ულტრაბგერითი თაფლის დამუშავება
თაფლი დიდი მოთხოვნით სარგებლობს როგორც საკვები და როგორც წამალი. ულტრაბგერითი დამუშავება არის ეფექტური საშუალება თაფლში არასასურველი კომპონენტების, როგორიცაა კრისტალები და მიკრობული უჯრედები, გასანადგურებლად. როგორც არათერმული დამუშავების ტექნოლოგია, ულტრაბგერითი თაფლის დეკრისტალიზაცია ხელს უშლის HMF-ის არასასურველ მატებას, ასევე უზრუნველყოფს დიასტაზას, არომატისა და გემოს უკეთეს შენარჩუნებას.
ულტრაბგერითი თაფლის დეკრისტალიზაციის უპირატესობები
ულტრაბგერითი დეკრისტალიზაცია არის ეფექტური ალტერნატივა თაფლის დეკრისტალიზაციის ტრადიციული გათბობის მეთოდებისთვის. ულტრაბგერითი თაფლის დეკრისტალიზაციას მრავალი უპირატესობა აქვს კონვენციურ გათბობის მეთოდთან შედარებით, რაც ულტრაბგერით თაფლის დამუშავებას თაფლის გათხევადების, დეკრისტალიზაციისა და სტაბილიზაციის უპირატეს მეთოდად აქცევს:
ულტრაბგერითი დეკრისტალიზაცია გთავაზობთ რამდენიმე უპირატესობას და შეიძლება ადაპტირდეს ყველა ტიპის თაფლისა და წარმოების მასშტაბისთვის. Hielscher ულტრაბგერითი აპარატები ზუსტად კონტროლირებადია და შეიძლება დაყენდეს ისეთ ფაქტორებზე, როგორიცაა თაფლის სიბლანტე, კრისტალის ზომა და ხარისხის სტანდარტები. ამრიგად, Hielscher ულტრაბგერითი აპარატები უზრუნველყოფენ მაღალ ეფექტურობას და მარტივ, უსაფრთხო ოპერაციას.
სამრეწველო ულტრაბგერითი აპარატი თაფლის დეკრისტალიზაციისა და სტაბილიზაციისთვის, მაღალ ერთგვაროვან ინლაინ დამუშავებაში.
დამუშავებული თაფლის მიკროსკოპული გამოსახულებები:
(a) საკონტროლო ნიმუში. დამუშავებამდე, თაფლი ჩანს როგორც aanalisur-ის ფორმის კრისტალების ქსელი. მუქი წრეები არის ჰაერის ბუშტუკები. (b) 40°C-ზე თერმულად დამუშავებული ნიმუშები 20 წუთიანი თერმული დამუშავების შემდეგ; (c) 40°C+ ულტრაბგერითად დამუშავებული ნიმუშები 20 წუთიანი დამუშავების შემდეგ.
(სამეცნიერო ნაშრომი და გამოსახულება: ©Deora et al., 2013)
ულტრაბგერითი თაფლის დამუშავება
ულტრაბგერითი დამუშავება არის არათერმული დამუშავების ალტერნატივა ბევრი თხევადი საკვები პროდუქტისთვის. მისი მექანიკური სიმძლავრე გამოიყენება ნაზი, მაგრამ ეფექტური მიკრობული ინაქტივაციისა და ნაწილაკების ზომის შემცირებისთვის. როდესაც თაფლი ექვემდებარება ულტრაბგერით დამუშავებას, საფუარის უჯრედების უმეტესობა ქრება. საფუარის უჯრედები, რომლებიც ულტრაბგერითი დამუშავების შემდეგ გადაურჩებიან, ზოგადად კარგავენ ზრდის უნარს. ეს მნიშვნელოვნად ამცირებს თაფლის ფერმენტაციის სიჩქარეს.
