Ultrazvuk v potravinárskom priemysle
Aplikácia výkonového ultrazvuku sa používa na početné aplikácie pri spracovaní potravín vrátane extrakcie, homogenizácie, pasterizácie a fermentácie. Ako netepelné ošetrenie ultrazvuk zlepšuje procesy výroby potravín vyššími výnosmi, vyššou kvalitou, lepšími nutričnými a chuťovými profilmi, ako aj časovo a nákladovo úsporným spracovaním.
Ultrazvukové aplikácie pri spracovaní potravín
Výkonový ultrazvuk má širokú škálu aplikácií pri spracovaní potravín vrátane extrakcie, miešania, emulgácie, pasterizácie, odplyňovania a zmäkčovania mäsa. Okrem týchto hlavných aplikácií sa výkonový ultrazvuk používa aj na zlepšenie mrazenia, rozmrazovania a sušenia potravinárskych výrobkov.
Hlavné výhody ultrazvuku s vysokou intenzitou súvisia so zlepšením rôznych operácií spracovania potravín, ako je skrátenie času spracovania, zvýšenie výnosov, zlepšenie kvality produktov a umožnenie úspornejšieho a hospodárnejšieho spracovania.
V nasledujúcom odseku nájdete hlavné aplikácie ultrazvuku s vysokou intenzitou v potravinárskom priemysle:
- Extrakcia: Ultrazvuk možno použiť na extrakciu bioaktívnych zlúčenín z rastlinných materiálov, ako sú antioxidanty, pigmenty a éterické oleje. Tento proces je známy ako extrakcia s pomocou sonikácie a možno ho použiť na výrobu vysokokvalitných extraktov v kratšom čase a s nižšou spotrebou rozpúšťadla ako tradičné metódy.
- Homogenizácia a emulgácia: Ultrazvukovú homogenizáciu možno použiť na výrobu stabilných emulzií a suspenzií, ako sú šalátové dresingy, majonéza, krémy a mliečne výrobky. Tento proces zahŕňa použitie vysokofrekvenčných zvukových vĺn na rozklad tukových guľôčok v kvapaline, čo vedie k hladkej a rovnomernej textúre.
Podrobný návod a video na ultrazvukovú emulgáciu majonézy nájdete tu! - Konzervovanie: Ultrazvuk s vysokou intenzitou možno použiť na inaktiváciu mikroorganizmov, ako sú baktérie a kvasinky, v potravinárskych výrobkoch. Tento proces, známy ako pasterizácia pomocou sonikácie, môže predĺžiť trvanlivosť potravinárskych výrobkov a znížiť riziko chorôb prenášaných potravinami. Ako technika netepelného spracovania sa sonikácia vyhýba použitiu veľmi vysokých teplôt, čím zabraňuje súvisiacej degradácii živín citlivých na teplo.
Ultrazvukové homogenizátory sú široko používané pri spracovaní potravín. Typické aplikácie zahŕňajú extrakciu, miešanie, emulgáciu a starnutie/dozrievanie.
- Odplyňovanie: Pri aplikácii ultrazvuku na kvapalinu sa miešajú plynové bubliny zachytené v kvapalinách. V dôsledku toho sa tieto vzduchové a plynové bubliny približujú k sebe a spájajú. To znamená, že dorastú do väčšej veľkosti bubliny, čo im umožňuje plávať na vrch kvapaliny a dajú sa ľahko odstrániť.
- Rozpúšťanie: Vďaka svojim vynikajúcim schopnostiam miešania a miešania je ultrazvuk vysoko účinný na výrobu vysoko nasýtených a dokonca aj presýtených roztokov. Používa sa v kryštalizačných procesoch, ako aj pri výrobe soľanky.
- Kvasenie: Keď ultrazvukové vlny perforujú a rozkladajú bunkové steny mikroorganizmov, stávajú sa náchylnejšími na fermentačný proces. Ultrazvuk zároveň urýchľuje transport živín a kyslíka k mikroorganizmom, čím zvyšuje ich metabolickú aktivitu. Celkovo ultrazvuk zvyšuje rýchlosť fermentácie, skracuje čas fermentácie a zlepšuje výťažok požadovaného konečného produktu. Táto technológia je obzvlášť užitočná na výrobu potravín a nápojov, ako sú mliečne výrobky, jogurty, pivo, kombucha a víno.
- Zníženie viskozity pred sušením rozprašovaním: Ultrazvukové šmykové sily môžu výrazne znížiť viskozitu v šmykovom riedení a tixotropných suspenziách. Aplikácia ultrazvukového riedenia pred striekaním a rozprašovacími sušičmi umožňuje výrazne zvýšiť priepustnosť striekacím zariadením. Rozprašovacie veže sú často úzkym miestom vo výrobnej linke. Pomocou ultrazvuku je možné zvýšiť kapacitu existujúcich rozprašovacích sušičov.
