Применение силового ультразвука используется для многочисленных применений в пищевой промышленности, включая экстракцию, гомогенизацию, пастеризацию и ферментацию. В качестве нетермической обработки ультразвук улучшает процессы производства пищевых продуктов за счет более высоких урожаев, более высокого качества, улучшенных питательных веществ и вкусовых профилей, а также экономии времени и затрат на обработку.

Ультразвуковые применения в пищевой промышленности

Силовой ультразвук имеет широкий спектр применения в пищевой промышленности, включая экстракцию, смешивание, эмульгирование, пастеризацию, дегазацию и размягчение мяса. Помимо этих основных применений, силовой ультразвук также применяется для улучшения замораживания, размораживания и сушки пищевых продуктов.
Основные преимущества высокоинтенсивного ультразвука связаны с улучшением различных операций по переработке пищевых продуктов, таких как сокращение времени обработки, увеличение выхода, улучшение качества продукции и обеспечение более экономичной и экономичной обработки.

В следующем параграфе вы можете найти основные области применения высокоинтенсивного ультразвука в пищевой промышленности:

• Извлечение: Ультразвук можно использовать для извлечения биологически активных соединений из растительных материалов, таких как антиоксиданты, пигменты и эфирные масла. Этот процесс известен как экстракция с помощью ультразвука и может использоваться для производства высококачественных экстрактов за более короткое время и с меньшим потреблением растворителя, чем традиционные методы.
• Гомогенизация и эмульгирование: Ультразвуковая гомогенизация может быть использована для получения стабильных эмульсий и суспензий, таких как заправки для салатов, майонез, кремы и молочные продукты. Процесс включает в себя использование высокочастотных звуковых волн для разрушения жировых шариков в жидкости, что приводит к гладкой и однородной текстуре.
• Сохранение: Ультразвук высокой интенсивности может быть использован для инактивации микроорганизмов, таких как бактерии и дрожжи, в пищевых продуктах. Процесс, известный как пастеризация с помощью ультразвука, может продлить срок годности пищевых продуктов и снизить риск болезней пищевого происхождения. Как нетермический метод обработки, обработка ультразвуком предотвращает использование очень высоких температур и связанную с этим деградацию термочувствительных питательных веществ.

• Дегазация: При применении ультразвука к жидкости пузырьки газа, попавшие в жидкости, перемешиваются. Как следствие, эти пузырьки воздуха и газа сближаются друг с другом и сливаются. Это означает, что они вырастают до большего размера пузырьков, что позволяет им всплывать в верхнюю часть жидкости и легко удаляться.
• Растворение: Благодаря своим выдающимся возможностям смешивания и смешивания, ультразвук очень эффективен для получения высоконасыщенных и даже пересыщенных растворов. Это используется в процессах кристаллизации, а также в производстве рассолов.
• Брожение: По мере того, как ультразвуковые волны перфорируют и разрушают клеточные стенки микроорганизмов, они становятся более восприимчивыми к процессу ферментации. В то же время ультразвук ускоряет транспортировку питательных веществ и кислорода к микроорганизмам, тем самым усиливая их метаболическую активность. В целом, ультразвук увеличивает скорость ферментации, сокращает время ферментации и улучшает выход желаемого конечного продукта. Эта технология особенно полезна для производства продуктов питания и напитков, таких как молочные продукты, йогурт, пиво, чайный гриб и вино.
• Снижение вязкости перед распылительной сушкой: Ультразвуковые силы сдвига могут значительно снизить вязкость в истонченных и тиксотропных суспензиях. Применение ультразвукового прореживания перед распылением и распылительными сушилками позволяет значительно увеличить пропускную способность распылительного оборудования. Распылительные сушильные башни часто являются узким местом на производственной линии. С помощью ультразвука можно увеличить производительность существующих распылительных сушилок.

• Замораживание: Ультразвуковое замораживание может быть использовано для уменьшения образования кристаллов льда в пищевых продуктах в процессе замораживания. Процесс включает в себя воздействие на пищу высокочастотных звуковых волн во время ее замораживания. Ультразвуковые волны создают вибрации, которые препятствуют образованию крупных кристаллов льда, в результате чего продукт имеет более гладкую текстуру и лучшее качество.
• Таяние: Ультразвуковое размораживание можно использовать для сокращения времени оттаивания замороженных пищевых продуктов. Процесс включает в себя воздействие на замороженный продукт ультразвуковых волн, которые выделяют тепло и ускоряют процесс оттаивания. Поскольку ультразвук способствует очень равномерному распределению энергии, ультразвуковое размораживание может быть особенно полезным для продуктов, которые трудно разморозить равномерно, таких как мясо, морепродукты, фрукты и овощи.
  При замораживании, оттаивании и сушке силовой ультразвук вызывает значительные улучшения в процессах переноса массы и энергии, что ускоряет эти процессы и делает их более экономичными.
• Обнаружение утечки бутылки: Ультразвук является очень эффективным способом обнаружения утечек и трещин в бутылках и банках углекислых напитков, таких как газировка, пиво, игристое вино и т. Д. Ультразвук также применяется при дегазации газированных напитков, например, пива перед розливом в бутылки, процесс, известный как дефоббинг.
• Засолка / маринование: Рассол является распространенным процессом при консервировании и производстве пищевых продуктов, особенно мяса, рыбы, сыра и овощей. Ультразвук сокращает время рассола и позволяет использовать уменьшенное количество хлорида натрия по сравнению с традиционными солеными продуктами и соленьями.
• Гидратация / регидратация: Силовой ультразвук — это простой, но высокоэффективный метод гидратации или регидратации пищевых продуктов, таких как сушеные бобовые (например, фасоль, нут) или обезвоженные грибы. Поскольку ультразвук открывает клеточные поры в пище, вода может быстро проникать внутрь. Это приводит к ускоренному набуханию бобовых и, как следствие, к сокращению времени приготовления.
• Декристаллизация меда: В качестве нетермической обработки ультразвук эффективно используется для предотвращения образования крупных кристаллов сахара в меде. Кроме того, уже сформированные крупные кристаллы в меде могут быть декристаллизованы ультразвуковой обработкой. В качестве высокоэффективного метода растворения ультразвуковые аппараты зондового типа растворяют кристаллы сахара, в результате чего получается равномерно гладкий мед. Кроме того, ультразвук улучшает микробиологическое качество меда, поскольку нежелательные микробы инактивируются из-за эффекта ультразвукового разрушения клеток.
• Жарение: Ультразвуковая жарка может быть использована для уменьшения поглощения масла в жареных пищевых продуктах. Процесс включает в себя погружение мяса или овоща в горячее масло, подвергая его воздействию высокочастотных звуковых волн. Ультразвуковые волны создают небольшие пузырьки на поверхности пищи, которые уменьшают площадь контакта между овощем / мясом и маслом, что приводит к меньшему поглощению масла и более здоровому конечному продукту. Ультразвуковая жарка позволяет готовить пищу при более низких температурах, создавая превосходные вкусовые профили, сохраняя питательные вещества.

