Ultrasonication i njegove višestruke primjene u preradi hrane

Snažni ultrazvuk nudi brojne mogućnosti za učinkovitu i pouzdanu primjenu u obradi hrane. Najčešće primjene u prehrambenoj industriji uključuju miješanje & homogenizacija, emulgiranje, dispergiranje, razbijanje stanica i ekstrakcija unutarstaničnog materijala, aktivacija ili deaktivacija enzima (što ovisi o intenzitetu ultrazvuka), konzerviranje, stabilizacija, otapanje i kristalizacija, hidrogenizacija, omekšavanje mesa, sazrijevanje, starenje i oksidacija, kao i otplinjavanje i sušenje raspršivanjem.

U nastavku vas upoznajemo s različitim odabranim primjenama Hielscher sonikatora u preradi hrane. Kliknite na određene poveznice kako biste dobili detaljne informacije o primjeni koja vas zanima!

Ekstrakcija aroma i bioaktivnih spojeva pomoću ultrazvuka

Ultrasonication je dobro poznata i pouzdana metoda kada je u pitanju ekstrakcija unutarstanične tvari.
Kliknite ovdje da biste pročitali više o ultrazvučna liza & Izvlačenje i primjeri ultrazvučne ekstrakcije aktivnih spojeva iz šafran, kava, kanabis, gljive ili alge!

Ultrazvučna fermentacija jogurta

Jogurt je fermentirani mliječni proizvod koji se može proizvesti samo mlijekom ili dodatkom bakterijskih kultura. Sojevi bifidobakterija (npr. BB-12, BB-46, B breve) uobičajeni su probiotici koji se koriste za fermentaciju jogurta. Ultrazvučna kavitacija primijenjena na bakterijske stanice može uzrokovati njihovo uništenje i istodobno oslobađanje β-galaktozidaze. β-galaktozidaza je enzim hidrolaza koji se intenzivno koristi u industriji prerade mlijeka. Ultrazvučno potpomognuta fermentacija ubrzava se zbog brže hidrolize laktoze koja je posljedica ultrazvučno induciranog otpuštanja β-galaktozidaze iz stanica bifidobakterija.
Ultrazvučna homogenizacija utječe na lomljenje kuglica mliječne masti i vrlo finu distribuciju veličine.
Ultrazvučna obrada može ubrzati brzinu fermentacije (smanjenje ukupnog vremena proizvodnje do 40%) i poboljšati karakteristike kvalitete jogurta, što rezultira većom viskoznošću, jačim koagulumom i vrhunskom teksturom.

Ultrazvučna homogenizacija mlijeka

Mlijeko (npr. kravlje, bivolje, kozje ili devino mlijeko) je emulzija ili koloidni sustav koji se sastoji od kuglica masnoće u tekućini na bazi vode koja sadrži otopljene ugljikohidrate, proteine i minerale. Kako se mast i voda razdvajaju u dvije faze, mlijeko se mora homogenizirati kako bi se dobio ujednačen proizvod. Homogenizacija znači ravnomjernu raspodjelu molekula masti u mliječnoj tekućini. Ultrazvuk je dobro poznata metoda koja se koristi za razne primjene u preradi mlijeka. Ultrazvučna obrada mlijeka rezultira homogeniziranim masnim kuglicama, koje su ravnomjerno raspoređene. Homogenizacija ultrazvukom velike snage također je učinkovita za (veganske/bez mliječnih proizvoda) zamjene za mlijeko dobivene iz biljaka poput kokosovog ili sojinog mlijeka.
Studija Sfakianakis i Tzia (2012) pokazuje da ultrazvučna homogenizacija smanjuje veličinu kuglica mliječne masti (MFG). Mikroskopske slike ispod pokazuju učinke sonikacije na veličinu kapljica mliječne masti. Niska amplituda (150W) nije imala zadovoljavajući učinak homogenizacije (slika 2); veličina MFG i njihova distribucija bili su slični netretiranom mlijeku (usporedite slike 1 i 2). Ultrazvuk srednje amplitude (267,5, 375 W) imao je dobar učinak homogenizacije; Prosječni promjer MFG bio je 2 μm (sl. 3, 4). Ultrazvuk veće amplitude (750 W) značajno je smanjio veličinu MFG (slika 6), čineći ih jedva vidljivima na optičkom mikroskopu (100x povećanje); njihova prosječna veličina promjera bila je 0,3 μm.

Ultrazvuk velike snage je blaga netermalna tehnika homogenizacije. Sfakianakis i sur. (2011) pokazuju impresivan učinak ultrazvučne homogenizacije na mlijeko.

