Sonikacija i njezine brojne primjene u preradi hrane

Ultrazvuk velike snage pruža brojne mogućnosti za učinkovitu i pouzdanu preradu hrane. Najčešće primjene u prehrambenoj industriji uključuju miješanje i homogenizaciju, emulgiranje, dispergiranje, razaranje stanica i ekstrakciju unutarstaničnog materijala, aktivaciju ili deaktivaciju enzima (što ovisi o intenzitetu ultrazvuka), konzerviranje, stabilizaciju, otapanje i kristalizaciju, hidrogenaciju, omekšavanje mesa, dozrijevanje, odležavanje i oksidaciju te otplinjavanje i sušenje raspršivanjem.

U nastavku predstavljamo različite odabrane primjene Hielscher sonikatora u preradi hrane. Kliknite na odgovarajuće poveznice za detaljne informacije o primjeni koja vas zanima!

Ekstrakcija aroma i bioaktivnih spojeva ultrazvukom

Ultrazvučna ekstrakcija široko se primjenjuje u prehrambenoj industriji za učinkovito izdvajanje bioaktivnih spojeva, molekula arome i proteina primjenom ultrazvuka visokog intenziteta koji pospješuje prijenos mase i razara stanične strukture. Nastali kavitacijski učinci povećavaju prinos i brzinu ekstrakcije pri niskim radnim temperaturama, čime pomažu očuvati osjetljive spojeve i omogućuju čistu preradu koja se može proširiti na veće proizvodno mjerilo bez agresivnih otapala.

Ultrazvučna ekstrakcija uobičajeno se primjenjuje za ekstrakciju bioaktivnih spojeva. Istaknuti primjeri ultrazvučne ekstrakcije uključuju:

 

U ovoj prezentaciji upoznajemo Vas s proizvodnjom biljnih ekstrakata. Objašnjavamo izazove proizvodnje visokokvalitetnih biljnih ekstrakata i kako Vam sonikator može pomoći da ih prevladate. Prezentacija prikazuje kako funkcionira ultrazvučna ekstrakcija. Saznat ćete koje prednosti možete očekivati pri uporabi sonikatora za ekstrakciju i kako ultrazvučni ekstraktor možete uključiti u proizvodnju svojih ekstrakata.

 

Ultrazvučno emulgiranje umaka, preljeva i krema

Primjenom sonikacije na smjese ulja i vode kuhari i prehrambeni znanstvenici postižu ultrafine, stabilne emulzije – bez prekomjerne topline ili sintetskih dodataka. Od kremastih umaka i baršunastih preljeva od ulja i octa do krema bez mliječnih sastojaka i nježnih pjena, ultrazvučna kavitacija omogućuje preciznu kontrolu veličine kapljica i njihova dispergiranja.
Saznajte više o ultrazvučnim emulzijama u prehrani!

Ultrazvučna fermentacija jogurta

Jogurt je fermentirani mliječni proizvod koji se može proizvesti samo od mlijeka ili uz dodatak bakterijskih kultura. Sojevi bifidobakterija (npr. BB-12, BB-46, B breve) uobičajeni su probiotici koji se upotrebljavaju za fermentaciju jogurta. Ultrazvučna kavitacija primijenjena na bakterijske stanice može uzrokovati njihovo razaranje i istodobno oslobađanje β-galaktozidaze. β-galaktozidaza je enzim iz skupine hidrolaza koji se uvelike upotrebljava u industriji prerade mlijeka. Fermentacija potpomognuta ultrazvukom ubrzava se zbog brže hidrolize laktoze koja proizlazi iz ultrazvučno potaknutog oslobađanja β-galaktozidaze iz stanica bifidobakterija.
Ultrazvučna homogenizacija uzrokuje razbijanje globula mliječne masti i raspodjelu globula vrlo sitnih veličina.
Sonikacija može ubrzati fermentaciju (skraćenje ukupnog vremena proizvodnje do 40%) i poboljšati svojstva kvalitete jogurta, što rezultira višom viskoznošću, čvršćim koagulumom i vrhunskom teksturom.

Ultrazvučna homogenizacija mlijeka

Mlijeko (npr. kravlje, bivolje, kozje ili devino mlijeko) emulzija je ili koloidni sustav koji se sastoji od globula mliječne masti u tekućini na bazi vode koja sadržava otopljene ugljikohidrate, proteine i minerale. Budući da se mast i voda nastoje razdvojiti u dvije faze, mlijeko se mora homogenizirati kako bi se dobio ujednačen proizvod. Homogenizacija podrazumijeva ravnomjernu raspodjelu molekula masti u mliječnoj tekućini. Ultrazvuk je dobro poznata metoda koja se primjenjuje u različitim postupcima prerade mlijeka. Ultrazvučnom obradom mlijeka dobivaju se homogenizirane globule masti koje su ujednačene i ravnomjerno raspoređene. Homogenizacija ultrazvukom velike snage učinkovita je i za biljne zamjene za mlijeko (veganske / bez mliječnih sastojaka), poput kokosova ili sojina mlijeka.
Istraživanje Sfakianakisa i Tzije (2012) pokazuje da ultrazvučna homogenizacija smanjuje veličinu globula mliječne masti (MFG). Mikroskopske slike u nastavku prikazuju učinke sonikacije na veličinu kapljica mliječne masti. Niska amplituda (150W) nije imala zadovoljavajući učinak homogenizacije (sl.2) ; veličina MFG-a i njihova raspodjela bile su slične onima u neobrađenom mlijeku (usporedite sl. 1 i 2). Ultrazvuk srednje amplitude (267,5, 375 W) imao je dobar učinak homogenizacije; prosječni promjer MFG-a bio je 2 μm (sl. 3, 4). Ultrazvuk više amplitude (750W) znatno je smanjio veličinu MFG-a (sl. 6), tako da su bili jedva vidljivi pod optičkim mikroskopom (povećanje 100x); njihov prosječni promjer bio je 0,3 μm.

