超音波処理と食品加工におけるその多様な応用
パワー超音波は、効果的で信頼性の高い食品加工アプリケーションのための多様な可能性を提供します。食品業界で最も一般的な用途には、混合が含まれます & 均質化、乳化、分散、細胞破壊および細胞内物質の抽出、酵素の活性化または不活性化(超音波強度に依存)、保存、安定化、溶解および結晶化、水素化、肉の軟化、熟成、老化および酸化、ならびに脱気および噴霧乾燥。
我々は、食品加工におけるヒールシャーソニケーターのさまざまな選択されたアプリケーションに以下で紹介します。特定のリンクをクリックして、興味のあるアプリケーションに関する詳細な情報を入手してください!
超音波を用いたフレーバーおよび生理活性化合物の抽出
超音波処理は、細胞内物質の抽出に関してはよく知られた信頼性の高い方法です。
詳細については、ここをクリックしてください 超音波溶解 & 抽出 そして、活性化合物の超音波抽出の例 サフラン, コーヒー, 大麻, キノコ 又は 藻!
ヨーグルトの超音波発酵
ヨーグルトは、牛乳のみ、または細菌培養物の添加によって製造できる発酵乳製品です。ビフィズス菌株(BB-12、BB-46、Bブレーブなど)は、ヨーグルトの発酵に使用される一般的なプロバイオティクスです。細菌細胞に適用される超音波キャビテーションは、それらの破壊を引き起こし、同時にβ-ガラクトシダーゼの放出を引き起こす可能性があります。β-ガラクトシダーゼは、牛乳加工業界で頻繁に使用されている加水分解酵素です。超音波補助発酵は、ビフィズス菌細胞からのβ-ガラクトシダーゼの超音波誘導放出から生じるより速いラクトース加水分解のために加速される。
超音波均質化は、乳脂肪球の破断および非常に微細なサイズの分布に影響を与える。
超音波処理は、発酵速度(総生産時間を最大40%短縮)し、ヨーグルトの品質特性を向上させることができ、その結果、粘度が高くなり、凝固が強くなり、食感が向上します。
牛乳の超音波均質化
牛乳(牛、水牛、山羊、ラクダの乳など)は、溶存炭水化物、タンパク質、ミネラルを含む水性流体内の乳脂肪球からなるエマルジョンまたはコロイドシステムです。脂肪と水は2つの相に分離する傾向があるため、牛乳を均質化して均一な製品を得る必要があります。均質化とは、乳液中の脂肪分子が均一に分布することを意味します。超音波は、乳製品加工のさまざまなアプリケーションに使用されるよく知られた方法です。牛乳の超音波処理は、均一かつ均一に分布する均質化された脂肪球をもたらす。高出力超音波による均質化は、ココナッツミルクや豆乳などの植物由来の(ビーガン/乳製品を含まない)牛乳代替品にも効果的です。
SfakianakisとTzia(2012)の研究は、超音波均質化が乳脂肪球(MFG)のサイズを縮小することを示しています。以下の顕微鏡画像は、乳脂肪滴サイズに対する超音波処理の影響を示しています。低振幅(150W)では、満足のいく均質化効果が得られませんでした(図2)。MFGのサイズとその分布は、未処理の牛乳と同様でした(図1と図2を比較)。中振幅超音波(267.5、375 W)は良好な均質化効果を示しました。MFGの平均径は2μmでした(図3、4)。高振幅(750W)の超音波は、MFGサイズを大幅に縮小し(図6)、光学顕微鏡ではほとんど見えなくなりました(100倍の倍率)。それらの平均直径サイズは0.3μmでした。
Chandrapalaら(2012)は、カゼインとカルシウムに対する超音波処理の影響を調査しました。彼らは、新鮮な脱脂乳、再構成ミセルカゼイン、およびカゼイン粉末のサンプルに超音波(20kHz)を適用しました。彼らは、乳脂肪球が約10nmに減少するまでサンプルを超音波処理しました。超音波処理されたミルクの分析は、カゼインミセルのサイズが変わらないことを示しています。可溶性ホエイタンパク質のわずかな増加およびそれに対応する粘度の減少も、超音波処理の最初の数分以内に起こった。この研究は、カゼインミセルは超音波処理中に安定であり、可溶性カルシウム濃度は超音波処理の影響を受けないと判断されました。[Chandrapala et al. 2012]
菓子のための超音波糖結晶化
制御された超音波処理は、結晶播種(原子核の生成)を開始し、結晶成長に影響を与えることを可能にする。超音波照射下では、より小さく、それによりより多くの結晶が形成される。超音波は、2つの方法で結晶化プロセスを支援します:まず、パワー超音波は、結晶化のための出発物質である均一な溶液を作成するための非常に効果的なツールです。第二段階では、超音波は多数の原子核の形成をサポートします。核形成が不十分な場合、大きな結晶の数が少なくなりますが、効率的な核生成により、小さな微細サイズの結晶が大量に形成されます。音響分野では、通常は結晶化を嫌う糖(D-フルクトース、ソルビトールなど)の核形成を開始することさえ可能になります。
結晶化の超音波修飾は、キャンディー、菓子、スプレッド、アイスクリーム、ホイップクリームおよびチョコレートの配合にとって興味深い。
食用油の超音波水素化
植物油の水素化は、重要な工業的大規模プロセスです。水素化により、液体植物油は固体または半固体の脂肪(マーガリンなど)に変換されます。化学的には、不飽和脂肪酸は 相移動触媒 二重結合に水素原子を付加することにより、水素化を対応する飽和脂肪酸に反応させます。この触媒プロセスは、高出力超音波処理によって加速することができます。一般的に使用される触媒はニッケルです。水素化脂肪は、ベーカリー製品の短縮剤として広く使用されています。飽和脂肪の利点は、酸化傾向が低く、それによって酸敗のリスクが低いことです。
蜂蜜の超音波液化
