Apstrāde ar ultraskaņu un tās daudzveidīgais pielietojums pārtikas pārstrādē

Jaudas ultraskaņa piedāvā daudzveidīgas iespējas efektīvai un uzticamai pārtikas pārstrādei. Visbiežākie pielietojumi pārtikas rūpniecībā ietver sajaukšanu un homogenizāciju, emulģēšanu, disperģēšanu, šūnu sagraušanu un šūnu iekšējā materiāla ekstrakciju, enzīmu aktivēšanu vai deaktivēšanu (kas ir atkarīga no ultraskaņas intensitātes), konservēšanu, stabilizēšanu, šķīdināšanu un kristalizāciju, hidrogenēšanu, gaļas mīkstināšanu, nogatavināšanu, izturēšanu un oksidēšanu, kā arī degazēšanu un žāvēšanu izsmidzinot.

Tālāk iepazīstinām ar dažādiem atlasītiem Hielscher ultraskaņas aparātu pielietojumiem pārtikas pārstrādē. Noklikšķiniet uz attiecīgajām saitēm, lai iegūtu padziļinātu informāciju par jūs interesējošo pielietojumu!

Garšas un aromāta vielu un bioaktīvo savienojumu ekstrakcija ar ultraskaņu

Ekstrakciju ar ultraskaņu plaši izmanto pārtikas rūpniecībā, lai efektīvi iegūtu bioaktīvos savienojumus, garšas un aromāta molekulas un olbaltumvielas, izmantojot augstas intensitātes ultraskaņu, kas uzlabo masas pārnesi un sagrauj šūnu struktūras. Radītās kavitācijas iedarbība palielina ekstrakcijas iznākumu un ātrumu, vienlaikus ļaujot strādāt zemā temperatūrā, tādējādi palīdzot saglabāt jutīgus savienojumus un nodrošinot tīru pārstrādes procesu bez agresīviem šķīdinātājiem, kura mērogu var palielināt.

Ekstrakciju ar ultraskaņu parasti izmanto bioaktīvo savienojumu iegūšanai. Raksturīgi ekstrakcijas ar ultraskaņu piemēri ir:

 

Šajā prezentācijā iepazīstinām ar augu ekstraktu ražošanu. Skaidrojam augstas kvalitātes augu ekstraktu ražošanas izaicinājumus un to, kā sonikators var palīdzēt tos pārvarēt. Prezentācijā parādīts, kā darbojas ekstrakcija ar ultraskaņu. Uzzināsiet, kādus ieguvumus sniedz sonikatora izmantošana ekstrakcijai un kā iekļaut ultraskaņas ekstraktoru savā ekstraktu ražošanas procesā.

 

Mērču, salātu mērču un krēmu emulģēšana ar ultraskaņu

Apstrādājot eļļas/ūdens maisījumus ar ultraskaņu, pavāri un pārtikas zinātnieki iegūst īpaši smalkas, stabilas emulsijas – bez pārmērīgas karsēšanas vai sintētiskām piedevām. No krēmīgām mērcēm un samtainām vinegreta mērcēm līdz krēmiem bez piena produktiem un maigām putām – ultraskaņas kavitācija ļauj precīzi kontrolēt pilienu izmēru un dispersiju.
Uzziniet vairāk par pārtikas emulsiju iegūšanu ar ultraskaņu!

Jogurta fermentācija ar ultraskaņu

Jogurts ir raudzēts piena produkts, ko var ražot tikai no piena vai pievienojot baktēriju kultūras. Bifidobaktēriju celmi (piemēram, BB-12, BB-46, B breve) ir izplatīti probiotiķi, ko izmanto jogurta fermentācijā. Ultraskaņas kavitācijas iedarbība uz baktēriju šūnām var izraisīt to sagraušanu un vienlaikus β-galaktozidāzes izdalīšanos. β-galaktozidāze ir hidrolāžu grupas enzīms, ko plaši izmanto piena pārstrādes rūpniecībā. Fermentāciju ar ultraskaņas palīdzību paātrina straujāka laktozes hidrolīze, ko izraisa ultraskaņas ierosināta β-galaktozidāzes izdalīšanās no bifidobaktēriju šūnām.
Homogenizācija ar ultraskaņu sašķeļ piena tauku lodītes un nodrošina ļoti smalku to izmēru sadalījumu.
Apstrāde ar ultraskaņu var paātrināt fermentāciju (samazinot kopējo ražošanas laiku līdz pat 40%) un uzlabot jogurta kvalitātes īpašības, nodrošinot augstāku viskozitāti, stingrāku recekli un labāku tekstūru.

