Apstrāde ar ultraskaņu saldējuma ražošanā: ātrāka sasaldēšana, smalkāka tekstūra

No straujas kristalizācijas kodolu veidošanās līdz precīzai emulģēšanai – apstrāde ar ultraskaņu no jauna nosaka rūpnieciskās saldējuma ražošanas standartus. Jaudas ultraskaņa krasi paātrina sasaldēšanas ciklus, kavē ledus pārkristalizāciju, nodrošinot īpaši gludu tekstūru, un optimizē tauku dispersiju, panākot izcilu emulsijas stabilitāti.
Turklāt ražotāji var viegli papildināt receptūras, kurām piešķirtas funkcionālas īpašības, ar iedarbīgiem, ar ultraskaņu iegūtiem bioaktīviem savienojumiem un dabīgām aromātvielām, lai radītu nākamās paaudzes saldētos desertus.

Priekšrocības, ko sniedz ultraskaņas izmantošana saldējuma ražošanā

• Īsāks sasaldēšanas laiks: Sasaldēšana ar ultraskaņas palīdzību var saīsināt apstrādes laiku par 20% līdz 35%, ievērojami uzlabojot ražošanas efektivitāti un ražīgumu.
• Mazāki ledus kristāli un pārkristalizācijas kavēšana: Akustiskā kavitācija veicina strauju ledus kristalizācijas kodolu veidošanos un sašķeļ augošos kristālus, radot smalkāku kristālisko struktūru (bieži mazāku par 10 µm) un efektīvi novēršot ledus pārkristalizāciju uzglabāšanas laikā sasaldētā stāvoklī.
• Uzlabota emulģēšana un homogenizācija: Apstrāde ar ultraskaņu sasmalcina tauku lodītes līdz izmēram, kas mazāks par mikrometru, veidojot stabilāku un vienmērīgāk disperģētu emulsiju ar mazāku enerģijas patēriņu nekā tradicionālajā mehāniskajā homogenizācijā.
• Uzlabotas sensorās īpašības: Smalkāka kristāliskā struktūra un stabils tauku tīkls nodrošina gludāku tekstūru, patīkamāku sajūtu mutē un izteiktāku garšas uztveri salīdzinājumā ar tradicionāli apstrādātu saldējumu.
• Lielāka uzputojuma pakāpe un izturība pret kušanu: Apstrāde ar ultraskaņu uzlabo maisījuma spēju iesaistīt gaisu (uzputojuma pakāpi) un stiprina tauku lodīšu tīklu, tādējādi palielinot izturību pret kušanu.
• Mazāka nepieciešamība pēc ķīmiskiem stabilizatoriem: Apstrādes ar ultraskaņu nodrošinātā dabiskā kristālu un emulsijas kontrole var samazināt vai aizstāt nepieciešamību pievienot hidrokoloīdus, sekmējot dabiskāku sastāvu izstrādi ar tīrāku marķējumu.
• Ledus apauguma novēršana uz sasaldēšanas virsmām: Ultraskaņas viļņi palīdz novērst ledus uzkrāšanos uz dzesēšanas virsmām, uzturot vienmērīgu siltumpārnesi un samazinot darbības traucējumus.
• Funkcionālo sastāvdaļu ekstrakcijas veicināšana: Ekstrakcija ar ultraskaņas palīdzību (UAE) efektīvi izdala bioaktīvus savienojumus un dabīgas aromātvielas no augu izcelsmes izejvielām, patērējot mazāk laika un šķīdinātāja un ļaujot izstrādāt funkcionālus, ar antioksidantiem bagātus saldējuma sastāvus.

Saldējuma sasaldēšanas efektivitātes un tekstūras uzlabošana ar ultraskaņas apstrādi

Lieljaudas ultraskaņas pozitīvā ietekme uz saldējuma sasaldēšanu ir plaši dokumentēta. Apstrāde ar ultraskaņu ievērojami paātrina sasaldēšanas procesu, ar akustiskās kavitācijas un mikroplūsmu palīdzību veicinot ledus kristalizācijas centru veidošanos un tādējādi uzlabojot siltuma un masas pārnesi ledus un šķidruma saskarnē. Šis mehānisms efektīvi sašķeļ augošos ledus kristālus, būtiski samazinot to izmēru un radot gludāku, smalkāku tekstūru. Pētījumi liecina, ka ultraskaņa var samazināt sasaldēšanas laiku par aptuveni 35%, nodrošinot ievērojamu laika un enerģijas ietaupījumu un vienlaikus uzlabojot produkta kopējo kvalitāti.
Papildus sasaldēšanas paātrināšanai augstas intensitātes zemfrekvences ultraskaņa ir arī efektīva metode sastāvdaļu homogenizēšanai un sajaukšanai, iegūstot viendabīgāku un stabilāku maisījumu. Pētījumi liecina, ka optimizēta apstrāde ar ultraskaņu (piemēram, 20 minūšu impulss) ne tikai samazina sasaldēšanas ilgumu līdz minimumam, bet arī uzlabo uzputojuma pakāpi un ievērojami uzlabo galvenās sensorās īpašības, tostarp garšu, tekstūru un sajūtu mutē. Turklāt ultraskaņas izmantošana palīdz novērst ledus aplikuma veidošanos uz sasaldēšanas virsmām, uzturot vienmērīgu siltumapmaiņu visā ražošanas procesā. Kopumā šie atklājumi izceļ ultraskaņu kā daudzpusīgu, netermisku apstrādes līdzekli, kas vienlaikus uzlabo ražošanas efektivitāti un saldējuma sensoro kvalitāti.
(sal. Mortazavi un Tabatabaie, 2008)

