食品産業における超音波

パワー超音波の応用は、抽出、ホモジナイズ、低温殺菌、発酵など、食品加工における数多くのアプリケーションに使用されている。非加熱処理として、超音波処理は、より高い歩留まり、より高い品質、栄養と風味のプロファイルの改善、時間とコストの節約処理によって、食品製造プロセスを改善します。

食品加工における超音波応用

パワー超音波は、抽出、混合、乳化、低温殺菌、脱気、食肉軟化など、食品加工において幅広い用途がある。これらの主な用途に加え、パワー超音波は食品の冷凍、解凍、乾燥の改善にも応用されている。
高強度超音波の主な利点は、加工時間の短縮、歩留まりの向上、製品品質の改善、コストと時間の節約、経済的な加工を可能にするなど、様々な食品加工作業の改善に関連している。

次の段落では、食品産業における高強度超音波の主な用途を紹介する：

• 抽出： 超音波は、抗酸化物質、色素、エッセンシャルオイルなどの生物活性化合物を植物原料から抽出するために使用することができる。このプロセスは超音波アシスト抽出として知られ、従来の方法よりも短時間かつ低溶媒消費で高品質の抽出物を生産するために使用することができる。
• 均質化と乳化： 超音波ホモジナイゼーションは、サラダドレッシング、マヨネーズ、クリーム、乳製品など、安定したエマルションや懸濁液の製造に使用できる。このプロセスでは、高周波音波を使用して液体中の脂肪球を分解し、滑らかで均一なテクスチャーを実現する。
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• 保存： 食品中の細菌や酵母などの微生物を不活性化するために、高強度の超音波を使用することができる。超音波処理支援低温殺菌として知られるこのプロセスは、食品の保存期間を延ばし、食中毒のリスクを低減することができる。非加熱処理技術である超音波処理では、非常に高い温度の使用を避けることができるため、熱に弱い栄養素の劣化を防ぐことができる。

• ガス抜き： 液体に超音波を当てると、液体に内包された気泡が撹拌される。その結果、気泡は互いに近づき、合体する。つまり、気泡のサイズが大きくなり、液体の上部に浮き上がり、簡単に取り除くことができるようになる。
• 溶解する： その卓越した混合・ブレンド能力により、超音波は高飽和、さらには過飽和溶液の製造に非常に効果的である。これは晶析プロセスや食塩水の製造に使用される。
• 発酵： 超音波が微生物の細胞壁に穴を開け、破壊することで、微生物は発酵プロセスを受けやすくなる。同時に、超音波は微生物への栄養素と酸素の輸送を促進し、代謝活性を高める。全体として、超音波処理は発酵速度を高め、発酵時間を短縮し、目的とする最終製品の収量を向上させる。この技術は、乳製品、ヨーグルト、ビール、コンブチャ、ワインなどの食品・飲料製品の製造に特に有用である。
• スプレー乾燥前の粘度低減： 超音波せん断力は、せん断減粘性スラリーやチキソトロピー性スラリーの粘度を著しく低下させることができる。スプレーやスプレードライヤーの前に超音波せん断減粘を適用することで、スプレー装置の処理能力を大幅に向上させることができます。噴霧乾燥塔はしばしば生産ラインのボトルネックとなる。超音波を使用することで、既存のスプレードライヤーの能力を向上させることができます。

• 凍結： 超音波凍結は、凍結過程における食品の氷結晶の形成を抑えるために使用できる。このプロセスでは、凍結中の食品に高周波音波を照射する。超音波が振動を起こし、大きな氷の結晶の形成を防ぐことで、より滑らかな食感と品質の良い製品を作ることができる。
• 解凍する： 超音波解凍は、冷凍食品の解凍時間を短縮するために利用できる。このプロセスでは、冷凍された製品に超音波を照射し、熱を発生させて解凍プロセスを促進する。 超音波は非常に均一なエネルギー分布を促進するため、肉、魚介類、果物、野菜など、均一に解凍するのが難しい製品に特に有効である。
  凍結、解凍、乾燥において、パワー超音波は質量とエネルギーの移動プロセスに大きな改善をもたらし、これらのプロセスを加速し、より経済的にする。
• ボトル漏れ検知： 超音波は、ソーダ、ビール、スパークリングワインなどの炭酸飲料のボトルや缶の漏れやひび割れを検出する非常に効率的な方法です。 超音波はまた、瓶詰め前のビールなどの炭酸飲料の脱気にも応用されています。
• 塩漬け／ピクルス： 塩漬けは、特に肉、魚、チーズ、野菜などの食品の保存と製造において一般的なプロセスである。超音波処理によって塩漬け時間が短縮され、従来の塩漬け食品やピクルスに比べて塩化ナトリウムの使用量を減らすことができる。
• 水分補給／水分補給： パワー超音波は、乾燥豆類（豆、ひよこ豆など）や脱水キノコなどの食品に水分を与えたり、再び水分を与えたりするための、シンプルでありながら非常に効果的な方法である。超音波は食品の細胞孔を開くので、水分は素早く浸透する。その結果、豆類の膨潤が促進され、調理時間が短縮される。
• 蜂蜜の結晶化 非加熱処理として、超音波は蜂蜜中の大きな糖の結晶の形成を防ぐのに効果的に使用される。さらに、すでに形成された大きな結晶も超音波処理によって脱結晶化することができます。プローブタイプの超音波装置は、非常に効果的な溶解技術として、砂糖の結晶を溶解し、均一で滑らかな蜂蜜をもたらします。さらに、超音波は蜂蜜の微生物学的品質を向上させます。なぜなら、超音波による細胞破壊の効果により、不要な微生物が不活性化されるからです。
• 揚げる： 超音波フライは、揚げ物の油の吸収を抑えるために使うことができる。このプロセスでは、高周波の音波を当てながら肉や野菜を高温の油に浸す。超音波が食品の表面に小さな気泡を作り、野菜や肉と油の接触面積を減らすため、油の吸収が少なくなり、よりヘルシーな仕上がりになる。超音波フライは、より低い温度で食品を調理することができ、栄養素を保ちながら優れた風味を生み出します。
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食品加工用高性能超音波発生装置

