食品産業における超音波

強力超音波は、抽出、均質化、低温殺菌、発酵など、食品加工の多くの用途に利用されています。非加熱処理である超音波処理は、収率と品質の向上、栄養成分と風味のプロファイルの改善、処理時間とコストの削減によって、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の用途

強力超音波は、抽出、混合、乳化、低温殺菌、脱気、食肉の軟化など、食品加工の幅広い用途に利用されています。これらの主要な用途に加え、食品の凍結、解凍、乾燥の改善にも利用されています。
高強度超音波の主な利点は、処理時間の短縮、収率の向上、製品品質の改善など、さまざまな食品加工操作の改善にあり、時間とコストをさらに削減する経済的な加工を可能にします。

以下では、食品産業における高強度超音波の主な用途をご紹介します。

抽出： 超音波は、植物原料から抗酸化物質、色素、精油などの生理活性化合物を抽出するために使用できます。このプロセスは超音波支援抽出と呼ばれ、従来の方法よりも短時間で、溶媒の消費量を抑えて、高品質な抽出物を製造できます。
植物原料の超音波抽出の利点について詳しくご覧ください！
均質化と乳化： 超音波均質化は、サラダドレッシング、マヨネーズ、クリーム、乳製品などの安定したエマルションや懸濁液を製造するために使用できます。このプロセスでは、高周波の音波を用いて液体中の脂肪球を微細化し、滑らかで均一な食感を実現します。
食品エマルションの超音波処理について詳しくご覧ください！
マヨネーズの超音波乳化の手順と動画はこちらをご覧ください！
保存： 高強度超音波は、食品中の細菌や酵母などの微生物を不活化するために使用できます。超音波支援低温殺菌と呼ばれるこのプロセスは、食品の保存期間を延ばし、食品由来の疾病のリスクを低減できます。非加熱加工技術である超音波処理は、非常に高い温度の使用を避けることで、それに伴う熱に弱い栄養成分の劣化を防ぎます。
超音波処理による保存期間の延長と栄養成分の保持について詳しくご覧ください！

独自のスパイス抽出物やソースを作りませんか。レストランの厨房でも、向上心のある副料理長にも、業務用メーカーにも、Hielscherの超音波装置があれば、高品質な抽出物やソースを短時間で製造できます。有機原料の抽出物を自分で作りましょう。保存料を使わず、ご自身で選んだ原料だけを使用できます。

脱気： 液体に超音波を加えると、液体中に閉じ込められた気泡が揺り動かされます。その結果、これらの空気やガスの気泡は互いに近づき、合体します。これにより気泡が大きくなり、液面まで浮上して容易に除去できるようになります。
溶解： 超音波は、優れた混合・混和能力により、飽和度の高い溶液、さらには過飽和溶液の製造にも非常に効果的です。この特性は、結晶化プロセスや塩水の製造に利用されています。
発酵： 超音波が微生物の細胞壁に穴を開けて破壊することで、微生物は発酵プロセスの作用をより受けやすくなります。同時に、超音波は微生物への栄養分と酸素の輸送を促進し、代謝活性を高めます。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率を向上させます。この技術は、乳製品、ヨーグルト、ビール、コンブチャ、ワインなどの食品や飲料の製造に特に有用です。
噴霧乾燥前の粘度低減： 超音波によるせん断力は、せん断薄化性やチキソトロピー性を持つスラリーの粘度を大幅に低減できます。噴霧や噴霧乾燥機への供給に先立って超音波によるせん断薄化を行うと、噴霧装置を通過する処理量を大幅に増やせます。噴霧乾燥塔は、製造ラインのボトルネックになることがよくあります。超音波を利用することで、既存の噴霧乾燥機の処理能力を向上させることができます。

Hielscherの超音波処理装置は、液卵製品（全卵、卵白、卵黄）の均質化と低温殺菌により、食品の安全性と機械的安定性を確保できます。Hielscherの超音波ホモジナイザーは、強力なキャビテーションと高いせん断力を発生させて微生物を死滅させます。超音波殺菌は、低温殺菌に代わる非常に効果的かつ効率的な方法です。超音波処理で殺菌した液卵は、タンパク質の変性や風味の損失が少なく、均質性が向上し、エネルギー効率も大幅に高まります。

