Ultrasonication și aplicațiile sale multiple în prelucrarea alimentelor

Ultrasunetele de putere oferă posibilități multiple pentru aplicații eficiente și fiabile de procesare a alimentelor. Cele mai frecvente aplicații din industria alimentară includ amestecarea & omogenizarea, emulsionarea, dispersarea, întreruperea celulară și extracția materialului intracelular, activarea sau dezactivarea enzimelor (care depinde de intensitatea ultrasunetelor), conservarea, stabilizarea, dizolvarea și cristalizarea, hidrogenarea, frăgezirea cărnii, maturarea, îmbătrânirea și oxidarea, precum și degazarea și uscarea prin pulverizare.

Vă prezentăm mai jos la diferite aplicații selectate de sonicatori Hielscher în prelucrarea alimentelor. Vă rugăm să faceți clic pe linkurile specifice pentru a obține informații detaliate despre aplicarea care vă interesează!

Extracția aromelor și a compușilor bioactivi cu ajutorul ultrasunetelor

Extracția cu ultrasunete este utilizată pe scară largă în industria alimentară pentru recuperarea eficientă a compușilor bioactivi, a moleculelor aromatice și a proteinelor prin aplicarea ultrasunetelor de înaltă intensitate care sporesc transferul de masă și perturbă structurile celulare. Efectele de cavitație rezultate cresc randamentul și viteza de extracție în timp ce funcționează la temperaturi scăzute, contribuind la conservarea compușilor sensibili și permițând o prelucrare curată și scalabilă fără solvenți agresivi.

Extracția cu ultrasunete este frecvent utilizată pentru extragerea compușilor bioactivi. Exemple proeminente de extracție cu ultrasunete includ:

 

 

Emulsificarea cu ultrasunete a sosurilor, pansamentelor și cremelor

Prin aplicarea sonicării la amestecurile de ulei/apă, bucătarii și cercetătorii din domeniul alimentar obțin emulsii ultrafine și stabile – fără căldură excesivă sau aditivi sintetici. De la sosuri cremoase, vinaigrete catifelate la creme fără lapte și spume delicate, cavitarea cu ultrasunete permite un control precis asupra dimensiunii și dispersiei picăturilor.
Aflați mai multe despre emulsiile alimentare cu ultrasunete!

Fermentarea cu ultrasunete a iaurtului

Iaurtul este un produs lactat fermentat care poate fi produs numai prin lapte sau prin adăugarea de culturi bacteriene. Tulpinile de bifidobacterii (de exemplu, BB-12, BB-46, B breve) sunt probiotice comune utilizate pentru fermentarea iaurtului. Cavitația cu ultrasunete aplicată celulelor bacteriene poate provoca distrugerea lor și, simultan, eliberarea de β-galactozidază. β-galactozidaza este o enzimă hidrolază care este puternic utilizată în industria de prelucrare a laptelui. Fermentația asistată ultrasonically este accelerată datorită unei hidrolize mai rapide a lactozei care rezultă din eliberarea indusă ultrasonically a β-galactozidazei din celulele bifidobacteriilor.
Omogenizarea cu ultrasunete are ca efect ruperea globulelor de grăsime din lapte și o distribuție de dimensiuni foarte fine.
Ultrasonication poate accerlerata rata de fermentare (reducerea timpului total de producție de până la 40%) și de a îmbunătăți caracteristicile de calitate ale iaurtului, rezultând o vâscozitate mai mare, coagulum mai puternic și textura superioară.

