Ecografie în industria alimentară

Aplicarea ultrasunetelor de putere este utilizată pentru numeroase aplicații în prelucrarea alimentelor, inclusiv extracția, omogenizarea, pasteurizarea și fermentarea. Ca tratament non-termic, ultrasonication îmbunătățește procesele de producție alimentară prin randamente mai mari, calitate superioară, profiluri îmbunătățite de nutrienți și arome, precum și procesarea cu economie de timp și costuri.

Aplicații cu ultrasunete în prelucrarea alimentelor

Ultrasunetele de putere au o gamă largă de aplicații în prelucrarea alimentelor, inclusiv extracția, amestecarea, emulsionarea, pasteurizarea, degazarea și frăgezirea cărnii. Pe lângă aceste aplicații principale, ultrasunetele de putere sunt aplicate și pentru a îmbunătăți congelarea, dezghețarea și uscarea produselor alimentare.
Avantajele majore ale ultrasunetelor de mare intensitate sunt legate de îmbunătățirea diferitelor operațiuni de prelucrare a alimentelor, ar fi reducerea timpului de procesare, creșterea randamentelor, îmbunătățirea calității produselor și permit o mai mare economie de costuri și timp, prelucrare economică.

În paragraful următor, puteți găsi principalele aplicații ale ultrasunetelor de înaltă intensitate în industria alimentară:

• Extracție: Ecografia poate fi utilizată pentru a extrage compuși bioactivi din materiale vegetale, cum ar fi antioxidanți, pigmenți și uleiuri esențiale. Acest proces este cunoscut sub numele de extracție asistată sonicare și poate fi utilizat pentru a produce extracte de înaltă calitate într-un timp mai scurt și cu un consum mai mic de solvenți decât metodele tradiționale.
• Omogenizare și emulsionare: Omogenizarea cu ultrasunete poate fi utilizată pentru a produce emulsii stabile și suspensii, ar fi pansamentele pentru salate, maioneza, cremele și produsele lactate. Procesul implică utilizarea undelor sonore de înaltă frecvență pentru a descompune globulele de grăsime din lichid, rezultând o textură netedă și uniformă.
  Găsiți instrucțiunile pas cu pas și un videoclip pentru emulsionarea maionezei cu ultrasunete aici!
• Conservare: Ultrasunetele de înaltă intensitate pot fi utilizate pentru a inactiva microorganismele, cum ar fi bacteriile și drojdiile, în produsele alimentare. Procesul, cunoscut sub numele de pasteurizare asistată de sonicare, poate prelungi termenul de valabilitate al produselor alimentare și poate reduce riscul bolilor alimentare. Ca tehnică de prelucrare non-termică, sonicare evită utilizarea temperaturilor foarte ridicate, prevenind astfel degradarea aferentă a nutrienților sensibili la căldură.

• Degazare: Odată cu aplicarea ultrasunetelor la un lichid, bulele de gaz prinse în lichide sunt agitate. În consecință, aceste bule de aer și gaze se apropie una de cealaltă și se coagulează. Aceasta înseamnă că acestea cresc până la o dimensiune mai mare a bulelor, ceea ce le permite să plutească în partea superioară a lichidului și pot fi îndepărtate cu ușurință.
• Dizolvarea: Datorită capacităților sale remarcabile de amestecare și amestecare, ultrasunetele sunt extrem de eficiente pentru a produce soluții foarte saturate și chiar suprasaturate. Aceasta este utilizată în procesele de cristalizare, precum și în producția de saramuri.
• Fermentare: Pe măsură ce undele cu ultrasunete perforează și descompun pereții celulari ai microorganismelor, ele devin mai sensibile la procesul de fermentație. În același timp, ultrasunetele accelerează transportul nutrienților și oxigenului către microorganisme, sporind astfel activitatea lor metabolică. În general, ultrasonication crește rata de fermentație, reduce timpul de fermentare, și de a îmbunătăți randamentul produsului final dorit. Această tehnologie este deosebit de utilă pentru producția de produse alimentare și băuturi, cum ar fi lactate, iaurt, bere, kombucha și vin.
• Reducerea vâscozității înainte de uscarea prin pulverizare: Forțele de forfecare cu ultrasunete pot reduce semnificativ vâscozitatea în subțierea forfecării și suspensiile tixotrope. Aplicarea subțierii prin forfecare cu ultrasunete înainte de pulverizare și uscătoare prin pulverizare permite creșterea semnificativă a debitului prin echipamentul de pulverizare. Turnurile de uscare prin pulverizare sunt adesea gâtul sticlei în linia de producție. Cu ultrasunete, capacitatea uscătoarelor de pulverizare existente poate fi mărită.

