultrazvučnom kavitacijom je vrhunska tehnika za proizvodnju emulzija nano veličine kako bi se dobila mehanička stabilnost!
- blagi procesni uvjeti
- uklanjanje patogena
- produžen rok trajanja
- ujednačena tekstura
- bolja nutritivna i senzorna svojstva
- nema denaturacije
- nema koagulacije
Ultrazvučno formuliranje
Tijekom ultrazvučne homogenizacije i pasterizacije, dodaci (npr šećer, sol, ksantan guma itd.) mogu se jednolično umiješati u tekući proizvod od jaja.
Hielscher’s ultrasonic homogenizers are also used for production of eggnog (milk+egg-based liquor) to improve mechanical stability and shelf-life.
Ultrazvučno sušenje raspršivanjem jaja u prahu
Tekuće jaje može se dalje preraditi u prah jaja, npr. cijelo jaje u prahu, bjelanjak u prahu, žumanjak u prahu. Tekućina jaja pokazuje ponašanje razrjeđivanja smicanjem. Kako bi se optimizirao proces sušenja raspršivanjem, ultrazvučno smanjenje viskoznosti vrlo je učinkovita tehnika za povećanje kapaciteta procesa sušenja raspršivanjem.
Kliknite ovdje kako biste saznali više o ultrazvučno potpomognutom procesu sušenja raspršivanjem!
Ultrazvučni uređaji za preradu hrane
Ultrasonic food processing systems are well-known and proven for their reliable results in homogenization, extraction, pasteurization and sterilization of food products. Hielscher’s industrial ultrasonic processors create very high amplitudes of up to 200µm in order to deliver the required energy for pasteurization, sterilization and emulsification processes. Of course, our ultrasonic homogenizers are built for 24/7 operation under heavy-duty conditions in industry.
Osim svoje robusnosti i pouzdanosti, ultrazvučni procesori zahtijevaju vrlo malo održavanja i vrlo se lako čiste. Svi dijelovi ultrazvučnog homogenizatora koji dolaze u kontakt s prehrambenim proizvodom izrađeni su od titana, nehrđajućeg čelika ili stakla i mogu se autoklavirati. Budući da svaki ultrazvučni procesor ima svoj ultrazvučni čistač, oni automatski nude CIP (čišćenje na mjestu) i SIP (sterilizaciju na mjestu).
A small foot print and versability allow for an hassel-free integration of Hielscher’s ultrasonicators into production lines. Retro-fitting into existing lines can be accomplished easily.
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 | UIP4000 |
| na | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| na | veći | klaster od UIP16000 |
Povezani rezultati istraživanja
Ultrazvučna emulgacija
Javad Sargolzaei i sur. (2011.) modificirali su primjenu ultrazvuka velike snage u pripremi stabilne emulzije ulje u vodi. Svi uzorci emulzije pripremljeni su pomoću Hielscher ultrazvučnog procesora UP200H. Učinak pH, ionske jakosti, pektina, guar gume, lecitina, žumanjka jajeta i ksantanske gume kao i vremena sonikacije, temperature i viskoznosti mješavine ulja i vode na specifičnu površinu i veličinu kapljica te indeks kremastosti ispitano je uzoraka emulzije. Eksperimentalni podaci analizirani su Taguchi metodom i određeni su optimalni uvjeti. Osim toga, adaptivni neuro-fuzzy sustav zaključivanja (ANFIS) korišten je za modeliranje i kategorizaciju svojstava dobivene emulzije. Rezultati su pokazali da povećanje vremena sonikacije sužava raspon raspodjele veličine kapljica. Pektin i ksantan povećali su stabilnost emulzije, iako su imali različite utjecaje na stabilnost emulzije kada su se koristili pojedinačno ili zajedno. Guar guma je poboljšala viskoznost kontinuirane faze. Pokazalo se da su emulzije stabilizirane žumanjkom stabilne na flokulaciju kapljica pri pH 3 i pri relativno niskim koncentracijama soli.
Ultrazvučna razgradnja kolesterola u žumanjku
Sun i sur. (2011) razvili su ultrazvučni enzimski proces razgradnje kolesterola u prirodnom žumanjku jajeta. Ciljali su na katalitičku aktivnost kolesterol oksidaze protiv kolesterola žumanjka jajeta s ciljem dobivanja žumanjka jajeta sa smanjenim kolesterolom bez utjecaja na sastav glavnih hranjivih tvari žumanjka jajeta. Kolesterol oksidaza korištena je za kataliziranje razgradnje kolesterola u žumanjku jajeta. Najprije je dio žumanjka od 30 g prethodno tretiran ultrazvukom 15 minuta na 200 W i zatim inkubirano 10 sati s koncentracijom kolesterol oksidaze od 0,6 U/g žumanjka jajeta na 37°C. Konačno, razina kolesterola u žumanjku jajeta smanjena je na 8,32% svoje izvorne koncentracije bez utjecaja na svojstva kvalitete žumanjka.