ულტრაბგერითი დამუშავება ასევე თხევადს ხდის თაფლს, აქრობს არსებულ კრისტალებს და აფერხებს თაფლში შემდგომ კრისტალიზაციას. ამ თვალსაზრისით, ის შედარებადია თაფლის გაცხელებასთან. ულტრაბგერითი დახმარებით თხევადი მდგომარეობაში მოყვანა შეიძლება ხორციელდებოდეს მნიშვნელოვნად დაბალ პროცესის ტემპერატურაზე, დაახლოებით 35°C, და შეიძლება შეამციროს თხევადი მდგომარეობაში მოყვანის დრო 30 წამზე ნაკლებამდე. Kai (2000) შეისწავლა ავსტრალიური თაფლების (Brush box, Stringy bark, Yapunyah და Yellow box) ულტრაბგერითი თხევადი მდგომარეობაში მოყვანა. კვლევებმა აჩვენა, რომ ულტრაბგერითი დამუშავება 20kHz სიხშირით სრულად ხსნიდა კრისტალებს თაფლში. ულტრაბგერით დამუშავებულმა ნიმუშებმა შეინარჩუნეს თხევადი მდგომარეობა დაახლოებით 350 დღის განმავლობაში (+20% თერმულ დამუშავებასთან შედარებით). მინიმალური სითბური ზემოქმედების გამო, ულტრაბგერითმა თხევადი მდგომარეობაში მოყვანამ უფრო მეტი არომატისა და გემოს შენარჩუნება გამოიწვია. ულტრაბგერით დამუშავებულ ნიმუშებში მხოლოდ HMF-ის ძალიან მცირე ზრდა და დიასტაზის აქტივობის მცირე შემცირება დაფიქსირდა. ვინაიდან ნაკლები თერმული ენერგიაა საჭირო, ულტრაბგერის გამოყენება ხელს უწყობს დამუშავების ხარჯების შემცირებას ტრადიციულ გათბობასა და გაცივებასთან შედარებით.
სამრეწველო ულტრაბგერითი აპარატი UIP6000hdT თაფლის თხევადი მდგომარეობაში მოყვანისა და მიკრობული სტაბილიზაციისთვის.
Kai-ს (2000) კვლევებმა ასევე აჩვენა, რომ თაფლის სხვადასხვა ტიპებს სჭირდებათ ულტრაბგერითი დამუშავების სხვადასხვა ინტენსივობა და დრო. ამ მიზეზით, ჩვენ გირჩევთ საცდელი ექსპერიმენტების ჩატარებას ლაბორატორიული ზომის ულტრაბგერითი სისტემის გამოყენებით. წინასწარი ტესტები უნდა ჩატარდეს პარტიული რეჟიმით, ხოლო შემდგომი დამუშავების საცდელი ექსპერიმენტები მოითხოვს ნაკადის უჯრედს წნევის ქვეშ რეცირკულაციისთვის ან ინლაინ ტესტირებისთვის.
რას ამბობს კვლევა თაფლის ულტრაბგერითი დეკრისტალიზაციის შესახებ
თაფლი არის გლუკოზის ზეგაჯერებული ხსნარი და ოთახის ტემპერატურაზე სპონტანურად კრისტალიზაციისკენ აქვს მიდრეკილება გლუკოზის მონოჰიდრატის სახით. თაფლში D-გლუკოზის მონოჰიდრატის კრისტალების გასახსნელად და კრისტალიზაციის დასაყოვნებლად ტრადიციულად გამოიყენებოდა სითბური დამუშავება. თუმცა, ეს მიდგომა უარყოფითად მოქმედებს თაფლის დახვეწილ გემოზე. მრავალმა მკვლევარმა აღწერა მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერის სასარგებლო გამოყენება თაფლის დამუშავებაში. ნაჩვენებია, რომ ულტრაბგერის გამოყენება აქრობს არსებულ კრისტალებს და ასევე ანელებს კრისტალიზაციის პროცესს, რაც ეკონომიურ ტექნოლოგიას ქმნის. კრისტალიზაციის პროცესის ანალიზი მიუთითებს, რომ ულტრაბგერით დამუშავებული თაფლის ნიმუშები თბოდადამუშავებულ თაფლთან შედარებით უფრო დიდხანს რჩებოდა თხევად მდგომარეობაში. გარდა ამისა, თაფლის ხარისხის პარამეტრებზე, როგორიცაა ტენიანობა, ელექტროგამტარობა ან pH, მნიშვნელოვანი გავლენა არ დაფიქსირებულა. კვლევებმა აჩვენა, რომ ზოგადად, ულტრაბგერითი დამუშავება (მაგალითად, UP400St მოდელის 24 kHz ულტრაბგერითი ზონდით, პარტიული დამუშავებისას) იწვევს კრისტალების უფრო სწრაფ გახსნას, ვიდრე თერმული დამუშავება.