超音波は、蜂蜜の品質に影響を与えることなく、蜂蜜の結晶を液化して酵母を破壊する効果的な非熱的方法を提供します。
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ジュースやスムージーの超音波安定化
非熱的な食品加工技術として、超音波は、風味を強め、ジュース、スムージー、ソース、ピューレを安定させ保存するマイルドで効果的な治療法を提供します。超音波ジュース治療の結果、風味の改善、安定化、保存性が向上します。
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ワインの超音波老化 & 酒類
パワー超音波は、その効果的な抽出能力と木材組織とアルコール飲料との間の物質移動が大幅に強化されているため、ワインやスピリッツのオークを支援します。
超音波ワイントリートメントの可能性についてもっと知るには、ここをクリックしてください!
ワイン、マスト、ビール、日本酒の発酵プロセスも大幅に増やすことができます。加速率50%〜65%を達成!
超音波支援発酵の詳細については、ここをクリックしてください!
超音波加速アイスクリーム凍結
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。これは、アイスクリームの品質を向上させるために超音波処理を適用できるプロセスステップです。
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。
ヒールシャーの高出力超音波ホモジナイザーの使用は、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、より良い品質のアイスクリームを提供します。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。冷凍時間が大幅に短縮されると、プロセス容量が向上し、生産プロセスがエネルギー効率が向上します。
バッターの超音波曝気
スポンジケーキのような曝気食品は、超音波処理によって大幅に改善することができる。バッターミキシング段階でパワー超音波を適用すると、スポンジケーキの品質が向上し、硬度が低くなり、ケーキの弾力性、凝集性、弾力性が向上します。テストでは、すべての成分が「オールイン」法に従って混合されており、低タンパク質の全粉、乳化剤、コーンスターチ、砂糖、ベーキングパウダー、塩、新鮮な全卵が同時に加えられてバッターが配合されています。超音波処理の前に、超音波が均一なバッター混合物に適用されるように、成分を一緒に均一に攪拌しました。超音波で通気されたケーキは、より低い硬度、より低いグミ性およびより低い歯ごたえを示したが、一方、ケーキの弾力性、凝集性および弾力性は対照ケーキのそれよりわずかに高かった。
チョコレートの超音波結晶化とコンチング
超音波処理は、その抽出能力でよく知られています。カカオ豆から、カカオバターは超音波粉砕および抽出によって細胞から放出することができる。
超音波は、チョコレートの砂糖の結晶を壊すための代替技術であり、それによってコンチングと同様の効果を提供します。
肉の超音波軟化
強力な超音波を食肉に応用することで、肉のストラクチャーが柔らかくなります。筋細胞からの筋原線維タンパク質の放出により、大幅な軟化が達成されます。柔らかくなる効果に加えて、超音波は水結合能力と肉の凝集性も向上させます。
パワー超音波と超音波処理機MeatBuzzerによる肉の軟化の詳細については、こちらをご覧ください。
キッチンやバーでの超音波処理
超音波食品加工業者は、グルメキッチンにも進出しています。ヒールシャー超音波装置は、ミシュランの2つ星を獲得したシェフ、サンフーン・デゲインブルなどのプレミアムシェフによって使用されています。
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超音波カクテルのレシピについては、ここをクリックしてください!
コーシャおよびハラール食品加工用の超音波処理器
ヒールシャー超音波は、要求に応じて、そのソニケーターのためのコーシャまたはハラール認証を提供することができます。これは、ソニケーターがこれらの宗教的な食事法の厳格なガイドラインに従って製造および処理されていることを意味します。コーシャ認証は、ソニケーターが動物の副産物や派生物なしで製造されたことを保証し、ハラール認証は、ソニケーターがイスラムの食事原則と一致する方法で取り扱われたことを検証します。
コーシャまたはハラール認定のヒールシャーソニケーターが必要な場合は、お問い合わせください。
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文献/参考文献
- Chandrapala, Jayani et al. (2012): The effect of ultrasound on casein micelle integrity. Journal of Dairy Science 95/12, 2012. 6882-6890.
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- Feng, Hao; Barbosa-Cánovas, Gustavo V.; Weiss, Jochen (2010): Ultrasound Technologies for Food and Bioprocessing. New York: Springer, 2010.
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