Ar ultraskaņu uzlabota saldējuma ražošana

Jaudas ultraskaņas izmantošanai ir vairākas labvēlīgas ietekmes uz augstas kvalitātes saldējuma ražošanu. Galvenās priekšrocības, ko sniedz apstrāde ar ultraskaņu, ir kristālu izmēra samazināšana un saldējuma sasalšanas paātrināšana. Tādējādi apstrāde ar ultraskaņu uzlabo kvalitāti un patērētāja sajūtas, vienlaikus samazinot ražošanas izmaksas.

Ultraskaņas ietekme uz saldējuma ražošanu

Saldējuma ražošanā nepieciešama sarežģīta apstrāde, lai iegūtu augstas kvalitātes saldu pārtikas produktu, kas atbilst patērētāju prasībām. Sarežģītie apstrādes posmi galvenokārt izriet no tā, ka saldējums ir viens no sarežģītākajiem pārtikas produktiem: saldējums ir gan putas, gan emulsija. Tas satur ledus kristālus un nesasalušu šķidru maisījumu. Saldējuma ražošanā izmantota lieljaudas ultraskaņa var veicināt ledus kristālu kodolu veidošanos, lai paātrinātu sasalšanu pavadošo siltuma un masas pārneses procesu. Tādējādi apstrāde ar ultraskaņu samazina kristālu izmēru un saīsina sasalšanas laiku saldējuma ražošanā. Mortazavi un Tabatabaie pētījumi parādīja, ka sasalšanas laiku saldējuma apstrādē varēja samazināt par aptuveni 30%, veicot apstrādi ar ultraskaņu 20 min.

Saldējuma ražošana un ultraskaņas priekšrocības

Saldējuma ražošanai nepieciešams saldējuma maisījums. Šis saldējuma maisījums sastāv no piena, piena pulvera, saldā krējuma, sviesta vai augu taukiem, cukura, sausnas, emulgatora, stabilizatora, kā arī tādām piedevām kā augļi, rieksti, aromatizētāji un krāsvielas. Šis īpašais maisījums ir jāhomogenizē un jāpasterizē, pēc tam sasalšanas procesa laikā tas lēni jāmaisa, lai novērstu lielu ledus kristālu veidošanos. Šajā procesā maisījumā iestrādā ļoti mazus gaisa burbulīšus (tā sauktais aerācijas process), lai uzputotu saldējumu, iegūstot aukstu desertu ar viendabīgu tekstūru. Apstrāde ar ultraskaņu veicina visu saldējuma maisījuma sastāvdaļu vienmērīgu sadalījumu un vienlaikus sekmē pasterizāciju. Vairāk par šķidru pārtikas produktu pasterizāciju ar ultraskaņu lasiet šeit!
Pēc tam saldējuma ražošanā apstrādi ar ultraskaņu izmanto sasaldēšanas posmā. Apstrāde ar ultraskaņu veicina ledus kristālu kodolu veidošanos un kristālu augšanu, tādējādi ievērojami paātrinot sasalšanas procesu. Vienlaikus apstrāde ar ultraskaņu samazina ledus kristālu izmēru, iegūstot vienmērīgi mazus ledus kristālus. Tas piešķir saldējumam viendabīgu tekstūru un patīkamu sajūtu mutē – abas ir kvalitātes īpašības, ko patērētāji augstu vērtē.

Saldējuma ražošanas posmi

Saldējuma ražošanai ir pieci posmi:

1. saldējuma maisījuma sagatavošana
2. saldējuma maisījuma homogenizācija, pasterizācija un nogatavināšana
3. sasaldēšana un aerācija
4. formas piešķiršana un veidošana veidnēs
5. norūdīšana un iepakošana

Saldējuma ražošanas posmi.
Avots:Dairy Processing Handbook. Izdevējs: Tetra Pak Processing Systems AB, Lunda, Zviedrija. 387. lpp.

Ar ultraskaņu veicināta saldējuma sasalšana

Sasalšanas procesā kristāli veidojas no pārdzesēta ūdens. Ledus kristālu morfoloģijai ir svarīga nozīme saldētu un daļēji sasaldētu pārtikas produktu tekstūras un fizikālo īpašību ziņā. Tā kā ledus kristālu izmērs un sadalījums ir īpaši svarīgi atkausētu audus saturošu produktu kvalitātei, saldējumā priekšroka tiek dota mazākiem ledus kristāliem, jo lieli kristāli rada ledainu tekstūru. Kristālu kodolu veidošanās ir vissvarīgākais faktors kristālu izmēru sadalījuma kontrolēšanai kristalizācijas laikā. Tādēļ sasalšanas ātrums parasti ir parametrs, ko izmanto ledus kristālu izmēra un izmēru sadalījuma kontrolēšanai saldējumā. Putošanas un sasaldēšanas laikā tiek ievadīts gaiss, lai iegūtu saldējuma viendabīgo tekstūru. Tā sauktais uzputojums jeb ievadītā gaisa daudzums tiek noteikts proporcionāli cieto vielu un ūdens kopējam tilpumam – atbilstoši konkrētajai receptei. Tādēļ uzputojums atšķiras atkarībā no dažādajām saldējuma receptūrām un apstrādes plūsmām. Standarta saldējuma uzputojums ir 100%, kas nozīmē, ka galaprodukts sastāv no vienāda saldējuma maisījuma un gaisa burbulīšu tilpuma.
Hielscher augstas veiktspējas ultraskaņas procesoru izmantošana nodrošina labāku saldējuma kvalitāti, veicinot kristalizāciju, samazinot ledus kristālu izmēru un novēršot sasaldēšanas virsmas pārklāšanos ar ledus slāni. Mazāks ledus kristālu izmērs saldējumā un labāks gaisa burbulīšu sadalījums nodrošina labāku konsistenci un krēmīgāku sajūtu mutē. Ievērojami īsāka sasaldēšana, kuras laiks ir samazināts par aptuveni 30%, nodrošina lielāku procesa ražīgumu un energoefektīvāku ražošanas procesu.

