Echografie in de voedingsmiddelenindustrie
De toepassing van ultrageluid wordt gebruikt voor talrijke toepassingen in de voedselverwerking, waaronder extractie, homogenisatie, pasteurisatie en fermentatie. Als niet-thermische behandeling verbetert ultrasoon geluid het voedselproductieproces door hogere opbrengsten, hogere kwaliteit, verbeterde voedings- en smaakprofielen en een tijd- en kostenbesparende verwerking.
Ultrasone toepassingen in de voedselverwerking
Krachtig ultrageluid kent een breed scala van toepassingen in de voedselverwerking, waaronder extractie, mengen, emulgeren, pasteuriseren, ontgassen en vlees mals maken. Naast deze hoofdtoepassingen wordt ultrageluid ook toegepast om het invriezen, ontdooien en drogen van levensmiddelen te verbeteren.
De belangrijkste voordelen van ultrasone techniek met hoge intensiteit houden verband met de verbetering van diverse voedselverwerkende bewerkingen, zoals verkorting van de verwerkingstijd, verhoging van de opbrengst, verbetering van de productkwaliteit en een kosten- en tijdbesparende, zuinige verwerking.
In de volgende paragraaf vindt u de belangrijkste toepassingen van ultrasone techniek met hoge intensiteit in de levensmiddelenindustrie:
- 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.
- Homogenisatie en Emulsificatie: Ultrasone homogenisatie kan worden gebruikt om stabiele emulsies en suspensies te produceren, zoals sladressings, mayonaise, crèmes en zuivelproducten. Bij dit proces worden geluidsgolven met een hoge frequentie gebruikt om de vetbolletjes in de vloeistof af te breken, waardoor een gladde en uniforme textuur ontstaat.
- Behoud: Ultrasoon geluid met hoge intensiteit kan worden gebruikt om micro-organismen, zoals bacteriën en gisten, in levensmiddelen te inactiveren. Dit proces, bekend als sonicatie-geassisteerde pasteurisatie, kan de houdbaarheid van levensmiddelen verlengen en het risico van door voedsel overgedragen ziekten verminderen. Als niet-thermische verwerkingstechniek voorkomt sonicatie het gebruik van zeer hoge temperaturen en de daarmee samenhangende degradatie van warmtegevoelige voedingsstoffen.
Ultrasone homogenisatoren worden veel gebruikt in de levensmiddelenindustrie. Typische toepassingen zijn extractie, mengen, emulgeren en veroudering/rijping.
- Ontgassing: Bij de toepassing van ultrageluid op een vloeistof worden gasbellen in vloeistoffen in beroering gebracht. Als gevolg daarvan komen deze lucht- en gasbellen dicht bij elkaar en smelten samen. Hierdoor worden zij groter, waardoor zij naar de bovenkant van de vloeistof kunnen drijven en gemakkelijk kunnen worden verwijderd.
- Oplossen: Door zijn uitstekende meng- en mengvermogen is ultrageluid zeer doeltreffend 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 deze vatbaarder voor het fermentatieproces. Tegelijkertijd versnelt ultrageluid het transport van voedingsstoffen en zuurstof naar de micro-organismen, waardoor hun metabolische activiteit toeneemt. In het algemeen verhoogt ultrasoon geluid de fermentatiesnelheid, verkort het de fermentatietijd en verbetert het de opbrengst van het gewenste eindproduct. Deze technologie is bijzonder nuttig voor de productie van voedingsmiddelen en dranken, zoals zuivel, yoghurt, bier, kombucha en wijn.