Omogenizarea cu ultrasunete a laptelui

Laptele (de exemplu, lapte de vacă, bivoliță, capră sau cămilă) este o emulsie sau un sistem coloidal care constă în globule de grăsime butirică într-un fluid pe bază de apă care conține carbohidrați dizolvați, proteine și minerale. Deoarece grăsimea și apa tind să se separe în două faze, laptele trebuie omogenizat pentru a obține un produs uniform. Omogenizarea înseamnă distribuția uniformă a moleculelor de grăsime în lichidul din lapte. Ecografia este o metodă bine cunoscută utilizată pentru diverse aplicații în prelucrarea produselor lactate. Tratamentul cu ultrasunete al laptelui are ca rezultat globule de grăsime omogenizate, care sunt distribuite uniform și uniform. Omogenizarea prin ultrasunete de mare putere este, de asemenea, eficientă pentru substituțiile de lapte (vegane / fără lactate) derivate din plante, cum ar fi laptele de nucă de cocos sau laptele de soia.
Studiul lui Sfakianakis și Tzia (2012) arată că omogenizarea cu ultrasunete reduce dimensiunea globulelor de grăsime din lapte (MFG). Imaginile microscopice de mai jos arată efectele sonicare asupra dimensiunii picăturilor de grăsime din lapte. Amplitudinea scăzută (150W) nu a avut un efect de omogenizare satisfăcător (Fig.2); dimensiunea MFG și distribuția lor au fost similare cu laptele netratat (comparați figurile 1 și 2). Ecografia de amplitudine medie (267,5, 375 W) a avut un efect bun de omogenizare; Diametrul mediu MFG a fost de 2 μm (Fig. 3, 4). Ultrasunetele cu amplitudine mai mare (750W) au redus semnificativ dimensiunea MFG (Fig. 6), făcându-le abia vizibile la microscopul optic (mărire 100x); Dimensiunea medie a diametrului lor a fost de 0,3 μm.

Chandrapala et al. (2012) a investigat efectul ultrasonication asupra cazeinei și calciului. Ei au aplicat unde ultrasonice (20kHz) la probe de lapte proaspăt degresat, cazeină micelară reconstituită și pulbere de cazeină. Ei au sonicat probele până când globulele de grăsime din lapte au fost reduse la aproximativ 10nm. Analiza laptelui sonicat arată că dimensiunea micelelor de cazeină este neschimbată. O mică creștere a proteinei solubile din zer și o scădere corespunzătoare a vâscozității a apărut, de asemenea, în primele câteva minute de sonicare. Studiul a fost stabilit că micelii de cazeină sunt stabile în timpul sonicare și concentrația de calciu solubil nu este afectată de tratamentul cu ultrasunete. [Chandrapala și colab., 2012]

Cristalizarea zahărului cu ultrasunete pentru produse de cofetărie

Sonicare controlată permite inițierea însămânțarea cristalelor (crearea de nuclee) și pentru a influența creșterea cristalelor. Sub iradiere cu ultrasunete, se formează mai mici și, prin urmare, se formează mai multe cristale. Ultrasunetele ajută procesul de cristalizare în două moduri: În primul rând, ultrasunetele de putere sunt un instrument foarte eficient pentru a crea o soluție uniformă, care este substanța inițială pentru cristalizare. În a doua etapă, ultrasunetele susțin formarea unui număr mare de nuclee. În timp ce nucleația slabă creează un număr mai mic de cristale mari, nucleația eficientă formează o cantitate mare de cristale mici de dimensiuni fine. În câmpul acustic, devine chiar posibil să se inițieze nuclearea zaharurilor care sunt în mod normal opuse cristalizării (de exemplu, D-fructoză, sorbitol).
Modificarea cu ultrasunete a cristalizării este interesantă pentru formularea bomboanelor, produselor de cofetărie, spread-urilor, înghețatei, frișcă și ciocolatei.

Hidrogenarea cu ultrasunete a uleiurilor comestibile

Hidrogenarea uleiurilor vegetale este un proces industrial important la scară largă. Prin hidrogenare, uleiurile vegetale lichide sunt transformate în grăsimi solide sau semisolide (de exemplu, margarină). Din punct de vedere chimic, acizii grași nesaturați sunt transformați în timpul Transfer de fază catalizat reacția de hidrogenare în acizii grași saturați corespunzători prin adăugarea de atomi de hidrogen la legăturile duble. Acest proces catalitic poate fi accelerat prin ultrasonication de mare putere. Un catalizator utilizat în mod obișnuit este nichelul. Grăsimile hidrogenate sunt utilizate pe scară largă ca agenți de scurtare în produsele de panificație. Un avantaj al grăsimilor saturate este tendința lor mai scăzută la oxidare și, prin urmare, un risc mai mic de râncezire.

