Ultrasone honingverwerking
Er is veel vraag naar honing als voedingsmiddel en geneesmiddel. Ultrasone verwerking is een doeltreffende manier om ongewenste bestanddelen, zoals kristallen en microbiële cellen in honing, te vernietigen. Als niet-thermische verwerkingstechnologie voorkomt ultrasone dekristallisatie van honing een ongewenste toename van HFM en zorgt deze voor een beter behoud van diastase, aroma en smaak.
Voordelen van ultrasone dekristallisatie van honing
Ultrasone dekristallisatie is een efficiënt alternatief voor traditionele verwarmingsmethoden voor de dekristallisatie van honing. Ultrasone dekristallisatie van honing biedt talrijke voordelen ten opzichte van de conventionele verwarmingsmethode, waardoor ultrasone honingverwerking de superieure behandeling is voor het vloeibaar maken, dekristalliseren en stabiliseren van honing:
Ultrasone dekristallisatie biedt verschillende voordelen en kan worden aangepast aan alle honingsoorten en productieschalen. Hielscher sonicatoren zijn nauwkeurig regelbaar en kunnen worden afgestemd op factoren zoals de viscositeit van de honing, de kristalgrootte en de kwaliteitsnormen. Daardoor bieden Hielscher sonicatoren een hoge doeltreffendheid en een eenvoudige, veilige bediening.
Microscopische beelden van behandelde honing:
(a) Controlemonster. Vóór de behandeling vertoont honing een netwerk van naaldvormige kristallen. De donkere cirkels zijn luchtbellen. (b) Bij 40°C met warmte behandelde monsters na 20 min thermische behandeling; (c) Bij 40°C+ met ultrageluid behandelde monsters na 20 min behandeling.
(Onderzoeksartikel en afbeelding: ©Deora et al., 2013)
Ultrasone honingverwerking
Sonicatie is voor veel vloeibare voedingsmiddelen een niet-thermisch verwerkingsalternatief. De mechanische kracht ervan wordt gebruikt voor een milde maar doeltreffende microbiële inactivering en verkleining van de deeltjesgrootte. Wanneer honing aan sonicatie wordt blootgesteld, worden de meeste gistcellen vernietigd. Gistcellen die de sonicatie overleven, verliezen doorgaans hun vermogen om te groeien. Dit vermindert de fermentatiesnelheid van honing aanzienlijk.
Sonicatie maakt honing ook vloeibaar door bestaande kristallen te verwijderen en verdere kristallisatie in de honing te remmen. In dit opzicht is deze vergelijkbaar met het verwarmen van honing. Het met ultrageluid ondersteunde vloeibaar maken kan plaatsvinden bij aanzienlijk lagere procestemperaturen van ongeveer 35°C en kan de tijd die nodig is voor het vloeibaar maken verkorten tot minder dan 30 seconden. Kai (2000) onderzocht het ultrasoon vloeibaar maken van Australische honingsoorten (Brush box, Stringy bark, Yapunyah en Yellow box). De onderzoeken toonden aan dat sonicatie met een frequentie van 20kHz de kristallen in de honing volledig vloeibaar maakte. Ultrasoon behandelde monsters bleven ongeveer 350 dagen vloeibaar (+20% ten opzichte van warmtebehandeling). Door de minimale blootstelling aan warmte resulteert ultrasoon vloeibaar maken in een beter behoud van aroma en smaak. Met sonicatie behandelde monsters vertonen slechts een zeer geringe toename van HMF en een kleine afname van de diastaseactiviteit. Omdat er minder thermische energie nodig is, helpt de toepassing van ultrageluid de verwerkingskosten te verlagen ten opzichte van conventionele verwarming en koeling.
Industriële sonicator UIP6000hdT voor het vloeibaar maken en microbieel stabiliseren van honing.
De onderzoeken van Kai (2000) toonden ook aan dat verschillende honingsoorten verschillende sonicatie-intensiteiten en -tijden vereisen. Daarom raden wij aan proeven uit te voeren met een sonicatiesysteem van tafelmodelgrootte. Voorafgaande tests moeten in batchmodus worden uitgevoerd, terwijl verdere verwerkingsproeven een doorstroomcel vereisen voor recirculatie onder druk of inlinetests.