- Viscositeitsreductie vóór sproeidrogen: Ultrasone afschuifkrachten kunnen de viscositeit in afschuifverdunnende en thixotrope slurries aanzienlijk verminderen. Door ultrasone shear-thinning toe te passen vóór het spuiten en sproeidrogers kan de doorvoer door de sproeiapparatuur aanzienlijk worden verhoogd. Sproeidroogtorens zijn vaak de bottle-neck in de productielijn. Met ultrageluid 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 levensmiddelen tijdens het invriesproces te verminderen. Bij dit proces wordt het voedsel tijdens het invriezen blootgesteld aan geluidsgolven met een hoge frequentie. Ultrasone geluidsgolven veroorzaken 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 levensmiddelen te verkorten. Hierbij wordt het bevroren product blootgesteld aan ultrasone golven, die warmte genereren en het ontdooiproces versnellen. Aangezien ultrageluid 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 het invriezen, ontdooien en drogen zorgt ultrageluid voor aanzienlijke verbeteringen in de massa- en energieoverdracht, waardoor deze processen sneller en economischer verlopen. - Fleslekdetectie: 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, b.v. bier vóór het bottelen, een proces dat bekend staat als de-fobbing.
- Pekelen/pekelen: Pekelen is een gangbaar proces bij de conservering en vervaardiging van levensmiddelen, vooral voor vlees, vis, kaas en groenten. Ultrasoon maken verkort de pekeltijd en maakt het mogelijk minder natriumchloride te gebruiken dan bij traditioneel gepekelde levensmiddelen en augurken.
- Hydratatie / Rehydratie: Krachtig ultrageluid is een eenvoudige, maar zeer doeltreffende methode om voedingsmiddelen zoals gedroogde peulvruchten (bv. bonen, kikkererwten) of gedehydrateerde paddenstoelen te hydrateren of te rehydrateren. Aangezien ultrageluid cellulaire poriën in voedsel opent, kan water snel binnendringen. Dit leidt tot versnelde 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 door ultrasone behandeling worden ontkristalliseerd. Als zeer doeltreffende oplossingstechniek lossen ultrasone apparaten van het probe-type suikerkristallen op, wat resulteert in een uniform gladde honing. Bovendien verbetert ultrasoon geluid de microbiologische kwaliteit van honing, aangezien ongewenste microben worden geïnactiveerd door het effect van ultrasone celdisruptie.
- Bakken: Ultrasoon frituren kan worden gebruikt om de olieabsorptie in gefrituurde levensmiddelen te verminderen. Bij dit proces wordt het vlees of de groente ondergedompeld in hete olie en blootgesteld aan geluidsgolven met een hoge frequentie. De ultrageluidsgolven creëren kleine belletjes op het oppervlak van het voedsel, die het contactoppervlak tussen de groente/vlees en de olie verkleinen, wat leidt tot minder olieabsorptie en een gezonder eindproduct. Ultrasoon frituren maakt het mogelijk voedsel op lagere temperaturen te bereiden, waardoor superieure smaakprofielen ontstaan en voedingsstoffen behouden blijven.
Ultrasoonapparaten met hoge prestaties voor voedselverwerking
Hielscher Ultrasonics industriële ultrasoonprocessoren zijn krachtige ultrasoonprocessoren, die nauwkeurig regelbaar zijn en daardoor reproduceerbare resultaten en een continue productkwaliteit mogelijk maken. Omdat ze zeer hoge amplitudes kunnen leveren, kunnen Hielscher ultrasoonprocessoren worden gebruikt voor zeer veeleisende toepassingen.
Klanten zijn tevreden over de uitstekende robuustheid en betrouwbaarheid van Hielscher ultrasone systemen. Hielscher ultrasoonapparaten werken betrouwbaar bij zware toepassingen, veeleisende omgevingen en 24/7 werking en zorgen daarbij 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 consequente toepassing van speciale materialen, zoals bijv. titanium, roestvrij staal, keramiek of glas van verschillende kwaliteiten, wordt de compatibiliteit van de techniek met het proces gegarandeerd.
Ultrasone processoren zijn gebruiksvriendelijke en handige machines met weinig onderhoud en relatief lage kosten.
