Az ultrahangos kezelés és sokrétű alkalmazásai az élelmiszer-feldolgozásban

A nagy teljesítményű ultrahang sokrétű lehetőségeket kínál a hatékony és megbízható élelmiszer-feldolgozáshoz. Az élelmiszeriparban leggyakrabban alkalmazott eljárások közé tartozik a keverés és homogenizálás, az emulgeálás, a diszpergálás, a sejtfeltárás és a sejten belüli anyagok extrakciója, az enzimek aktiválása vagy deaktiválása (ami az ultrahang intenzitásától függ), a tartósítás, a stabilizálás, az oldás és kristályosítás, a hidrogénezés, a hús puhítása, az érlelés, az öregítés és az oxidáció, valamint a gáztalanítás és a porlasztva szárítás.

Az alábbiakban a Hielscher ultrahangos készülékeinek néhány kiválasztott élelmiszer-feldolgozási alkalmazását mutatjuk be. Kattintson a megfelelő hivatkozásokra, hogy részletes információkat kapjon az Önt érdeklő alkalmazásról!

Ízanyagok és bioaktív vegyületek extrakciója ultrahanggal

Az ultrahangos extrakciót széles körben alkalmazzák az élelmiszeriparban bioaktív vegyületek, ízanyag-molekulák és fehérjék hatékony kinyerésére, olyan nagy intenzitású ultrahang alkalmazásával, amely fokozza az anyagátadást és megbontja a sejtszerkezeteket. Az így létrejövő kavitációs hatások alacsony hőmérsékleten növelik az extrakció hozamát és sebességét, elősegítve az érzékeny vegyületek megőrzését, és lehetővé téve a tiszta, méretnövelhető feldolgozást agresszív oldószerek nélkül.

Az ultrahangos extrakciót gyakran alkalmazzák bioaktív vegyületek kinyerésére. Az ultrahangos extrakció kiemelkedő példái közé tartoznak:

 

Ebben az előadásban bemutatjuk a növényi kivonatok előállítását. Ismertetjük a kiváló minőségű növényi kivonatok gyártásának kihívásait, és azt, hogyan segíthet egy ultrahangos készülék ezek leküzdésében. Az előadás bemutatja az ultrahangos extrakció működését. Megtudhatja, milyen előnyöket nyújt az ultrahangos készülék extrakciós célú használata, és hogyan építhet be ultrahangos extraktort a kivonatgyártási folyamatába.

 

Szószok, öntetek és krémek ultrahangos emulgeálása

Az olaj/víz keverékek ultrahangos kezelésével a séfek és az élelmiszerkutatók ultrafinom, stabil emulziókat hoznak létre – túlzott hőhatás vagy szintetikus adalékanyagok nélkül. A krémes szószoktól és bársonyos vinaigrette-öntetektől a tejmentes krémekig és finom habokig az ultrahangos kavitáció lehetővé teszi a cseppméret és a diszpergálás pontos szabályozását.
Tudjon meg többet az ultrahangos élelmiszer-emulziókról!

Joghurt ultrahangos fermentációja

A joghurt fermentált tejtermék, amely kizárólag tejből vagy baktériumkultúrák hozzáadásával állítható elő. A bifidobaktérium-törzsek (pl. BB-12, BB-46, B breve) a joghurt fermentációjához gyakran használt probiotikumok. A baktériumsejtekre alkalmazott ultrahangos kavitáció azok pusztulását és ezzel egyidejűleg a β-galaktozidáz felszabadulását okozhatja. A β-galaktozidáz a tejfeldolgozó iparban széles körben használt hidroláz enzim. Az ultrahanggal segített fermentáció felgyorsul a gyorsabb laktózhidrolízis következtében, amelyet a β-galaktozidáz ultrahang által kiváltott felszabadulása eredményez a bifidobaktériumok sejtjeiből.
Az ultrahangos homogenizálás a tejzsírgolyócskák felaprózódását és igen finom méreteloszlását eredményezi.
Az ultrahangos kezelés felgyorsíthatja a fermentációt (a teljes gyártási idő akár 40%-os csökkentésével), és javíthatja a joghurt minőségi jellemzőit, nagyobb viszkozitást, erősebb alvadékot és kiválóbb állagot eredményezve.

