Ultradźwięki w przemyśle spożywczym
Zastosowanie ultradźwięków mocy jest wykorzystywane do wielu zastosowań w przetwórstwie żywności, w tym ekstrakcji, homogenizacji, pasteryzacji i fermentacji. Jako obróbka nietermiczna, ultradźwięki poprawiają procesy produkcji żywności dzięki wyższej wydajności, wyższej jakości, ulepszonym profilom składników odżywczych i smakowych, a także obróbce oszczędzającej czas i koszty.
Zastosowania ultradźwięków w przetwórstwie żywności
Ultradźwięki mocy mają szeroki zakres zastosowań w przetwórstwie żywności, w tym ekstrakcji, mieszania, emulgowania, pasteryzacji, odgazowywania i zmiękczania mięsa. Oprócz tych głównych zastosowań, ultradźwięki mocy są również stosowane w celu poprawy zamrażania, rozmrażania i suszenia produktów spożywczych.
Główne zalety ultradźwięków o wysokiej intensywności są związane z poprawą różnych operacji przetwarzania żywności, takich jak skrócenie czasu przetwarzania, zwiększenie wydajności, poprawa jakości produktu i umożliwienie bardziej oszczędnego i ekonomicznego przetwarzania.
W poniższym akapicie można znaleźć główne zastosowania ultradźwięków o wysokiej intensywności w przemyśle spożywczym:
- Ekstrakcja: Ultradźwięki mogą być stosowane do ekstrakcji związków bioaktywnych z materiałów roślinnych, takich jak przeciwutleniacze, pigmenty i olejki eteryczne. Proces ten znany jest jako ekstrakcja wspomagana sonikacją i może być stosowany do produkcji wysokiej jakości ekstraktów w krótszym czasie i przy niższym zużyciu rozpuszczalników niż tradycyjne metody.
- Homogenizacja i emulgowanie: Homogenizacja ultradźwiękowa może być stosowana do produkcji stabilnych emulsji i zawiesin, takich jak sosy sałatkowe, majonezy, kremy i produkty mleczne. Proces ten polega na wykorzystaniu fal dźwiękowych o wysokiej częstotliwości do rozbijania kuleczek tłuszczu w cieczy, co skutkuje gładką i jednolitą teksturą.
Tutaj znajdziesz instrukcję krok po kroku i film dotyczący ultradźwiękowego emulgowania majonezu! - Ochrona: Ultradźwięki o wysokiej intensywności mogą być wykorzystywane do inaktywacji mikroorganizmów, takich jak bakterie i drożdże, w produktach spożywczych. Proces ten, znany jako pasteryzacja wspomagana sonikacją, może wydłużyć okres przydatności do spożycia produktów spożywczych i zmniejszyć ryzyko chorób przenoszonych przez żywność. Jako nietermiczna technika przetwarzania, sonikacja pozwala uniknąć stosowania bardzo wysokich temperatur, zapobiegając w ten sposób degradacji wrażliwych na ciepło składników odżywczych.
Homogenizatory ultradźwiękowe są szeroko stosowane w przetwórstwie żywności. Typowe zastosowania obejmują ekstrakcję, mieszanie, emulgowanie i dojrzewanie.
- Odgazowanie: Przy zastosowaniu ultradźwięków do cieczy, pęcherzyki gazu uwięzione w cieczy są mieszane. W konsekwencji pęcherzyki powietrza i gazu zbliżają się do siebie i łączą. Oznacza to, że rosną one do większego rozmiaru pęcherzyków, co pozwala im unosić się na górze cieczy i można je łatwo usunąć.
- Rozpuszczanie: Ze względu na wyjątkowe możliwości mieszania i mieszania, ultradźwięki są bardzo skuteczne w wytwarzaniu roztworów o wysokim nasyceniu, a nawet przesyceniu. Jest to wykorzystywane w procesach krystalizacji, a także w produkcji solanek.
- Fermentacja: Ponieważ fale ultradźwiękowe perforują i rozbijają ściany komórkowe mikroorganizmów, stają się one bardziej podatne na proces fermentacji. Jednocześnie ultradźwięki przyspieszają transport składników odżywczych i tlenu do mikroorganizmów, zwiększając w ten sposób ich aktywność metaboliczną. Ogólnie rzecz biorąc, ultradźwięki zwiększają szybkość fermentacji, skracają czas fermentacji i poprawiają wydajność pożądanego produktu końcowego. Technologia ta jest szczególnie przydatna w produkcji żywności i napojów, takich jak nabiał, jogurt, piwo, kombucha i wino.
- Redukcja lepkości przed suszeniem rozpyłowym: Ultradźwiękowe siły ścinające mogą znacznie zmniejszyć lepkość w zawiesinach rozrzedzanych ścinaniem i tiksotropowych. Zastosowanie ultradźwiękowego rozrzedzania ścinającego przed natryskiwaniem i suszarek rozpyłowych pozwala znacznie zwiększyć przepustowość sprzętu natryskowego. Wieże do suszenia rozpyłowego są często wąskim gardłem w linii produkcyjnej. Dzięki ultradźwiękom można zwiększyć wydajność istniejących suszarek rozpyłowych.
