Ultrasonik dalam Industri Pangan

Ultrasonik berdaya tinggi digunakan untuk berbagai aplikasi dalam pengolahan pangan, termasuk ekstraksi, homogenisasi, pasteurisasi, dan fermentasi. Sebagai perlakuan nontermal, sonikasi meningkatkan proses produksi pangan melalui rendemen yang lebih tinggi, kualitas yang lebih tinggi, profil nutrisi dan cita rasa yang lebih baik, serta pengolahan yang menghemat waktu dan biaya.

Aplikasi Ultrasonik dalam Pengolahan Pangan

Ultrasonik berdaya tinggi memiliki beragam aplikasi dalam pengolahan pangan, termasuk ekstraksi, pencampuran, emulsifikasi, pasteurisasi, penghilangan gas, dan pengempukan daging. Selain aplikasi utama tersebut, ultrasonik berdaya tinggi juga diterapkan untuk meningkatkan pembekuan, pencairan, dan pengeringan produk pangan.
Keunggulan utama ultrasonik berintensitas tinggi berkaitan dengan peningkatan berbagai operasi pengolahan pangan, seperti mengurangi waktu pengolahan, meningkatkan rendemen, memperbaiki kualitas produk, serta memungkinkan pengolahan yang lebih hemat biaya dan waktu serta lebih ekonomis.

Pada paragraf berikut, Anda dapat menemukan aplikasi utama ultrasonik berintensitas tinggi dalam industri pangan:

• Ekstraksi: Ultrasonik dapat digunakan untuk mengekstraksi senyawa bioaktif dari bahan tumbuhan, seperti antioksidan, pigmen, dan minyak atsiri. Proses ini dikenal sebagai ekstraksi berbantuan sonikasi dan dapat digunakan untuk menghasilkan ekstrak berkualitas tinggi dalam waktu yang lebih singkat dan dengan konsumsi pelarut yang lebih rendah dibandingkan metode tradisional.
  Baca lebih lanjut tentang keunggulan ekstraksi bahan tumbuhan dengan ultrasonik!
• Homogenisasi dan Emulsifikasi: Homogenisasi ultrasonik dapat digunakan untuk menghasilkan emulsi dan suspensi yang stabil, seperti saus salad, mayones, krim, dan produk susu. Proses ini melibatkan penggunaan gelombang suara berfrekuensi tinggi untuk memecah globula lemak dalam cairan, sehingga menghasilkan tekstur yang halus dan seragam.
  Pelajari lebih lanjut tentang sonikasi untuk emulsi pangan!
  Temukan petunjuk langkah demi langkah dan video emulsifikasi mayones dengan ultrasonik di sini!
• Pengawetan: Ultrasonik berintensitas tinggi dapat digunakan untuk menonaktifkan mikroorganisme, seperti bakteri dan khamir, dalam produk pangan. Proses yang dikenal sebagai pasteurisasi berbantuan sonikasi ini dapat memperpanjang umur simpan produk pangan dan mengurangi risiko penyakit bawaan pangan. Sebagai teknik pengolahan nontermal, sonikasi menghindari penggunaan suhu yang sangat tinggi sehingga mencegah degradasi nutrisi yang sensitif terhadap panas akibat suhu tersebut.
  Baca lebih lanjut tentang perpanjangan umur simpan dan pemeliharaan nutrisi menggunakan sonikasi!

