超音波で改善されたアイスクリームの生産

パワー超音波の適用は、高品質のアイスクリームの製造にいくつかの有益な効果をもたらします。超音波処理の主な利点は、結晶サイズの縮小およびアイスクリーム中の凍結の加速を含む。それにより、超音波処理は品質と消費者の感覚を向上させると同時に、製造コストを削減します。

アイスクリーム製造における超音波効果

アイスクリームの製造には、顧客の要求を満たす高品質の甘い食品を得るために、高度な加工が必要です。精巧な加工ステップは、主にアイスクリームが最も複雑な食品の1つであるという事実に起因します:アイスクリームは泡であり、エマルジョンでもあります。氷の結晶と凍結していない液体のブレンドが含まれています。アイスクリームの製造中に適用される高出力超音波は、氷の結晶核形成を促進して、凍結プロセスに伴う熱と物質移動プロセスを加速することができます。それにより、超音波処理は結晶サイズを縮小し、アイスクリーム製造における凍結時間を短縮する。MortazaviとTabatabaieによる研究は、アイスクリーム加工における凍結時間が、20分間の超音波処理によって約30%短縮できることを示しました。

アイスクリームの製造と超音波の利点

アイスクリームの製造には、アイスクリームミックスが必要です。このアイスクリームミックスは、牛乳、粉乳、クリーム、バターまたは植物性脂肪、砂糖、乾燥塊、乳化剤、安定剤、および果物、ナッツ、フレーバー、着色料などの添加物で構成されています。この特殊な混合物は、均質化して低温殺菌する必要があり、その後、凍結プロセス中にゆっくりと攪拌して、大きな氷の結晶の形成を防ぎます。これにより、非常に小さな気泡が混ざり合い(いわゆる曝気プロセス)、アイスクリームが泡立ち、なめらかな食感の冷たいデザートが実現します。超音波処理は、アイスクリーム混合物のすべての成分の均一な分布を促進し、同時に低温殺菌に貢献します。 液体食品の超音波低温殺菌についてもっと読む 詳細を見る!
その後、アイスクリーム製造中の凍結段階で超音波処理が適用されます。超音波処理は、氷晶の核形成と成長を促進するため、凍結プロセスが著しく加速されます。同時に、超音波処理は氷の結晶のサイズを縮小し、均一に小さな氷の結晶が得られるようにします。これにより、アイスクリームはなめらかな食感と心地よい口当たりになります – 両方の品質属性は、消費者から高く評価されています。

アイスクリームの製造手順

アイスクリームの製造には5つの段階があります。

1. アイスクリームミックスの準備
2. ホモジナイズ、低温殺菌、アイスクリームミックスの熟成
3. 凍結と曝気
4. 成形と成形
5. 硬化とパッケージング

アイスクリーム製造のステップ。
出典:デイリープロセッシングハンドブック。テトラパックプロセッシングシステムズAB、ルンド、スウェーデン発行。387ページ。

超音波で促進されたアイスクリームの凍結

凍結プロセス中に、過冷却水から結晶が形成されます。氷の結晶の形態は、冷凍食品と半冷凍食品の食感と物理的特性に関して重要な役割を果たします。氷の結晶のサイズと分布は解凍されたティッシュ製品の品質にとって特に重要であるため、アイスクリームの場合、大きな結晶は氷のような食感をもたらすため、小さな氷の結晶が好まれます。核形成は、結晶化中の結晶サイズ分布を制御するための最も重要な要素です。したがって、凍結速度は通常、アイスクリーム中の氷の結晶のサイズとサイズ分布を制御するために使用されるパラメータです。泡立てと冷凍の際には、アイスクリームのようななめらかな食感を実現するために空気が注入されます。いわゆる「オーバーラン」、つまり注入される空気の量は、特に特定のレシピに比例し、固形物と水の合計量に比例します。そのため、オーバーランは、アイスクリームの配合や加工の流れによって異なります。標準的なアイスクリームは100%のオーバーランを示しており、これは最終製品が同量のアイスクリームミックスと気泡で構成されていることを意味します。
ヒールシャーの高性能超音波プロセッサの使用は、結晶化を促進し、氷の結晶サイズを縮小し、凍結面の付着を避けることにより、アイスクリームの品質を向上させます。アイスクリームの結晶サイズが小さくなり、気泡の分布が強化されたため、一貫性が向上し、よりクリーミーな口当たりが実現します。凍結時間を大幅に短縮し、凍結時間を約30%短縮することで、プロセス能力が向上し、生産プロセスがエネルギー効率が向上します。

科学的に証明された:超音波処理によるアイスクリームの品質の向上

Aslan and Dogan(2021)は、ヒールシャープローブ型ソニケーターUP400Stを使用して、アイスクリーム製造に対するソニケーションの影響を調査しました(左の写真を参照)。その結果、超音波はキャビテーションによる粒子の小型化を促進することが実証されました。超音波処理は、それがより小さな結晶氷サイズを生成するので、アイスクリームおよび冷凍食品の品質を改善することは明らかであった。氷の結晶はアイスクリームに独特の口当たりを与えるため、ザラザラした構造を防ぎ、アイスクリームの望ましい滑らかさと柔らかさを実現するために、凍結プロセスで最小の結晶を得ることが非常に重要です。この研究はまた、超音波均質化が十分に分散したエマルジョンを提供すると結論付けました。消費者パネルによる食品の感覚と風味のテストでは、超音波のアイスクレムの均質化が、小さな氷の結晶とアイスクリームの心地よい口当たりで消費者の好みを満たすのに役立つことが示されました。
(cf. Aslan and Dogan, 2021)

アイスクリーム製造用の高性能超音波フードプロセッサー

ヒールシャー超音波は、食品中のパワー超音波の応用に長年の経験があります & 飲料業界だけでなく、他の多くの産業部門。当社の超音波プロセッサには、洗浄が容易な(定置洗浄CIP/定置滅菌SIP)ソノトロードとフローセル(ウェットパーツ)が装備されています。
ヒールシャー超音波工業用超音波処理器は、24 / 7連続運転で非常に高い振幅を提供することができます。軽度から高強度までの振幅の正確な制御は、アイスクリーム製剤の標的製品特性に合わせて超音波処理プロセスを微調整するために重要です。
任意のサイズの超音波フードプロセッサーを使用して、ヒールシャーは、アイスクリームを含む食品および飲料製品のバッチおよび連続処理のための信頼性の高いシステムを提供しています。一方、小さな職人の宝石類の場合、ソニケーターモデルUP400ST(400ワット)またはUIP1000hdT(1000ワット)は十分な処理能力を提供しますが、工業用アイスクリーム製造施設は、ハイスループットソニケーターモデルUIP6000hdT(6000ワット)またはUIP16000hdT(16,000ワット)をインストールします。
以下の表は、当社の超音波装置のおおよその処理能力を示しています。

文献/参考文献