Ultrasonikasi dan Beragam Aplikasinya dalam Pengolahan Pangan

Ultrasonik berdaya tinggi menawarkan beragam kemungkinan untuk aplikasi pengolahan pangan yang efektif dan andal. Aplikasi yang paling umum dalam industri pangan meliputi pencampuran & homogenisasi, emulsifikasi, pendispersian, disrupsi sel dan ekstraksi bahan intraseluler, aktivasi atau deaktivasi enzim (yang bergantung pada intensitas ultrasonik), pengawetan, stabilisasi, pelarutan dan kristalisasi, hidrogenasi, pengempukan daging, pematangan, penuaan dan oksidasi, serta penghilangan gas dan pengeringan semprot.

Di bawah ini kami memperkenalkan berbagai aplikasi pilihan sonikator Hielscher dalam pengolahan pangan. Silakan klik tautan terkait untuk mendapatkan informasi mendalam tentang aplikasi yang Anda minati!

Ekstraksi Senyawa Cita Rasa dan Bioaktif Menggunakan Ultrasonik

Ekstraksi ultrasonik banyak digunakan dalam industri pangan untuk memperoleh senyawa bioaktif, molekul cita rasa, dan protein secara efisien dengan menerapkan ultrasonik berintensitas tinggi yang meningkatkan perpindahan massa dan merusak struktur seluler. Efek kavitasi yang dihasilkan meningkatkan rendemen dan kecepatan ekstraksi sekaligus memungkinkan pengoperasian pada suhu rendah, membantu mempertahankan senyawa sensitif dan memungkinkan pemrosesan yang bersih serta dapat ditingkatkan skalanya tanpa pelarut agresif.

Ekstraksi ultrasonik lazim digunakan untuk mengekstraksi senyawa bioaktif. Contoh utama ekstraksi ultrasonik meliputi:

 

Dalam presentasi ini, kami memperkenalkan proses pembuatan ekstrak tumbuhan. Kami menjelaskan tantangan dalam menghasilkan ekstrak tumbuhan berkualitas tinggi dan bagaimana sonikator dapat membantu Anda mengatasinya. Presentasi ini menunjukkan cara kerja ekstraksi ultrasonik. Anda akan mempelajari manfaat yang dapat diperoleh dari penggunaan sonikator untuk ekstraksi serta cara mengintegrasikan ekstraktor ultrasonik ke dalam produksi ekstrak Anda.

 

Emulsifikasi Ultrasonik untuk Saus, Saus Salad dan Krim

Dengan menerapkan sonikasi pada campuran minyak/air, koki dan ilmuwan pangan menghasilkan emulsi yang sangat halus dan stabil – tanpa panas berlebih atau bahan tambahan sintetis. Dari saus bertekstur krim dan vinaigrette yang lembut hingga krim bebas susu dan busa halus, kavitasi ultrasonik memungkinkan pengendalian ukuran dan dispersi tetesan secara presisi.
Pelajari lebih lanjut tentang emulsi pangan ultrasonik!

Fermentasi Yoghurt dengan Ultrasonik

Yoghurt adalah produk susu fermentasi yang dapat diproduksi hanya dari susu atau dengan penambahan kultur bakteri. Galur bifidobakteri (misalnya BB-12, BB-46, B breve) merupakan probiotik yang umum digunakan untuk fermentasi yoghurt. Kavitasi ultrasonik yang diterapkan pada sel bakteri dapat menyebabkan penghancuran sel sekaligus pelepasan β-galaktosidase. β-galaktosidase adalah enzim hidrolase yang banyak digunakan dalam industri pengolahan susu. Fermentasi berbantuan ultrasonik dipercepat oleh hidrolisis laktosa yang lebih cepat akibat pelepasan β-galaktosidase dari sel bifidobakteri yang diinduksi secara ultrasonik.
Homogenisasi ultrasonik menyebabkan pemecahan globula lemak susu dan menghasilkan distribusi ukuran yang sangat halus.
Ultrasonikasi dapat mempercepat laju fermentasi (pengurangan total waktu produksi hingga 40%) dan meningkatkan karakteristik mutu yoghurt, menghasilkan viskositas yang lebih tinggi, koagulum yang lebih kuat dan tekstur yang lebih baik.

