식품 산업에서의 초음파

고출력 초음파는 추출, 균질화, 저온 살균 및 발효를 비롯한 다양한 식품 가공 분야에 사용됩니다. 비열 처리 방식인 초음파 처리는 수율과 품질을 높이고, 영양 및 풍미 특성을 개선하며, 가공 시간과 비용을 절감하여 식품 생산 공정을 개선합니다.

식품 가공에서의 초음파 응용

고출력 초음파는 추출, 혼합, 유화, 저온 살균, 탈기 및 육류 연육을 비롯한 다양한 식품 가공 분야에 활용됩니다. 이러한 주요 용도 외에도 식품의 냉동, 해동 및 건조를 개선하는 데 사용됩니다.
고강도 초음파의 주요 장점은 가공 시간 단축, 수율 증가, 제품 품질 향상 등 다양한 식품 가공 작업의 개선과 관련이 있으며, 비용과 시간을 더욱 절감하는 경제적인 가공을 가능하게 합니다.

다음 단락에서는 식품 산업에서 고강도 초음파가 활용되는 주요 분야를 확인할 수 있습니다.

추출: 초음파는 식물 원료에서 항산화 물질, 색소, 에센셜 오일과 같은 생리활성 화합물을 추출하는 데 사용할 수 있습니다. 이 공정은 초음파 보조 추출로 알려져 있으며, 기존 방법보다 더 짧은 시간에 더 적은 용매를 사용하여 고품질 추출물을 생산하는 데 사용할 수 있습니다.
초음파 식물 추출의 장점에 대해 자세히 알아보세요!
균질화 및 유화: 초음파 균질화는 샐러드드레싱, 마요네즈, 크림 및 유제품과 같은 안정적인 에멀션과 현탁액을 생산하는 데 사용할 수 있습니다. 이 공정에서는 고주파 음파를 사용하여 액체 속 지방구를 잘게 분해함으로써 부드럽고 균일한 질감을 만듭니다.
식품 에멀션을 위한 초음파 처리에 대해 자세히 알아보세요!
초음파를 이용한 마요네즈 유화의 단계별 지침과 동영상을 여기에서 확인하세요!
보존: 고강도 초음파는 식품에 존재하는 세균 및 효모와 같은 미생물을 불활성화하는 데 사용할 수 있습니다. 초음파 보조 저온 살균으로 알려진 이 공정은 식품의 저장 수명을 연장하고 식품 매개 질환의 위험을 줄일 수 있습니다. 비열 가공 기술인 초음파 처리는 매우 높은 온도를 사용하지 않으므로 이로 인한 열에 민감한 영양소의 분해를 방지합니다.
초음파 처리를 통한 저장 수명 연장과 영양소 보존에 대해 자세히 알아보세요!

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탈기: 액체에 초음파를 가하면 액체 속에 갇힌 기포가 진동합니다. 그 결과, 이러한 공기 및 가스 기포가 서로 가까워지고 합쳐집니다. 이에 따라 기포가 더 크게 성장하여 액체 표면으로 떠오를 수 있게 되므로 쉽게 제거할 수 있습니다.
용해: 초음파는 탁월한 혼합 및 배합 성능 덕분에 포화도가 높은 용액은 물론 과포화 용액까지 제조하는 데 매우 효과적입니다. 이는 결정화 공정뿐 아니라 염수 생산에도 활용됩니다.
발효: 초음파가 미생물의 세포벽에 구멍을 내고 이를 파괴하면 미생물은 발효 과정의 영향을 더 쉽게 받게 됩니다. 동시에 초음파는 미생물로의 영양소와 산소 전달을 가속하여 대사 활성을 높입니다. 전반적으로 초음파 처리는 발효 속도를 높이고 발효 시간을 단축하며 원하는 최종 제품의 수율을 개선합니다. 이 기술은 유제품, 요구르트, 맥주, 콤부차 및 와인과 같은 식품과 음료를 생산하는 데 특히 유용합니다.
분무 건조 전 점도 감소: 초음파 전단력은 전단박화 및 틱소트로피 특성을 지닌 슬러리의 점도를 크게 낮출 수 있습니다. 분무 및 분무 건조 전에 초음파로 전단박화를 유도하면 분무 장비의 처리량을 크게 늘릴 수 있습니다. 분무 건조탑은 생산 라인에서 병목이 되는 경우가 많습니다. 초음파를 사용하면 기존 분무 건조기의 처리 용량을 늘릴 수 있습니다.

