Tecnologia ad ultrasuoni Hielscher

Pastorizzazione & Omogeneizzazione dell'uovo liquido

Liquid egg products (whole eggs, egg whites, yolks) must be pasteurized to ensure food safety. Ultrasonic homogenizers deliver intense cavitation and high shear forces to kill microbes. Especially when combined with elevated temperatures (∼50°C) and pressure (mano-thermosonication), power ultrasound delivers exceptional pasteurization results. Ultrasonic food processing systems are widely used to fulfil homogenization, pasteurization and sterilization applications.

Pastorizzazione ad ultrasuoni

Liquid eggs can be reliably pasteurized and homogenized using power ultrasonics. Uova intere liquide, albume d'uovo, tuorlo e altri prodotti a base d'uovo miscelati sono pastorizzati per garantire che non vi siano batteri / agenti patogeni nel prodotto. L'inattivazione microbica tramite pastorizzazione è una fase di processo molto importante per prevenire il deterioramento e le malattie di origine alimentare. La pastorizzazione convenzionale si ottiene mediante un trattamento termico dell'ovoprodotto liquido. Tuttavia, tale trattamento termico influisce sulle proteine, sulla consistenza e sulle funzionalità delle uova.
La pastorizzazione ad ultrasuoni è un'alternativa di pastorizzazione molto efficace ed efficiente.
Gli ovoprodotti liquidi possono essere pastorizzati in modo efficiente con la termosonicazione manuale (MTS), dove la pastorizzazione ad ultrasuoni è combinata con un trattamento termico (circa 50°C) e una pressione elevata (circa 1 barg). In queste condizioni di lavorazione sinergica, è possibile ottenere una riduzione batterica affidabile di 5log. La termosonizzazione dell'uomo migliora significativamente il tasso di uccisione dei microbi: In primo luogo, la sensibilità della maggior parte dei microrganismi al trattamento ad ultrasuoni è significativamente aumentata da temperature superiori a 50°C. In secondo luogo, l'intensità e la distruttività della cavitazione ultrasonica aumenta sotto alta pressione.
Gli effetti sinergici combinati nella pastorizzazione manotermosonica eccelle la tradizionale pastorizzazione a caldo delle uova, ottenendo un prodotto liquido a base di uova di migliore qualità. L'uovo liquido pastorizzato dall'uomo - termosonicazione mostra una minore denaturazione delle proteine, una minore perdita di sapore, una migliore omogeneità e un'efficienza energetica significativamente superiore.
Le cellule di flusso ad ultrasuoni di Hielscher assicurano il passaggio del prodotto liquido delle uova direttamente attraverso l'alta intensità. cavitazione al fine di garantire una pastorizzazione uniforme e completa dell'ovoprodotto liquido.

Ultrasuoni di potenza (7x UIP1000hdT) per la lavorazione alimentare come omogeneizzazione, pastorizzazione ed estrazione. (Clicca per ingrandire!)

Sistema ad ultrasuoni per la pastorizzazione

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Emulsificazione ad ultrasuoni

L'albume d'uovo è composto da circa il 90% di acqua, il tuorlo d'uovo contiene circa il 25% di grasso. L'acqua e l'olio/grasso sono immiscibili, il che significa che le fasi tendono a separarsi. Per ottenere un uovo intero liquido omogeneo e stabile, è necessario un sofisticato metodo di emulsificazione per evitare la separazione di fase.
La cavitazione e la cesoia ad ultrasuoni fornisce l'energia necessaria per omogeneizzare uniformemente il prodotto liquido a base di uova. La potente sonicazione impedisce la separazione di fase rompendo i globuli di grasso e disperdendo uniformemente acqua e grasso per ottenere un'emulsione stabile.
Il trattamento di cavitazione ad ultrasuoni è una tecnica superiore per produrre emulsioni di dimensioni ridotte al fine di ottenere la stabilità meccanica!

Vantaggi della pastorizzazione ad ultrasuoni

  • condizioni di processo lievi
  • rimozione degli agenti patogeni
  • durata di conservazione prolungata
  • struttura uniforme
  • migliori attributi nutrizionali e sensoriali
  • nessuna denaturazione
  • nessuna coagulazione

Formulazione ad Ultrasuoni

Durante l'omogeneizzazione e la pastorizzazione ad ultrasuoni, additivi (ad es. zucchero, salsedine, gomma xantana ecc.) possono essere mescolati uniformemente nel prodotto liquido a base di uova.
Gli omogeneizzatori ad ultrasuoni Hielscher sono utilizzati anche per la produzione di zabaione (liquore a base di latte + uovo) per migliorare la stabilità meccanica e la shelf-life.