Zinātniski pierādīts: uzlabota saldējuma kvalitāte, pateicoties apstrādei ar ultraskaņu

Aslan un Dogan (2021) pētīja apstrādes ar ultraskaņu ietekmi uz saldējuma ražošanu, izmantojot Hielscher zondes tipa ultraskaņas apstrādes ierīci UP400St (skat. attēlu pa kreisi). Pētījuma rezultāti parādīja, ka ultraskaņa kavitācijas ietekmē veicina daļiņu izmēra samazināšanos. Bija skaidri redzams, ka apstrāde ar ultraskaņu uzlabo saldējuma un saldētu pārtikas produktu kvalitāti, jo tā nodrošināja mazāku ledus kristālu izmēru. Tā kā ledus kristāli piešķir saldējumam unikālu sajūtu mutē, ir ļoti svarīgi sasalšanas procesā iegūt vismazākos kristālus, lai novērstu graudainu struktūru un panāktu vēlamo saldējuma viendabīgumu un mīkstumu. Šajā pētījumā arī secināts, ka homogenizācija ar ultraskaņu nodrošina labi disperģētu emulsiju. Patērētāju grupai novērtējot pārtikas produkta sensorās īpašības un garšu, tika konstatēts, ka saldējuma homogenizācija ar ultraskaņu palīdz apmierināt patērētāju vēlmes, nodrošinot mazākus ledus kristālus un ar tiem saistīto patīkamo saldējuma sajūtu mutē.
(sal. Aslan un Dogan, 2021)

Augstas veiktspējas ultraskaņas pārtikas apstrādes procesori saldējuma ražošanai

Hielscher Ultrasonics ir ilggadēja pieredze jaudas ultraskaņas izmantošanā pārtikas un dzērienu rūpniecībā, kā arī daudzās citās rūpniecības nozarēs. Mūsu ultraskaņas procesori ir aprīkoti ar viegli tīrāmām sonotrodēm un plūsmas šūnām (ar produktu saskarē esošajām daļām), kurām iespējama tīrīšana uz vietas (CIP) un sterilizācija uz vietas (SIP).
Hielscher Ultrasonics rūpnieciskās ultraskaņas apstrādes ierīces spēj nodrošināt ļoti augstas amplitūdas nepārtrauktā 24/7 darbībā. Precīza amplitūdas regulēšana no zemas līdz augstai intensitātei ir svarīga, lai precīzi pielāgotu apstrādes ar ultraskaņu procesu saldējuma receptūras vēlamajām produkta īpašībām.
Piedāvājot jebkura izmēra ultraskaņas pārtikas apstrādes procesorus, Hielscher nodrošina uzticamas sistēmas pārtikas un dzērienu produktu, tostarp saldējuma, apstrādei partijās un nepārtrauktā režīmā. Nelielai amatnieciskai saldējuma ražotnei pietiekamu apstrādes ražīgumu nodrošina ultraskaņas apstrādes ierīču modeļi UP400ST (400 vati) vai UIP1000hdT (1000 vati), savukārt rūpnieciskā saldējuma ražotnē tiks uzstādīti augsta ražīguma ultraskaņas apstrādes ierīču modeļi UIP6000hdT (6000 vati) vai UIP16000hdT (16 000 vati).
Tālāk redzamā tabula sniedz priekšstatu par mūsu ultraskaņas apstrādes ierīču aptuveno apstrādes ražīgumu:

Literatūra / Atsauces

• Mortazavi, A. and Tabatabaie, F. (2008): Study of Ice Cream Freezing Process after Treatment with Ultrasound. World Appl. Sci. J 4, 188-190.
• Aslan Türker, Duygu; Dogan, Mahmut (2021): Effects of ultrasound homogenization on the structural and sensorial attributes of ice cream: optimization with Taguchi and data envelopment analysis. Journal of Food Measurement and Characterization 15, 2021, 1-11.
• Vildan Akdeniz, A. Sibel Akalın (2019): New approach for yoghurt and ice cream production: High-intensity ultrasound. Trends in Food Science & Technology, Volume 86, 2019. 392-398.
• Petzold, G. and Aguilera, J. M. (2009): Ice Morphology: Fundamentals and Technological Applications in Foods. Food Biophysics Vol.4, No. 4, 378-396.
• Dairy Processing Handbook. Published by Tetra Pak Processing Systems AB, S-221 86 Lund, Sweden. p.387.