Chandrapala i sur. (2012) istraživali su učinak ultrazvuka na kazein i kalcij. Primijenili su ultrazvučne valove (20kHz) na uzorke svježeg obranog mlijeka, rekonstituiranog micelarnog kazeina i kazeinskog praha. Uzorke su sonicirali sve dok se kuglice mliječne masti nisu smanjile na cca. 10nm. Analiza ultrazvukom obrađenog mlijeka pokazuje da je veličina micela kazeina nepromijenjena. Malo povećanje topljivog proteina sirutke i odgovarajuće smanjenje viskoznosti također se dogodilo unutar prvih nekoliko minuta sonikacije. Studijom je utvrđeno da su micele kazeina stabilne tijekom sonikacije i da ultrazvučni tretman ne utječe na koncentraciju topljivog kalcija. [Chandrapala et al. 2012.]

Ultrazvučna kristalizacija šećera za slastice

Kontrolirana sonikacija omogućuje pokretanje kristalnog sijanja (stvaranje jezgri) i utjecaj na rast kristala. Pod ultrazvučnim zračenjem stvaraju se manji, a time i veći kristali. Ultrazvuk pomaže procesu kristalizacije na dva načina: Prvo, moćni ultrazvuk je vrlo učinkovit alat za stvaranje ravnomjerne otopine, koja je početna tvar za kristalizaciju. U drugoj fazi, ultrazvuk podržava stvaranje velikog broja jezgri. Dok loša nukleacija stvara manji broj velikih kristala, učinkovita nukleacija stvara veliku količinu malih kristala fine veličine. U akustičnom polju postaje čak moguće pokrenuti nukleaciju šećera koji inače ne žele kristalizirati (npr. D-fruktoza, sorbitol).
Ultrazvučna modifikacija kristalizacije zanimljiva je za formulaciju bombona, slastica, namaza, sladoleda, šlaga i čokolade.

Ultrazvučna hidrogenacija jestivih ulja

Hidrogenizacija biljnih ulja je važan industrijski proces velikih razmjera. Hidrogenacijom se tekuća biljna ulja pretvaraju u čvrste ili polukrute masti (npr. margarin). Kemijski se nezasićene masne kiseline pretvaraju tijekom fazni prijenos kataliziran reakcijom hidrogenacije u njihove odgovarajuće zasićene masne kiseline dodavanjem vodikovih atoma na dvostruke veze. Ovaj katalitički proces može se ubrzati ultrazvukom velike snage. Često korišteni katalizator je nikal. Hidrogenizirane masti se intenzivno koriste kao sredstva za pečenje u pekarskim proizvodima. Prednost zasićenih masti je njihova manja sklonost oksidaciji, a time i manji rizik od užeglosti.

Ultrazvučno ukapljivanje meda

Ultrazvuk nudi učinkovitu netermalnu metodu, kristale u medu za ukapljivanje i uništavanje kvasca, bez utjecaja na kvalitetu meda.
Kliknite ovdje da saznate više!

Ultrazvučna stabilizacija sokova i smoothieja

Kao netermalna tehnika obrade hrane, ultrazvuk pruža blag, ali učinkovit tretman koji intenzivira okuse, te stabilizira i konzervira sokove, smoothieje, umake i piree. Rezultati ultrazvučnih tretmana sokovima uključuju poboljšane okuse, stabilizaciju i očuvanje.
Ovdje pročitajte više o ultrazvučnom poboljšanju sokova & smoothie!
Pročitajte više o ultrazvučnoj obradi rajčice!

Ultrazvučno starenje vina & liker

Snažni ultrazvuk pomaže pečenje vina i jakih alkoholnih pića zahvaljujući učinkovitom kapacitetu ekstrakcije i značajno pojačanom prijenosu mase između drvenog tkiva i alkoholnog pića.
Kliknite ovdje kako biste saznali više o mogućnostima ultrazvučne obrade vina!
Proces fermentacije vina, mošta, piva i sakea također se može značajno povećati. Postignute su stope ubrzanja od 50% do 65%!
Za više informacija o ultrazvučno potpomognutoj fermentaciji kliknite ovdje!

