Echografie in de voedingsindustrie
Krachtig ultrageluid wordt gebruikt voor talloze toepassingen in de voedselverwerking, waaronder extractie, homogenisatie, pasteurisatie en fermentatie. Als niet-thermische behandeling verbetert ultrasoon geluid de voedselproductieprocessen door hogere opbrengsten, hogere kwaliteit, verbeterde voedingsstoffen- en smaakprofielen en tijd- en kostenbesparende verwerking.
Ultrasone toepassingen in voedselverwerking
Krachtig ultrageluid heeft een breed scala aan toepassingen in de voedselverwerking, waaronder extractie, mengen, emulgeren, pasteuriseren, ontgassen en vleesmals maken. Naast deze hoofdtoepassingen wordt ultrageluid ook toegepast om het invriezen, ontdooien en drogen van voedingsmiddelen te verbeteren.
De belangrijkste voordelen van ultrasone technieken met hoge intensiteit hebben te maken met de verbetering van verschillende voedselverwerkingsprocessen, zoals het verkorten van de verwerkingstijd, het verhogen van de opbrengst, het verbeteren van de productkwaliteit en het mogelijk maken van een kosten- en tijdbesparende, economische verwerking.
In de volgende paragraaf vindt u de belangrijkste toepassingen van ultrasoon geluid met hoge intensiteit in de voedingsmiddelenindustrie:
- Extractie: Ultrasoon geluid kan worden gebruikt om bioactieve bestanddelen uit plantenmaterialen te extraheren, zoals antioxidanten, pigmenten en essentiële oliën. Dit proces staat bekend als sonicatie-geassisteerde extractie en kan worden gebruikt om extracten van hoge kwaliteit te produceren in een kortere tijd en met een lager verbruik van oplosmiddelen dan traditionele methoden.
- Homogeniseren en emulgeren: Ultrasone homogenisatie kan worden gebruikt om stabiele emulsies en suspensies te produceren, zoals saladedressings, mayonaise, crèmes en zuivelproducten. Bij dit proces worden geluidsgolven met een hoge frequentie gebruikt om de vetbolletjes in de vloeistof af te breken, wat resulteert in een gladde en uniforme textuur.
Hier vind je de stapsgewijze instructie en een video voor ultrasone mayonaise-emulgering! - Behoud: Ultrasoon geluid met hoge intensiteit kan worden gebruikt om micro-organismen, zoals bacteriën en gisten, in voedselproducten te inactiveren. Dit proces, dat bekend staat als pasteurisatie met behulp van ultrasone trillingen, kan de houdbaarheid van voedselproducten verlengen en het risico op door voedsel overgedragen ziekten verminderen. Omdat sonicatie een niet-thermische verwerkingstechniek is, wordt het gebruik van zeer hoge temperaturen vermeden, waardoor de afbraak van hittegevoelige voedingsstoffen wordt voorkomen.
Ultrasone homogenisatoren worden veel gebruikt in de voedselverwerking. Typische toepassingen zijn extractie, mengen, emulgeren en rijpen.
- Ontgassen: Door ultrageluid toe te passen op een vloeistof, worden gasbellen in vloeistoffen in beweging gebracht. Als gevolg daarvan komen deze lucht- en gasbellen dicht bij elkaar en smelten samen. Dit betekent dat ze groter worden, waardoor ze naar de bovenkant van de vloeistof drijven en gemakkelijk verwijderd kunnen worden.
- Oplossen: Door zijn uitstekende meng- en mengeigenschappen is ultrageluid zeer effectief om sterk verzadigde en zelfs oververzadigde oplossingen te produceren. Dit wordt gebruikt in kristallisatieprocessen en bij de productie van pekels.
- Fermentatie: Doordat ultrasone golven de celwanden van de micro-organismen perforeren en afbreken, worden ze gevoeliger voor het fermentatieproces. Tegelijkertijd versnelt ultrasoon geluid het transport van voedingsstoffen en zuurstof naar de micro-organismen, waardoor hun metabolische activiteit toeneemt. Over het algemeen verhoogt ultrasone trillingen de fermentatiesnelheid, verkort het de fermentatietijd en verbetert het de opbrengst van het gewenste eindproduct. Deze technologie is vooral nuttig voor de productie van voedingsmiddelen en dranken, zoals zuivel, yoghurt, bier, kombucha en wijn.
- Viscositeitsreductie voor sproeidrogen: Ultrasone schuifkrachten kunnen de viscositeit in dunvloeibare en thixotrope slurries aanzienlijk verlagen. Door ultrasone shear-thinning toe te passen vóór het sproeien en sproeidrogers kan de doorvoer door de sproeiapparatuur aanzienlijk worden verhoogd. Sproeidroogtorens zijn vaak de bottle-neck in de productielijn. Met ultrasoon geluid kan de capaciteit van bestaande sproeidrogers worden verhoogd.