Chandrapala i sur. (2012) istraživali su učinak sonikacije na kazein i kalcij. Primijenili su ultrazvučne valove (20kHz) na uzorke svježeg obranog mlijeka, rekonstituiranog micelarnog kazeina i kazeina u prahu. Uzorke su sonicirali dok se globule mliječne masti nisu smanjile na približno 10nm. Analiza soniciranog mlijeka pokazuje da veličina kazeinskih micela ostaje nepromijenjena. Tijekom prvih nekoliko minuta sonikacije također je došlo do malog povećanja količine topljivih proteina sirutke i odgovarajućeg smanjenja viskoznosti. Istraživanjem je utvrđeno da su kazeinske micele stabilne tijekom sonikacije te da ultrazvučna obrada ne utječe na koncentraciju topljivog kalcija. [Chandrapala et al. 2012]

Ultrazvučna kristalizacija šećera za konditorske proizvode

Kontrolirana sonikacija omogućuje pokretanje zasijavanja kristala (stvaranja jezgri) i utjecanje na rast kristala. Pod djelovanjem ultrazvuka nastaju manji, a time i brojniji kristali. Ultrazvuk potpomaže proces kristalizacije na dva načina: prvo, ultrazvuk velike snage vrlo je učinkovito sredstvo za stvaranje ujednačene otopine, koja je polazna tvar za kristalizaciju. U drugoj fazi ultrazvuk potiče stvaranje velikog broja jezgri. Dok slaba nukleacija stvara manji broj velikih kristala, učinkovita nukleacija stvara velik broj sitnih kristala. U akustičkom polju moguće je čak pokrenuti nukleaciju šećera koji inače teško kristaliziraju (npr. D-fruktoze, sorbitola).
Ultrazvučna modifikacija kristalizacije zanimljiva je za formuliranje bombona, konditorskih proizvoda, namaza, sladoleda, tučenog vrhnja i čokolade.

Ultrazvučna hidrogenacija jestivih ulja

Hidrogenacija biljnih ulja važan je industrijski proces velikih razmjera. Hidrogenacijom se tekuća biljna ulja pretvaraju u čvrste ili polučvrste masti (npr. margarin). Kemijski se nezasićene masne kiseline pretvaraju tijekom prijenosom faze katalizirane reakcije hidrogenacije u odgovarajuće zasićene masne kiseline dodavanjem vodikovih atoma na dvostruke veze. Ovaj katalitički proces može se ubrzati sonikacijom velike snage. Često korišten katalizator je nikal. Hidrogenirane masti široko se upotrebljavaju u pekarskim proizvodima za postizanje prhkosti. Prednost zasićenih masti jest njihova manja sklonost oksidaciji, a time i manji rizik od užeglosti.

Ultrazvučno ukapljivanje meda

Ultrazvuk nudi učinkovitu netoplinsku metodu za ukapljivanje kristala u medu i uništavanje kvasaca bez utjecaja na kvalitetu meda.
Kliknite ovdje da biste saznali više!

Ultrazvučna stabilizacija sokova i smoothieja

Kao netoplinska tehnika prerade hrane, ultrazvuk omogućuje blagu, ali učinkovitu obradu koja pojačava arome te stabilizira i konzervira sokove, smoothieje, umake i kaše. Rezultati ultrazvučne obrade sokova uključuju poboljšane arome, stabilizaciju i konzerviranje.
Ovdje pročitajte više o ultrazvučnom poboljšanju sokova i smoothieja!
Pročitajte više o ultrazvučnoj preradi rajčice!
Saznajte kako sonikacija konzervira sok od jagoda zaslađen stevijom, uz istodobno poboljšanje njegova nutritivnog profila!

Ultrazvučno odležavanje vina i žestokih pića

Ultrazvuk velike snage potpomaže obogaćivanje vina i žestokih pića sastojcima hrastovine zahvaljujući svojoj učinkovitoj sposobnosti ekstrakcije i znatno intenzivnijem prijenosu tvari između drvnog tkiva i alkoholnog pića.
Kliknite ovdje da biste saznali više o mogućnostima ultrazvučne obrade vina!
Proces fermentacije vina, mošta, piva i sakea također se može znatno ubrzati. Postignuta su ubrzanja od 50% do 65%!
Za više informacija o ultrazvučno potpomognutoj fermentaciji kliknite ovdje!

