Ultrasoon verbeterde ijsproductie

De toepassing van ultrageluid heeft verschillende gunstige effecten op de productie van ijs van hoge kwaliteit. De belangrijkste voordelen van sonicatie zijn de verkleining van de kristalgrootte en de versnelling van het invriezen in ijs. Hierdoor verbetert ultrasoon de kwaliteit en de sensatie voor de consument, terwijl tegelijkertijd de productiekosten worden verlaagd.

Ultrasone effecten op de productie van ijs

De productie van ijs vereist een geavanceerde verwerking om een zoet voedingsproduct van hoge kwaliteit te verkrijgen dat voldoet aan de eisen van de klant. De uitgebreide verwerkingsstappen zijn voornamelijk het gevolg van het feit dat ijs een van de meest complexe voedingsmiddelen is: ijs is zowel een schuim als een emulsie. Het bevat ijskristallen en een niet-bevroren vloeibaar mengsel. Ultrageluid met een hoog vermogen dat wordt toegepast tijdens de productie van ijs kan ijskristalkernen bevorderen om het warmte- en massatransferproces dat gepaard gaat met het vriesproces te versnellen. Hierdoor vermindert sonicatie de kristalgrootte en verkort het de vriestijd bij de productie van ijs. Onderzoek door Mortazavi en Tabatabaie toonde aan dat de vriestijd bij de productie van ijs met ongeveer 30% kan worden verkort door 20 minuten lang te ultrasone trillingen toe te passen.

IJsproductie en de voordelen van ultrageluid

Voor de productie van ijs is een softijsmix nodig. Dit softijsmengsel bestaat uit melk, melkpoeder, room, boter of plantaardig vet, suiker, droge massa, emulgator, stabilisator en additieven zoals fruit, noten, smaakstoffen en kleurstoffen. Dit speciale mengsel moet gehomogeniseerd en gepasteuriseerd worden, waarna het langzaam geroerd wordt tijdens het vriesproces om de vorming van grote ijskristallen te voorkomen. Daarbij worden zeer kleine luchtbelletjes gemengd (het zogenaamde beluchtingsproces) om het ijs op te schuimen, waardoor een glad dessert ontstaat. Ultrasoon bevordert de uniforme verdeling van alle ingrediënten van het softijsmengsel en draagt tegelijkertijd bij aan de pasteurisatie. Lees hier meer over ultrasone pasteurisatie van vloeibaar voedsel!
Vervolgens wordt ultrasoon geluid toegepast tijdens de vriesfase van de ijsproductie. Ultrasoon bevordert de nucleatie en groei van ijskristallen, zodat het vriesproces aanzienlijk wordt versneld. Tegelijkertijd vermindert sonicatie de grootte van ijskristallen, zodat uniform kleine ijskristallen worden verkregen. Dit geeft het ijs een gladde textuur en een aangenaam mondgevoel. – Beide kwaliteitskenmerken worden door de consument zeer gewaardeerd.

Stappen voor ijsproductie

De productie van ijs bestaat uit vijf fases:

1. bereiding van het ijsmengsel
2. homogenisatie, pasteurisatie, veroudering van het ijsmengsel
3. invriezen en beluchten
4. vormen en gieten
5. uitharden en verpakken

Stappen van ijsproductie.
Bron: Handboek Zuivelverwerking. Gepubliceerd door Tetra Pak Processing Systems AB, Lund, Zweden. p.387.