Homogenisasi Susu dengan Ultrasonik

Susu (misalnya susu sapi, kerbau, kambing atau unta) adalah emulsi atau sistem koloid yang terdiri atas globula lemak susu dalam cairan berbasis air yang mengandung karbohidrat, protein dan mineral terlarut. Karena lemak dan air cenderung terpisah menjadi dua fase, susu harus dihomogenisasi untuk memperoleh produk yang seragam. Homogenisasi berarti pemerataan distribusi molekul lemak dalam cairan susu. Ultrasonik merupakan metode yang dikenal luas untuk berbagai aplikasi dalam pengolahan susu. Perlakuan ultrasonik pada susu menghasilkan globula lemak yang terhomogenisasi, seragam dan terdistribusi merata. Homogenisasi dengan ultrasonik berdaya tinggi juga efektif untuk pengganti susu (vegan/bebas susu) yang berasal dari tumbuhan, seperti santan atau susu kedelai.
Penelitian Sfakianakis dan Tzia (2012) menunjukkan bahwa homogenisasi ultrasonik mengurangi ukuran globula lemak susu (MFG). Citra mikroskopis di bawah ini menunjukkan efek sonikasi pada ukuran tetesan lemak susu. Amplitudo rendah (150W) tidak memberikan efek homogenisasi yang memuaskan (Gbr.2); ukuran MFG dan distribusinya serupa dengan susu tanpa perlakuan (bandingkan gbr. 1 dan 2). Ultrasonik beramplitudo sedang (267,5, 375 W) memberikan efek homogenisasi yang baik; diameter rata-rata MFG adalah 2 μm (Gbr. 3, 4). Ultrasonik beramplitudo lebih tinggi (750W) mengurangi ukuran MFG secara signifikan (Gbr. 6), sehingga hampir tidak terlihat dengan mikroskop optik (perbesaran 100x); diameter rata-ratanya adalah 0,3 μm.

Chandrapala et al. (2012) meneliti efek ultrasonikasi pada kasein dan kalsium. Mereka menerapkan gelombang ultrasonik (20kHz) pada sampel susu skim segar, kasein miselar yang direkonstitusi, dan bubuk kasein. Mereka melakukan sonikasi pada sampel hingga ukuran globula lemak susu berkurang menjadi sekitar 10nm. Analisis susu yang disonikasi menunjukkan bahwa ukuran misel kasein tidak berubah. Sedikit peningkatan protein whey terlarut dan penurunan viskositas yang menyertainya juga terjadi dalam beberapa menit pertama sonikasi. Penelitian tersebut menyimpulkan bahwa misel kasein stabil selama sonikasi dan konsentrasi kalsium terlarut tidak terpengaruh oleh perlakuan ultrasonik. [Chandrapala et al. 2012]

Kristalisasi Gula dengan Ultrasonik untuk Kembang Gula

Sonikasi terkendali memungkinkan inisiasi pembibitan kristal (pembentukan inti) dan pengaturan pertumbuhan kristal. Di bawah iradiasi ultrasonik, kristal yang terbentuk lebih kecil dan dengan demikian lebih banyak. Ultrasonik membantu proses kristalisasi dengan dua cara: Pertama, ultrasonik berdaya tinggi merupakan sarana yang sangat efektif untuk menghasilkan larutan seragam, yang merupakan bahan awal kristalisasi. Pada tahap kedua, ultrasonik mendukung pembentukan inti dalam jumlah besar. Sementara nukleasi yang buruk menghasilkan lebih sedikit kristal besar, nukleasi yang efisien membentuk banyak kristal kecil berukuran halus. Dalam medan akustik, bahkan dimungkinkan untuk memulai nukleasi gula yang biasanya sulit mengkristal (misalnya D-fruktosa, sorbitol).
Modifikasi kristalisasi dengan ultrasonik menarik untuk formulasi permen, kembang gula, bahan olesan, es krim, krim kocok dan cokelat.