Piena homogenizācija ar ultraskaņu

Piens (piemēram, govs, bifeļa, kazas vai kamieļa piens) ir emulsija vai koloidāla sistēma, kas sastāv no piena tauku lodītēm šķidrumā uz ūdens bāzes, kurā ir izšķīduši ogļhidrāti, olbaltumvielas un minerālvielas. Tā kā taukiem un ūdenim ir tendence atdalīties divās fāzēs, piens ir jāhomogenizē, lai iegūtu viendabīgu produktu. Homogenizācija nozīmē vienmērīgu tauku molekulu sadalījumu piena šķidrajā daļā. Ultraskaņa ir labi pazīstama metode, ko izmanto dažādos piena pārstrādes procesos. Piena apstrādē ar ultraskaņu iegūst homogenizētas tauku lodītes, kas ir vienādas un vienmērīgi sadalītas. Homogenizācija ar lieljaudas ultraskaņu ir efektīva arī augu izcelsmes piena aizstājējiem (vegāniskiem / bez piena produktiem), piemēram, kokosriekstu pienam vai sojas pienam.
Sfakianakis un Tzia (2012) pētījums liecina, ka homogenizācija ar ultraskaņu samazina piena tauku lodīšu (MFG) izmēru. Tālāk redzamie mikroskopiskie attēli parāda, kā apstrāde ar ultraskaņu ietekmē piena tauku pilienu izmēru. Maza amplitūda (150W) nenodrošināja apmierinošu homogenizācijas efektu (2. att.); MFG izmērs un to sadalījums bija līdzīgi kā neapstrādātā pienā (salīdziniet 1. un 2. att.). Vidējas amplitūdas ultraskaņa (267,5, 375 W) nodrošināja labu homogenizācijas efektu; MFG vidējais diametrs bija 2 μm (3., 4. att.). Lielākas amplitūdas (750W) ultraskaņa būtiski samazināja MFG izmēru (6. att.), padarot tās tik tikko saskatāmas optiskajā mikroskopā (100x palielinājumā); to vidējais diametrs bija 0,3 μm.

Chandrapala et al. (2012) pētīja apstrādes ar ultraskaņu ietekmi uz kazeīnu un kalciju. Viņi iedarbojās ar ultraskaņas viļņiem (20kHz) uz svaiga vājpiena, atjaunota micelārā kazeīna un kazeīna pulvera paraugiem. Paraugus apstrādāja ar ultraskaņu, līdz piena tauku lodīšu izmērs tika samazināts līdz aptuveni 10nm. Ar ultraskaņu apstrādātā piena analīze liecina, ka kazeīna micellu izmērs nemainās. Pirmajās apstrādes ar ultraskaņu minūtēs nedaudz palielinājās arī šķīstošo sūkalu olbaltumvielu daudzums un attiecīgi samazinājās viskozitāte. Pētījumā tika konstatēts, ka kazeīna micellas apstrādes ar ultraskaņu laikā ir stabilas un apstrāde ar ultraskaņu neietekmē šķīstošā kalcija koncentrāciju. [Chandrapala et al. 2012]

Cukura kristalizācija ar ultraskaņu konditorejas izstrādājumu ražošanai

Kontrolēta apstrāde ar ultraskaņu ļauj ierosināt kristalizāciju (kodolu veidošanos) un ietekmēt kristālu augšanu. Ultraskaņas iedarbībā veidojas mazāki un līdz ar to vairāk kristālu. Ultraskaņa veicina kristalizācijas procesu divos veidos: pirmkārt, lieljaudas ultraskaņa ir ļoti efektīvs līdzeklis viendabīga šķīduma iegūšanai, kas ir kristalizācijas izejviela. Otrajā posmā ultraskaņa veicina liela skaita kodolu veidošanos. Ja kodolu veidošanās ir vāja, rodas mazāks skaits lielu kristālu, savukārt efektīva kodolu veidošanās rada lielu daudzumu mazu, smalku kristālu. Akustiskajā laukā kļūst iespējams pat ierosināt tādu cukuru kodolu veidošanos, kuriem parasti ir vāja tieksme kristalizēties (piemēram, D-fruktozes, sorbīta).
Kristalizācijas modificēšana ar ultraskaņu ir interesanta konfekšu, konditorejas izstrādājumu, smēriņu, saldējuma, putukrējuma un šokolādes sastāva izstrādē.