Asciugatura a ultrasuoni a spruzzo di uova in polvere

Le uova liquide possono essere ulteriormente trasformate in polvere d'uovo, ad esempio uova intere in polvere, albume d'uovo in polvere, tuorlo in polvere. Il liquido dell'uovo mostra un comportamento di diradamento al taglio. Al fine di ottimizzare il processo di spruzzatura, la riduzione della viscosità ad ultrasuoni è una tecnica altamente efficiente per aumentare la capacità di processo dell'atomizzatore.
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Dispositivi a ultrasuoni per l'industria alimentare

I sistemi ad ultrasuoni per la lavorazione degli alimenti sono noti e collaudati per i loro risultati affidabili nell'omogeneizzazione, estrazione, pastorizzazione e sterilizzazione dei prodotti alimentari. I processori ad ultrasuoni industriali di Hielscher creano ampiezze molto elevate, fino a 200 µm, per fornire l'energia necessaria per i processi di pastorizzazione, sterilizzazione ed emulsificazione. Naturalmente, i nostri omogeneizzatori ad ultrasuoni sono costruiti per il funzionamento 24/7 in condizioni gravose nell'industria.
Oltre alla loro robustezza e affidabilità, i processori ad ultrasuoni richiedono solo una manutenzione molto bassa e sono molto facili da pulire. Tutte le parti dell'omogeneizzatore ad ultrasuoni, che entrano in contatto con il prodotto alimentare, sono realizzate in titanio, acciaio inox o vetro e sono autoclavabili. Poiché ogni processore a ultrasuoni ha il suo pulitore a ultrasuoni in posizione, offrono automaticamente CIP (pulizia sul posto) e SIP (sterilizzazione sul posto).
Il piccolo ingombro e la versatilità consentono un'integrazione senza problemi degli ultrasuoni Hielscher nelle linee di produzione. Il retrofitting nelle linee esistenti può essere effettuato facilmente.
La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasuoni:

Volume di batch Portata Dispositivi raccomandati
10 - 2000mL 20 - 400mL/min UP200Ht, UP400St
0,1 - 20L 0,2 - 4L/min UIP2000hdT
10 - 100L 2 - 10L/min UIP4000
n.a. 10 - 100L/min UIP16000
n.a. più grande cluster di UIP16000

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Letteratura/riferimenti

  • Lee, D.U.; Hein, V.; Knorr, D. (2003): Effetti dei trattamenti combinati di nisina e ultrasuoni ad alta intensità con alta pressione sull'inattivazione microbica in uova intere liquide. Scienza alimentare innovativa & Tecnologie emergenti 2003.
  • Nakamura, R.; Mizutani, R.; Yano, M.; Hayakawa, S. (1988): Miglioramento delle proprietà emulsionanti delle proteine attraverso la sonicizzazione con lecitina del tuorlo d'uovo. Rivista di chimica agricola e alimentare 36, 1988. 729-732.
  • Raso, J.; Pagán, R.; Condón, S.; Sala, F.J. (1998): Influenza della temperatura e della pressione sulla letalità degli ultrasuoni. Microbiologia applicata e ambientale, 64/2, 1998. 465–471.
  • Sargolzaei, J.; Mosavian, M.T.H.; Hassani, A. (2011): Modellazione e simulazione del processo ad ultrasuoni ad alta potenza nella preparazione dell'emulsione olio stabile in acqua. Rivista di Ingegneria del Software e Applicazioni 4, 2011. 259-267.
  • Sun, Y.; Yang, H.; Zhong, X.; Wang, W. (2011): Degradazione enzimatica ultrasono-assistita del colesterolo nel tuorlo d'uovo. Scienza alimentare innovativa & Tecnologie emergenti 12/4, 2011. 505-508.
  • Suslick, K.S.; Flannigan, D.J. (2008): All'interno di una bolla che crolla: La sonoluminescenza e le condizioni durante la cavitazione. Annu. Rev. Phys. Chem. 59, 2008. 659–83.