(იხ. Deora et al., 2013)
Basmacı (2010) შეადარა ულტრაბგერითი დამუშავება და მაღალი ჰიდროსტატიკური წნევა, როგორც თაფლის გათხევადების დამუშავების ვარიანტები. ვინაიდან მაღალი ჰიდროსტატიკური წნევის დამუშავება ძალიან ძვირადღირებული და არაეფექტური აღმოჩნდა, ულტრაბგერამ ძალიან კარგი შედეგები აჩვენა. ამიტომ, ულტრაბგერითი დამუშავება რეკომენდებული იქნა, როგორც თაფლის ტრადიციული თერმული დამუშავების ალტერნატივა.
Önur et al. (2018) იმავე დასკვნამდე მივიდნენ, როდესაც შეადარეს ტრადიციული თერმული დამუშავება 50ºC-ზე, ულტრაბგერითი გათხევადება და მაღალი წნევით დამუშავება. ისინი რეკომენდაციას უწევენ ულტრაბგერით თაფლის დამუშავებას თერმული დამუშავებისა და წნევით დამუშავებასთან შედარებით, მოხერხებულობის, უფრო მოკლე დამუშავების დროისა და ხარისხის ნაკლები დაკარგვის გამო.
Sidor et al. (2021) შეადარეს ულტრაბგერითი გათხევადება მიკროტალღურ გათბობას, რათა გახსნილიყო შაქრის კრისტალები ცაცხვის, აკაციისა და მრავალყვავილოვან თაფლებში. მიკროტალღური გათბობის მთავარი ნაკლი იყო HMF-ის მნიშვნელოვნად გაზრდილი მაჩვენებლები, ფერმენტული აქტივობის ცვლილებები და დიასტაზური რიცხვის დიდი დანაკარგები. ამის საპირისპიროდ, ულტრაბგერითმა გათხევადებამ მხოლოდ უმცირესი ცვლილებები გამოიწვია თაფლის თვისებებში, ამიტომ კვლევით ჯგუფმა ნათლად რეკომენდაცია გაუწია ულტრაბგერით თაფლის დამუშავებას კრისტალიზაციის პროცესის დასაყოვნებლად.
ულტრაბგერითი დამუშავება ამცირებს მყარი თაფლების გათხევადების დროს მათი ხარისხის შელახვის გარეშე.
ზემოდან დამაგრებული ულტრაბგერითი აპარატი UIP2000hdT Cascatrode-ით მობილურ სტენდზე თაფლის ლიკვიფიკაციისა და შაქრის გახსნისთვის პარტიულ და ინლაინ რეჟიმში.
მაღალი წარმადობის ულტრაბგერითი აპარატები თაფლის დეკრისტალიზაციისა და სტაბილიზაციისთვის
Hielscher Ultrasonics აწარმოებს და აწვდის მაღალი წარმადობის ულტრაბგერით აპარატებს თხევადი საკვები პროდუქტების დამუშავებისთვის, როგორიცაა თაფლის გათხევადება, კრისტალების შემცირება (შაქრის გახსნა, დეკრისტალიზაცია) და მიკრობული სტაბილიზაცია. თაფლის დამუშავებისთვის სპეციალურად შემუშავებული ულტრაბგერითი აპარატურა თანაბარი და საიმედო დამუშავების საშუალებას იძლევა. ეს უზრუნველყოფს მაღალი ხარისხის თაფლის წარმოებას ხარისხის სტანდარტების შენარჩუნებით. თაფლის დამუშავებისთვის Hielscher Ultrasonics გთავაზობთ სპეციალურ სონოტროდებს (ულტრაბგერით ზონდებს), რომლებიც იდეალურია ბლანტი სითხეების, როგორიცაა თაფლი, მეტად თანაბარი დამუშავებისთვის.