Tej ultrahangos homogenizálása

A tej (pl. tehén-, bivaly-, kecske- vagy tevetej) olyan emulzió vagy kolloid rendszer, amely oldott szénhidrátokat, fehérjéket és ásványi anyagokat tartalmazó, vízalapú folyadékban eloszlatott tejzsírgolyócskákból áll. Mivel a zsír és a víz hajlamos két fázisra szétválni, a tejet homogenizálni kell az egyenletes termék eléréséhez. A homogenizálás a zsírmolekulák egyenletes eloszlatását jelenti a tej folyadékában. Az ultrahang a tejfeldolgozás különböző alkalmazásaiban használt, jól ismert módszer. A tej ultrahangos kezelése homogenizált, egyenletes és egyenletesen eloszlatott zsírgolyócskákat eredményez. A nagy teljesítményű ultrahanggal végzett homogenizálás a növényi eredetű (vegán/tejmentes) tejhelyettesítők, például a kókusztej vagy a szójatej esetében is hatékony.
Sfakianakis és Tzia (2012) tanulmánya szerint az ultrahangos homogenizálás csökkenti a tejzsírgolyócskák (MFG) méretét. Az alábbi mikroszkópos képek az ultrahangos kezelés tejzsírcseppek méretére gyakorolt hatását mutatják. Az alacsony amplitúdó (150W) nem eredményezett kielégítő homogenizáló hatást (2. ábra); az MFG mérete és eloszlása hasonló volt a kezeletlen tejéhez (vö. 1. és 2. ábra). A közepes amplitúdójú ultrahang (267,5, 375 W) jó homogenizáló hatást eredményezett; az MFG átlagos átmérője 2 μm volt (3., 4. ábra). A nagyobb amplitúdójú (750W) ultrahang jelentősen csökkentette az MFG méretét (6. ábra), így azok optikai mikroszkóppal (100x nagyítás mellett) alig voltak láthatók; átlagos átmérőjük 0,3 μm volt.

Chandrapala és munkatársai (2012) az ultrahangos kezelés kazeinre és kalciumra gyakorolt hatását vizsgálták. Ultrahanghullámokat (20kHz) alkalmaztak friss sovány tejből, visszaoldott micelláris kazeinből és kazeinporból származó mintákra. A mintákat addig kezelték ultrahanggal, amíg a tejzsírgolyócskák mérete kb. 10nm-re csökkent. Az ultrahanggal kezelt tej elemzése azt mutatja, hogy a kazeinmicellák mérete változatlan. Az ultrahangos kezelés első néhány percében az oldható savófehérje mennyiségének kismértékű növekedése és a viszkozitás ennek megfelelő csökkenése is bekövetkezett. A tanulmány megállapította, hogy a kazeinmicellák az ultrahangos kezelés során stabilak, és az ultrahangos kezelés nem befolyásolja az oldható kalcium koncentrációját. [Chandrapala et al. 2012]

Cukor ultrahangos kristályosítása édességekhez

A szabályozott ultrahangos kezelés lehetővé teszi a kristálybeoltás (kristálymagok létrehozása) megindítását és a kristálynövekedés befolyásolását. Ultrahangos besugárzás hatására kisebb, így több kristály képződik. Az ultrahang két módon segíti a kristályosítási folyamatot: először is, a nagy teljesítményű ultrahang nagyon hatékony eszköz az egyenletes oldat létrehozására, amely a kristályosítás kiindulási anyaga. A második szakaszban az ultrahang nagyszámú kristálymag kialakulását segíti elő. Míg a gyenge magképződés kevesebb nagy kristályt hoz létre, a hatékony magképződés sok apró, finom méretű kristályt eredményez. Az akusztikus térben még olyan cukrok magképződésének megindítása is lehetővé válik, amelyek általában nehezen kristályosodnak (pl. D-fruktóz, szorbit).
A kristályosítás ultrahangos módosítása érdekes lehetőséget kínál cukorkák, édességek, kenhető krémek, fagylalt, tejszínhab és csokoládé receptúrájának kialakításához.