De gesloten batchreactor van roestvrij staal is uitgerust met de ultrasone UIP2000hdT (2kW, 20kHz).
- Invriezen: Ultrasoon invriezen kan worden gebruikt om de vorming van ijskristallen in voedingsmiddelen tijdens het invriesproces te verminderen. Bij dit proces wordt het voedsel tijdens het invriezen blootgesteld aan geluidsgolven met een hoge frequentie. Ultrasone geluidsgolven creëren trillingen die de vorming van grote ijskristallen voorkomen, wat resulteert in een product met een gladdere textuur en een betere kwaliteit.
- Ontdooien: Ultrasoon ontdooien kan worden gebruikt om de ontdooitijd van bevroren voedselproducten te verkorten. Bij dit proces wordt het bevroren product blootgesteld aan ultrasone geluidsgolven, die warmte genereren en het ontdooiproces versnellen. Omdat ultrasoon geluid een zeer gelijkmatige verdeling van energie bevordert, kan ultrasoon ontdooien bijzonder nuttig zijn voor producten die moeilijk gelijkmatig te ontdooien zijn, zoals vlees, zeevruchten, fruit en groenten.
Bij invriezen, ontdooien en drogen zorgt ultrageluid voor aanzienlijke verbeteringen in de massa en energieoverdracht, waardoor deze processen sneller verlopen en zuiniger worden. - Lekdetectie van flessen: Ultrasoon geluid is een zeer efficiënte manier om lekken en barsten op te sporen in flessen en blikjes koolzuurhoudende dranken zoals frisdrank, bier, mousserende wijn enz. Ultrasoon geluid wordt ook toegepast bij het ontgassen van koolzuurhoudende dranken, zoals bier voordat het gebotteld wordt, een proces dat bekend staat als de-fobbing.
- Pekelen/pekelen: Pekelen is een veelgebruikt proces bij het conserveren en produceren van voedingsmiddelen, vooral voor vlees, vis, kaas en groenten. Ultrasoon pekelen verkort de pekeltijd en maakt het mogelijk om kleinere hoeveelheden natriumchloride te gebruiken in vergelijking met traditioneel gepekelde voedingsmiddelen en augurken.
- Hydratatie / Rehydratie: Krachtig ultrageluid is een eenvoudige, maar zeer effectieve methode om voedingsmiddelen zoals gedroogde peulvruchten (bijv. bonen, kikkererwten) of gedehydrateerde paddenstoelen te hydrateren of opnieuw te hydrateren. Omdat ultrageluid cellulaire poriën in voedsel opent, kan water snel binnendringen. Dit leidt tot een snellere zwelling van peulvruchten en vervolgens tot een kortere kooktijd.
- Decrystallisatie van honing: Als niet-thermische behandeling wordt ultrageluid effectief gebruikt om de vorming van grote suikerkristallen in honing te voorkomen. Bovendien kunnen reeds gevormde grote kristallen in honing worden ontkristalliseerd door ultrasone behandeling. Als zeer effectieve oplossingstechniek lossen sonde-type ultrasone apparaten suikerkristallen op, wat resulteert in een uniform gladde honing. Daarnaast verbetert ultrasoon geluid de microbiologische kwaliteit van honing omdat ongewenste microben worden geïnactiveerd door het effect van ultrasone celdisruptie.
- Bakken: Ultrasoon frituren kan worden gebruikt om de olieabsorptie in gefrituurde voedselproducten te verminderen. Bij dit proces wordt het vlees of de groente ondergedompeld in hete olie en blootgesteld aan geluidsgolven met een hoge frequentie. De ultrasone golven creëren kleine belletjes op het oppervlak van het voedsel, die het contactoppervlak tussen de groente/vlees en de olie verkleinen, wat resulteert in minder olieabsorptie en een gezonder eindproduct. Ultrasoon frituren maakt het mogelijk om voedsel op lagere temperaturen te bereiden, waardoor superieure smaakprofielen ontstaan en voedingsstoffen behouden blijven.
Leer hoe frituren met ultrasone ondersteuning zorgt voor gezondere, smaakvollere en krokantere frietjes en chips!
Ultrasone apparaten met hoge prestaties voor voedselverwerking
De industriële ultrasoonprocessoren van Hielscher Ultrasonics zijn krachtige ultrasoonapparaten die nauwkeurig regelbaar zijn en daardoor reproduceerbare resultaten en een continue productkwaliteit mogelijk maken. Omdat Hielscher ultrasone processors zeer hoge amplitudes kunnen leveren, kunnen ze worden gebruikt voor zeer veeleisende toepassingen.