Činjenice koje vrijedi znati
Što je ultrazvučna kavitacija?
Ultrazvučna obrada stvara emulzije putem oscilacija visoke snage ultrazvuka, koje uzrokuju akustične kavitacija. Pojam kavitacija opisuje formiranje, rast i implozivno urušavanje šupljina (vakuumskih mjehurića) u tekućini. Ultrazvučna? akustična kavitacija stvara lokalne uvjete unutar mjehurića od ~5000 K, ~1000 atm, brzine zagrijavanja i hlađenja koje prelaze 1010 K/s i tekući mlazovi do 300m/s. (Suslick et al. 2008.) Intenzivne sile, visoko smicanje, strujanje i turbulencije koje proizlaze iz implozije mjehurića daju energiju za lomljenje čestica i kapljica za disperzija & emulzija smanjenje veličine, lizirati stanične stijenke, pokrenuti kemijske reakcije.
manothermosonication
Kao što pokazuju naši rezultati, statički tlak je vrlo učinkovito sredstvo za povećanje smrtonosnosti ultrazvučnih valova (UW)? manosonifikacije (MS). Ovo povećanje postaje veće kada je amplituda UW veća. Između 50 i 58°C, smrtonosnost topline može se povećati kombiniranjem toplinske obrade s UW pod tlakom (MS). Smrtonosnost ovog tretmana (MTS) je ekvivalentna aditivnom smrtonosnom učinku topline i UW. Tretmani MS i MTS mogli bi postati alternativa za inaktivaciju Y. enterocolitica i eventualno drugih mikroorganizama u mediju osjetljivom na toplinu (tj. tekuće jaje). Također bi mogao naći primjenu u hrani kod koje bi visok intenzitet toplinske obrade koji je potreban (npr. hrana s niskom aktivnošću vode) umanjio kvalitetu hrane. (usp. Raso et al. 1998.)
Istraživač je otkrio da tehnologije netermalnog konzerviranja hrane, kao što je sonikacija, ne utječu toliko koliko na toplinske procese, na nutritivne i senzorske atribute prerađene hrane.
Pročitajte više o sinergiji između snažnog ultrazvuka, tlaka i topline!
Ultrazvučno stvaranje mjehurića i njegova nasilna implozija
Jaja: Sastav & Karakteristike
Dok su kokošja jaja najčešće konzumirana ptičja jaja, i druge vrste ptičjih jaja, npr. nojeva, pačja, prepeličja, guščja itd., koriste se kao hrana i sastojci hrane.
Jaja nude višestruku funkcionalnost i stoga se naširoko koriste kao sastojak u raznim prehrambenim proizvodima.
Funkcionalna svojstva jaja uključuju svojstva koagulacije i vezivanja, okusa, boje, pjenjenja, emulgiranja kao i inhibicije rasta kristala u slatkišima. Za održavanje ovih funkcionalnosti jaja potrebna je blaga pasterizacija izbjegavajući denaturaciju proteina.
Tekući proizvodi od jaja variraju od tekućih cijelih jaja, bjelanjaka i žumanjaka do smjesa za kajganu i drugih specijaliziranih proizvoda od jaja. Tekući proizvodi od jaja dostupni su kao proizvodi spremni za upotrebu ili u smrznutom obliku. Tekuća jaja mogu se dalje rafinirati u prah jaja, npr. cijelo jaje u prahu, bjelanjak u prahu, žumanjak u prahu. Jaja u prahu proizvodi se od potpuno dehidriranih jaja sušenje raspršivanjem jaja na isti način na koji se proizvodi mlijeko u prahu. Prednosti jaja u prahu u odnosu na svježa jaja uključuju nisku cijenu, smanjenu težinu po volumenu ekvivalenta cijelog jaja, rok trajanja, manje prostora za skladištenje i nepotrebnost hlađenja.
Osjetljivost proteina jaja na toplinu
Jaja sadrže nekoliko proteina osjetljivih na toplinu koji su važan faktor koji treba uzeti u obzir kada se tekuća jaja (poznata i kao jaja za razbijanje) prerađuju i pasteriziraju. Osobito tekući proizvodi od bjelanjaka osjetljivi su na uvjete obrade, posebno na toplinu. Temperatura za denaturaciju proteina bjelanjaka varira između 61°C (za ovotransferin) i 92,5°C (za G2 globulin). livetini, lizozim,
ovomakroglobulin i ovoglobulin G3 su toplinski najmanje stabilni proteini, dok su ovotransferin, ovoinhibitor i ovoglobulin G2 utvrđeni kao toplinski najstabilniji proteini u jajetu. Na osjetljivost proteina na toplinu može se utjecati dodatkom soli i šećera, što povećava toplinsku stabilnost proteina osjetljivih na toplinu.