凍結： 超音波凍結は、凍結プロセス中に食品内で形成される氷結晶を減らすために使用できます。このプロセスでは、凍結中の食品に高周波の音波を加えます。超音波が生み出す振動によって大きな氷結晶の形成が防がれ、より滑らかな食感とより高い品質を持つ製品が得られます。
解凍： 超音波解凍は、冷凍食品の解凍時間を短縮するために使用できます。このプロセスでは、冷凍食品に超音波を加え、熱を発生させて解凍を促進します。超音波はエネルギーの非常に均一な分布を促すため、食肉、魚介類、果物、野菜など、均一に解凍することが難しい食品に特に有用です。
凍結、解凍、乾燥において、強力超音波は物質移動とエネルギー移動のプロセスを大幅に改善し、これらのプロセスを加速して、より経済的にします。
ボトルの漏れ検出： 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にある漏れや亀裂を検出する、非常に効率的な方法です。超音波は、炭酸飲料の脱気にも利用されています。例えば、瓶詰め前のビールの脱気は、de-fobbingと呼ばれるプロセスです。
塩水漬け / 漬け込み： 塩水漬けは、食品の保存や製造で一般的に用いられるプロセスで、特に食肉、魚、チーズ、野菜に利用されています。超音波処理は塩水漬けの時間を短縮し、従来の方法で塩水漬けにした食品や漬物と比べて、塩化ナトリウムの使用量を減らすことができます。
吸水 / 復水： 強力超音波は、乾燥豆類（豆、ひよこ豆など）や乾燥キノコなどの食品に吸水させたり、復水させたりするための、簡単でありながら非常に効果的な方法です。超音波が食品の細胞の細孔を開くため、水が素早く浸透できます。これにより豆類の膨潤が促進され、その後の調理時間が短縮されます。
蜂蜜の結晶溶解： 非加熱処理である超音波は、蜂蜜中での大きな糖結晶の形成を防ぐために効果的に使用されています。さらに、蜂蜜中にすでに形成された大きな結晶も、超音波処理によって溶解できます。非常に効果的な溶解技術として、プローブ型超音波処理装置は糖結晶を溶解し、均一で滑らかな蜂蜜を実現します。また、超音波による細胞破砕の作用で望ましくない微生物が不活化されるため、蜂蜜の微生物学的品質も向上します。
揚げ調理： 超音波による揚げ調理は、揚げた食品への油の吸収を減らすために使用できます。このプロセスでは、食肉や野菜を熱い油に浸しながら、高周波の音波を加えます。超音波によって食品の表面に小さな気泡が形成され、野菜や食肉と油の接触面積が減少するため、油の吸収が抑えられ、より健康的な最終製品が得られます。超音波による揚げ調理では、より低い温度で調理でき、優れた風味のプロファイルを生み出しながら栄養成分を保持できます。
超音波支援による揚げ調理で、より健康的で風味豊か、よりカリッとしたフライドポテトやポテトチップスを作る方法をご覧ください！

食品加工用の高性能超音波処理装置

Hielscher Ultrasonicsの産業用超音波処理装置は、精密に制御できる高性能な装置であり、再現性のある結果と一貫した製品品質を実現します。非常に高い振幅を提供できるため、Hielscherの超音波処理装置は、非常に厳しい要求のある用途にも使用できます。
お客様は、Hielscher Ultrasonicsのシステムの優れた堅牢性と信頼性に満足しています。Hielscherの超音波処理装置は、高負荷の用途、厳しい環境、24時間・週7日の連続運転でも確実に稼働し、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、品質の向上、収率の向上、新しい製品の創出といった、より良い結果を達成します。
チタン、ステンレス鋼、セラミック、各種グレードのガラスなどの特殊材料を一貫して採用することで、この技術とプロセスとの適合性が保証されます。
超音波処理装置は、操作しやすく使い勝手の良い機械であり、保守の負担が少なく、コストも比較的低く抑えられます。

以下の表は、当社の超音波処理装置のおおよその処理能力を示しています。

バッチ容量	流量	推奨装置
0.5–1.5mL	n.a.	VialTweeter
1–500mL	10–200mL/min	UP100H
10–2000mL	20–400mL/min	UP200Ht, UP400St
0.1–20L	0.2–4L/min	UIP2000hdT
10–100L	2–10L/min	UIP4000hdT
15–150L	3–15L/min	UIP6000hdT
n.a.	10–100L/min	UIP16000
n.a.	より大きい流量	クラスター構成の UIP16000

お問い合わせ / ご質問

設計、製造、コンサルティング – ドイツ製の品質

Hielscherの超音波処理装置は、最高水準の品質と設計基準で知られています。堅牢性と操作の容易さにより、当社の超音波処理装置を産業施設に円滑に組み込むことができます。Hielscherの超音波処理装置は、過酷な条件や厳しい環境にも容易に対応します。

Hielscher UltrasonicsはISO認証を取得した企業であり、最先端技術と使いやすさを備えた高性能超音波処理装置に特に力を入れています。もちろん、Hielscherの超音波処理装置はCEに適合し、UL、CSA、RoHsの要件を満たしています。

知っておきたいこと

食品加工における超音波はどのように作用しますか？

超音波による食品加工は、混合と均質化、乳化、抽出、溶解、脱気と脱空気、食肉の軟化、結晶化、中間製品と最終食品の機能化や改質など、食品加工の用途に使われている確立された技術です。Hielscherの超音波食品加工装置は、食品製造工場に数十年にわたって導入されており、高度な技術を備え、業界の要件を満たすように開発されています。超音波処理装置は、強力超音波によって生じる物理的な力を加え、それによってキャビテーションを発生させます。

超音波処理は一般的にどのような飲料の製造に使われますか？

超音波処理は、コールドブリューコーヒー、茶（マテ茶を含む）、果物や野菜のジュース、植物原料の浸出飲料、機能性飲料（ハーブ抽出物）、植物性ミルク、発酵飲料（プロセス強化のため）、RTD製品の製造用飲料濃縮液などの調製や加工に一般的に使われています。
以下の飲料の製造について、詳しい情報をご覧ください。

音響キャビテーションとは何ですか？

音響キャビテーションは、超音波キャビテーションとも呼ばれ、液体やスラリー中に生じる超音波場で、微小な真空気泡が成長して崩壊する現象です。キャビテーション気泡は、高圧と低圧が交互に繰り返されるサイクルの中で成長します。高圧と低圧は、それぞれ圧縮相と希薄相に相当します。複数回の圧力交替サイクルを経て成長した真空気泡は、それ以上エネルギーを吸収できない状態に達し、高圧サイクル中に激しく内破します。気泡が崩壊する際には、非常に高い加熱・冷却速度を伴う最大5,000Kの極端な温度、最大2000atmの圧力とそれに対応する圧力差、最大280m/sの速度の液体ジェットなど、局所的に極端な条件が生じます。これらのキャビテーションの「ホットスポット」では、局所的な極めて強い力が物理的条件を生み出し、混合、抽出、物質移動の増大をもたらします。