Hidrogenasi Minyak Pangan dengan Ultrasonik

Hidrogenasi minyak nabati merupakan proses industri berskala besar yang penting. Melalui hidrogenasi, minyak nabati cair diubah menjadi lemak padat atau semipadat (misalnya margarin). Secara kimia, asam lemak tak jenuh diubah selama reaksi hidrogenasi yang dikatalisis melalui transfer fase menjadi asam lemak jenuh yang bersesuaian dengan menambahkan atom hidrogen pada ikatan rangkap. Proses katalitik ini dapat dipercepat dengan ultrasonikasi berdaya tinggi. Katalis yang umum digunakan adalah nikel. Lemak terhidrogenasi banyak digunakan sebagai bahan shortening dalam produk bakeri. Keunggulan lemak jenuh adalah kecenderungannya yang lebih rendah untuk mengalami oksidasi sehingga risiko ketengikannya lebih rendah.

Pencairan Madu dengan Ultrasonik

Ultrasonik menawarkan metode nontermal yang efektif untuk mencairkan kristal dalam madu dan menghancurkan khamir tanpa memengaruhi mutu madu.
Klik di sini untuk mempelajari lebih lanjut!

Stabilisasi Jus dan Smoothie dengan Ultrasonik

Sebagai teknik pengolahan pangan nontermal, ultrasonik memberikan perlakuan yang lembut namun efektif untuk memperkuat cita rasa, serta menstabilkan dan mengawetkan jus, smoothie, saus dan pure. Hasil perlakuan ultrasonik pada jus meliputi peningkatan cita rasa, stabilisasi dan pengawetan.
Baca lebih lanjut di sini tentang peningkatan mutu jus & smoothie dengan ultrasonik!
Baca lebih lanjut tentang pengolahan tomat dengan ultrasonik!
Pelajari bagaimana sonikasi mengawetkan jus stroberi berpemanis stevia sekaligus meningkatkan profil nutrisinya!

Penuaan Wine & Minuman Beralkohol dengan Ultrasonik

Ultrasonik berdaya tinggi membantu proses pemberian karakter kayu ek pada wine dan minuman beralkohol hasil distilasi berkat kapasitas ekstraksinya yang efektif dan perpindahan massa yang meningkat secara signifikan antara jaringan kayu dan minuman beralkohol.
Klik di sini untuk mempelajari lebih lanjut tentang berbagai kemungkinan perlakuan ultrasonik pada wine!
Proses fermentasi wine, must (sari anggur sebelum atau selama fermentasi), bir dan sake juga dapat ditingkatkan secara substansial. Tingkat percepatan sebesar 50% hingga 65% telah dicapai!
Untuk mendapatkan informasi lebih lanjut tentang fermentasi berbantuan ultrasonik, silakan klik di sini!

Pembekuan Es Krim yang Dipercepat dengan Ultrasonik

Produksi es krim memerlukan campuran es krim. Campuran es krim ini terdiri atas susu, susu bubuk, krim, mentega atau lemak nabati, gula, bahan kering, pengemulsi, penstabil serta bahan tambahan seperti buah-buahan, kacang-kacangan, perisa dan pewarna. Campuran khusus ini harus dihomogenisasi dan dipasteurisasi, kemudian diaduk perlahan selama proses pembekuan untuk mencegah terbentuknya kristal es besar. Dalam proses ini, gelembung udara yang sangat kecil dicampurkan (disebut proses aerasi) untuk membuihkan es krim sehingga menghasilkan hidangan penutup dingin bertekstur halus. Pada tahap proses inilah ultrasonikasi dapat diterapkan untuk meningkatkan mutu es krim.
Selama proses pembekuan, kristal terbentuk dari air yang didinginkan hingga di bawah titik bekunya. Morfologi kristal es berperan penting dalam sifat tekstural dan fisik pangan beku dan setengah beku. Ukuran dan distribusi kristal es sangat penting bagi mutu produk berbasis jaringan yang telah dicairkan; untuk es krim, kristal es yang lebih kecil lebih disukai karena kristal besar menghasilkan tekstur seperti es. Nukleasi merupakan faktor terpenting untuk mengendalikan distribusi ukuran kristal selama kristalisasi. Oleh karena itu, laju pembekuan biasanya menjadi parameter yang digunakan untuk mengendalikan ukuran dan distribusi ukuran kristal es dalam es krim. Selama pengocokan dan pembekuan, udara diinjeksikan untuk menghasilkan tekstur es krim yang halus. Jumlah udara yang diinjeksikan, yang disebut “over-run”, diatur – secara khusus sesuai resep tertentu – sebanding dengan volume gabungan padatan dan air. Dengan demikian, over-run bervariasi sesuai perbedaan formulasi es krim dan aliran proses pengolahannya. Es krim standar memiliki over-run sebesar 100%, yang berarti produk akhirnya terdiri atas campuran es krim dan gelembung udara dalam volume yang sama.
Penggunaan homogenizer ultrasonik berdaya tinggi Hielscher menghasilkan es krim bermutu lebih baik dengan mengurangi ukuran kristal es dan mencegah pembentukan kerak pada permukaan pembekuan. Konsistensi yang lebih baik dan sensasi yang lebih lembut seperti krim di mulut dicapai berkat berkurangnya ukuran kristal es krim dan membaiknya distribusi gelembung udara. Waktu pembekuan yang jauh lebih singkat menghasilkan kapasitas proses yang lebih tinggi dan proses produksi yang lebih hemat energi.

