Обработка ультразвуком и её многообразные применения в пищевой промышленности

Мощный ультразвук открывает многообразные возможности для эффективной и надёжной переработки пищевых продуктов. Наиболее распространённые применения в пищевой промышленности включают смешивание и гомогенизацию, эмульгирование, диспергирование, разрушение клеток и экстракцию внутриклеточного материала, активацию или деактивацию ферментов (в зависимости от интенсивности ультразвука), консервирование, стабилизацию, растворение и кристаллизацию, гидрогенизацию, размягчение мяса, созревание, выдержку и окисление, а также дегазацию и распылительную сушку.

Ниже мы представляем некоторые из различных применений ультразвуковых аппаратов Hielscher в пищевой промышленности. Перейдите по соответствующим ссылкам, чтобы получить подробную информацию об интересующем вас применении!

Экстракция вкусоароматических и биологически активных соединений с помощью ультразвука

Ультразвуковая экстракция широко применяется в пищевой промышленности для эффективного извлечения биологически активных соединений, вкусоароматических молекул и белков с помощью высокоинтенсивного ультразвука, который усиливает массоперенос и разрушает клеточные структуры. Возникающие кавитационные эффекты повышают выход и скорость экстракции при низких рабочих температурах, помогая сохранять чувствительные соединения и обеспечивая чистую, масштабируемую переработку без агрессивных растворителей.

Ультразвуковая экстракция часто применяется для извлечения биологически активных соединений. Среди характерных примеров ультразвуковой экстракции:

 

В этой презентации мы знакомим вас с производством растительных экстрактов. Мы объясняем, какие трудности возникают при получении высококачественных растительных экстрактов и как ультразвуковой процессор помогает их преодолеть. Презентация показывает, как работает ультразвуковая экстракция. Вы узнаете, какие преимущества даёт применение ультразвукового процессора для экстракции и как внедрить ультразвуковой экстрактор в производство экстрактов.

 

Ультразвуковое эмульгирование соусов, заправок и кремов

Применяя обработку ультразвуком к смесям масла и воды, повара и специалисты по пищевым технологиям получают сверхтонкие, стабильные эмульсии – без чрезмерного нагрева и синтетических добавок. От сливочных соусов и бархатистых заправок винегрет до кремов без молочных продуктов и нежных пен – ультразвуковая кавитация позволяет точно контролировать размер капель и их диспергирование.
Узнайте больше об ультразвуковых пищевых эмульсиях!

Ультразвуковая ферментация йогурта

Йогурт – это кисломолочный продукт, который можно производить только из молока или с добавлением бактериальных культур. Штаммы бифидобактерий (например, BB-12, BB-46, B breve) – распространённые пробиотики, используемые для ферментации йогурта. Ультразвуковая кавитация, воздействующая на бактериальные клетки, может вызывать их разрушение и одновременно высвобождение β-галактозидазы. β-галактозидаза – это фермент класса гидролаз, широко применяемый в молочной промышленности. Ферментация с помощью ультразвука ускоряется благодаря более быстрому гидролизу лактозы, обусловленному вызванным ультразвуком высвобождением β-галактозидазы из клеток бифидобактерий.
Ультразвуковая гомогенизация вызывает разрушение шариков молочного жира и обеспечивает распределение частиц очень малого размера.
Обработка ультразвуком может ускорить ферментацию (сокращение общего времени производства на величину до 40%) и улучшить качественные характеристики йогурта, обеспечивая более высокую вязкость, более прочный сгусток и превосходную текстуру.

Ультразвуковая гомогенизация молока

Молоко (например, коровье, буйволиное, козье или верблюжье) представляет собой эмульсию или коллоидную систему, состоящую из шариков молочного жира в жидкости на водной основе, которая содержит растворённые углеводы, белки и минералы. Поскольку жир и вода склонны разделяться на две фазы, молоко необходимо гомогенизировать для получения однородного продукта. Гомогенизация означает равномерное распределение молекул жира в жидкой части молока. Ультразвук – широко известный метод, используемый для различных задач в молочной промышленности. Ультразвуковая обработка молока позволяет получить гомогенизированные жировые шарики одинакового размера, равномерно распределённые в молоке. Гомогенизация мощным ультразвуком также эффективна для растительных (веганских / безмолочных) заменителей молока, таких как кокосовое или соевое молоко.
Исследование Sfakianakis и Tzia (2012) показывает, что ультразвуковая гомогенизация уменьшает размер шариков молочного жира (MFG). Приведённые ниже микроскопические изображения показывают влияние обработки ультразвуком на размер капель молочного жира. Низкая амплитуда (150W) не обеспечила удовлетворительного эффекта гомогенизации (рис. 2); размер MFG и их распределение были аналогичны необработанному молоку (сравните рис. 1 и 2). Ультразвук средней амплитуды (267,5, 375 W) обеспечил хороший эффект гомогенизации; средний диаметр MFG составил 2 μm (рис. 3, 4). Ультразвук более высокой амплитуды (750W) существенно уменьшил размер MFG (рис. 6), сделав их едва различимыми в оптическом микроскопе (увеличение 100x); их средний диаметр составил 0,3 μm.