Étkezési olajok ultrahangos hidrogénezése

A növényi olajok hidrogénezése fontos, nagyüzemi ipari folyamat. Hidrogénezéssel a folyékony növényi olajok szilárd vagy félszilárd zsírokká (pl. margarinná) alakulnak. Kémiai szempontból a telítetlen zsírsavak a fázistranszfer-katalizált hidrogénezési reakció során a kettős kötésekhez hidrogénatomok hozzáadásával a megfelelő telített zsírsavakká alakulnak. Ez a katalitikus folyamat nagy teljesítményű ultrahangos kezeléssel felgyorsítható. Gyakran használt katalizátor a nikkel. A hidrogénezett zsírokat széles körben használják omlósító zsiradékként sütőipari termékekben. A telített zsírok egyik előnye a kisebb oxidációs hajlam, és ezáltal az avasodás kisebb kockázata.

Méz ultrahangos folyósítása

Az ultrahang hatékony, nem termikus módszert kínál a mézben lévő kristályok folyósítására és az élesztő elpusztítására anélkül, hogy befolyásolná a méz minőségét.
Kattintson ide további információkért!

Gyümölcslevek és smoothie-k ultrahangos stabilizálása

Nem termikus élelmiszer-feldolgozási technikaként az ultrahang kíméletes, de hatékony kezelést biztosít, amely intenzívebbé teszi az ízeket, valamint stabilizálja és tartósítja a gyümölcsleveket, smoothie-kat, szószokat és püréket. A gyümölcslevek ultrahangos kezelésének eredményei közé tartozik az ízek javítása, a stabilizálás és a tartósítás.
Olvasson itt többet a gyümölcslevek és smoothie-k ultrahangos javításáról!
Olvasson többet a paradicsom ultrahangos feldolgozásáról!
Tudja meg, hogyan tartósítja az ultrahangos kezelés a steviával édesített eperlevet, miközben javítja annak tápanyagprofilját!

Bor és szeszes italok ultrahangos öregítése

A nagy teljesítményű ultrahang hatékony extrakciós képességének, valamint a faszövet és az alkoholos ital közötti jelentősen fokozott anyagátadásnak köszönhetően segíti a bor és a szeszes italok tölgyfával történő kezelését.
Kattintson ide, hogy többet tudjon meg a bor ultrahangos kezelésének lehetőségeiről!
A bor, a must, a sör és a szaké fermentációs folyamata is jelentősen felgyorsítható. 50% és 65% közötti gyorsulást értek el!
Az ultrahanggal segített fermentációról további információkért kattintson ide!

Fagylaltfagyasztás ultrahangos gyorsítása

A fagylaltgyártáshoz fagylaltkeverék szükséges. Ez a fagylaltkeverék tejből, tejporból, tejszínből, vajból vagy növényi zsírból, cukorból, szárazanyagból, emulgeálószerből, stabilizátorból, valamint olyan adalékokból áll, mint a gyümölcsök, diófélék, ízesítőanyagok és színezékek. Ezt a speciális keveréket homogenizálni és pasztőrözni kell, majd a fagyasztás során lassan keverni, hogy megakadályozzák a nagy jégkristályok képződését. Eközben nagyon apró légbuborékokat kevernek bele (úgynevezett levegőztetési folyamat), hogy a fagylaltot felhabosítva sima állagú hideg desszertet kapjanak. Ez az a folyamatlépés, amelyben az ultrahangos kezelés alkalmazható a fagylalt minőségének javítására.
A fagyasztási folyamat során a túlhűtött vízből kristályok képződnek. A jégkristályok morfológiája fontos szerepet játszik a fagyasztott és félig fagyasztott élelmiszerek állagbeli és fizikai tulajdonságaiban. Mivel a jégkristályok mérete és eloszlása különösen fontos a felengedett szöveti termékek minősége szempontjából, a fagylalt esetében a kisebb jégkristályokat részesítik előnyben, mert a nagy kristályok jeges állagot eredményeznek. A kristályosodás során a kristályméret-eloszlás szabályozásának legfontosabb tényezője a magképződés. Ezért általában a fagyasztás sebességét használják a fagylaltban lévő jégkristályok méretének és méreteloszlásának szabályozására. A habosítás és a fagyasztás során levegőt juttatnak a keverékbe a fagylalt sima állagának eléréséhez. Az úgynevezett „over-run”, vagyis a bejuttatott levegő mennyisége – kifejezetten az adott receptúrához igazítva – a szilárd anyagok és a víz együttes térfogatához arányosan kerül meghatározásra. Így az over-run a különböző fagylaltreceptúrák és feldolgozási anyagáramok függvényében változik. A szokásos fagylalt over-run értéke 100%, ami azt jelenti, hogy a végtermék azonos térfogatú fagylaltkeverékből és légbuborékokból áll.
A Hielscher nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorainak használata a jégkristályok méretének csökkentésével és a fagyasztófelület lerakódásainak elkerülésével jobb fagylaltminőséget biztosít. A kisebb fagylalt-jégkristályoknak és a légbuborékok jobb eloszlásának köszönhetően jobb állag és krémesebb szájérzet érhető el. A jelentősen rövidebb fagyasztási idők nagyobb feldolgozási kapacitást és energiahatékonyabb gyártási folyamatot eredményeznek.