Hielscher 초음파 처리기는 액란 제품인 전란, 난백 및 난황을 균질화하고 저온 살균하여 식품 안전성과 물리적 안정성을 확보할 수 있습니다. Hielscher 초음파 균질기는 강력한 캐비테이션과 높은 전단력을 발생시켜 미생물을 사멸시킵니다. 초음파 살균은 저온 살균을 대체할 수 있는 매우 효과적이고 효율적인 방법입니다. 초음파로 살균한 액란은 단백질 변성과 풍미 손실이 적고, 균질성이 향상되며, 에너지 효율이 현저히 높습니다.

냉동: 초음파 냉동은 냉동 과정에서 식품 내 얼음 결정의 형성을 줄이는 데 사용할 수 있습니다. 이 공정에서는 식품을 냉동하는 동안 고주파 음파에 노출시킵니다. 초음파는 큰 얼음 결정의 형성을 방지하는 진동을 발생시켜 식감이 더 부드럽고 품질이 더 우수한 제품을 만듭니다.
해동: 초음파 해동은 냉동식품의 해동 시간을 줄이는 데 사용할 수 있습니다. 이 공정에서는 냉동 제품에 초음파를 가하여 열을 발생시키고 해동 과정을 가속합니다. 초음파는 에너지가 매우 균일하게 분포하도록 촉진하므로, 초음파 해동은 육류, 해산물, 과일 및 채소처럼 균일하게 해동하기 어려운 제품에 특히 유용할 수 있습니다.
냉동, 해동 및 건조에서 고출력 초음파는 물질 및 에너지 전달 과정을 크게 개선하여 이러한 공정을 가속하고 경제성을 높입니다.
병 누출 감지: 초음파는 탄산음료, 맥주, 스파클링 와인 등의 탄산음료가 담긴 병과 캔의 누출 및 균열을 감지하는 매우 효율적인 방법입니다. 초음파는 탄산음료의 탈기에도 사용되며, 예를 들어 병입 전 맥주의 탈기는 디포빙(de-fobbing)이라고 알려진 공정입니다.
염지 / 절임: 염지는 식품, 특히 육류, 생선, 치즈 및 채소의 보존과 제조에 흔히 사용되는 공정입니다. 초음파 처리는 염지 시간을 단축하고 전통적인 방식으로 염지한 식품 및 절임 식품에 비해 염화나트륨 사용량을 줄일 수 있게 합니다.
수화 / 재수화: 고출력 초음파는 건조 두류(예: 콩, 병아리콩) 또는 건조 버섯과 같은 식품을 수화하거나 재수화하는 간단하면서도 매우 효과적인 방법입니다. 초음파가 식품의 세포 기공을 열어 주므로 물이 빠르게 침투할 수 있습니다. 이로 인해 두류의 팽윤이 가속되어 조리 시간도 단축됩니다.
꿀의 결정 용해: 초음파는 비열 처리로서 꿀에 큰 당 결정이 형성되는 것을 방지하는 데 효과적으로 사용됩니다. 또한 꿀에 이미 형성된 큰 결정도 초음파 처리로 용해할 수 있습니다. 프로브형 초음파 처리기는 매우 효과적인 용해 기술을 통해 당 결정을 용해하여 꿀을 균일하고 매끄럽게 만듭니다. 아울러 초음파 세포 파쇄 효과로 원치 않는 미생물이 불활성화되므로 초음파는 꿀의 미생물학적 품질도 개선합니다.
튀김: 초음파 튀김은 튀긴 식품의 기름 흡수를 줄이는 데 사용할 수 있습니다. 이 공정에서는 육류나 채소를 뜨거운 기름에 담근 상태에서 고주파 음파를 가합니다. 초음파는 식품 표면에 작은 기포를 생성하며, 이 기포가 채소 / 육류와 기름 사이의 접촉 면적을 줄여 기름 흡수를 줄이고 더 건강한 최종 제품을 만듭니다. 초음파 튀김은 더 낮은 온도에서 식품을 조리할 수 있게 하여 더 우수한 풍미 특성을 구현하고 영양소를 보존합니다.
초음파 보조 튀김이 어떻게 더 건강하고 풍미가 더 풍부하며 더 바삭한 프렌치프라이와 감자칩을 만드는지 알아보세요!

