Proizvodnja sladoleda poboljšana ultrazvukom

Primjena ultrazvuka velike snage ima nekoliko korisnih učinaka na proizvodnju visokokvalitetnog sladoleda. Glavne prednosti sonikacije uključuju smanjenje veličine kristala i ubrzavanje zamrzavanja sladoleda. Time ultrazvučna obrada poboljšava kvalitetu i osjetilni doživljaj potrošača, istodobno smanjujući troškove proizvodnje.

Učinci ultrazvuka na proizvodnju sladoleda

Proizvodnja sladoleda uključuje složenu obradu kako bi se dobio visokokvalitetan slatki prehrambeni proizvod koji zadovoljava zahtjeve kupaca. Složeni koraci obrade uglavnom proizlaze iz činjenice da je sladoled jedna od najsloženijih namirnica: sladoled je i pjena i emulzija. Sadržava kristale leda i nezamrznutu tekuću smjesu. Ultrazvuk velike snage primijenjen tijekom proizvodnje sladoleda može potaknuti nukleaciju kristala leda kako bi se ubrzao prijenos topline i tvari koji prati proces zamrzavanja. Time sonikacija smanjuje veličinu kristala i skraćuje vrijeme zamrzavanja u proizvodnji sladoleda. Istraživanje koje su proveli Mortazavi i Tabatabaie pokazalo je da se vrijeme zamrzavanja tijekom obrade sladoleda može skratiti za oko 30% sonikacijom u trajanju od 20 min.

Proizvodnja sladoleda i prednosti ultrazvuka

Za proizvodnju sladoleda potrebna je sladoledna smjesa. Ta se smjesa sastoji od mlijeka, mlijeka u prahu, vrhnja, maslaca ili biljne masti, šećera, suhe tvari, emulgatora, stabilizatora te dodataka poput voća, orašastih plodova, aroma i bojila. Tu posebnu smjesu treba homogenizirati i pasterizirati, a zatim se tijekom zamrzavanja polako miješa kako bi se spriječilo stvaranje velikih kristala leda. Pritom se umiješavaju vrlo sitni mjehurići zraka (takozvani postupak aeracije) kako bi se sladoled zapjenio i dobio hladan desert glatke teksture. Ultrazvučna obrada potiče ravnomjernu raspodjelu svih sastojaka sladoledne smjese i istodobno pridonosi pasterizaciji. Ovdje pročitajte više o ultrazvučnoj pasterizaciji tekućih namirnica!
Nakon toga ultrazvučna se obrada primjenjuje u fazi zamrzavanja tijekom proizvodnje sladoleda. Ultrazvučna obrada potiče nukleaciju i rast kristala leda, čime se proces zamrzavanja znatno ubrzava. Istodobno sonikacija smanjuje veličinu kristala leda pa se dobivaju ujednačeno sitni kristali leda. To sladoledu daje glatku teksturu i ugodan osjećaj u ustima – oba svojstva kvalitete potrošači iznimno cijene.

Koraci proizvodnje sladoleda

Proizvodnja sladoleda ima pet faza:

1. priprema sladoledne smjese
2. homogenizacija, pasterizacija i zrenje sladoledne smjese
3. zamrzavanje i aeracija
4. oblikovanje i kalupljenje
5. očvršćivanje i pakiranje

Koraci proizvodnje sladoleda.
Izvor: Priručnik za preradu mlijeka. Izdavač: Tetra Pak Processing Systems AB, Lund, Švedska. str.387.

Zamrzavanje sladoleda potpomognuto ultrazvukom

Tijekom procesa zamrzavanja kristali nastaju iz pothlađene vode. Morfologija kristala leda ima važnu ulogu u teksturnim i fizikalnim svojstvima zamrznute i poluzamrznute hrane. Budući da su veličina i raspodjela kristala leda osobito važne za kvalitetu odmrznutih proizvoda s tkivnom strukturom, za sladoled su poželjniji manji kristali leda jer veliki kristali uzrokuju ledenastu teksturu. Nukleacija je najvažniji čimbenik za kontrolu raspodjele veličine kristala tijekom kristalizacije. Stoga je brzina zamrzavanja obično parametar koji se upotrebljava za kontrolu veličine i raspodjele veličine kristala leda u sladoledu. Tijekom tučenja i zamrzavanja upuhuje se zrak kako bi se postigla glatka tekstura sladoleda. Takozvani „over-run”, količina upuhanog zraka, određuje se – posebno za pojedinu recepturu – razmjerno ukupnom volumenu krutih tvari i vode. Stoga over-run varira ovisno o različitim formulacijama sladoleda i procesnim tokovima. Standardni sladoled ima over-run od 100%, što znači da se konačni proizvod sastoji od jednakih volumena sladoledne smjese i mjehurića zraka.
Upotreba ultrazvučnih procesora visokih performansi tvrtke Hielscher rezultira boljom kvalitetom sladoleda jer potiče kristalizaciju, smanjuje veličinu kristala leda i sprječava stvaranje naslaga na površini za zamrzavanje. Bolja konzistencija i kremastiji osjećaj u ustima postižu se zahvaljujući manjoj veličini kristala leda u sladoledu i poboljšanoj raspodjeli mjehurića zraka. Znatno kraće zamrzavanje, uz približno 30% kraće vrijeme zamrzavanja, dovodi do većeg procesnog kapaciteta i energetski učinkovitijeg proizvodnog procesa.