Lichefierea cu ultrasunete a mierii

Ecografia oferă o metodă eficientă non-termică, cristalele din miere pentru a lichefia și distruge drojdia, fără a afecta calitatea mierii.
Click aici pentru a afla mai multe!

Stabilizarea cu ultrasunete a sucurilor și smoothie-urilor

Ca tehnică non-termică a procesului alimentar, ultrasunetele oferă un tratament ușor, dar eficient, care intensifică aromele și stabilizează și conservă sucurile, smoothie-urile, sosurile și piureurile. Rezultatele tratamentelor cu suc cu ultrasunete includ arome îmbunătățite, stabilizare și conservare.
Citiți aici mai multe despre îmbunătățirea cu ultrasunete a sucurilor & Piureuri!
Citiți mai multe despre prelucrarea cu ultrasunete a tomatelor!
Aflați cum sonicarea păstrează sucul de căpșuni îndulcit cu stevia, îmbunătățind în același timp profilul nutrițional!

Îmbătrânirea cu ultrasunete a vinului & lichior

Ultrasunetele electrice ajută la îmbibarea vinului și a băuturilor spirtoase datorită capacității sale eficiente de extracție și transferului de masă intensificat semnificativ între țesutul lemnos și băutura alcoolică.
Click aici pentru a afla mai multe despre posibilitățile de tratament cu vin cu ultrasunete!
Procesul de fermentare a vinului, mustului, berii și sake poate fi, de asemenea, crescut substanțial. Au fost atinse rate de accelerare de 50% până la 65%!
Pentru a obține mai multe informații despre fermentația asistată ultrasonically, vă rugăm să faceți clic aici!

Congelarea înghețatei accelerată ultrasonically

Pentru producția de înghețată, este necesar un amestec de înghețată. Acest amestec de înghețată constă din lapte, lapte praf, smântână, unt sau grăsime vegetală, zahăr, masă uscată, emulgator, stabilizator, precum și aditivi precum fructe, nuci, arome și coloranți. Acest amestec special trebuie omogenizat și pasteurizat, apoi este agitat încet în timpul procesului de congelare pentru a preveni formarea cristalelor mari de gheață. Astfel, bule de aer foarte mici sunt amestecate (așa-numitul proces de aerare) pentru a spuma înghețata, obținând un desert rece cu textură lină. Acesta este pasul procesului, în cazul în care ultrasonication poate fi aplicat pentru a spori calitatea înghețatei.
În timpul procesului de congelare, din apa supraînghețată se formează cristale. Morfologia cristalelor de gheață joacă un rol important în ceea ce privește proprietățile texturale și fizice ale alimentelor congelate și semi-congelate. Deoarece dimensiunea și distribuția cristalelor de gheață sunt deosebit de importante pentru calitatea produselor din țesuturi decongelate, în cazul înghețatei, sunt preferate cristalele de gheață mai mici, deoarece cristalele mari determină o textură înghețată. Nuclearea este cel mai important factor de control al distribuției dimensiunii cristalelor în timpul cristalizării. Prin urmare, rata de congelare este, de obicei, parametrul utilizat pentru a controla dimensiunea și distribuția cristalelor de gheață din înghețată. În timpul biciuirii și congelării, se injectează aer pentru a obține textura netedă a înghețatei. Așa-numitul “depășire”, cantitatea de aer injectată este proporțională - în funcție de rețeta specifică - proporțional cu volumul combinat de solide și apă. Astfel, depășirea variază în funcție de diferitele formule de înghețată și de fluxurile de prelucrare. Înghețata standard prezintă o depășire de 100%, ceea ce înseamnă că produsul final constă dintr-un volum egal de amestec de înghețată și bule de aer.
Utilizarea omogenizatoarelor cu ultrasunete Hielscher de mare putere oferă o calitate mai bună a înghețatei prin reducerea dimensiunii cristalului de gheață și evitarea încrustării unei suprafețe de îngheț. O consistență mai bună și o senzație de gură mai cremoasă se obține datorită dimensiunii reduse a cristalului de înghețată și distribuției îmbunătățite a bulelor de aer. Timpii de congelare semnificativ mai scurți conduc la o capacitate mai mare a procesului și la un proces de producție mai eficient din punct de vedere energetic.