Wat onderzoek zegt over ultrasone dekristallisatie van honing
Honing is een oververzadigde oplossing van glucose en heeft de neiging om bij kamertemperatuur spontaan te kristalliseren in de vorm van glucosemonohydraat. Van oudsher wordt warmtebehandeling toegepast om D-glucosemonohydraatkristallen in honing op te lossen en kristallisatie te vertragen. Deze aanpak heeft echter een nadelige invloed op de verfijnde smaak van honing. Veel onderzoekers hebben gerapporteerd over de gunstige toepassing van ultrageluid met hoog vermogen in honing. Er is aangetoond dat de toepassing van ultrageluid bestaande kristallen verwijdert en ook het kristallisatieproces vertraagt, wat resulteert in een kosteneffectieve technologie. Analyse van het kristallisatieproces wijst erop dat met sonicatie behandelde honingmonsters langer vloeibaar bleven dan met warmte behandelde honing. Bovendien werden geen significante effecten waargenomen op kwaliteitsparameters van honing, zoals vochtgehalte, elektrische geleidbaarheid of pH. Onderzoeken hebben aangetoond dat ultrasone behandeling (bijvoorbeeld met een ultrasone sonde van 24 kHz van het model UP400St, bij batchbehandeling) over het algemeen leidt tot een snellere oplossing van kristallen dan thermische behandeling.
(vgl. Deora et al., 2013)
Basmacı (2010) vergeleek sonicatie en hoge hydrostatische druk als behandelingsopties voor het vloeibaar maken van honing. Terwijl de behandeling met hoge hydrostatische druk te duur en ondoeltreffend bleek, leverde ultrageluid zeer goede resultaten op. Daarom werd sonicatie aanbevolen als alternatief voor de traditionele thermische verwerking van honing.
Önur et al. (2018) kwamen tot dezelfde conclusie bij de vergelijking van conventionele warmtebehandeling bij 50ºC, ultrasoon vloeibaar maken en… Zij bevelen ultrasone honingverwerking aan boven thermische verwerking en drukbehandeling vanwege het gemak, de kortere verwerkingstijden en het geringere kwaliteitsverlies.
Sidor et al. (2021) vergeleken ultrasoon vloeibaar maken met microgolfverwarming om suikerkristallen in linde-, acacia- en bloemenhoning op te lossen. Een groot nadeel van microgolfverwarming waren de aanzienlijk verhoogde HMF-waarden, veranderingen in de enzymactiviteit en sterke dalingen van het diastasegetal. Daarentegen leidde ultrasoon vloeibaar maken slechts tot de allerkleinste veranderingen in de honingeigenschappen, zodat het onderzoeksteam ultrasone honingverwerking duidelijk aanbeval om het kristallisatieproces te vertragen.
Sonicatie verkort de tijd die nodig is om vaste honing vloeibaar te maken zonder de kwaliteit ervan aan te tasten.
Bovenop gemonteerde sonicator UIP2000hdT met cascatrode op een mobiel statief voor het vloeibaar maken van honing en het oplossen van suiker in batch- en inlinemodus.
Sonicatoren met hoge prestaties voor de dekristallisatie en stabilisatie van honing
Hielscher Ultrasonics produceert en levert sonicatoren met hoge prestaties voor de verwerking van vloeibare voedingsmiddelen, zoals het vloeibaar maken van honing, het verminderen van kristallen (suiker oplossen, dekristallisatie) en microbiële stabilisatie. Speciaal ontwikkelde ultrasone apparatuur voor honingbehandeling maakt een gelijkmatige en betrouwbare verwerking mogelijk. Dit waarborgt de productie van superieure honing met behoud van de kwaliteitsnormen. Voor de behandeling van honing biedt Hielscher Ultrasonics speciale sonotroden (ultrasone sondes) aan, die ideaal zijn voor de zeer gelijkmatige behandeling van viskeuze vloeistoffen zoals honing.