Pārtikas eļļu hidrogenēšana ar ultraskaņu

Augu eļļu hidrogenēšana ir nozīmīgs plaša mēroga rūpniecisks process. Hidrogenējot šķidras augu eļļas, tās pārvērš cietos vai puscietos taukos (piemēram, margarīnā). No ķīmiskā viedokļa nepiesātinātās taukskābes tiek pārvērstas ar fāžu pārneses katalīzi katalizētā hidrogenēšanas reakcijā par attiecīgajām piesātinātajām taukskābēm, pievienojot ūdeņraža atomus pie dubultsaitēm. Šo katalītisko procesu var paātrināt ar lieljaudas ultraskaņas apstrādi. Bieži izmantots katalizators ir niķelis. Hidrogenētos taukus plaši izmanto maizes un konditorejas izstrādājumos irdenuma veicināšanai. Piesātināto tauku priekšrocība ir mazāka nosliece uz oksidēšanos un līdz ar to mazāks sasmakšanas risks.

Medus sašķidrināšana ar ultraskaņu

Ultraskaņa piedāvā efektīvu netermisku metodi medū esošo kristālu sašķidrināšanai un rauga iznīcināšanai, neietekmējot medus kvalitāti.
Noklikšķiniet šeit, lai uzzinātu vairāk!

Sulu un smūtiju stabilizēšana ar ultraskaņu

Kā netermiska pārtikas pārstrādes tehnoloģija ultraskaņa nodrošina saudzīgu, bet efektīvu apstrādi, kas pastiprina garšu un aromātu, kā arī stabilizē un konservē sulas, smūtijus, mērces un biezeņus. Sulu apstrādes ar ultraskaņu rezultāti ietver uzlabotu garšu un aromātu, stabilizēšanu un konservēšanu.
Lasiet šeit vairāk par sulu un smūtiju uzlabošanu ar ultraskaņu!
Lasiet vairāk par tomātu apstrādi ar ultraskaņu!
Uzziniet, kā apstrāde ar ultraskaņu nodrošina ar stēviju saldinātas zemeņu sulas konservēšanu, vienlaikus uzlabojot tās uzturvielu sastāvu!

Vīna un stipro alkoholisko dzērienu izturēšana ar ultraskaņu

Jaudas ultraskaņa veicina vīna un stipro alkoholisko dzērienu izturēšanu saskarē ar ozolkoksni, pateicoties tās efektīvajai ekstrakcijas spējai un ievērojami pastiprinātajai masas pārnesei starp koksnes audiem un alkoholisko dzērienu.
Noklikšķiniet šeit, lai uzzinātu vairāk par vīna apstrādes iespējām ar ultraskaņu!
Arī vīna, misas, alus un sakē fermentācijas procesu var būtiski paātrināt. Ir sasniegts paātrinājums no 50% līdz 65%!
Lai iegūtu vairāk informācijas par fermentāciju ar ultraskaņas palīdzību, noklikšķiniet šeit!

Ar ultraskaņu paātrināta saldējuma sasaldēšana

Saldējuma ražošanai ir nepieciešams saldējuma maisījums. Šis saldējuma maisījums sastāv no piena, piena pulvera, saldā krējuma, sviesta vai augu taukiem, cukura, sausnas, emulgatora, stabilizatora, kā arī piedevām, piemēram, augļiem, riekstiem, aromatizētājiem un krāsvielām. Šis īpašais maisījums ir jāhomogenizē un jāpasterizē, pēc tam sasaldēšanas laikā tas lēni jāmaisa, lai novērstu lielu ledus kristālu veidošanos. Šajā laikā maisījumā tiek iestrādāti ļoti mazi gaisa burbulīši tā sauktajā aerācijas procesā, lai uzputotu saldējumu un iegūtu aukstu desertu ar viendabīgu tekstūru. Tas ir procesa posms, kurā var izmantot apstrādi ar ultraskaņu saldējuma kvalitātes uzlabošanai.
Sasaldēšanas laikā no pārdzesēta ūdens veidojas kristāli. Ledus kristālu morfoloģijai ir būtiska nozīme sasaldētas un daļēji sasaldētas pārtikas tekstūras un fizikālo īpašību ziņā. Tā kā ledus kristālu izmērs un sadalījums ir īpaši svarīgs atkausētu produktu ar audu struktūru kvalitātei, saldējumā priekšroka tiek dota mazākiem ledus kristāliem, jo lieli kristāli rada ledainu tekstūru. Kodolu veidošanās ir vissvarīgākais faktors kristālu izmēru sadalījuma kontrolēšanai kristalizācijas laikā. Tāpēc sasaldēšanas ātrums parasti ir parametrs, ko izmanto ledus kristālu izmēra un izmēru sadalījuma kontrolēšanai saldējumā. Putošanas un sasaldēšanas laikā tiek ievadīts gaiss, lai iegūtu viendabīgu saldējuma tekstūru. Tā sauktais uzputojums (“over-run”), proti, ievadītā gaisa daudzums, tiek dozēts – atbilstoši konkrētajai receptei – proporcionāli cieto vielu un ūdens kopējam tilpumam. Tādējādi uzputojums atšķiras atkarībā no saldējuma receptūras un pārstrādes plūsmām. Standarta saldējuma uzputojums ir 100%, kas nozīmē, ka galaproduktā saldējuma maisījuma un gaisa burbulīšu tilpumi ir vienādi.
Hielscher lieljaudas ultraskaņas homogenizatoru izmantošana nodrošina labāku saldējuma kvalitāti, samazinot ledus kristālu izmēru un novēršot apledojuma veidošanos uz sasaldēšanas virsmas. Samazinātais ledus kristālu izmērs saldējumā un uzlabotais gaisa burbulīšu sadalījums nodrošina labāku konsistenci un krēmīgāku sajūtu mutē. Ievērojami īsāks sasaldēšanas laiks nodrošina lielāku procesa ražīgumu un energoefektīvāku ražošanas procesu.