• Congelare: Congelarea cu ultrasunete poate fi utilizată pentru a reduce formarea cristalelor de gheață în produsele alimentare în timpul procesului de înghețare. Procesul implică supunerea alimentelor la unde sonore de înaltă frecvență în timp ce sunt înghețate. Undele cu ultrasunete creează vibrații care împiedică formarea cristalelor mari de gheață, rezultând un produs cu o textură mai fină și o calitate mai bună.
• Decongelare: Decongelarea cu ultrasunete poate fi utilizată pentru a reduce timpul de dezghețare a produselor alimentare congelate. Procesul implică supunerea produsului congelat undelor cu ultrasunete, care generează căldură și accelerează procesul de dezghețare. Deoarece ultrasunetele promovează o distribuție foarte uniformă a energiei, dezghețarea cu ultrasunete poate fi deosebit de utilă pentru produsele dificil de dezghețat uniform, cum ar fi carnea, fructele de mare, fructele și legumele.
  În congelare, dezghețare și uscare, ultrasunetele de putere determină îmbunătățiri semnificative ale proceselor de transfer de masă și energie, ceea ce accelerează aceste procese și le face mai economice.
• Detectarea scurgerilor din sticlă: Ecografia este o modalitate foarte eficientă de a detecta scurgeri și fisuri în sticle și cutii de băuturi carbonice, cum ar fi sifon, bere, vin spumant etc. Ultrasonics este, de asemenea, aplicat în degazarea băuturilor carbogazoase, de exemplu, bere înainte de îmbuteliere, un proces cunoscut sub numele de de-fobbing.
• Saramura / decapare: Saramura este un proces comun în conservarea și fabricarea alimentelor, în special pentru carne, pește, brânză și legume. Ultrasonication scurtează timpul de saramură și permite utilizarea unor cantități reduse de clorură de sodiu în comparație cu alimentele tradiționale sărate și murături.
• Hidratare/Rehidratare: Ultrasunetele de putere sunt o metodă simplă, dar extrem de eficientă pentru hidratarea sau rehidratarea produselor alimentare, cum ar fi leguminoasele uscate (de exemplu, fasole, năut) sau ciupercile deshidratate. Deoarece ultrasunetele deschid porii celulari în alimente, apa poate pătrunde rapid. Acest lucru duce la umflarea accelerată a impulsurilor și, ulterior, la un timp de gătire mai scurt.
• Decristalizarea mierii: Ca tratament non-termic, ultrasunetele sunt utilizate în mod eficient pentru a preveni formarea de cristale mari de zahăr în miere. În plus, cristalele mari deja formate în miere pot fi decristalizate prin tratament cu ultrasunete. Ca tehnică de dizolvare extrem de eficientă, ultrasonicators de tip sondă dizolvă cristale de zahăr rezultând într-o miere netedă uniformă. În plus, ultrasunetele îmbunătățesc calitatea microbiologică a mierii, deoarece microbii nedoriți sunt inactivați datorită efectului perturbării celulelor cu ultrasunete.
• Prăjire: Prăjirea cu ultrasunete poate fi utilizată pentru a reduce absorbția uleiului în produsele alimentare prăjite. Procesul implică scufundarea cărnii sau legumelor în ulei fierbinte, supunându-l în același timp undelor sonore de înaltă frecvență. Undele cu ultrasunete creează bule mici pe suprafața alimentelor, care reduc zona de contact dintre legume / carne și ulei, rezultând o absorbție mai mică a uleiului și un produs final mai sănătos. Prăjirea cu ultrasunete permite gătirea alimentelor la temperaturi mai scăzute, creând profiluri superioare de aromă, păstrând substanțele nutritive.
  Aflați cum prăjirea asistată ultrasonically produce cartofi prăjiți și chipsuri de cartofi mai sănătoși, mai aromate, mai crocante!

Ultrasonicators de înaltă performanță pentru prelucrarea alimentelor

Hielscher Ultrasonics procesoare industriale cu ultrasunete sunt ultrasonicators de înaltă performanță, care sunt controlabile cu precizie și permit astfel rezultate reproductibile și calitatea continuă a produsului. Fiind capabil să furnizeze amplitudini foarte mari, Hielscher procesoare cu ultrasunete pot fi utilizate pentru aplicații foarte solicitante.
Clienții sunt mulțumiți de robustețea remarcabilă și fiabilitatea sistemelor Hielscher Ultrasonics. Hielscher ultrasonicators rula în mod fiabil în domenii de aplicare grele, medii solicitante și funcționare 24/7 și asigură astfel prelucrarea eficientă și economică a alimentelor. Intensificarea procesului cu ultrasunete reduce timpul de procesare și obține rezultate mai bune, adică o calitate superioară, randamente mai mari, produse noi.
Prin aplicarea consecventă a materialelor speciale, cum ar fi, de exemplu, titan, oțel inoxidabil, ceramică sau sticlă de diferite grade, compatibilitatea tehnicii cu procesul este garantată.
Procesoarele cu ultrasunete sunt mașini prietenoase cu operatorul și convenabile, cu întreținere redusă și un cost relativ scăzut.

Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității aproximative de procesare a ultrasonicators noastre:

Proiectare, fabricație și consultanță – Calitate Made in Germany

Hielscher ultrasonicators sunt bine-cunoscute pentru cele mai înalte standarde de calitate și design. Robustețea și funcționarea ușoară permit integrarea fără probleme a ultrasonicators noastre în instalații industriale. Condiții dure și medii solicitante sunt ușor de manipulat de ultrasonicators Hielscher.

Hielscher Ultrasonics este o companie certificată ISO și pune un accent deosebit pe ultrasonicators de înaltă performanță cu tehnologie de ultimă oră și ușurință în utilizare. Desigur, ultrasonicators Hielscher sunt conforme CE și îndeplinesc cerințele UL, CSA și RoHs.

Fapte care merită știute

Cum funcționează ultrasunetele în prelucrarea alimentelor?

Prelucrarea alimentelor cu ultrasunete este o tehnologie bine stabilită utilizată pentru aplicațiile de prelucrare a alimentelor, ar fi amestecarea și omogenizarea, emulsionarea, extracția, dizolvarea, degazarea & dezaerarea, frăgezirea cărnii, cristalizarea, precum și funcționalizarea și modificarea produselor intermediare și alimentare finale. Fiind instalat de zeci de ani în fabricile de producție alimentară, procesoarele de alimente cu ultrasunete Hielscher sunt sofisticate și dezvoltate pentru a satisface cerințele industriei. Procesoarele cu ultrasunete aplică forțe fizice create de undele cu ultrasunete de putere, ceea ce duce la generarea de cavitație.

Ce este cavitația acustică?

Cavitație acustică, de asemenea, cunoscut sub numele de cavitație cu ultrasunete, este creșterea și colapsul bulelor de vid minute într-un câmp ultrasonic generat în lichide sau suspensii. Bulele de cavitație cresc în timpul ciclurilor alternative de înaltă presiune / joasă presiune, care sunt faze de compresie și, respectiv, rarefiere. După ce a crescut de-a lungul mai multor cicluri de presiune alternativă, bula de vid ajunge la un punct în care nu poate absorbi mai multă energie, astfel încât bula implodează violent în timpul unui ciclu de înaltă presiune. În timpul prăbușirii bulei, apar condiții extreme la nivel local, inclusiv temperaturi extreme de până la 5.000K cu rate foarte mari de încălzire și răcire, presiuni de până la 2000atm și diferențe de presiune corespunzătoare și jeturi de lichid cu o viteză de până la 280 m / s. În aceste cavitaționale “puncte fierbinți”, forțele extreme locale creează condiții fizice, care au ca rezultat amestecarea, extracția și creșterea transferului de masă.

Cavitația acustică, generată de ultrasunete de înaltă intensitate, de joasă frecvență, creează forțe intense de forfecare și diferențe locale de presiune și temperatură ridicate, care asigură impactul necesar pentru amestecarea intensă și transferul de masă. Aceste forțe de forfecare cu ultrasunete sunt aplicate cu succes pentru prelucrarea alimentelor.

Literatură/Referințe

• Li, Fei (2012): Development of Nano-material for Food Packaging. PhD Dissertation at Università degli Studi di Milano.
• Kentish, Sandra; Ashokkumar, Meiyazhagan (2011): The Use of Power Ultrasound to enhance Food Processing Technologies.
• Liu, C.F.; Zhou, W.B. (2008): Stimulating Bio-yogurt Fermentation by High Intensity Ultrasound Processing. Food Science Technology 2008.
• Misra, N.N.; Deora, Navneet Singh; Tiwari, Brijesh, Cullen, Patrick J. (2013): Ultrasound for Improved Crystallisation in Food Processing. Food Engineering Reviews 5(1), 2013. 36-44.
• Shalmashi, Anvar (2009): Ultrasound-Assisted Extraction of Oil from Tea Seeds. Journal of Food Lipids 16, 2009. 465–474.
• Uppala, Shivani; Kaur, Khushwinder; Kumar, Rajendra; Kaur Kahlon, Nakshdeep; Singh, Rachna; Mehta, S.K. (2017): Encompassment of Benzyl Isothiocyanate in cyclodextrin using ultrasonication methodology to enhance its stability for biological applications. Ultrasonics Sonochemistry 39, 2017. 25-33.
• Wu, J.; Gamage, T.V; Vilkhu, K.S:; Simons, L.K.; Mawson, R. (2007): Effect of thermosonication on quality improvement of tomato juice. Innovative Food Science and Emerging Technologies 9, 2008. 186–195.