De onderstaande tabel geeft u een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze sonicatoren:
| Batchvolume | Debiet | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 10 tot 2000mL | 20 tot 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 tot 20L | 0,2 tot 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100L | 2 tot 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 tot 150L | 3 tot 15L/min | UIP6000hdT |
| n.v.t. | 10 tot 100L/min | UIP16000 |
| n.v.t. | hoger | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op! / Stel ons uw vragen!
Ontwerp, productie en advies – kwaliteit gemaakt in Duitsland
Hielscher sonicatoren staan bekend om hun hoogste kwaliteits- en ontwerpnormen. Robuustheid en eenvoudige bediening maken een soepele integratie van onze sonicatoren in industriële installaties mogelijk. Hielscher sonicatoren kunnen zware omstandigheden en veeleisende omgevingen gemakkelijk aan.
Hielscher Ultrasonics is een ISO-gecertificeerd bedrijf en legt bijzondere nadruk op sonicatoren met hoge prestaties met de modernste technologie en gebruiksvriendelijkheid. Uiteraard voldoen Hielscher sonicatoren aan de CE-voorschriften en aan de eisen van UL, CSA en RoHs.
- hoge efficiëntie
- de modernste technologie
- betrouwbaarheid & robuustheid
- batch & inline
- voor elk volume – van kleine batches tot een hoog debiet per uur
- wetenschappelijk bewezen
- intelligente software
- eenvoudige, lineaire opschaling
- slimme functies (bijv. gegevensregistratie)
- CIP (reiniging ter plaatse)
Literatuur / Referenties
- Basmacı, İpek (2010): Effect of Ultrasound and High Hydrostatic Pressure (Hhp) on Liquefaction and Quality Parameters of Selected Honey Varieties. Master of Science Thesis, Middle East Technical University, 2010.
- D’Arcy, Bruce R. (2017): High-power Ultrasound to Control of Honey Crystallisation. Rural Industries Research and Development Corporation 2007.
- İpek Önür, N.N. Misra, Francisco J. Barba, Predrag Putnik, Jose M. Lorenzo, Vural Gökmen, Hami Alpas (2018): Effects of ultrasound and high pressure on physicochemical properties and HMF formation in Turkish honey types. Journal of Food Engineering, Volume 219, 2018. 129-136.
- Deora, Navneet S.; Misra, N.N.; Deswal, A.; Mishra, H.N.; Cullen, P.J.; Tiwari, B.K. (2013): Ultrasound for Improved Crystallisation in Food Processing. Food Engineering Reviews, 5(1), 2013. 36-44.
- Sidor, Ewelina; Tomczyk, Monika; Dżugan, Małgorzata (2021): Application Of Ultrasonic Or Microwave Radiation To Delay Crystallization And Liquefy Solid Honey. Journal of Apicultural Science, Volume 65, Issue 2, December 2021.
- Alex Patist, Darren Bates (2008): Ultrasonic innovations in the food industry: From the laboratory to commercial production. Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 9, Issue 2, 2008. 147-154.
- Subramanian, R., Umesh Hebbar, H., Rastogi, N.K. (2007): Processing of Honey: A Review. in: International Journal of Food Properties 10, 2007. 127-143.
- Kai, S. (2000): Investigation into Ultrasonic Liquefaction of Australian Honeys. The University of Queensland (Australia), Department of Chemical Engineering.
- National Honey Board (2007): Fact Sheets.
Wetenswaardigheden
Achtergrond van honingverwerking
Honing is een product met een hoge viscositeit en een kenmerkende smaak, aroma, kleur en textuur.
Honing bestaat uit glucose, fructose, water, maltose, triaccharides en andere koolhydraten, sacharose, mineralen, eiwitten, vitaminen en enzymen, gist en andere hittebestendige micro-organismen en kleine hoeveelheden organische zuren (zie onderstaande grafiek). Hoge gehalten aan tetracyclinen, fenolische verbindingen en waterstofperoxide in honing geven deze antimicrobiële eigenschappen.