• Penghilangan Gas: Ketika ultrasonik diterapkan pada cairan, gelembung gas yang terperangkap di dalamnya mengalami agitasi. Akibatnya, gelembung udara dan gas ini saling mendekat dan bergabung. Artinya, gelembung tersebut membesar sehingga dapat mengapung ke permukaan cairan dan mudah dihilangkan.
• Pelarutan: Berkat kemampuan pencampuran dan pemaduannya yang luar biasa, ultrasonik sangat efektif untuk menghasilkan larutan dengan tingkat kejenuhan tinggi dan bahkan larutan lewat jenuh. Hal ini digunakan dalam proses kristalisasi maupun produksi larutan garam.
• Fermentasi: Karena gelombang ultrasonik melubangi dan memecah dinding sel mikroorganisme, mikroorganisme tersebut menjadi lebih mudah mengalami proses fermentasi. Pada saat yang sama, ultrasonik mempercepat transportasi nutrisi dan oksigen ke mikroorganisme, sehingga meningkatkan aktivitas metabolismenya. Secara keseluruhan, sonikasi meningkatkan laju fermentasi, mengurangi waktu fermentasi, dan meningkatkan rendemen produk akhir yang diinginkan. Teknologi ini sangat berguna untuk produksi produk pangan dan minuman, seperti produk susu, yoghurt, bir, kombucha, dan anggur.
• Pengurangan Viskositas sebelum Pengeringan Semprot: Gaya geser ultrasonik dapat mengurangi viskositas secara signifikan pada bubur yang mengalami penipisan akibat geser dan bubur tiksotropik. Penerapan penipisan akibat geser dengan ultrasonik sebelum penyemprotan dan pengeringan semprot memungkinkan peningkatan kapasitas pemrosesan melalui peralatan penyemprotan secara signifikan. Menara pengeringan semprot sering menjadi penghambat kapasitas pada lini produksi. Dengan ultrasonik, kapasitas pengering semprot yang sudah ada dapat ditingkatkan.

• Pembekuan: Pembekuan ultrasonik dapat digunakan untuk mengurangi pembentukan kristal es dalam produk pangan selama proses pembekuan. Proses ini melibatkan pemaparan pangan terhadap gelombang suara berfrekuensi tinggi saat pangan sedang dibekukan. Gelombang ultrasonik menciptakan getaran yang mencegah pembentukan kristal es besar, sehingga menghasilkan produk dengan tekstur yang lebih halus dan kualitas yang lebih baik.
• Pencairan: Pencairan ultrasonik dapat digunakan untuk mengurangi waktu pencairan produk pangan beku. Proses ini melibatkan pemaparan produk beku terhadap gelombang ultrasonik, yang menghasilkan panas dan mempercepat proses pencairan. Karena ultrasonik mendukung distribusi energi yang sangat seragam, pencairan ultrasonik dapat sangat berguna untuk produk yang sulit dicairkan secara merata, seperti daging, makanan laut, buah, dan sayuran.
  Dalam pembekuan, pencairan, dan pengeringan, ultrasonik berdaya tinggi meningkatkan proses perpindahan massa dan energi secara signifikan, sehingga mempercepat proses tersebut dan menjadikannya lebih ekonomis.
• Deteksi Kebocoran Botol: Ultrasonik merupakan cara yang sangat efisien untuk mendeteksi kebocoran dan retakan pada botol dan kaleng minuman berkarbonasi seperti soda, bir, anggur bersoda, dan sebagainya. Ultrasonik juga diterapkan untuk menghilangkan gas dari minuman berkarbonasi, misalnya bir sebelum pembotolan, dalam proses yang dikenal sebagai de-fobbing.
• Penggaraman / Pengacaran: Penggaraman dengan larutan garam merupakan proses yang umum dalam pengawetan dan produksi pangan, terutama untuk daging, ikan, keju, dan sayuran. Sonikasi mempersingkat waktu penggaraman dan memungkinkan penggunaan natrium klorida dalam jumlah yang lebih sedikit dibandingkan pangan yang diasinkan dan acar yang dibuat secara tradisional.
• Hidrasi / Rehidrasi: Ultrasonik berdaya tinggi merupakan metode sederhana, tetapi sangat efektif untuk menghidrasi atau merehidrasi produk pangan seperti biji kacang-kacangan kering (misalnya kacang dan kacang arab) atau jamur yang telah dikeringkan. Karena ultrasonik membuka pori-pori sel dalam pangan, air dapat meresap dengan cepat. Hal ini mempercepat pengembangan biji kacang-kacangan dan selanjutnya mempersingkat waktu memasak.
• Dekristalisasi Madu: Sebagai perlakuan nontermal, ultrasonik digunakan secara efektif untuk mencegah pembentukan kristal gula besar dalam madu. Selain itu, kristal besar yang sudah terbentuk dalam madu dapat didekristalisasi dengan perlakuan ultrasonik. Sebagai teknik pelarutan yang sangat efektif, sonikator tipe probe melarutkan kristal gula sehingga menghasilkan madu yang halus secara merata. Selain itu, ultrasonik meningkatkan kualitas mikrobiologis madu karena mikroba yang tidak diinginkan dinonaktifkan oleh efek disrupsi sel ultrasonik.
• Penggorengan: Penggorengan ultrasonik dapat digunakan untuk mengurangi penyerapan minyak pada produk pangan yang digoreng. Proses ini melibatkan perendaman daging atau sayuran dalam minyak panas sambil memaparkannya pada gelombang suara berfrekuensi tinggi. Gelombang ultrasonik menciptakan gelembung kecil pada permukaan pangan, yang mengurangi luas kontak antara sayuran / daging dan minyak, sehingga mengurangi penyerapan minyak dan menghasilkan produk akhir yang lebih sehat. Penggorengan ultrasonik memungkinkan pemasakan pangan pada suhu yang lebih rendah, sehingga menghasilkan profil cita rasa yang lebih unggul sekaligus mempertahankan nutrisi.
  Pelajari bagaimana penggorengan berbantuan ultrasonik menghasilkan kentang goreng dan keripik kentang yang lebih sehat, lebih bercita rasa, dan lebih renyah!