Aerasi Adonan dengan Ultrasonik

Produk pangan teraerasi seperti kue bolu dapat ditingkatkan mutunya secara signifikan melalui sonikasi. Penerapan ultrasonik berdaya tinggi selama tahap pencampuran adonan meningkatkan mutu kue bolu dengan mengurangi kekerasan serta meningkatkan elastisitas, kohesivitas dan daya pulih kue. Dalam pengujian, semua bahan dicampurkan mengikuti metode “all-in”, yang berarti tepung utuh berprotein rendah, pengemulsi, pati jagung, gula, bahan pengembang, garam dan telur utuh segar ditambahkan secara bersamaan untuk membuat adonan. Sebelum sonikasi, bahan-bahan diaduk merata sehingga ultrasonik diterapkan pada campuran adonan yang seragam. Kue yang diaerasi dengan ultrasonik menunjukkan kekerasan, kelekatan dan kekenyalan yang lebih rendah, sementara elastisitas, kohesivitas dan daya pulihnya sedikit lebih tinggi dibandingkan kue kontrol.

Kristalisasi dan Conching Cokelat dengan Ultrasonik

Sonikasi dikenal luas karena kapasitas ekstraksinya. Lemak kakao dapat dilepaskan dari sel biji kakao melalui penggilingan dan ekstraksi ultrasonik.
Ultrasonik merupakan teknik alternatif untuk memecah kristal gula dalam cokelat sehingga memberikan efek yang serupa dengan conching.

Pengempukan Daging dengan Ultrasonik

Penerapan gelombang ultrasonik berdaya tinggi pada daging menghasilkan pengempukan struktur daging. Pengempukan yang signifikan dicapai melalui pelepasan protein miofibrilar dari sel otot. Selain efek pengempukan, ultrasonik juga meningkatkan kapasitas pengikatan air dan kohesivitas daging.
Temukan informasi lebih lanjut tentang pengempukan daging dengan ultrasonik berdaya tinggi dan sonikator MeatBuzzer di sini!

Sonikasi di Dapur dan Bar

Alat pengolah pangan ultrasonik juga telah digunakan di dapur gourmet. Ultrasonikator Hielscher digunakan oleh koki terkemuka, seperti koki peraih dua bintang Michelin Sang-Hoon Degeimbre.
Klik di sini jika Anda tertarik dengan resep kaldu udangnya yang terkenal, yang dibuat menggunakan ultrasonik!
Untuk resep koktail ultrasonik, klik di sini!

 

Sonikator untuk Pengolahan Pangan Kosher dan Halal

Hielscher Ultrasonics dapat menyediakan sertifikasi kosher atau halal untuk sonikatornya berdasarkan permintaan. Ini berarti sonikator telah diproduksi dan diproses sesuai dengan pedoman ketat hukum pangan keagamaan tersebut. Sertifikasi kosher memastikan bahwa sonikator diproduksi tanpa produk sampingan atau turunan hewani apa pun, sedangkan sertifikasi halal memverifikasi bahwa sonikator ditangani dengan cara yang sesuai dengan prinsip pangan Islam.

Jika Anda memerlukan sonikator Hielscher bersertifikat kosher atau halal, silakan hubungi kami dan kami akan dengan senang hati mengurus sertifikasi yang diperlukan.