Risultati della ricerca correlati

Emulsificazione ad ultrasuoni

Javad Sargolzaei et al. (2011) ha modificato l'applicazione di ultrasuoni ad alta potenza in preparazione dell'emulsione stabile olio in acqua. Tutti i campioni di emulazione sono stati preparati utilizzando un processore ad ultrasuoni Hielscher. UP200H. Sono stati studiati gli effetti di pH, forza ionica, pectina, gomma di guar, lecitina, tuorlo d'uovo e gomma di xantano, nonché il tempo di sonicazione, la temperatura e la viscosità della miscela olio-acqua sulla superficie specifica e le dimensioni delle goccioline e l'indice di crematura dei campioni di emulsione. I dati sperimentali sono stati analizzati con il metodo Taguchi e sono state determinate le condizioni ottimali. Inoltre, un sistema di inferenza adattivo neuro-fuzzy (ANFIS) è stato impiegato per modellare e categorizza le proprietà dell'emulsione risultante. I risultati hanno mostrato che l'aumento del tempo di sonicazione ha ridotto la gamma di distribuzione dimensionale delle gocce. La pectina e il xantano hanno migliorato la stabilità dell'emulsione, anche se hanno avuto impatti diversi sulla stabilità dell'emulsione se usati singolarmente o insieme. La gomma di guar ha migliorato la viscosità della fase continua. Le emulsioni stabilizzate dal tuorlo d'uovo sono risultate stabili alla flocculazione a pH 3 e a concentrazioni saline relativamente basse.

Degradazione ultrasonica del colesterolo nel tuorlo

Sun et al. (2011) hanno sviluppato un processo enzimatico ultrasonico assistito di degradazione del colesterolo nel tuorlo d'uovo naturale. Essi miravano all'attività catalitica del colesterolo ossidasi contro il colesterolo d'uovo con l'obiettivo di ottenere un tuorlo d'uovo ridotto senza alterare la composizione nutritiva principale del tuorlo d'uovo. Il colesterolo ossidasi è stato utilizzato per catalizzare la degradazione del colesterolo nel tuorlo d'uovo. In primo luogo, una porzione di 30g del tuorlo d'uovo è stato pretrattato da ultrasuoni per 15 minuti a 200W e poi incubato per 10 ore con una concentrazione di colesterolo ossidasi di 0.6U/g di tuorlo d'uovo a 37°C. Infine, il livello di colesterolo nel tuorlo d'uovo è stato ridotto all'8,32% della sua concentrazione originale senza alterare le caratteristiche qualitative del tuorlo.

Particolarità / Cose da sapere

Che cos'è la cavitazione ultrasonica?

Sonicazione crea emulsioni attraverso oscillazioni guidate da ultrasuoni ad alta potenza, che causano acustica cavitazione. Il termine cavitazione descrive la formazione, la crescita e il collasso implosivo di cavità (bolle di vuoto) in un liquido. La cavitazione ultrasonica / acustica produce condizioni locali all'interno delle bolle di ~5000 K, ~1000 atm, velocità di riscaldamento e raffreddamento che superano il 10%.10 K/s e getti di liquidi fino a 300m/s. (Suslick et al. 2008) Le intense forze, l'elevato taglio, il flusso e le turbolenze derivanti dall'implosione della bolla forniscono l'energia per rompere particelle e goccioline per l'utilizzo di dispersione & Emulsione riduzione delle dimensioni, lyse pareti cellulariIniziare reazioni chimiche.

Manotermosonication

Come dimostrato dai nostri risultati, la pressione statica è un mezzo molto efficiente per aumentare la letalità delle onde ultrasoniche (UW) / manosonication (MS). Questo aumento diventa maggiore quando l'ampiezza di UW è maggiore. Tra i 50 e i 58°C, la letalità del calore può essere aumentata combinando trattamenti termici con UW sotto pressione (MS). La letalità di questo trattamento (MTS) è equivalente all'effetto additivo letale di calore e UW. I trattamenti MS e MTS potrebbero diventare un'alternativa per l'inattivazione, in mezzi termosensibili (ad esempio, uova liquide), di Y. enterocolitica ed eventualmente di altri microrganismi. Potrebbe anche trovare applicazioni in alimenti in cui l'elevata intensità dei trattamenti termici richiesti (ad esempio, alimenti a bassa attività dell'acqua) comprometterebbe la qualità degli alimenti. (cfr. Raso et al. 1998)
Un ricercatore ha rivelato che le tecnologie di conservazione degli alimenti non termici, come la sonicazione, non influenzano, quanto i processi termici, gli attributi nutrizionali e sensoriali degli alimenti trasformati.

La cavitazione ultrasonica / acustica crea forze molto intense che favoriscono i processi di cristallizzazione e precipitazione (Clicca per ingrandire!).