Süteménytészta ultrahangos levegőztetése

A levegőztetett élelmiszerek, például a piskóta, ultrahangos kezeléssel jelentősen javíthatók. A nagy teljesítményű ultrahang alkalmazása a tésztakeverési szakaszban javítja a piskóta minőségét: csökkenti keménységét, és növeli rugalmasságát, kohézióját és deformáció utáni visszaalakulási képességét. A kísérletekben az összes összetevőt az „all-in” módszer szerint keverték össze, ami azt jelenti, hogy az alacsony fehérjetartalmú teljes kiőrlésű lisztet, az emulgeálószert, a kukoricakeményítőt, a cukrot, a sütőport, a sót és a friss egész tojásokat egyszerre adták hozzá a tészta elkészítéséhez. Az ultrahangos kezelés előtt az összetevőket egyenletesen összekeverték, így az ultrahangot egyenletes tésztakeverékre alkalmazták. Az ultrahanggal levegőztetett piskóta kisebb keménységet, gumiszerűséget és rágósságot mutatott, míg rugalmassága, kohéziója és deformáció utáni visszaalakulási képessége kissé nagyobb volt, mint a kontrollpiskótáé.

Csokoládé ultrahangos kristályosítása és konsírozása

Az ultrahangos kezelés jól ismert extrakciós képességéről. A kakaóbab sejtjeiből ultrahangos őrléssel és extrakcióval kakaóvaj szabadítható fel.
Az ultrahang alternatív technikát kínál a csokoládéban lévő cukorkristályok felaprítására, így a konsírozáshoz hasonló hatásokat eredményez.

Hús ultrahangos puhítása

Nagy teljesítményű ultrahanghullámok alkalmazása a húson a hússzerkezet puhítását eredményezi. Jelentős puhítás érhető el a miofibrilláris fehérjék izomsejtekből történő felszabadításával. A puhító hatás mellett az ultrahang a hús vízmegkötő képességét és kohézióját is javítja.
Itt további információkat talál a nagy teljesítményű ultrahanggal és a MeatBuzzer ultrahangos készülékkel végzett húspuhításról!

Ultrahangos kezelés konyhákban és bárokban

Az ultrahangos élelmiszer-feldolgozó berendezések a gourmet konyhákba is eljutottak. A Hielscher ultrahangos készülékeit kiváló séfek használják, például a két Michelin-csillaggal kitüntetett Sang-Hoon Degeimbre.
Kattintson ide, ha érdekli híres, ultrahanggal készített garnéla-alaplevének receptje!
Ultrahanggal készített koktélok receptjeiért kattintson ide!

 

Ultrahangos készülékek kóser és halal élelmiszer-feldolgozáshoz

A Hielscher Ultrasonics kérésre kóser vagy halal tanúsítást tud biztosítani ultrahangos készülékeihez. Ez azt jelenti, hogy az ultrahangos készülékeket e vallási étkezési törvények szigorú előírásainak megfelelően gyártották és dolgozták fel. A kóser tanúsítás biztosítja, hogy az ultrahangos készülékeket állati melléktermékek vagy származékok felhasználása nélkül állították elő, míg a halal tanúsítás igazolja, hogy az ultrahangos készülékeket az iszlám étkezési elvekkel összhangban kezelték.

Ha kóser vagy halal tanúsítással rendelkező Hielscher ultrahangos készülékre van szüksége, kérjük, lépjen kapcsolatba velünk, és örömmel gondoskodunk a szükséges tanúsításról.