Ultrasoon gestimuleerd invriezen van ijs

Tijdens het vriesproces worden kristallen gevormd uit onderkoeld water. De morfologie van de ijskristallen speelt een belangrijke rol bij de texturale en fysieke eigenschappen van bevroren en halfbevroren voedsel. Aangezien de grootte en de verdeling van de ijskristallen van bijzonder belang zijn voor de kwaliteit van ontdooide weefselproducten, wordt voor ijs de voorkeur gegeven aan kleinere ijskristallen omdat grote kristallen resulteren in een ijzige textuur. Nucleatie is de belangrijkste factor om de kristalgrootteverdeling tijdens kristallisatie te controleren. Daarom is de vriessnelheid meestal de parameter die gebruikt wordt om de grootte en de grootteverdeling van de ijskristallen in ijs te regelen. Tijdens het opkloppen en invriezen wordt lucht geïnjecteerd om de gladde textuur van ijs te verkrijgen. De zogenaamde "over-run", de hoeveelheid lucht die wordt geïnjecteerd, is - specifiek voor het specifieke recept - evenredig aan het gecombineerde volume van vaste stoffen en water. De overloop varieert dus door de verschillende softijsformules en de verwerkingsstromen. Standaard roomijs heeft een overloop van 100%, wat betekent dat het eindproduct bestaat uit een gelijk volume van softijsmengsel en luchtbellen.
Het gebruik van Hielscher's krachtige ultrasone processors resulteert in een betere ijskwaliteit door de kristallisatie te bevorderen, de ijskristallen te verkleinen en korstvorming te voorkomen. Er wordt een betere consistentie en een romiger mondgevoel bereikt door de kleinere ijskristallen en de verbeterde luchtbelverdeling. Aanzienlijk korter invriezen met ca. 30% kortere invriestijd leidt tot een hogere procescapaciteit en een energiezuiniger productieproces.

Wetenschappelijk bewezen: Verbeterde ijskwaliteit door Sonicatie

Aslan en Dogan (2021) onderzochten de effecten van sonicatie op de productie van ijs met behulp van de Hielscher sonicator UP400St (zie foto links). De onderzoeksresultaten toonden aan dat ultrageluid de groottevermindering van de deeltjes bevordert door cavitatie. Het was duidelijk dat sonicatie de kwaliteit van ijs en diepvriesproducten verbetert omdat het een kleinere kristalijsgrootte produceert. Aangezien ijskristallen een uniek mondgevoel geven aan ijs, is het erg belangrijk om de kleinste kristallen te verkrijgen in het vriesproces om een korrelige structuur te voorkomen en de gewenste zachtheid van het ijs te bereiken. Dit onderzoek concludeerde ook dat ultrasone homogenisatie een goed gedispergeerde emulsie oplevert. Getest door een consumentenpanel op sensoriek en smaak, werd aangetoond dat ultrasone homogenisatie van ijs helpt om te voldoen aan de voorkeuren van de consument met kleinere ijskristallen en het daarmee samenhangende aangename mondgevoel van ijs.
(cf. Aslan en Dogan, 2021)

Ultrasone voedselprocessoren met hoge prestaties voor ijsproductie

Hielscher Ultrasonics heeft jarenlange ervaring in de toepassing van ultrageluid in de voedingsmiddelenindustrie. & drankenindustrie en vele andere industriële branches. Onze ultrasone processors zijn uitgerust met eenvoudig te reinigen (clean-in-place CIP / sterilize-in-place SIP) sonotrodes en flowcellen (de natte delen).
De industriële sonicators van Hielscher Ultrasonics kunnen zeer hoge amplitudes leveren in een 24/7 continue werking. De precieze regeling van de amplitude van milde tot hoge intensiteit is belangrijk om het sonicatieproces nauwkeurig af te stemmen op de beoogde producteigenschappen van de ijsformulering.
Met ultrasone voedselprocessoren van elk formaat biedt Hielscher betrouwbare systemen voor de batch- en continue behandeling van voedingsmiddelen en dranken, waaronder ijs. Terwijl voor een kleine ambachtelijke gelaterij de sonicator modellen UP400ST (400 watt) of UIP1000hdT (1000 watt) voldoende verwerkingscapaciteit levert, zal een industriële ijsfabriek de high-throughput sonicator modellen UIP6000hdT (6000 watt) of UIP16000hdT (16.000 watt) installeren.
De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines:

Literatuur / Referenties