Enzymen in honing
Honing bevat enzymen die zetmeel afbreken. Enzymen zijn gevoelig voor warmte en dienen daarom als indicator voor de honingkwaliteit en de mate van thermische verwerking. Belangrijke enzymen zijn invertase (α-glucosidase), diastase (α-amylase) en glucoseoxidase. Dit zijn enzymen die van belang zijn voor de voeding. Diastase hydrolyseert koolhydraten voor een gemakkelijke verteerbaarheid. Invertase hydrolyseert sacharose en maltose tot glucose en fructose. Glucoseoxidase katalyseert de omzetting van glucose tot gluconzuur en waterstofperoxide. Honing bevat ook catalase en zure fosfatase. De enzymactiviteit wordt doorgaans gemeten als diastaseactiviteit en uitgedrukt in een diastasegetal (DN). Honingnormen schrijven een minimaal diastasegetal van 8 voor in verwerkte honing.
Gist en micro-organismen in honing
Gewonnen honing bevat ongewenste bestanddelen, zoals gist (doorgaans osmofiel en suikertolerant) en andere hittebestendige micro-organismen. Deze zijn verantwoordelijk voor het bederf van honing tijdens de opslag. Een hoog aantal gistcellen leidt tot snelle fermentatie van honing. De fermentatiesnelheid van honing hangt ook samen met het water-/vochtgehalte. Een vochtgehalte van 17% wordt beschouwd als een veilig niveau om de gistactiviteit te vertragen. Anderzijds neemt de kans op kristallisatie toe naarmate het vochtgehalte afneemt. Een aantal gistcellen van 500cfu/mL of minder wordt als een commercieel aanvaardbaar niveau beschouwd.
Kristallisatie / korrelvorming in honing
Honing kristalliseert van nature, omdat het een oververzadigde suikeroplossing is met een suikergehalte van meer dan 70% ten opzichte van een watergehalte van ongeveer 18%. De glucose slaat spontaan neer uit de oververzadigde toestand door water te verliezen terwijl deze overgaat in een stabielere verzadigde toestand van glucosemonohydraat. Dit leidt tot de vorming van twee fasen – een vloeibare fase bovenaan en een vastere kristallijne vorm eronder. De kristallen vormen een rooster dat andere bestanddelen van de honing in suspensie immobiliseert, waardoor een halfvaste toestand ontstaat (National Honey Board, 2007). Kristallisatie of korrelvorming is ongewenst, omdat deze een ernstig probleem vormt bij de verwerking en het op de markt brengen van honing. Kristallisatie beperkt ook de uitstroom van onverwerkte honing uit opslagcontainers.
Warmtebehandeling bij honingverwerking
Na winning en filtratie ondergaat honing een thermische behandeling om het vochtgehalte te verlagen en gist te vernietigen. De verwarming helpt de kristallen in de honing vloeibaar te maken. Hoewel warmtebehandeling de vochtvermindering doeltreffend kan verminderen, kristallisatie kan verminderen en vertragen en gistcellen volledig kan vernietigen, leidt deze ook tot achteruitgang van het product. De verwarming verhoogt het gehalte aan hydroxymethylfurfural (HMF) aanzienlijk. Het wettelijk maximaal toegestane HMF-gehalte is 40mg/kg. Bovendien vermindert verwarming de activiteit van enzymen (bijv. diastase), beïnvloedt deze de sensorische eigenschappen en vermindert deze de versheid van de honing. Thermische verwerking maakt ook de natuurlijke honingkleur donkerder (bruinkleuring). Vooral verwarming boven 90°C leidt tot karamellisatie van de suiker. Door ongelijkmatige warmteoverdracht en blootstelling schiet warmtebehandeling tekort bij het vernietigen van hittebestendige micro-organismen.
Vanwege de beperkingen van warmtebehandeling richt onderzoek zich op niet-thermische alternatieven, zoals microgolfstraling, infraroodverwarming, ultrafiltratie en sonicatie. Als niet-thermische behandeling biedt sonicatie grote voordelen ten opzichte van alternatieve honingverwerkingstechnieken.
Hielscher Ultrasonics produceert ultrasone homogenisatoren met hoge prestaties voor toepassingen op laboratoriumschaal tot industriële schaal.