Zamknięty reaktor wsadowy wykonany ze stali nierdzewnej jest wyposażony w ultrasonograf UIP2000hdT (2kW, 20kHz).
- Zamrażanie: Zamrażanie ultradźwiękowe może być stosowane w celu ograniczenia tworzenia się kryształków lodu w produktach spożywczych podczas procesu zamrażania. Proces ten polega na poddawaniu żywności działaniu fal dźwiękowych o wysokiej częstotliwości podczas zamrażania. Fale ultradźwiękowe wytwarzają wibracje, które zapobiegają tworzeniu się dużych kryształków lodu, dzięki czemu produkt ma gładszą konsystencję i lepszą jakość.
- Rozmrażanie: Rozmrażanie ultradźwiękowe może być stosowane w celu skrócenia czasu rozmrażania zamrożonych produktów spożywczych. Proces ten polega na poddaniu zamrożonego produktu działaniu fal ultradźwiękowych, które generują ciepło i przyspieszają proces rozmrażania. Ponieważ ultradźwięki promują bardzo równomierny rozkład energii, rozmrażanie ultradźwiękowe może być szczególnie przydatne w przypadku produktów trudnych do równomiernego rozmrożenia, takich jak mięso, owoce morza, owoce i warzywa.
W zamrażaniu, rozmrażaniu i suszeniu, ultradźwięki mocy powodują znaczną poprawę procesów przenoszenia masy i energii, co przyspiesza te procesy i czyni je bardziej ekonomicznymi. - Wykrywanie nieszczelności butelek: Ultradźwięki są bardzo skutecznym sposobem wykrywania nieszczelności i pęknięć w butelkach i puszkach napojów gazowanych, takich jak napoje gazowane, piwo, wino musujące itp. Ultradźwięki są również stosowane w odgazowywaniu napojów gazowanych, np. piwa przed butelkowaniem, w procesie znanym jako de-fobbing.
- Solenie / marynowanie: Solenie jest powszechnym procesem w konserwacji i produkcji żywności, zwłaszcza mięsa, ryb, sera i warzyw. Ultradźwięki skracają czas solenia i pozwalają na stosowanie zmniejszonych ilości chlorku sodu w porównaniu do tradycyjnie solonych produktów spożywczych i marynat.
- Nawodnienie: Ultradźwięki mocy to prosta, ale bardzo skuteczna metoda nawadniania lub ponownego nawadniania produktów spożywczych, takich jak suszone rośliny strączkowe (np. fasola, ciecierzyca) lub odwodnione grzyby. Ponieważ ultradźwięki otwierają pory komórkowe w żywności, woda może szybko przenikać. Prowadzi to do przyspieszonego pęcznienia roślin strączkowych, a następnie krótszego czasu gotowania.
- Dekrystalizacja miodu: Jako obróbka nietermiczna, ultradźwięki są skutecznie stosowane w celu zapobiegania tworzeniu się dużych kryształów cukru w miodzie. Ponadto, już utworzone duże kryształy w miodzie mogą być dekrystalizowane przez obróbkę ultradźwiękową. Jako wysoce skuteczna technika rozpuszczania, ultradźwięki typu sondowego rozpuszczają kryształy cukru, co skutkuje równomiernie gładkim miodem. Dodatkowo, ultradźwięki poprawiają jakość mikrobiologiczną miodu, ponieważ niepożądane drobnoustroje są inaktywowane z powodu efektu ultradźwiękowego rozbicia komórek.
- Smażenie: Smażenie ultradźwiękowe może być stosowane w celu zmniejszenia absorpcji oleju w smażonych produktach spożywczych. Proces ten polega na zanurzeniu mięsa lub warzyw w gorącym oleju przy jednoczesnym poddaniu go działaniu fal dźwiękowych o wysokiej częstotliwości. Fale ultradźwiękowe tworzą małe pęcherzyki na powierzchni żywności, które zmniejszają powierzchnię kontaktu między warzywem / mięsem a olejem, co skutkuje mniejszą absorpcją oleju i zdrowszym produktem końcowym. Smażenie ultradźwiękowe pozwala gotować żywność w niższych temperaturach, tworząc doskonałe profile smakowe, zachowując składniki odżywcze.
Dowiedz się, jak smażenie wspomagane ultradźwiękami zapewnia zdrowsze, bardziej aromatyczne i chrupiące frytki i chipsy ziemniaczane!
Wysokowydajne ultradźwięki do przetwarzania żywności
Przemysłowe procesory ultradźwiękowe Hielscher Ultrasonics to wysokowydajne ultradźwięki, które można precyzyjnie kontrolować, co pozwala na powtarzalne wyniki i stałą jakość produktu. Będąc w stanie zapewnić bardzo wysokie amplitudy, procesory ultradźwiękowe Hielscher mogą być używane do bardzo wymagających zastosowań.