Mīklas aerācija ar ultraskaņu

Ar gaisu piesātinātu pārtikas produktu, piemēram, biskvīta, kvalitāti var ievērojami uzlabot, apstrādājot tos ar ultraskaņu. Jaudīgas ultraskaņas izmantošana mīklas sajaukšanas posmā uzlabo biskvīta kvalitāti, samazinot tā cietību un palielinot atsperīgumu, saistīgumu un spēju atgūt sākotnējo formu. Izmēģinājumos visas sastāvdaļas sajauca kopā pēc metodes „viss vienlaikus”, proti, pilngraudu miltus ar zemu olbaltumvielu saturu, emulgatoru, kukurūzas cieti, cukuru, cepamo pulveri, sāli un svaigas veselas olas pievienoja vienlaikus, lai pagatavotu mīklu. Pirms apstrādes ar ultraskaņu sastāvdaļas vienmērīgi samaisīja, lai ultraskaņa iedarbotos uz viendabīgu mīklas maisījumu. Ar ultraskaņu aerētajam biskvītam bija mazāka cietība, gumijainums un košļāšanai nepieciešamā piepūle, savukārt tā atsperīgums, saistīgums un spēja atgūt sākotnējo formu bija nedaudz lielāki nekā kontroles biskvītam.

Šokolādes kristalizācija un konšēšana ar ultraskaņu

Apstrāde ar ultraskaņu ir labi pazīstama ar savu ekstrakcijas spēju. Ar ultraskaņas malšanu un ekstrakciju no kakao pupiņu šūnām var atbrīvot kakao sviestu.
Ultraskaņa ir alternatīva metode cukura kristālu sasmalcināšanai šokolādē, un tādējādi tā nodrošina konšēšanai līdzīgu iedarbību.

Gaļas mīkstināšana ar ultraskaņu

Jaudīgu ultraskaņas viļņu iedarbība uz gaļu mīkstina tās struktūru. Ievērojama mīkstināšana tiek panākta, no muskuļu šūnām atbrīvojot miofibrilārās olbaltumvielas. Papildus mīkstinošajai iedarbībai ultraskaņa uzlabo arī gaļas ūdens saistīšanas spēju un saistīgumu.
Plašāku informāciju par gaļas mīkstināšanu ar jaudīgu ultraskaņu un sonikatoru MeatBuzzer atradīsiet šeit!

Apstrāde ar ultraskaņu virtuvēs un bāros

Ultraskaņas pārtikas apstrādes iekārtas ir ienākušas arī augstās gastronomijas virtuvē. Hielscher ultraskaņas procesorus izmanto izcili šefpavāri, piemēram, ar divām Michelin zvaigznēm apbalvotais šefpavārs Sang-Hoon Degeimbre.
Noklikšķiniet šeit, ja jūs interesē viņa slavenā ar ultraskaņu gatavotā garneļu buljona recepte!
Lai skatītu ar ultraskaņu gatavotu kokteiļu receptes, noklikšķiniet šeit!

 

Sonikatori košera un halāla pārtikas apstrādei

Hielscher Ultrasonics pēc pieprasījuma var nodrošināt saviem sonikatoriem košera vai halāla sertifikāciju. Tas nozīmē, ka sonikatori ir ražoti un apstrādāti saskaņā ar šo reliģisko uztura likumu stingrajām prasībām. Košera sertifikācija apliecina, ka sonikatori ir ražoti, neizmantojot nekādus dzīvnieku izcelsmes blakusproduktus vai atvasinājumus, savukārt halāla sertifikācija apstiprina, ka darbības ar sonikatoriem ir veiktas atbilstoši islāma uztura principiem.

Ja jums nepieciešams Hielscher sonikators ar košera vai halāla sertifikāciju, lūdzu, sazinieties ar mums, un mēs labprāt noorganizēsim nepieciešamo sertifikāciju.