ქვემოთ მოცემული ცხრილი გაწვდით ინფორმაციას ჩვენი ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორების მიახლოებითი დამუშავების სიმძლავრის შესახებ:
| პარტიის მოცულობა | მოცულობითი ხარჯი | რეკომენდებული მოწყობილობები |
|---|---|---|
| 10-დან 2000mL-მდე | 20-დან 400mL/min-მდე | UP200Ht, UP400St |
| 0,1-დან 20L-მდე | 0,2-დან 4L/min-მდე | UIP2000hdT |
| 10-დან 100L-მდე | 2-დან 10L/min-მდე | UIP4000hdT |
| 15-დან 150L-მდე | 3-დან 15L/min-მდე | UIP6000hdT |
| n.a. | 10-დან 100L/min-მდე | UIP16000 |
| n.a. | უფრო დიდი | კლასტერი UIP16000 |
დაგვიკავშირდით! / დაგვისვით შეკითხვა!
პროექტირება, წარმოება და კონსულტირება – გერმანიაში შექმნილი ხარისხი
Hielscher-ის ულტრაბგერითი აპარატები ცნობილია თავისი უმაღლესი ხარისხისა და დიზაინის სტანდარტებით. გამძლეობა და მარტივი ექსპლუატაცია საშუალებას გვაძლევს, ჩვენი ულტრაბგერითი აპარატები მარტივად ინტეგრირდეს სამრეწველო ობიექტებში. Hielscher-ის ულტრაბგერითი აპარატები მარტივად უმკლავდებიან მკაცრ პირობებსა და რთულ გარემოს.
Hielscher Ultrasonics არის ISO სერტიფიცირებული კომპანია, რომელიც განსაკუთრებულ მნიშვნელობას ანიჭებს მაღალი წარმადობის ულტრაბგერით აპარატებს, რომლებიც გამოირჩევიან თანამედროვე ტექნოლოგიითა და მომხმარებლისთვის მოსახერხებლობით. რა თქმა უნდა, Hielscher-ის ულტრაბგერითი აპარატები შეესაბამება CE სტანდარტებს და აკმაყოფილებენ UL, CSA და RoHs მოთხოვნებს.
- მაღალი ეფექტურობა
- თანამედროვე ტექნოლოგია
- საიმედოობა და გამძლეობა
- პარტიული და ნაკადური დამუშავება
- ნებისმიერი მოცულობისთვის – მცირე პარტიებიდან დიდ საათობრივ ხარჯამდე
- მეცნიერულად დადასტურებული
- ინტელექტუალური პროგრამული უზრუნველყოფა
- მარტივი, წრფივი მასშტაბირება
- ინტელექტუალური ფუნქციები (მაგ., მონაცემთა აღრიცხვა)
- CIP (ადგილზე გაწმენდა)
Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი წარმადობის ულტრაბგერით ჰომოგენიზატორებს შერევის, დისპერსიის, ემულსიფიკაციისა და ექსტრაქციისთვის ლაბორატორიულ, საცდელ და სამრეწველო მასშტაბებზე.
ლიტერატურა / წყაროები
- Basmacı, İpek (2010): Effect of Ultrasound and High Hydrostatic Pressure (Hhp) on Liquefaction and Quality Parameters of Selected Honey Varieties. Master of Science Thesis, Middle East Technical University, 2010.
- D’Arcy, Bruce R. (2017): High-power Ultrasound to Control of Honey Crystallisation. Rural Industries Research and Development Corporation 2007.
- İpek Önür, N.N. Misra, Francisco J. Barba, Predrag Putnik, Jose M. Lorenzo, Vural Gökmen, Hami Alpas (2018): Effects of ultrasound and high pressure on physicochemical properties and HMF formation in Turkish honey types. Journal of Food Engineering, Volume 219, 2018. 129-136.
- Deora, Navneet S.; Misra, N.N.; Deswal, A.; Mishra, H.N.; Cullen, P.J.; Tiwari, B.K. (2013): Ultrasound for Improved Crystallisation in Food Processing. Food Engineering Reviews, 5(1), 2013. 36-44.