Chandrapala и соавт. (2012) исследовали влияние обработки ультразвуком на казеин и кальций. Они воздействовали ультразвуковыми волнами (20kHz) на образцы свежего обезжиренного молока, восстановленного мицеллярного казеина и порошка казеина. Образцы обрабатывали ультразвуком до уменьшения размера шариков молочного жира примерно до 10nm. Анализ обработанного ультразвуком молока показывает, что размер казеиновых мицелл не изменяется. В течение первых нескольких минут обработки ультразвуком также наблюдались небольшое увеличение содержания растворимого сывороточного белка и соответствующее снижение вязкости. Исследование показало, что казеиновые мицеллы стабильны при обработке ультразвуком, а концентрация растворимого кальция не изменяется под воздействием ультразвуковой обработки. [Chandrapala et al. 2012]

Ультразвуковая кристаллизация сахара для кондитерских изделий

Контролируемая обработка ультразвуком позволяет инициировать затравку кристаллов (образование зародышей) и влиять на рост кристаллов. Под воздействием ультразвука образуются более мелкие и, следовательно, более многочисленные кристаллы. Ультразвук способствует процессу кристаллизации двумя способами: во-первых, мощный ультразвук является очень эффективным средством получения однородного раствора, который служит исходным веществом для кристаллизации. На втором этапе ультразвук способствует образованию большого количества зародышей. При слабом зародышеобразовании возникает меньшее количество крупных кристаллов, тогда как эффективное зародышеобразование приводит к образованию большого количества мелких кристаллов. В акустическом поле становится возможным даже инициировать зародышеобразование сахаров, обычно плохо поддающихся кристаллизации (например, D-фруктозы, сорбитола).
Ультразвуковая модификация кристаллизации представляет интерес для разработки рецептур конфет, кондитерских изделий, паст для намазывания, мороженого, взбитых сливок и шоколада.

Ультразвуковая гидрогенизация пищевых масел

Гидрогенизация растительных масел – важный крупномасштабный промышленный процесс. При гидрогенизации жидкие растительные масла превращаются в твёрдые или полутвёрдые жиры (например, маргарин). С химической точки зрения ненасыщенные жирные кислоты превращаются в ходе катализируемой переносом фаз реакции гидрогенизации в соответствующие насыщенные жирные кислоты посредством присоединения атомов водорода по двойным связям. Этот каталитический процесс можно ускорить обработкой мощным ультразвуком. Часто используемым катализатором является никель. Гидрогенизированные жиры широко применяются в хлебобулочных изделиях для придания рассыпчатости. Преимущество насыщенных жиров заключается в их меньшей склонности к окислению и, следовательно, в меньшем риске прогоркания.

Ультразвуковое разжижение мёда

Ультразвук предлагает эффективный нетермический метод разжижения кристаллов в мёде и уничтожения дрожжей без влияния на качество мёда.
Нажмите здесь, чтобы узнать больше!

Ультразвуковая стабилизация соков и смузи

Как нетермический метод переработки пищевых продуктов ультразвук обеспечивает щадящую, но эффективную обработку, которая усиливает вкус и аромат, стабилизирует и сохраняет соки, смузи, соусы и пюре. Результаты ультразвуковой обработки соков включают улучшение вкуса и аромата, стабилизацию и консервирование.
Узнайте здесь больше об улучшении соков и смузи с помощью ультразвука!
Узнайте больше об ультразвуковой переработке томатов!
Узнайте, как обработка ультразвуком сохраняет клубничный сок, подслащённый стевией, и одновременно улучшает его питательный состав!

Ультразвуковая выдержка вина и крепких алкогольных напитков

Мощный ультразвук способствует выдержке вина и крепких алкогольных напитков в контакте с дубом благодаря своей эффективной экстракционной способности и значительному усилению массопереноса между древесной тканью и алкогольным напитком.
Нажмите здесь, чтобы узнать больше о возможностях ультразвуковой обработки вина!
Процесс ферментации вина, сусла, пива и саке также можно существенно ускорить. Достигнуто ускорение от 50% до 65%!
Чтобы получить дополнительную информацию о ферментации с помощью ультразвука, нажмите здесь!