Onderstaande tabel geeft een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasonicators:
| batch Volume | Stroomsnelheid | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 00,5 tot 1,5 ml | na | VialTweeter | 1 tot 500 ml | 10 tot 200 ml / min | UP100H |
| 10 tot 2000 ml | 20 tot 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 tot 20L | 0.2 tot 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100L | 2 tot 10 l / min | UIP4000hdT |
| 15 tot 150L | 3 tot 15L/min | UIP6000hdT |
| na | 10 tot 100 l / min | UIP16000 |
| na | grotere | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op! / Vraag ons!
Ontwerp, productie en advies – Kwaliteit gemaakt in Duitsland
Hielscher ultrasoonapparaten staan bekend om hun hoogste kwaliteit en ontwerpnormen. Robuustheid en eenvoudige bediening maken een soepele integratie van onze ultrasoonapparaten in industriële installaties mogelijk. Ruwe omstandigheden en veeleisende omgevingen worden gemakkelijk door Hielscher ultrasoontoestellen aangepakt.
Hielscher Ultrasonics is een ISO gecertificeerd bedrijf en legt speciale nadruk op hoogwaardige ultrasoontoestellen met de modernste technologie en gebruiksvriendelijkheid. Uiteraard zijn Hielscher ultrasone apparaten CE-conform en voldoen ze aan de eisen van UL, CSA en RoHs.
Feiten die de moeite waard zijn om te weten
Hoe werkt ultrasoon in de voedselverwerkende industrie?
Ultrasone voedselverwerking is een gevestigde technologie die gebruikt wordt voor toepassingen in de voedselverwerking zoals mengen en homogeniseren, emulgeren, extractie, oplossen, ontgassen, enz. & ontluchting, vleesmalserij, kristallisatie, evenals functionalisatie en modificatie van tussenproducten en eindproducten. Hielscher ultrasone voedselverwerkers worden al decennialang in voedselproductiebedrijven geïnstalleerd en zijn geperfectioneerd en ontwikkeld om aan de eisen van de industrie te voldoen. Ultrasone processoren oefenen fysieke krachten uit die worden gecreëerd door ultrasone golven, wat resulteert in het genereren van cavitatie.
Wat is akoestische cavitatie?
Akoestische cavitatie, ook wel ultrasone cavitatie genoemd, is de groei en instorting van minuscule vacuümbelletjes in een ultrasoon veld, die in vloeistoffen of slurries ontstaan. De cavitatiebellen groeien tijdens de afwisselende hogedruk-/lagedrukcycli, die respectievelijk de compressie- en de ijlekfase zijn. Na een aantal wisselende drukwisselingen bereikt de vacuümbel een punt waarop hij niet meer energie kan absorberen, zodat de bel tijdens een hogedrukcyclus met geweld implodeert. Tijdens de instorting van de luchtbel treden plaatselijk extreme omstandigheden op, waaronder extreme temperaturen tot 5.000K met zeer hoge verwarmings- en koelsnelheden, drukken tot 2000atm en bijbehorende drukverschillen, en vloeistofjets met een snelheid tot 280m/s. In deze cavitationalistische “hotspots”lokaal extreme krachten creëren fysieke condities, die resulteren in vermenging, extractie en verhoogde massatransfer.
Akoestische cavitatie, opgewekt door ultrageluid met hoge intensiteit en lage frequentie, creëert intense schuifkrachten en plaatselijk optredende hoge druk- en temperatuurverschillen, die de noodzakelijke impact hebben voor intense menging en massaoverdracht. Deze ultrasone schuifkrachten worden met succes toegepast bij de verwerking van levensmiddelen.
Literatuur / Referenties
Ultrasone homogenisator UIP6000hdT geïnstalleerd in een voedselverwerkingsbedrijf.
Ultrasone extractie van plantaardige stoffen met De ultrasoonmachine UP400St
Van haalbaarheidstesten tot procesoptimalisatie en industriële installaties – Hielscher Ultrasonics is uw partner voor succesvolle ultrasone processen!