Высокопроизводительные ультразвуковые аппараты для пищевой промышленности

Промышленные ультразвуковые процессоры Hielscher Ultrasonics представляют собой высокопроизводительные ультразвуковые аппараты, которые точно контролируются и позволяют тем самым получать воспроизводимые результаты и постоянное качество продукции. Обладая способностью обеспечивать очень высокие амплитуды, ультразвуковые процессоры Hielscher могут использоваться для очень требовательных приложений.
Клиенты довольны выдающейся прочностью и надежностью ультразвуковых систем Hielscher. Ультразвуковые аппараты Hielscher надежно работают в тяжелых условиях, в сложных условиях и работают 24/7 и, таким образом, обеспечивают эффективную и экономичную обработку пищевых продуктов. Ультразвуковая интенсификация процесса сокращает время обработки и позволяет достичь лучших результатов, т.е. более высокого качества, более высоких выходов, новых продуктов.
Благодаря последовательному применению специальных материалов, таких как титан, нержавеющей стали, керамика или стекло различных сортов, гарантируется совместимость техники с процессом.
Ультразвуковые процессоры являются удобными для оператора и удобными машинами с низким уровнем обслуживания и относительно низкой стоимостью.

В приведенной ниже таблице приведена приблизительная производительность наших ультразвуковых аппаратов:

Проектирование, производство и консалтинг – Качество Сделано в Германии

Ультразвуковые аппараты Hielscher хорошо известны своим высочайшим качеством и стандартами дизайна. Надежность и простота в эксплуатации обеспечивают плавную интеграцию наших ультразвуковых аппаратов в промышленные объекты. Жесткие условия и требовательные условия легко обрабатываются ультразвуковыми аппаратами Hielscher.

Hielscher Ultrasonics является компанией, сертифицированной ISO, и уделяет особое внимание высокопроизводительным ультразвуковым аппаратам, оснащенным самыми современными технологиями и удобством для пользователя. Конечно, ультразвуковые аппараты Hielscher соответствуют требованиям CE и соответствуют требованиям UL, CSA и RoHs.

Полезные сведения

Как работает ультразвук в пищевой промышленности?

Ультразвуковая обработка пищевых продуктов является хорошо зарекомендовавшей себя технологией, используемой для пищевых продуктов, таких как смешивание и гомогенизация, эмульгация, добыча, растворение, дегазация & деаэрация, мясная тендеризация, кристаллизация, а также функционализация и модификация промежуточных и конечных продуктов питания. Будучи установлен с десятилетий в пищевой промышленности заводов, Hielscher ультразвуковых переработчиков продуктов питания являются сложными и разработаны в соответствии с требованиями отрасли. Ультразвуковые процессоры применяют физические силы, создаваемые звуковыми волнами питания, что приводит к генерации кавитации.

Что такое акустическая кавитация?

Акустическая кавитация, также известная как ультразвуковая кавитация, представляет собой рост и коллапс мельчайших вакуумных пузырей в ультразвуковом поле, генерируемом в жидкостях или шламах. Пузырьки кавитации растут во время чередующихся циклов высокого давления /низкого давления, которые являются этапами сжатия и редевения соответственно. После того, как были выращены в течение нескольких чередующихся циклов давления, вакуумный пузырь достигает точки, где он не может поглощать больше энергии, так что пузырь взрывается яростно во время цикла высокого давления. Во время коллапса пузыря возникают локальные экстремальные условия, включая экстремальные температуры до 5000 000 с очень высокой скоростью нагрева и охлаждения, давление до 2000ат м и соответствующие дифференциалы давления, а также жидкие струи со скоростью до 280 м/с. В этих кавитационных “горячие пятна”, локально экстремальные силы создают физические условия, которые приводят к смешиванию, извлечению и увеличению массового переноса.

Акустическая кавитация, генерируемая высокоинтенсивным низкочастотным ультразвуком, создает интенсивные силы сдвига и локально возникающие перепады высокого давления и температуры, которые обеспечивают необходимое воздействие для интенсивного перемешивания и массопереноса. Эти ультразвуковые силы сдвига успешно применяются для пищевой промышленности.

Литература / Ссылки

• 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.