Hielscher Ultrasonicsの工業用超音波プロセッサは、正確に制御可能で、それによって再現可能な結果と継続的な製品品質を可能にする高性能超音波発生器です。非常に高い振幅を供給することができるため、Hielscherの超音波プロセッサは、非常に要求の厳しいアプリケーションに使用することができます。
Hielscher Ultrasonicsシステムの卓越した堅牢性と信頼性は、お客様にご満足いただいております。Hielscherの超音波処理装置は、過酷なアプリケーション、厳しい環境、24時間365日稼働の分野でも確実に稼働し、効率的で経済的な食品加工を実現します。超音波によるプロセス強化は、処理時間を短縮し、より良い結果、すなわち、より高い品質、高い歩留まり、斬新な製品を実現します。
チタン、ステンレス鋼、セラミック、ガラスなど、さまざまなグレードの特殊素材を一貫して使用することで、プロセスと技術の適合性が保証されます。
超音波プロセッサーは、オペレーターに優しく、メンテナンスが簡単で、比較的安価な便利な機械である。

下の表は、超音波処理装置の処理能力の目安です：

デザイン、製造、コンサルティング – 品質 ドイツ製

Hielscher社の超音波装置は、その最高の品質と設計基準でよく知られています。頑丈で操作が簡単なため、産業設備にスムーズに組み込むことができます。過酷な条件や厳しい環境でも、Hielscherの超音波装置は容易に対応できます。

Hielscher Ultrasonics社は、ISO認証取得企業であり、最先端の技術と使いやすさを特徴とする高性能超音波振動子に特に重点を置いています。もちろん、Hielscherの超音波装置はCEに準拠しており、UL、CSA、RoHsの要件を満たしています。

知っておくべき事実

食品加工における超音波の仕組み

超音波食品加工は、混合・均質化、乳化、抽出、溶解、ガス抜きなどの食品加工アプリケーションに使用される確立された技術である。 & 脱気、食肉軟化、結晶化、中間体や最終食品の機能化や改質。食品製造工場に数十年来設置されているHielscher社の超音波フードプロセッサーは、洗練され、業界の要件を満たすように開発されています。超音波プロセッサは、キャビテーションの発生をもたらすパワー超音波によって作成された物理的な力を適用します。

音響キャビテーションとは？

超音波キャビテーションとも呼ばれる音響キャビテーションは、液体やスラリー中に発生する超音波場における微小な真空気泡の成長と崩壊のことです。キャビテーション気泡は、高圧/低圧の交互のサイクルの間に成長し、それぞれ圧縮相と希薄化相となります。数回の交互の圧力サイクルで成長した後、真空バブルはそれ以上のエネルギーを吸収できない地点に達し、高圧サイクル中にバブルが激しく崩壊します。気泡崩壊の際には、最高5,000Kの極端な温度と非常に高い加熱・冷却速度、最高2,000気圧の圧力とそれに対応する圧力差、最高速度280m/sの液体ジェットなど、局所的に極端な条件が発生する。これらのキャビテーションでは “ホットスポット”その結果、混合、抽出、物質移動が促進される。

高強度、低周波数の超音波によって発生する音響キャビテーションは、激しいせん断力と局所的に発生する高い圧力・温度差を生み出し、激しい混合と物質移動に必要な衝撃を与える。これらの超音波せん断力は、食品加工にうまく応用されている。

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