Ultrazvučno ubrzano zamrzavanje sladoleda

Za proizvodnju sladoleda potrebna je mješavina za sladoled. Ova mješavina sladoleda sastoji se od mlijeka, mlijeka u prahu, vrhnja, maslaca ili biljne masti, šećera, suhe mase, emulgatora, stabilizatora kao i dodataka poput voća, orašastih plodova, aroma i bojila. Ovu specijalnu smjesu potrebno je homogenizirati i pasterizirati, zatim se polako miješa tijekom procesa zamrzavanja kako bi se spriječilo stvaranje velikih kristala leda. Pritom se umiješaju vrlo mali mjehurići zraka (tzv. proces prozračivanja) kako bi se zapjenio sladoled, čime se postiže glatka tekstura hladnog deserta. Ovo je korak procesa, gdje se ultrazvučna obrada može primijeniti za poboljšanje kvalitete sladoleda.
Tijekom procesa smrzavanja iz prehlađene vode nastaju kristali. Morfologija ledenih kristala igra važnu ulogu u vezi s teksturnim i fizičkim svojstvima smrznute i polusmrznute hrane. Budući da su veličina i raspodjela kristala leda od posebne važnosti za kvalitetu odmrznutih maramica, za sladoled se preferiraju manji kristali leda jer veliki kristali rezultiraju ledenom teksturom. Nukleacija je najvažniji čimbenik za kontrolu distribucije veličine kristala tijekom kristalizacije. Stoga je brzina smrzavanja obično parametar koji se koristi za kontrolu veličine i raspodjele veličine kristala leda u sladoledu. Tijekom mućenja i zamrzavanja ubrizgava se zrak kako bi se postigla glatka tekstura sladoleda. Takozvani "prekomjerni rad", količina ubrizganog zraka, proporcionalna je - specifično za određeni recept - proporcionalno kombiniranom volumenu krutih tvari i vode. Dakle, prekoračenje varira zbog različitih formulacija sladoleda i tokova obrade. Standardni sladoled pokazuje prekoračenje od 100%, što znači da se konačni proizvod sastoji od jednakog volumena mješavine sladoleda i mjehurića zraka.
Korištenje Hielscher ultrazvučnih homogenizatora velike snage omogućuje bolju kvalitetu sladoleda smanjenjem veličine kristala leda i izbjegavanjem inkrustacije površine za zamrzavanje. Bolja konzistencija i kremastiji osjećaj u ustima postiže se smanjenom veličinom kristala sladoleda i poboljšanom distribucijom mjehurića zraka. Značajno kraća vremena zamrzavanja dovode do većeg kapaciteta procesa i energetski učinkovitijeg proizvodnog procesa.

Ultrazvučno prozračivanje tijesta

Gazirani prehrambeni proizvodi kao što je biskvit mogu se značajno poboljšati sonikacijom. Primjena snažnog ultrazvuka tijekom faze miješanja tijesta poboljšava kvalitetu biskvita u smislu manje tvrdoće i veće elastičnosti kolača, kohezivnosti i otpornosti. Za testove, svi sastojci su zajedno pomiješani prema metodi „sve-u-u“, što znači da su niskoproteinsko punomasno brašno, emulgator, kukuruzni škrob, šećer, prašak za pecivo, sol i svježa cijela jaja dodani istovremeno kako bi se formuliralo tijesto. Prije ultrazvuka, sastojci su ravnomjerno promiješani tako da se ultrazvuk primijeni na jednoličnu smjesu tijesta. Ultrazvučno gazirani kolač pokazao je nižu tvrdoću, nižu gumastost i slabiju žvakaću, dok su elastičnost kolača, kohezivnost i otpornost bili nešto viši nego kod kontrolnog kolača.

Ultrazvučna kristalizacija i konširanje čokolade

Sonikacija je poznata po svom kapacitetu ekstrakcije. Iz zrna kakaovca, kakao maslac se može osloboditi iz stanica ultrazvučnim mljevenjem i ekstrakcijom.
Ultrazvuk je alternativna tehnika za razbijanje kristala šećera u čokoladi i pritom daje slične učinke kao i konširanje.

Ultrazvučno omekšavanje mesa

Primjena snažnih ultrazvučnih valova na meso rezultira omekšavanjem strukture mesa. Značajno mekanje postiže se otpuštanjem miofibrilarnih proteina iz mišićnih stanica. Osim učinka omekšavanja, ultrazvuk također poboljšava sposobnost vezanja vode i kohezivnost mesa.
Više informacija o omekšavanju mesa s ultrazvukom i sonikatorom MeatBuzzer pronađite ovdje!

Sonikacija u kuhinjama i barovima

Ultrazvučni procesori hrane također su pronašli svoj put do gurmanske kuhinje. Hielscher ultrasonicators koriste vrhunski kuhari kao što je Sang-Hoon Degeimbre, nagrađen s dvije Michelinove zvjezdice.
Kliknite ovdje ako vas zanima recept za njegov poznati ultrazvučni temeljac od škampi!
Za ultrazvučne recepte za koktele kliknite ovdje!

Sonikatori za preradu košer i halal hrane

Hielscher Ultrasonics može pružiti košer ili halal certifikat za svoje sonikatore na zahtjev. To znači da su sonikatori proizvedeni i obrađeni u skladu sa strogim smjernicama ovih vjerskih zakona o prehrani. Kosher certifikat jamči da su sonikatori proizvedeni bez ikakvih životinjskih nusproizvoda ili derivata, dok halal certifikat potvrđuje da se sonikatorima rukovalo na način koji je u skladu s islamskim prehrambenim načelima.

Ako vam je potreban hielscher sonikator s košer ili halal certifikatom, kontaktirajte nas i rado ćemo organizirati potrebnu certifikaciju.