Formazione di bolle ad ultrasuoni e la sua violenta implosione

Uova: Composizione & Caratteristiche

Mentre le uova di gallina sono le uova di volatili più comunemente consumate, anche altre varietà di uova di volatili, come struzzo, anatra, quaglia, uova d'oca, ecc. sono utilizzate come cibo e ingredienti alimentari.
Le uova offrono multifunzionalità e sono quindi ampiamente utilizzate come ingrediente in molteplici prodotti alimentari.
Gli attributi funzionali delle uova includono le proprietà di coagulazione e legante, sapore, colore, schiumatura, emulsionante, emulsionante e inibitore della crescita dei cristalli nei dolciumi. Per mantenere queste funzionalità dell'uovo, è necessaria una leggera pastorizzazione, evitando la denaturazione delle proteine.
Gli ovoprodotti liquidi vanno dall'uovo intero liquido, albume d'uovo e tuorlo, alle miscele di uova strapazzate e altri ovoprodotti specializzati. Gli ovoprodotti liquidi sono disponibili come prodotti pronti all'uso o in forma congelata. Le uova liquide possono essere ulteriormente raffinate in polvere d'uovo, ad esempio uova intere in polvere, albume d'uovo in polvere, tuorlo in polvere. L'uovo in polvere è ottenuto da uova completamente disidratate da essiccamento a spruzzo le uova nello stesso modo in cui viene prodotto il latte in polvere. I vantaggi delle uova in polvere rispetto alle uova fresche sono il prezzo basso, il peso ridotto per volume di equivalente uova intere, la durata di conservazione, la riduzione dello spazio di stoccaggio e l'inutilità della refrigerazione.

Sensibilità al calore delle proteine dell'uovo

Le uova contengono diverse proteine termosensibili che sono un fattore importante da considerare quando le uova liquide (note anche come uova da rottura) vengono lavorate e pastorizzate. Gli albume d'uovo particolarmente liquidi sono sensibili alle condizioni di lavorazione, in particolare al calore. La temperatura di denaturazione delle proteine dell'albume d'uovo varia tra 61°C (per Ovotransferrina) e 92,5°C (per la Globulina G2). Livetine, lisozima,
l'ovomacroglobulina e l'ovoglobulina G3 sono le proteine meno stabili al calore, mentre l'ovotransferrina, l'ovoinibitore e l'ovoglobulina G2 sono le proteine più stabili al calore nell'uovo. La sensibilità delle proteine al calore può essere influenzata dall'aggiunta di sale e zucchero, che aumenta la stabilità al calore delle proteine sensibili al calore.
Non solo zucchero e sale, ma anche i carboidrati, come saccarosio, glucosio, fruttosio, arabinosio, mannitolo e xilosio, proteggono le proteine dalla denaturazione durante i trattamenti termici (pastorizzazione).
Temperatura di coagulazione dell'uovo intero: a 73°C

Stabilità dell'emulsione

Per ottenere un prodotto liquido omogeneo, l'uovo liquido deve essere stabilizzato meccanicamente per evitare la separazione in due fasi.
Un'emulsione è una miscela di due o più liquidi immiscibili / non miscelabili. Tecnicamente, le emulsioni sono una suddivisione di sistemi colloidali a due o più fasi. Nelle emulsioni, sia la fase dispersa/interna che quella continua/esterna sono liquide. Nelle emulsioni, due liquidi immiscibili vengono miscelati disperdendo un liquido (la fase dispersa) nell'altro (la fase continua). Gli emulsionanti sono utilizzati per ottenere la stabilità meccanica a lungo termine del sistema.
La lecitina, che è ad esempio un componente del tuorlo d'uovo, è un emulsionante alimentare comunemente usato per applicazioni alimentari e industriali. Oltre alla lecitina, il tuorlo dell'agg contiene diversi aminoacidi che funzionano anche come emulsionanti. Il tuorlo d'uovo contiene circa 5-8 grammi di lecitina, ed è per questo che il tuorlo d'uovo è un ingrediente importante in molti altri ingredienti ricette a base di emulsione come maionese, hollandaise, condimenti e salse.

Funzionalità schiumogeno

Le proteine dell'albume d'uovo contengono aminoacidi. Quando le proteine sono arricciate, gli amminoacidi idrofobici sono imballati al centro lontano dall'acqua e quelli idrofili sono all'esterno più vicini all'acqua.
Quando una proteina dell'uovo si trova contro una bolla d'aria, parte di quella proteina è esposta all'aria e parte è ancora in acqua. La proteina si srotola in modo che le sue parti che amano l'acqua possano essere immerse nell'acqua e le sue parti che temono l'acqua possano attaccarsi all'aria. Una volta che le proteine si srotolano, si legano tra loro - proprio come hanno fatto quando sono state riscaldate - creando una rete che può contenere le bolle d'aria in posizione.

zabaione

L'eggnog è una bevanda a base di latte che consiste in latte, uova, zucchero, aromi e, talvolta, alcool. È una bevanda dolce, ricca e cremosa a base di latte, tradizionalmente prodotta con latte, panna, albumi montati, tuorli d'uovo e zucchero. Facoltativamente, se prodotte sotto forma di liquore, vengono incorporate acquaviti distillate come brandy, rum o bourbon.