Klanten zijn tevreden over de uitstekende robuustheid en betrouwbaarheid van Hielscher ultrasone systemen. Hielscher ultrasone systemen werken betrouwbaar bij zware toepassingen, in veeleisende omgevingen en 24/7 en zorgen zo voor een efficiënte en economische voedselverwerking. Ultrasone procesintensivering verkort de verwerkingstijd en zorgt voor betere resultaten, d.w.z. hogere kwaliteit, hogere opbrengsten, nieuwe producten.
Door de consistente toepassing van speciale materialen, zoals titanium, roestvrij staal, keramiek of glas van verschillende kwaliteit, wordt de compatibiliteit van de techniek met het proces gegarandeerd.
Ultrasone processors zijn gebruiksvriendelijke en handige machines met weinig onderhoud en relatief lage kosten.
De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines:
| Batchvolume | Debiet | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 0.5 tot 1.5mL | n.v.t. | VialTweeter | 1 tot 500 ml | 10 tot 200 ml/min | UP100H |
| 10 tot 2000 ml | 20 tot 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 tot 20L | 0.2 tot 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100 liter | 2 tot 10 l/min | UIP4000hdT |
| 15 tot 150 liter | 3 tot 15 l/min | UIP6000hdT |
| n.v.t. | 10 tot 100 l/min | UIP16000 |
| n.v.t. | groter | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op! / Vraag het ons!
Ontwerp, productie en advies – Kwaliteit Made in Germany
Hielscher ultrasone machines staan bekend om hun hoge kwaliteit en ontwerpnormen. Robuustheid en eenvoudige bediening zorgen voor een soepele integratie van onze ultrasoonapparatuur in industriële faciliteiten. Ruwe omstandigheden en veeleisende omgevingen worden gemakkelijk door Hielscher ultrasoontoestellen aangepakt.
Hielscher Ultrasonics is een ISO-gecertificeerd bedrijf en legt speciale nadruk op hoogwaardige ultrasone apparaten met state-of-the-art technologie en gebruiksvriendelijkheid. Uiteraard zijn de Hielscher ultrasoonapparaten CE-conform en voldoen ze aan de eisen van UL, CSA en RoHs.
Wetenswaardigheden
Hoe werkt ultrasoon in de voedselverwerking?
Ultrasone voedselverwerking is een gevestigde technologie die wordt gebruikt voor voedselverwerkingstoepassingen zoals mengen en homogeniseren, emulgeren, extraheren, oplossen, ontgassen & ontluchting, vleesvermalsing, kristallisatie en functionalisering en modificatie van tussenproducten en eindproducten. Hielscher ultrasone voedselprocessoren worden al tientallen jaren geïnstalleerd in voedselproductiebedrijven en zijn geavanceerd en ontwikkeld om aan de eisen van de industrie te voldoen. Ultrasone processors oefenen fysieke krachten uit die worden opgewekt door krachtige ultrasone geluidsgolven, waardoor cavitatie ontstaat.
Wat is akoestische cavitatie?
Akoestische cavitatie, ook bekend als ultrasone cavitatie, is de groei en instorting van minuscule vacuümbelletjes in een ultrasoon veld dat wordt opgewekt in vloeistoffen of slurries. De cavitatiebelletjes groeien tijdens de afwisselende hogedruk-/lagedrukcycli, die respectievelijk compressie- en rarefactiefasen zijn. Na een aantal afwisselende drukcycli bereikt de vacuümbel een punt waarop hij niet meer energie kan absorberen, zodat de bel tijdens een hogedrukcyclus heftig implodeert. Tijdens de ineenstorting van de bel doen zich plaatselijk extreme omstandigheden voor, waaronder extreme temperaturen tot 5000 K met zeer hoge opwarm- en afkoelsnelheden, drukken tot 2000 atm en bijbehorende drukverschillen, en vloeistofstralen met een snelheid tot 280 m/s. In deze cavitatie “hotspots”Plaatselijke extreme krachten creëren fysische omstandigheden die leiden tot menging, extractie en verhoogde massaoverdracht.
Akoestische cavitatie, gegenereerd door ultrageluid met een hoge intensiteit en lage frequentie, creëert intense schuifkrachten en lokaal optredende hoge druk- en temperatuurverschillen, die de nodige impact hebben voor intense menging en massaoverdracht. Deze ultrasone schuifkrachten worden met succes toegepast voor voedselverwerking.
Literatuur/referenties
Ultrasone homogenisator UIP6000hdT geïnstalleerd in een voedselverwerkingsfabriek.
Ultrasone extractie van plantaardige stoffen met de ultrasoon UP400St
Van haalbaarheidstesten tot procesoptimalisatie en industriële installatie – Hielscher Ultrasonics is uw partner voor succesvolle ultrasoonprocessen!