Znanstveno dokazano: poboljšana kvaliteta sladoleda zahvaljujući sonikaciji

Aslan i Dogan (2021) istraživali su učinke sonikacije na proizvodnju sladoleda primjenom sonikatora sa sondom UP400St tvrtke Hielscher (vidi sliku lijevo). Rezultati istraživanja pokazali su da ultrazvuk potiče smanjenje veličine čestica uslijed kavitacije. Bilo je očito da sonikacija poboljšava kvalitetu sladoleda i zamrznutih prehrambenih proizvoda jer je dovela do manje veličine kristala leda. Budući da kristali leda daju sladoledu jedinstven osjećaj u ustima, vrlo je važno tijekom zamrzavanja dobiti najsitnije kristale kako bi se spriječila zrnata struktura te postigle željena glatkoća i mekoća sladoleda. U tom je istraživanju također zaključeno da ultrazvučna homogenizacija osigurava dobro dispergiranu emulziju. Ispitivanjem u kojem je skupina potrošača ocjenjivala senzorska svojstva i okus hrane pokazalo se da ultrazvučna homogenizacija sladoleda pomaže zadovoljiti sklonosti potrošača zahvaljujući sitnijim kristalima leda i s njima povezanom ugodnom osjećaju sladoleda u ustima.
(usp. Aslan i Dogan, 2021)

Ultrazvučni procesori visokih performansi za obradu hrane u proizvodnji sladoleda

Hielscher Ultrasonics ima dugogodišnje iskustvo u primjeni ultrazvuka velike snage u industriji hrane i pića te u mnogim drugim industrijskim granama. Naši ultrazvučni procesori opremljeni su sonotrodama i protočnim ćelijama (dijelovima u dodiru s proizvodom) koje se lako čiste (čišćenje na mjestu CIP / sterilizacija na mjestu SIP).
Industrijski sonikatori tvrtke Hielscher Ultrasonics mogu isporučivati vrlo visoke amplitude u neprekidnom radu 24/7. Precizna kontrola amplitude od blagih do visokih intenziteta važna je za fino podešavanje procesa sonikacije prema ciljanim svojstvima proizvoda za određenu formulaciju sladoleda.
Uz ultrazvučne procesore za obradu hrane svih veličina, Hielscher nudi pouzdane sustave za šaržnu i kontinuiranu obradu prehrambenih proizvoda i pića, uključujući sladoled. Dok za malu obrtničku sladoledarnicu modeli sonikatora UP400ST (400 vata) ili UIP1000hdT (1000 vata) osiguravaju dovoljan kapacitet obrade, industrijski pogon za proizvodnju sladoleda ugradit će modele sonikatora velikog kapaciteta obrade UIP6000hdT (6000 vata) ili UIP16000hdT (16.000 vata).
Tablica u nastavku daje okvirni prikaz približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:

Literatura / Reference

• Mortazavi, A. and Tabatabaie, F. (2008): Study of Ice Cream Freezing Process after Treatment with Ultrasound. World Appl. Sci. J 4, 188-190.
• Aslan Türker, Duygu; Dogan, Mahmut (2021): Effects of ultrasound homogenization on the structural and sensorial attributes of ice cream: optimization with Taguchi and data envelopment analysis. Journal of Food Measurement and Characterization 15, 2021, 1-11.
• Vildan Akdeniz, A. Sibel Akalın (2019): New approach for yoghurt and ice cream production: High-intensity ultrasound. Trends in Food Science & Technology, Volume 86, 2019. 392-398.
• Petzold, G. and Aguilera, J. M. (2009): Ice Morphology: Fundamentals and Technological Applications in Foods. Food Biophysics Vol.4, No. 4, 378-396.
• Dairy Processing Handbook. Published by Tetra Pak Processing Systems AB, S-221 86 Lund, Sweden. p.387.