Uzavretý vsádkový reaktor vyrobený z nehrdzavejúcej ocele je vybavený ultrazvukom UIP2000hdT (2kW, 20kHz).
- Mrazenie: Ultrazvukové mrazenie možno použiť na zníženie tvorby ľadových kryštálov v potravinárskych výrobkoch počas procesu zmrazovania. Tento proces zahŕňa vystavenie jedla vysokofrekvenčným zvukovým vlnám počas mrazenia. Ultrazvukové vlny vytvárajú vibrácie, ktoré zabraňujú tvorbe veľkých ľadových kryštálov, výsledkom čoho je produkt s hladšou textúrou a lepšou kvalitou.
- Rozmrazovanie: Ultrazvukové rozmrazovanie možno použiť na skrátenie času rozmrazovania mrazených potravinových výrobkov. Tento proces zahŕňa vystavenie zmrazeného produktu ultrazvukovým vlnám, ktoré vytvárajú teplo a urýchľujú proces rozmrazovania. Keďže ultrazvuk podporuje veľmi rovnomerné rozloženie energie, ultrazvukové rozmrazovanie môže byť užitočné najmä pre výrobky, ktoré sa ťažko rozmrazujú rovnomerne, ako je mäso, morské plody, ovocie a zelenina.
Pri mrazení, rozmrazovaní a sušení spôsobuje výkonový ultrazvuk výrazné zlepšenie procesov prenosu hmoty a energie, čo tieto procesy urýchľuje a robí ich ekonomickejšími. - Detekcia úniku fľaše: Ultrazvuk je veľmi efektívny spôsob detekcie netesností a prasklín vo fľašiach a plechovkách uhličitých nápojov, ako je sóda, pivo, šumivé víno atď. Ultrazvuk sa používa aj pri odplyňovaní sýtených nápojov, napr. piva pred plnením do fliaš, čo je proces známy ako de-fobbing.
- Nakladanie / morenie: Solenie je bežný proces pri konzervácii a výrobe potravín, najmä mäsa, rýb, syrov a zeleniny. Ultrazvuk skracuje čas soľenia a umožňuje používať nižšie množstvo chloridu sodného v porovnaní s tradične slanými potravinami a kyslou uhorkou.
- Hydratácia / rehydratácia: Výkonový ultrazvuk je jednoduchá, ale vysoko účinná metóda na hydratáciu alebo rehydratáciu potravinárskych výrobkov, ako sú sušené strukoviny (napr. fazuľa, cícer) alebo dehydrované huby. Pretože ultrazvuk otvára bunkové póry v potravinách, voda môže rýchlo preniknúť. To vedie k zrýchlenému napučiavaniu strukovín a následne k kratšiemu času varenia.
- Dekryštalizácia medu: Ako netepelné ošetrenie sa ultrazvuk účinne používa na zabránenie tvorby veľkých kryštálov cukru v mede. Okrem toho je možné už vytvorené veľké kryštály v mede dekryštalizovať ultrazvukovým ošetrením. Ako vysoko účinná technika rozpúšťania ultrazvukové prístroje sondového typu rozpúšťajú kryštály cukru, výsledkom čoho je rovnomerne hladký med. Okrem toho ultrazvuk zlepšuje mikrobiologickú kvalitu medu, pretože nežiaduce mikróby sú inaktivované v dôsledku účinku narušenia ultrazvukových buniek.
- Vyprážanie: Ultrazvukové vyprážanie je možné použiť na zníženie absorpcie oleja v vyprážaných potravinárskych výrobkoch. Tento proces zahŕňa ponorenie mäsa alebo zeleniny do horúceho oleja a vystavenie vysokofrekvenčným zvukovým vlnám. Ultrazvukové vlny vytvárajú na povrchu potravín malé bublinky, ktoré zmenšujú kontaktnú plochu medzi zeleninou / mäsom a olejom, čo vedie k menšej absorpcii oleja a zdravšiemu konečnému produktu. Ultrazvukové vyprážanie umožňuje variť jedlo pri nižších teplotách, čím sa vytvárajú vynikajúce chuťové profily a zachovávajú sa živiny.
Zistite, ako ultrazvukom asistované vyprážanie produkuje zdravšie, chutnejšie a chrumkavejšie hranolky a zemiakové lupienky!
Vysokovýkonné ultrazvukové prístroje na spracovanie potravín
Priemyselné ultrazvukové procesory Hielscher Ultrasonics sú vysoko výkonné ultrazvukové procesory, ktoré sú presne ovládateľné a umožňujú tak reprodukovateľné výsledky a nepretržitú kvalitu produktu. Ultrazvukové procesory Hielscher, ktoré sú schopné poskytovať veľmi vysoké amplitúdy, možno ich použiť vo veľmi náročných aplikáciách.