Ultrazvučno ubrzano zamrzavanje sladoleda

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. Ovu posebnu smjesu potrebno je homogenizirati i pasterizirati, a zatim se polako miješa tijekom zamrzavanja 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 hladni desert glatke teksture. To je korak u procesu u kojem se sonikacija može primijeniti za poboljšanje kvalitete sladoleda.
Tijekom zamrzavanja iz pothlađene vode nastaju kristali. Morfologija kristala leda ima važnu ulogu u teksturnim i fizikalnim svojstvima zamrznute i poluzamrznute hrane. Budući da su veličina i raspodjela kristala leda posebno važne za kvalitetu odmrznutih tkivnih proizvoda, u sladoledu se prednost daje manjim kristalima 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 ubrizgava se zrak kako bi se postigla glatka tekstura sladoleda. Takozvano „povećanje volumena”, količina ubrizganog zraka, dozira se – u skladu s pojedinom recepturom – razmjerno ukupnom volumenu krutih tvari i vode. Stoga povećanje volumena varira ovisno o različitim recepturama sladoleda i procesnim tokovima. Standardni sladoled ima povećanje volumena od 100%, što znači da se konačni proizvod sastoji od jednakih volumena sladoledne smjese i mjehurića zraka.
Upotreba ultrazvučnih homogenizatora velike snage Hielscher omogućuje bolju kvalitetu sladoleda smanjenjem veličine kristala leda i sprječavanjem stvaranja naslaga na površini za zamrzavanje. Bolja konzistencija i kremastiji osjećaj u ustima postižu se zahvaljujući smanjenoj veličini kristala leda u sladoledu i poboljšanoj raspodjeli mjehurića zraka. Znatno kraća vremena zamrzavanja omogućuju veći kapacitet procesa i energetski učinkovitiji proizvodni proces.

Ultrazvučno prozračivanje tekućeg tijesta

Prozračeni prehrambeni proizvodi poput biskvita mogu se znatno poboljšati sonikacijom. Primjena ultrazvuka velike snage tijekom miješanja tekućeg tijesta poboljšava kvalitetu biskvita smanjenjem tvrdoće te povećanjem elastičnosti, kohezivnosti i sposobnosti oporavka. Za ispitivanja su svi sastojci pomiješani metodom istodobnog dodavanja svih sastojaka, što znači da su integralno brašno s niskim udjelom bjelančevina, emulgator, kukuruzni škrob, šećer, prašak za pecivo, sol i svježa cijela jaja dodani istodobno kako bi se pripremilo tekuće tijesto. Prije sonikacije sastojci su ravnomjerno izmiješani kako bi se ultrazvuk primijenio na homogenu smjesu tekućeg tijesta. Ultrazvučno prozračeni biskvit pokazao je manju tvrdoću, manju gumoznost i manju žvakljivost, dok su elastičnost, kohezivnost i sposobnost oporavka bile nešto veće nego kod kontrolnog biskvita.

Ultrazvučna kristalizacija i končiranje čokolade

Sonikacija je dobro poznata po svojoj sposobnosti ekstrakcije. Ultrazvučnim mljevenjem i ekstrakcijom kakao maslac može se osloboditi iz stanica zrna kakaovca.
Ultrazvuk je alternativna tehnika za razbijanje kristala šećera u čokoladi te time postiže učinke slične končiranju.

Ultrazvučno omekšavanje mesa

Primjena snažnih ultrazvučnih valova na meso dovodi do omekšavanja strukture mesa. Znatno omekšavanje postiže se oslobađanjem miofibrilarnih bjelančevina iz mišićnih stanica. Osim učinka omekšavanja, ultrazvuk poboljšava i sposobnost vezanja vode te kohezivnost mesa.
Ovdje pronađite više informacija o omekšavanju mesa ultrazvukom velike snage i sonikatorom MeatBuzzer!

Sonikacija u kuhinjama i barovima

Ultrazvučni uređaji za obradu hrane našli su primjenu i u gurmanskoj kuhinji. Ultrazvučne uređaje Hielscher koriste vrhunski kuhari poput Sang-Hoona Degeimbrea, kuhara nagrađenog dvjema Michelinovim zvjezdicama.
Kliknite ovdje ako vas zanima recept za njegov poznati temeljac od kozica pripremljen ultrazvukom!
Za recepte za koktele pripremljene ultrazvukom kliknite ovdje!

 

Sonikatori za košer i halal obradu hrane

Hielscher Ultrasonics na zahtjev može osigurati košer ili halal certifikat za svoje sonikatore. To znači da su sonikatori proizvedeni i obrađeni u skladu sa strogim smjernicama tih vjerskih prehrambenih propisa. Košer certifikat jamči da su sonikatori proizvedeni bez ikakvih nusproizvoda ili derivata životinjskog podrijetla, dok halal certifikat potvrđuje da se sonikatorima rukovalo na način koji je u skladu s islamskim prehrambenim načelima.

Ako vam je potreban sonikator Hielscher s košer ili halal certifikatom, obratite nam se i rado ćemo organizirati potrebnu certifikaciju.