Klienci są zadowoleni z wyjątkowej wytrzymałości i niezawodności systemów Hielscher Ultrasonics. Ultradźwięki Hielscher niezawodnie działają w trudnych warunkach, wymagających środowiskach i pracy 24/7, zapewniając tym samym wydajne i ekonomiczne przetwarzanie żywności. Ultradźwiękowa intensyfikacja procesu skraca czas przetwarzania i osiąga lepsze wyniki, tj. wyższą jakość, wyższe plony, nowe produkty.
Dzięki konsekwentnemu stosowaniu specjalnych materiałów, takich jak tytan, stal nierdzewna, ceramika lub szkło różnych gatunków, gwarantowana jest kompatybilność techniki z procesem.
Procesory ultradźwiękowe to przyjazne dla operatora i wygodne maszyny o niskich kosztach konserwacji i stosunkowo niskich kosztach.
Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania naszych ultradźwiękowców:
| Wielkość partii | natężenie przepływu | Polecane urządzenia |
|---|---|---|
| 0.5-1,5 mL | b.d. | VialTweeter | 1 do 500mL | 10-200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20-400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10-100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 do 150 l | 3 do 15 l/min | UIP6000hdT |
| b.d. | 10-100L/min | UIP16000 |
| b.d. | większe | klaster UIP16000 |
Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!
Projektowanie, produkcja i doradztwo – Jakość Made in Germany
Ultradźwięki Hielscher są dobrze znane z najwyższej jakości i standardów projektowych. Solidność i łatwa obsługa pozwalają na płynną integrację naszych ultradźwiękowców z obiektami przemysłowymi. Trudne warunki i wymagające środowiska są łatwo obsługiwane przez ultradźwięki Hielscher.
Hielscher Ultrasonics jest firmą posiadającą certyfikat ISO i kładzie szczególny nacisk na wysokowydajne ultradźwięki z najnowocześniejszą technologią i łatwością obsługi. Oczywiście ultradźwięki Hielscher są zgodne z CE i spełniają wymagania UL, CSA i RoHs.
Fakty, które warto znać
Jak działa ultradźwięki w przetwórstwie żywności?
Ultradźwiękowe przetwarzanie żywności jest dobrze ugruntowaną technologią wykorzystywaną w zastosowaniach związanych z przetwarzaniem żywności, takich jak mieszanie i homogenizacja, emulgowanie, ekstrakcja, rozpuszczanie, odgazowywanie. & odgazowywanie, zmiękczanie mięsa, krystalizacja, a także funkcjonalizacja i modyfikacja półproduktów i końcowych produktów spożywczych. Instalowane od dziesięcioleci w zakładach produkcji żywności, ultradźwiękowe procesory żywności Hielscher są wyrafinowane i opracowane w celu spełnienia wymagań przemysłu. Procesory ultradźwiękowe wykorzystują siły fizyczne wytwarzane przez fale ultradźwiękowe, co powoduje powstawanie kawitacji.
Czym jest kawitacja akustyczna?
Kawitacja akustyczna, znana również jako kawitacja ultradźwiękowa, to wzrost i zapadanie się drobnych pęcherzyków próżniowych w polu ultradźwiękowym generowanym w cieczach lub zawiesinach. Pęcherzyki kawitacyjne rosną podczas naprzemiennych cykli wysokiego / niskiego ciśnienia, które są odpowiednio fazami kompresji i rozrzedzania. Po wzroście w kilku naprzemiennych cyklach ciśnienia, pęcherzyk próżniowy osiąga punkt, w którym nie może wchłonąć więcej energii, tak że pęcherzyk imploduje gwałtownie podczas cyklu wysokiego ciśnienia. Podczas zapadania się pęcherzyka występują lokalnie ekstremalne warunki, w tym ekstremalne temperatury do 5000 K z bardzo wysokimi szybkościami ogrzewania i chłodzenia, ciśnienia do 2000 atm i odpowiadające im różnice ciśnień oraz strumienie cieczy o prędkości do 280 m/s. W tych kawitacyjnych “hot-spoty”Lokalnie ekstremalne siły tworzą warunki fizyczne, które powodują mieszanie, ekstrakcję i zwiększony transfer masy.
Kawitacja akustyczna, generowana przez ultradźwięki o wysokiej intensywności i niskiej częstotliwości, wytwarza intensywne siły ścinające i lokalnie występujące wysokie różnice ciśnień i temperatur, które zapewniają niezbędny wpływ na intensywne mieszanie i przenoszenie masy. Te ultradźwiękowe siły ścinające są z powodzeniem stosowane w przetwórstwie żywności.
Literatura/Referencje
Homogenizator ultradźwiękowy UIP6000hdT zainstalowany w zakładzie przetwórstwa spożywczego.
Ultradźwiękowa ekstrakcja składników roślinnych za pomocą ultrasonicator UP400St
Od testów wykonalności po optymalizację procesu i instalację przemysłową – Hielscher Ultrasonics jest Twoim partnerem w udanych procesach ultradźwiękowych!