Zákazníci sú spokojní s vynikajúcou robustnosťou a spoľahlivosťou ultrazvukových systémov Hielscher. Ultrazvukové prístroje Hielscher spoľahlivo pracujú v oblastiach náročných aplikácií, náročných prostredí a prevádzky 24 hodín denne, 7 dní v týždni a zabezpečujú tak efektívne a ekonomické spracovanie potravín. Ultrazvuková intenzifikácia procesu skracuje čas spracovania a dosahuje lepšie výsledky, t.j. vyššiu kvalitu, vyššie výnosy, nové produkty.
Dôsledným používaním špeciálnych materiálov, ako je napr. titán, nehrdzavejúca oceľ, keramika alebo sklo rôznych tried, je zaručená kompatibilita techniky s procesom.
Ultrazvukové procesory sú operátorsky prívetivé a pohodlné stroje s nízkou údržbou a relatívne nízkymi nákladmi.
Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov:
| Objem dávky | Prietok | Odporúčané zariadenia |
|---|---|---|
| 05 až 1,5 ml | N.A. | VialTweeter | 1 až 500 ml | 10 až 200 ml/min | UP100H |
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20 l | 00,2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000hdT |
| 15 až 150 l | 3 až 15 l/min | UIP6000hdT |
| N.A. | 10 až 100 l/min | UIP16000 |
| N.A. | väčší | Zhluk UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Opýtajte sa nás!
Dizajn, výroba a poradenstvo – Kvalita vyrobená v Nemecku
Ultrazvukové prístroje Hielscher sú známe svojou najvyššou kvalitou a dizajnovými štandardmi. Robustnosť a jednoduchá obsluha umožňujú bezproblémovú integráciu našich ultrazvukových prístrojov do priemyselných zariadení. Drsné podmienky a náročné prostredie ľahko zvládnu ultrazvukové prístroje Hielscher.
Hielscher Ultrasonics je spoločnosť s certifikáciou ISO a kladie osobitný dôraz na vysokovýkonné ultrazvukové prístroje s najmodernejšou technológiou a užívateľskou prívetivosťou. Ultrazvukové prístroje Hielscher sú samozrejme v súlade s CE a spĺňajú požiadavky UL, CSA a RoHs.
Fakty, ktoré stoja za to vedieť
Ako funguje ultrazvuk v spracovaní potravín?
Ultrazvukové spracovanie potravín je dobre zavedená technológia používaná v aplikáciách spracovania potravín, ako je miešanie a homogenizácia, emulgácia, extrakcia, rozpúšťanie, odplyňovanie & odvzdušňovanie, zmäkčovanie mäsa, kryštalizácia, ako aj funkcionalizácia a modifikácia medziproduktov a finálnych potravinárskych výrobkov. Ultrazvukové kuchynské roboty Hielscher, ktoré sa inštalujú už desaťročia v závodoch na výrobu potravín, sú sofistikované a vyvinuté tak, aby spĺňali požiadavky odvetvia. Ultrazvukové procesory aplikujú fyzikálne sily vytvorené silovými ultrazvukovými vlnami, čo má za následok generovanie kavitácie.
Čo je akustická kavitácia?
Akustická kavitácia, tiež známa ako ultrazvuková kavitácia, je rast a kolaps drobných vákuových bublín v ultrazvukovom poli generovanom v kvapalinách alebo kašiach. Kavitačné bubliny rastú počas striedavých vysokotlakových / nízkotlakových cyklov, čo sú kompresné a zriedené fázy. Po pestovaní počas niekoľkých striedavých tlakových cyklov dosiahne vákuová bublina bod, keď nemôže absorbovať viac energie, takže bublina počas vysokotlakového cyklu prudko imploduje. Počas kolapsu bublín sa vyskytujú lokálne extrémne podmienky vrátane extrémnych teplôt až 5 000 K s veľmi vysokými rýchlosťami ohrevu a chladenia, tlakmi až 2000 atm a zodpovedajúcimi tlakovými rozdielmi a kvapalinovými tryskami s rýchlosťou až 280 m/s. V týchto kavitačných “Horúce miesta”, lokálne extrémne sily vytvárajú fyzikálne podmienky, ktoré vedú k miešaniu, extrakcii a zvýšenému prenosu hmoty.
Akustická kavitácia, generovaná vysokointenzívnym, nízkofrekvenčným ultrazvukom, vytvára intenzívne šmykové sily a lokálne sa vyskytujúce vysoké tlakové a teplotné rozdiely, ktoré poskytujú potrebný vplyv pre intenzívne miešanie a prenos hmoty. Tieto ultrazvukové šmykové sily sa úspešne používajú pri spracovaní potravín.
Literatúra/Referencie
Ultrazvukový homogenizátor UIP6000hdT inštalované v potravinárskom závode.
Ultrazvuková extrakcia rastlinných látok pomocou ultrazvuk UP400St
Od testovania uskutočniteľnosti až po optimalizáciu procesov a priemyselnú inštaláciu – Spoločnosť Hielscher Ultrasonics je vaším partnerom pre úspešné ultrazvukové procesy!