Sonikator Berkinerja Tinggi untuk Pengolahan Pangan

Prosesor ultrasonik industri Hielscher Ultrasonics merupakan sonikator berkinerja tinggi yang dapat dikendalikan secara presisi, sehingga memungkinkan hasil yang dapat direproduksi dan kualitas produk yang konsisten. Dengan kemampuan menghasilkan amplitudo yang sangat tinggi, prosesor ultrasonik Hielscher dapat digunakan untuk aplikasi dengan tuntutan yang sangat tinggi.
Pelanggan merasa puas dengan ketangguhan dan keandalan sistem Hielscher Ultrasonics yang luar biasa. Sonikator Hielscher beroperasi dengan andal dalam aplikasi tugas berat, lingkungan dengan tuntutan tinggi, dan operasi 24/7, sehingga memastikan pengolahan pangan yang efisien dan ekonomis. Intensifikasi proses ultrasonik mengurangi waktu pengolahan dan menghasilkan hasil yang lebih baik, yaitu kualitas yang lebih tinggi, rendemen yang lebih tinggi, dan produk baru.
Melalui penggunaan bahan khusus secara konsisten, seperti titanium, baja tahan karat, keramik, atau kaca dengan berbagai mutu, kesesuaian teknik dengan proses terjamin.
Prosesor ultrasonik merupakan mesin yang mudah dan nyaman digunakan oleh operator, dengan kebutuhan pemeliharaan yang rendah serta biaya yang relatif rendah.

Tabel di bawah ini memberikan gambaran perkiraan kapasitas pemrosesan sonikator kami:

Desain, Manufaktur, dan Konsultasi – Kualitas Buatan Jerman

Sonikator Hielscher terkenal dengan standar kualitas dan desain tertingginya. Ketangguhan dan kemudahan pengoperasian memungkinkan integrasi sonikator kami ke fasilitas industri dengan lancar. Sonikator Hielscher dapat dengan mudah menangani kondisi berat dan lingkungan dengan tuntutan tinggi.

Hielscher Ultrasonics merupakan perusahaan bersertifikasi ISO dan memberikan perhatian khusus pada sonikator berkinerja tinggi yang dilengkapi teknologi mutakhir serta mudah digunakan. Tentu saja, sonikator Hielscher mematuhi standar CE dan memenuhi persyaratan UL, CSA, dan RoHs.

Fakta yang Perlu Diketahui

Bagaimana Cara Kerja Ultrasonik dalam Pengolahan Pangan?

Pengolahan pangan ultrasonik merupakan teknologi yang telah mapan untuk aplikasi pengolahan pangan seperti pencampuran dan homogenisasi, emulsifikasi, ekstraksi, pelarutan, penghilangan gas dan udara, pengempukan daging, kristalisasi, serta fungsionalisasi dan modifikasi produk pangan antara dan akhir. Telah dipasang selama beberapa dekade di pabrik produksi pangan, prosesor pangan ultrasonik Hielscher merupakan perangkat canggih yang dikembangkan untuk memenuhi persyaratan industri. Prosesor ultrasonik menerapkan gaya fisik yang dihasilkan oleh gelombang ultrasonik berdaya tinggi, yang menyebabkan terbentuknya kavitasi.