Aerarea cu ultrasunete a aluatului

Aplicarea ultrasunetelor de putere în timpul etapei de amestecare a aluatului îmbunătățește calitatea tortului de burete în ceea ce privește duritatea mai mică și elasticitatea, coeziunea și elasticitatea mai mare a tortului. Pentru teste, toate ingredientele au fost amestecate împreunăîn conformitate cu "all-in” ceea ce înseamnă că făina integrală cu conținut scăzut de proteine, emulsificatorul, amidonul de porumb, zahărul, praful de copt, sarea și ouăle proaspete întregi au fost adăugate simultan pentru a formula aluatul. Înainte de sonicare, ingredientele au fost amestecate uniform, astfel încât ultrasunetele să fie aplicate la un amestec uniform de aluat. Prăjitura aerată cu ultrasunete a prezentat o duritate, o gumozitate și o masticabilitate mai scăzute, în timp ce elasticitatea, coeziunea și reziliența prăjiturii au fost ușor mai mari decât cele ale prăjiturii de control.

Cristalizarea cu ultrasunete și conching de ciocolată

Sonicare este bine cunoscut pentru capacitatea sa de extracție. Din boabele de cacao, untul de cacao poate fi eliberat din celule prin măcinare și extracție cu ultrasunete.
Ecografia este o tehnică alternativă pentru a sparge cristalele de zahăr din ciocolată și oferă, prin urmare, efecte similare cu conching-ul.

Frăgezirea cu ultrasunete a cărnii

Aplicarea undelor ultrasonice puternice la carne duce la frăgezirea structurii cărnii. O frăgezire semnificativă se realizează prin eliberarea proteinelor miofibrilare din celulele musculare. Pe lângă efectul de frăgezire, ultrasunetele îmbunătățesc capacitatea de legare a apei și coeziunea cărnii.
Găsiți mai multe informații despre frăgezirea cărnii cu ultrasunete de putere și sonicatorul MeatBuzzer aici!

Sonicare în bucătării și baruri

Procesatorii de alimente cu ultrasunete și-au găsit drumul spre bucătăria gourmet, de asemenea. Hielscher ultrasonicators sunt folosite de bucătar premium, ar fi de către bucătarul premiat cu două stele Michelin Sang-Hoon Degeimbre.
Click aici, dacă sunteți interesat de rețeta faimosului său stoc de creveți cu ultrasunete!
Pentru rețete de cocktail cu ultrasunete, click aici!

 

Sonicatoare pentru prelucrarea alimentelor Kosher și Halal

Hielscher Ultrasonics poate oferi certificare kosher sau halal pentru sonicatorii săi la cerere. Acest lucru înseamnă că sonicators au fost fabricate și prelucrate în conformitate cu liniile directoare stricte ale acestor legi dietetice religioase. Certificarea Kosher asigură faptul că sonicatorii au fost produși fără subproduse sau derivate de origine animală, în timp ce certificarea halal verifică faptul că sonicatorii au fost manipulați într-un mod care este în concordanță cu principiile dietetice islamice.

Dacă aveți nevoie de un sonicator Hielscher certificat kosher sau halal, vă rugăm să ne contactați și vom fi bucuroși să aranjăm certificarea necesară.