Замораживание мороженого, ускоренное ультразвуком

Для производства мороженого необходима смесь для мороженого. Эта смесь состоит из молока, сухого молока, сливок, сливочного масла или растительного жира, сахара, сухой массы, эмульгатора, стабилизатора, а также добавок, таких как фрукты, орехи, ароматизаторы и красители. Эту специальную смесь необходимо гомогенизировать и пастеризовать, затем медленно перемешивать в процессе замораживания, чтобы предотвратить образование крупных кристаллов льда. При этом в смесь вводятся очень мелкие пузырьки воздуха (так называемый процесс аэрации), чтобы вспенить мороженое и получить холодный десерт с гладкой текстурой. Именно на этом этапе процесса можно применять обработку ультразвуком для повышения качества мороженого.
В процессе замораживания из переохлаждённой воды образуются кристаллы. Морфология кристаллов льда играет важную роль в текстурных и физических свойствах замороженных и полузамороженных пищевых продуктов. Поскольку размер и распределение кристаллов льда имеют особое значение для качества продуктов с тканевой структурой после размораживания, для мороженого предпочтительны более мелкие кристаллы льда, так как крупные кристаллы создают льдистую текстуру. Зародышеобразование – наиболее важный фактор управления распределением кристаллов по размерам при кристаллизации. Поэтому скорость замораживания обычно используется как параметр для управления размером и распределением кристаллов льда по размерам в мороженом. Во время взбивания и замораживания вводится воздух для получения гладкой текстуры мороженого. Так называемая «взбитость», количество вводимого воздуха, задаётся – в соответствии с конкретной рецептурой – пропорционально суммарному объёму твёрдых веществ и воды. Таким образом, взбитость варьируется в зависимости от рецептур мороженого и технологических потоков. Стандартное мороженое имеет взбитость 100%, что означает, что конечный продукт состоит из равных объёмов смеси для мороженого и пузырьков воздуха.
Применение мощных ультразвуковых гомогенизаторов Hielscher обеспечивает более высокое качество мороженого благодаря уменьшению размера кристаллов льда и предотвращению образования наледи на замораживающей поверхности. Улучшенная консистенция и более сливочное ощущение во рту достигаются благодаря уменьшению размера кристаллов в мороженом и улучшенному распределению пузырьков воздуха. Значительное сокращение времени замораживания повышает производительность процесса и энергоэффективность производства.

Ультразвуковая аэрация жидкого теста

Качество аэрированных пищевых продуктов, таких как бисквит, можно значительно улучшить обработкой ультразвуком. Применение мощного ультразвука на этапе смешивания жидкого теста улучшает качество бисквита, снижая его твёрдость и повышая пружинистость, когезивность и упругость. Для испытаний все ингредиенты смешивали вместе по методу «всё сразу»: цельнозерновую муку с низким содержанием белка, эмульгатор, кукурузный крахмал, сахар, разрыхлитель, соль и свежие цельные яйца добавляли одновременно для приготовления жидкого теста. Перед обработкой ультразвуком ингредиенты равномерно перемешивали, чтобы ультразвук воздействовал на однородную смесь жидкого теста. Бисквит, аэрированный ультразвуком, имел меньшую твёрдость, меньшую клейкость и требовал меньших усилий при жевании, тогда как его пружинистость, когезивность и упругость были немного выше, чем у контрольного бисквита.

Ультразвуковая кристаллизация и конширование шоколада

Обработка ультразвуком хорошо известна своей экстракционной способностью. Какао-масло можно высвободить из клеток какао-бобов посредством ультразвукового измельчения и экстракции.
Ультразвук является альтернативным методом разрушения кристаллов сахара в шоколаде и тем самым обеспечивает эффекты, сходные с коншированием.

Ультразвуковое размягчение мяса

Воздействие мощных ультразвуковых волн на мясо приводит к размягчению его структуры. Значительное размягчение достигается благодаря высвобождению миофибриллярных белков из мышечных клеток. Помимо размягчающего действия, ультразвук также улучшает водосвязывающую способность и когезивность мяса.
Здесь вы найдёте дополнительную информацию о размягчении мяса мощным ультразвуком и ультразвуковым аппаратом MeatBuzzer!

Обработка ультразвуком на кухнях и в барах

Ультразвуковые аппараты для переработки пищевых продуктов нашли применение и в высокой кухне. Ультразвуковые аппараты Hielscher используют ведущие шеф-повара, например шеф-повар Sang-Hoon Degeimbre, удостоенный двух звёзд Michelin.
Нажмите здесь, если вас интересует рецепт его знаменитого креветочного бульона, приготовленного с помощью ультразвука!
Рецепты коктейлей, приготовленных с помощью ультразвука, вы найдёте здесь!

 

Ультразвуковые аппараты для переработки кошерных и халяльных пищевых продуктов

Hielscher Ultrasonics может по запросу обеспечить кошерную или халяльную сертификацию своих ультразвуковых аппаратов. Это означает, что ультразвуковые аппараты были изготовлены и обработаны в соответствии со строгими требованиями этих религиозных законов питания. Кошерная сертификация гарантирует, что ультразвуковые аппараты были произведены без каких-либо побочных продуктов или производных животного происхождения, а халяльная сертификация подтверждает, что обращение с ультразвуковыми аппаратами соответствовало исламским принципам питания.

Если вам нужен ультразвуковой аппарат Hielscher с кошерной или халяльной сертификацией, свяжитесь с нами, и мы будем рады организовать необходимую сертификацию.