Minuman Apa yang Umumnya Disiapkan Menggunakan Sonikasi?

Sonikasi umumnya digunakan untuk menyiapkan atau mengolah minuman seperti kopi seduh dingin, teh (termasuk yerba mate), jus buah dan sayuran, seduhan bahan tumbuhan, minuman fungsional (ekstrak herbal), susu nabati, minuman fermentasi (untuk intensifikasi proses), dan konsentrat minuman untuk produksi minuman siap minum (RTD).
Temukan informasi lebih lanjut mengenai produksi minuman berikut:

• Kopi / Kopi Hijau
• Seduhan Teh
• Yerba Mate
• Jus
• Smoothie
• Kombucha
• Susu Kacang

Apa Itu Kavitasi Akustik?

Kavitasi akustik, yang juga dikenal sebagai kavitasi ultrasonik, adalah pertumbuhan dan keruntuhan gelembung vakum sangat kecil dalam medan ultrasonik yang dihasilkan di dalam cairan atau bubur. Gelembung kavitasi tumbuh selama siklus tekanan tinggi / tekanan rendah yang bergantian, yang masing-masing merupakan fase kompresi dan rarefaksi. Setelah tumbuh selama beberapa siklus tekanan yang bergantian, gelembung vakum mencapai titik ketika tidak dapat menyerap energi lagi, sehingga gelembung mengalami implosi hebat selama siklus tekanan tinggi. Selama keruntuhan gelembung, terjadi kondisi ekstrem secara lokal, termasuk suhu ekstrem hingga 5.000K dengan laju pemanasan dan pendinginan yang sangat tinggi, tekanan hingga 2000atm beserta perbedaan tekanan yang terkait, serta semburan cairan dengan kecepatan hingga 280m/s. Di “titik panas” kavitasi ini, gaya ekstrem secara lokal menciptakan kondisi fisik yang menghasilkan pencampuran, ekstraksi, dan peningkatan perpindahan massa.

Kavitasi akustik, yang dihasilkan oleh ultrasonik berintensitas tinggi dan berfrekuensi rendah, menciptakan gaya geser yang kuat serta perbedaan tekanan dan suhu yang tinggi secara lokal, yang memberikan dampak yang diperlukan untuk pencampuran dan perpindahan massa yang intensif. Gaya geser ultrasonik ini berhasil diterapkan dalam pengolahan pangan.

Literatur/Referensi

• Li, Fei (2012): Development of Nano-material for Food Packaging. PhD Dissertation at Università degli Studi di Milano.
• Kentish, Sandra; Ashokkumar, Meiyazhagan (2011): The Use of Power Ultrasound to enhance Food Processing Technologies.
• Liu, C.F.; Zhou, W.B. (2008): Stimulating Bio-yogurt Fermentation by High Intensity Ultrasound Processing. Food Science Technology 2008.
• Misra, N.N.; Deora, Navneet Singh; Tiwari, Brijesh, Cullen, Patrick J. (2013): Ultrasound for Improved Crystallisation in Food Processing. Food Engineering Reviews 5(1), 2013. 36-44.
• Shalmashi, Anvar (2009): Ultrasound-Assisted Extraction of Oil from Tea Seeds. Journal of Food Lipids 16, 2009. 465–474.
• Uppala, Shivani; Kaur, Khushwinder; Kumar, Rajendra; Kaur Kahlon, Nakshdeep; Singh, Rachna; Mehta, S.K. (2017): Encompassment of Benzyl Isothiocyanate in cyclodextrin using ultrasonication methodology to enhance its stability for biological applications. Ultrasonics Sonochemistry 39, 2017. 25-33.
• Wu, J.; Gamage, T.V; Vilkhu, K.S:; Simons, L.K.; Mawson, R. (2007): Effect of thermosonication on quality improvement of tomato juice. Innovative Food Science and Emerging Technologies 9, 2008. 186–195.