Ne samo šećer i sol, već i ugljikohidrati, kao što su saharoza, glukoza, fruktoza, arabinoza, manitol i ksiloza, štite proteine od denaturacije tijekom toplinske obrade (pasterizacije).
Temperatura koagulacije cijelog jaja: 73°C
stabilnost emulzije
Da bi se dobio homogeni tekući proizvod od jaja, tekuće jaje mora biti mehanički stabilizirano kako bi se spriječilo razdvajanje u dvije faze.
Emulzija je mješavina dviju ili više tekućina koje se ne miješaju. Tehnički gledano, emulzije su podvrsta koloidnih sustava od dvije ili više faza. U emulzijama, i disperzna/unutarnja i kontinuirana/vanjska faza su tekuće. U emulzijama se dvije tekućine koje se ne miješaju miješaju dispergiranjem jedne tekućine (dispergirane faze) u drugoj (kontinuirana faza). Za postizanje dugoročne mehaničke stabilnosti sustava koriste se emulgatori.
Lecitin, koji je npr. komponenta žumanjka jajeta, često je korišten prehrambeni emulgator za prehrambenu i industrijsku primjenu. Osim lecitina, žumanjak jajeta sadrži nekoliko aminokiselina koje djeluju i kao emulgatori. Žumanjak sadrži cca. 5-8 grama lecitina, zbog čega je žumanjak važan sastojak mnogih recepti na bazi emulzije kao što su majoneza, holandez, preljevi i umaci.
Ovdje pronađite upute korak po korak i video za ultrazvučnu emulzifikaciju majoneze!
Funkcionalnost pjenjenja
Proteini bjelanjaka sadrže aminokiseline. Kada je protein uvijen, hidrofobne aminokiseline su pakirane u središtu dalje od vode, a hidrofilne su izvana bliže vodi.
Kada se protein jajeta suprotstavi mjehuriću zraka, dio tog proteina je izložen zraku, a dio je još uvijek u vodi. Protein se odmotava tako da njegovi dijelovi koji vole vodu mogu biti uronjeni u vodu–a njegovi dijelovi koji se boje vode mogu zalijepiti u zrak. Jednom kada se proteini odmotaju, povezuju se jedan s drugim - baš kao što su to činili kada su se zagrijavali - stvarajući mrežu koja može zadržati mjehuriće zraka na mjestu.
liker od jaja
Eggnog je piće na bazi mlijeka koje se sastoji od mlijeka, jaja, šećera i aroma, a ponekad i alkohola. To je slatko, bogato, kremasto piće na bazi mliječnih proizvoda koje se tradicionalno priprema od mlijeka, vrhnja, tučenih bjelanjaka, žumanjaka i šećera. Po izboru, kada se proizvodi kao liker, dodaju se destilirana alkoholna pića poput brendija, ruma ili burbona.
Literatura/Reference
- Lee, DU; Hein, V.; Knorr, D. (2003): Učinci kombiniranih tretmana nizinom i ultrazvukom visokog intenziteta s visokim pritiskom na mikrobnu inaktivaciju u tekućem cijelom jajetu. Inovativna znanost o hrani & Tehnologije u nastajanju 2003.
- Nakamura, R.; Mizutani, R.; Yano, M.; Hayakawa, S. (1988): Poboljšanje emulgirajućih svojstava proteina sonikacijom s lecitinom žumanjka jajeta. Journal of Agricultural and Food Chemistry 36, 1988. 729-732.
- Rašo, J.; Pagán, R.; Condón, S.; Sala, FJ (1998): Utjecaj temperature i tlaka na smrtonosnost ultrazvuka. Applied and Environmental Microbiology, 64/2, 1998. 465–471.
- Sargolzaei, J.; Mosavac, MTH; Hassani, A. (2011): Modeliranje i simulacija ultrazvučnog procesa velike snage u pripremi stabilne emulzije ulje u vodi. Časopis za softversko inženjerstvo i aplikacije 4, 2011. 259-267.
- Sun, Y.; Yang, H.; Zhong, X.; Wang, W. (2011): Ultrazvučno potpomognuta enzimska razgradnja kolesterola u žumanjku jajeta. Inovativna znanost o hrani & Nove tehnologije 12/4, 2011. 505-508.
- Suslick, KS; Flannigan, DJ (2008.): Unutar kolapsirajućeg mjehura: Sonoluminiscencija i uvjeti tijekom kavitacije. Annu. Rev. Phys. Chem. 59, 2008. 659–83.