- Sidor, Ewelina; Tomczyk, Monika; Dżugan, Małgorzata (2021): Application Of Ultrasonic Or Microwave Radiation To Delay Crystallization And Liquefy Solid Honey. Journal of Apicultural Science, Volume 65, Issue 2, December 2021.
- Alex Patist, Darren Bates (2008): Ultrasonic innovations in the food industry: From the laboratory to commercial production. Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 9, Issue 2, 2008. 147-154.
- Subramanian, R., Umesh Hebbar, H., Rastogi, N.K. (2007): Processing of Honey: A Review. in: International Journal of Food Properties 10, 2007. 127-143.
- Kai, S. (2000): Investigation into Ultrasonic Liquefaction of Australian Honeys. The University of Queensland (Australia), Department of Chemical Engineering.
- National Honey Board (2007): Fact Sheets.
მნიშვნელოვანი ფაქტები
ზოგადი ინფორმაცია თაფლის დამუშავების შესახებ
თაფლი არის მაღალი სიბლანტის პროდუქტი, რომელსაც აქვს დამახასიათებელი გემო, არომატი, ფერი და ტექსტურა.
თაფლი შედგება გლუკოზის, ფრუქტოზის, წყლის, მალტოზის, ტრისაქარიდებისა და სხვა ნახშირწყლების, საქაროზის, მინერალების, ცილების, ვიტამინებისა და ფერმენტების, საფუარისა და სხვა თბომედეგი მიკროორგანიზმებისგან და მცირე რაოდენობით ორგანულ მჟავებს შეიცავს (იხ. ქვემოთ მოცემული დიაგრამა). თაფლში ტეტრაციკლინების, ფენოლური ნაერთებისა და წყალბადის პეროქსიდის მაღალი დონე მას ანტიმიკრობულ თვისებებს ანიჭებს.
თაფლის კვებითი პროფილი და შაქრის შემადგენლობა (©www.honey.com)
თაფლის ფერმენტები
თაფლი შეიცავს სახამებლის დამშლელ ფერმენტებს. ფერმენტები მგრძნობიარეა სითბოს მიმართ და ამიტომ თაფლის ხარისხისა და თერმული დამუშავების ხარისხის მაჩვენებლებს წარმოადგენს. ძირითადი ფერმენტებია ინვერტაზა (α-გლუკოზიდაზა), დიასტაზა (α-ამილაზა) და გლუკოზის ოქსიდაზა. ეს კვებითი თვალსაზრისით მნიშვნელოვანი ფერმენტებია. დიასტაზა ნახშირწყლების ჰიდროლიზს ახდენს, რაც მათ მონელებას აადვილებს. ინვერტაზა საქაროზისა და მალტოზის ჰიდროლიზს ახდენს გლუკოზისა და ფრუქტოზის წარმოქმნით. გლუკოზის ოქსიდაზა გლუკოზის გარდაქმნას კატალიზებს გლუკონის მჟავისა და წყალბადის პეროქსიდის წარმოქმნით. თაფლი ასევე შეიცავს კატალაზასა და მჟავა ფოსფატაზას. ფერმენტული აქტივობა, ჩვეულებრივ, დიასტაზის აქტივობით იზომება და დიასტაზის რიცხვით (DN) გამოისახება. თაფლის სტანდარტების მიხედვით, დამუშავებულ თაფლში დიასტაზის რიცხვი მინიმუმ 8 უნდა იყოს.
საფუარი და მიკროორგანიზმები თაფლში
გამოწურული თაფლი შეიცავს არასასურველ კომპონენტებს, როგორიცაა საფუარი (ჩვეულებრივ, ოსმოფილური, შაქრის მიმართ გამძლე) და სხვა თბომედეგი მიკროორგანიზმები. ისინი შენახვის დროს თაფლის გაფუჭებას იწვევს. საფუარის მაღალი რაოდენობა თაფლის სწრაფ დუღილს იწვევს. თაფლის დუღილის სიჩქარე ასევე დაკავშირებულია წყლის/ტენის შემცველობასთან. ტენის 17% შემცველობა საფუარის აქტივობის შესანელებლად უსაფრთხო დონედ ითვლება. მეორე მხრივ, ტენის შემცველობის კლებასთან ერთად კრისტალიზაციის ალბათობა იზრდება. საფუარის რაოდენობა 500cfu/mL ან ნაკლები კომერციულად მისაღებ დონედ ითვლება.