Rūpnieciskais ultraskaņas procesors UIP6000hdT ar plūsmas šūnu saldējuma apstrādei ražošanas plūsmā

Apstrādes ar ultraskaņu nozīme mūsdienu rūpnieciskajā saldējuma ražošanā

Lieljaudas ultraskaņas izmantošana – apstrāde ar ultraskaņu – pārtikas rūpniecībā ir piesaistījusi ievērojamu uzmanību, pateicoties tās spējai mainīt pārtikas produktu fizikālās, ķīmiskās un strukturālās īpašības. Tieši saldējuma ražošanā apstrāde ar ultraskaņu ir daudzpusīga netermiska tehnoloģija, kas paaugstina apstrādes efektivitāti, uzlabo tekstūras kvalitāti un atvieglo funkcionālu pārtikas produktu receptūru izstrādi.

Sasaldēšanas paātrināšana un kristāliskās struktūras kontrole

Viena no galvenajām priekšrocībām, ko sniedz sasaldēšana ar ultraskaņas palīdzību, ir būtisks apstrādes laika samazinājums. Akustiskie viļņi izraisa kavitāciju un mikroplūsmas, kas veicina ledus kristalizācijas centru veidošanos un uzlabo siltuma un masas pārnesi ledus un šķidruma saskarnē. Pētījumi liecina, ka sasaldēšana ar ultraskaņas palīdzību var saīsināt piena saldējuma sasaldēšanas laiku par aptuveni 20% līdz 23% neatkarīgi no tā, vai maisījums satur stabilizatorus. Līdzīgi pētījumi par standarta saldējuma maisījumiem ir pierādījuši, ka ultraskaņas izmantošana var samazināt kopējo sasaldēšanas laiku līdz pat 35%.

Uzlabota homogenizēšana un emulģēšana

Apstrāde ar ultraskaņu ir ļoti efektīva arī saldējuma ražošanas homogenizēšanas posmā. Augstas intensitātes ultraskaņa veicina tauku lodīšu sadalīšanu līdz izmēriem, kas ir mazāki par vienu mikrometru, radot stabilāku emulsiju ar labi izkliedētu disperso fāzi. Šis process ir pārāks par klasisko mehānisko homogenizēšanu, jo tas nodrošina mazākus daļiņu izmērus ar mazāku enerģijas patēriņu.
Uzlabota emulģēšana tieši ietekmē galaprodukta reoloģiskās un fizikālās īpašības. Apstrāde ar ultraskaņu nodrošina vienmērīgāku eļļas un olbaltumvielu daļiņu sadalījumu, kas var palielināt saldējuma uzputojuma pakāpi (tilpuma pieaugumu). Turklāt izturīga tauku lodīšu tīkla veidošanās, kas balsta gaisa pūslīšus, uzlabo saldējuma izturību pret kušanu. Sensorie novērtējumi apstiprina, ka saldējumam, kas ražots, izmantojot homogenizēšanu ar ultraskaņas palīdzību, ir labāka garša, tekstūra un sajūta mutē nekā kontroles paraugiem.

Funkcionālo īpašību piešķiršana, izmantojot ekstrakciju ar ultraskaņas palīdzību

Papildus izmantošanai pārstrādē apstrāde ar ultraskaņu ļauj izstrādāt saldējumus ar funkcionālām īpašībām, veicinot efektīvu bioaktīvo savienojumu un dabisko aromātvielu ekstrakciju. Ultraskaņas veicināta ekstrakcija (UAE) ir efektīva metode vērtīgu fitoķīmisko vielu, piemēram, antociānu un lipīdu, ekstrahēšanai no augu izcelsmes izejvielām. Piemēram, mangostāna augļapvalka UAE ievērojami palielina antociānu ekstrakcijas ātrumu salīdzinājumā ar tradicionālajām macerācijas metodēm, samazinot gan ekstrakcijas laiku, gan šķīdinātāja tilpumu.
Šos ar ultraskaņu ekstrahētos bioaktīvos savienojumus var iekļaut saldējumā, lai radītu funkcionālus produktus ar uzlabotu uzturvielu sastāvu. Piemēram, saldējumam, kas bagātināts ar mangostāna augļapvalka ekstraktu, ir lielāks kopējais fenolu saturs un spēcīgāka antioksidatīvā aktivitāte (DPPH inhibīcija). Šī pieeja ļauj ražotājiem izstrādāt veselīgākus saldējuma variantus, kas bagātināti ar dabiskiem antioksidantiem un aromātvielām, nepaļaujoties uz sintētiskām piedevām.