식품 가공용 고성능 초음파 처리기

Hielscher Ultrasonics의 산업용 초음파 프로세서는 정밀한 제어가 가능한 고성능 초음파 처리기로, 재현 가능한 결과와 일관된 제품 품질을 제공합니다. 매우 높은 진폭을 구현할 수 있는 Hielscher 초음파 프로세서는 매우 까다로운 응용 분야에도 사용할 수 있습니다.
고객들은 Hielscher Ultrasonics 시스템의 뛰어난 견고성과 신뢰성에 만족하고 있습니다. Hielscher 초음파 처리기는 고부하 응용 분야, 까다로운 환경, 24/7 운전 조건에서도 안정적으로 작동하여 효율적이고 경제적인 식품 가공을 보장합니다. 초음파 공정 강화는 가공 시간을 단축하고 더 높은 품질, 더 높은 수율, 새로운 제품 등 더 나은 결과를 실현합니다.
티타늄, 스테인리스강, 세라믹 또는 다양한 등급의 유리와 같은 특수 소재를 일관되게 적용하여 이 기술과 공정의 적합성을 보장합니다.
초음파 프로세서는 작업자가 사용하기 쉽고 편리한 장비로, 유지보수 부담이 적고 비용도 비교적 낮습니다.

아래 표는 당사 초음파 처리기의 대략적인 처리 용량을 보여 줍니다:

배치 부피	유량	권장 장비
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.	더 큰 유량	클러스터로 구성된 UIP16000

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설계, 제조 및 컨설팅 – 독일에서 생산되는 품질

Hielscher 초음파 처리기는 최고 수준의 품질과 설계 기준으로 잘 알려져 있습니다. 견고성과 간편한 조작 덕분에 당사 초음파 처리기를 산업 시설에 원활하게 통합할 수 있습니다. Hielscher 초음파 처리기는 가혹한 조건과 까다로운 환경에서도 손쉽게 작동합니다.

Hielscher Ultrasonics는 ISO 인증 기업으로, 최첨단 기술과 사용자 편의성을 갖춘 고성능 초음파 처리기에 특히 중점을 두고 있습니다. 물론 Hielscher 초음파 처리기는 CE 규정을 준수하며 UL, CSA 및 RoHs의 요구 사항을 충족합니다.

알아두면 좋은 사실

식품 가공에서 초음파는 어떻게 작용하나요?

초음파 식품 가공은 혼합 및 균질화, 유화, 추출, 용해, 탈기 및 탈기포, 육류 연화, 결정화뿐 아니라 중간체와 최종 식품의 기능화 및 개질과 같은 식품 가공 분야에 사용되는 확립된 기술입니다. 수십 년 전부터 식품 생산 시설에 설치되어 온 Hielscher 초음파 식품 프로세서는 정교한 장비로, 업계의 요구 사항을 충족하도록 개발되었습니다. 초음파 프로세서는 고출력 초음파가 생성하는 물리적 힘을 가하여 캐비테이션을 발생시킵니다.

초음파 처리로 일반적으로 어떤 음료를 제조하나요?

초음파 처리는 콜드브루 커피, 차(예르바 마테 포함), 과일 및 채소 주스, 식물 침출 음료, 기능성 음료(허브 추출물), 식물성 우유, 발효 음료(공정 강화 목적), RTD 생산용 음료 농축액 등의 음료를 제조하거나 가공하는 데 일반적으로 사용됩니다.
다음 음료의 생산에 관한 자세한 정보를 확인하세요:

음향 캐비테이션이란 무엇인가요?

초음파 캐비테이션이라고도 하는 음향 캐비테이션은 액체나 슬러리에서 생성된 초음파장 내에서 미세한 진공 기포가 성장하고 붕괴하는 현상입니다. 캐비테이션 기포는 각각 압축 단계와 희박 단계에 해당하는 고압 / 저압 주기가 교대로 반복되는 동안 성장합니다. 여러 차례의 교대 압력 주기에 걸쳐 성장한 진공 기포는 더 이상 에너지를 흡수할 수 없는 지점에 도달하여 고압 주기 중에 격렬하게 내파합니다. 기포가 붕괴하는 동안 국소적으로 극한 조건이 발생하며, 여기에는 매우 높은 가열 및 냉각 속도를 동반하는 최대 5,000K의 극한 온도, 최대 2000atm의 압력과 이에 상응하는 압력 차이, 최대 280m/s 속도의 액체 제트가 포함됩니다. 이러한 캐비테이션의 “핫스폿”에서는 국소적으로 극도로 강한 힘이 물리적 조건을 형성하여 혼합, 추출 및 물질 전달 증가를 일으킵니다.