კრისტალიზაცია / გრანულაცია თაფლში
თაფლი ბუნებრივად კრისტალდება, რადგან ის შაქრის ზეგაჯერებული ხსნარია, რომელშიც შაქრის შემცველობა 70%-ზე მეტია, ხოლო წყლის შემცველობა დაახლოებით 18%-ს შეადგენს. გლუკოზა სპონტანურად გამოიყოფა ზეგაჯერებული ხსნარიდან, კარგავს წყალს და გლუკოზის მონოჰიდრატის უფრო სტაბილურ გაჯერებულ მდგომარეობაში გადადის. ეს ორი ფაზის წარმოქმნას იწვევს – ზემოთ თხევადი ფაზაა, ქვემოთ კი უფრო მყარი კრისტალური ფორმა. კრისტალები ქმნის მესერს, რომელიც სუსპენზიაში თაფლის სხვა კომპონენტებს უძრავად აკავებს და ამგვარად ნახევრად მყარ მდგომარეობას წარმოქმნის (National Honey Board, 2007). კრისტალიზაცია ან გრანულაცია არასასურველია, რადგან ის თაფლის დამუშავებისა და რეალიზაციის სერიოზული პრობლემაა. ასევე, კრისტალიზაცია ზღუდავს დაუმუშავებელი თაფლის გამოდინებას შესანახი ჭურჭლიდან.
თერმული დამუშავება თაფლის წარმოებაში
გამოწურვისა და ფილტრაციის შემდეგ თაფლი თერმულ დამუშავებას ექვემდებარება ტენის შემცველობის შესამცირებლად და საფუარის გასანადგურებლად. გაცხელება ხელს უწყობს თაფლში არსებული კრისტალების გათხევადებას. მიუხედავად იმისა, რომ თერმულ დამუშავებას შეუძლია ეფექტურად შეამციროს ტენის შემცველობა, შეამციროს და შეაყოვნოს კრისტალიზაცია და სრულად გაანადგუროს საფუარის უჯრედები, ის პროდუქტის ხარისხის გაუარესებასაც იწვევს. გაცხელება მნიშვნელოვნად ზრდის ჰიდროქსიმეთილფურფურალის (HMF) დონეს. HMF-ის კანონმდებლობით განსაზღვრული მაქსიმალური დასაშვები დონეა 40mg/kg. გარდა ამისა, გაცხელება ამცირებს ფერმენტების (მაგ., დიასტაზის) აქტივობას, გავლენას ახდენს სენსორულ თვისებებზე და ამცირებს თაფლის სიახლეს. თერმული დამუშავება ასევე ამუქებს თაფლის ბუნებრივ ფერს (იწვევს მოყავისფრო შეფერილობას). კერძოდ, 90°C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე გაცხელება შაქრის კარამელიზაციას იწვევს. სითბოს არათანაბარი გადაცემისა და თერმული ზემოქმედების გამო, თერმული დამუშავება თბომედეგ მიკროორგანიზმებს სათანადოდ ვერ ანადგურებს.
თერმული დამუშავების შეზღუდვების გამო, სამეცნიერო ძალისხმევა მიმართულია არათერმული ალტერნატივებისკენ, როგორიცაა მიკროტალღური გამოსხივება, ინფრაწითელი დათბობა, ულტრაფილტრაცია და ულტრაბგერითი დამუშავება. ულტრაბგერითი დამუშავება, როგორც არათერმული მეთოდი, მნიშვნელოვან უპირატესობებს სთავაზობს თაფლის დამუშავების სხვა ტექნიკებთან შედარებით.
Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი წარმადობის ულტრაბგერით ჰომოგენიზატორებს ლაბორატორიული დან სამრეწველო ზომამდე.