Ultrazvukové spracovanie medu
Med sa teší veľkému dopytu ako jedlo a liek. Ultrazvukové spracovanie je účinným prostriedkom na zničenie nežiaducich zložiek, ako sú kryštály a mikrobiálne bunky v mede. Ako technológia netepelného spracovania ultrazvuková dekryštalizácia medu zabraňuje nežiaducemu zvýšeniu HFM, ako aj lepšiemu zadržiavaniu diastázy, arómy a chuti.
Výhody ultrazvukovej dekryštalizácie medu
Ultrazvuková dekryštalizácia je účinnou alternatívou k tradičným metódam ohrevu na dekryštalizáciu medu. Ultrazvuková dekryštalizácia medu ponúka množstvo výhod oproti konvenčnej metóde zahrievania, vďaka čomu je ultrazvukové spracovanie medu vynikajúcou úpravou pre skvapalnenie, dekryštalizáciu a stabilizáciu medu:
Ultrazvuková dekryštalizácia ponúka niekoľko výhod a je možné ju prispôsobiť všetkým druhom medu a výrobným stupniciam. Ultrazvukové prístroje Hielscher sú presne ovládateľné a možno ich vyladiť na faktory, ako je viskozita medu, veľkosť kryštálov a štandardy kvality. Ultrazvukové prístroje Hielscher tak poskytujú vysokú účinnosť a jednoduchú a bezpečnú prevádzku.
Priemyselný ultrazvuk na dekryštalizáciu a stabilizáciu medu vo vysoko rovnomernom inline ošetrení.
Mikroskopické snímky ošetreného medu:
a) Kontrolná vzorka. Pred ošetrením sa med javí ako sieť kryštálov v tvare ihly. Tmavé kruhy sú vzduchové bubliny. b) vzorky tepelne upravené pri teplote 40 °C po 20 minútach tepelného spracovania; (c) 40 °C+ ultrazvukom ošetrené vzorky po 20 minútach ošetrenia.
(Výskumná práca a obrázok: ©Deora et al., 2013)
Ultrazvukové spracovanie medu
Ultrazvuk je alternatívou netepelného spracovania mnohých tekutých potravinárskych výrobkov. Jeho mechanická sila sa využíva na jemnú, ale účinnú mikrobiálnu inaktiváciu a zmenšenie veľkosti častíc. Keď je med vystavený ultrazvuku, väčšina kvasinkových buniek je zničená. Kvasinkové bunky, ktoré prežijú sonikáciu, vo všeobecnosti strácajú schopnosť rastu. To podstatne znižuje rýchlosť fermentácie medu.
Ultrazvuk tiež skvapalňuje med, eliminuje existujúce kryštály a inhibuje ďalšiu kryštalizáciu medu. V tomto ohľade je to porovnateľné s ohrevom medu. Ultrazvukom podporované skvapalnenie môže fungovať pri podstatne nižších procesných teplotách cca. 35 °C a môže skrátiť čas skvapalňovania na menej ako 30 sekúnd. Kai (2000) študoval ultrazvukové skvapalnenie austrálskych medov (Brush box, Stringy bark, Yapunyah a Yellow box). Štúdie ukázali, že sonikácia na frekvencii 20 kHz úplne skvapalnila kryštály v mede. Ultrazvukom ošetrené vzorky zostali v skvapalnenom stave cca. 350 dní (+20% v porovnaní s tepelným spracovaním). Vďaka minimálnemu vystaveniu teplu má ultrazvukové skvapalnenie za následok väčšie zachovanie arómy a chuti. Sonikované vzorky vykazujú len veľmi nízky nárast HMF a malý pokles aktivity diastázy. Keďže je potrebných menej tepelnej energie, aplikácia ultrazvuku pomáha šetriť náklady na spracovanie v porovnaní s konvenčným vykurovaním a chladením.
Priemyselný ultrazvuk UIP6000hdT na skvapalnenie a mikrobiálnu stabilizáciu medu.
Štúdie Kaia (2000) tiež odhalili, že rôzne druhy medu vyžadujú rôznu intenzitu a časy sonikácie. Z tohto dôvodu odporúčame vykonávať skúšky pomocou sonikačného systému stolovej veľkosti. Predbežné testy by sa mali vykonávať v dávkovom režime, zatiaľ čo ďalšie skúšky spracovania vyžadujú prietokovú bunku na tlakovú recirkuláciu alebo in-line testovanie.
Čo hovorí výskum o ultrazvukovej dekryštalizácii medu
Med je presýtený roztok glukózy a má tendenciu spontánne kryštalizovať pri izbovej teplote vo forme monohydrátu glukózy. Tepelné spracovanie sa tradične používa na rozpustenie kryštálov monohydrátu D-glukózy v mede a oddialenie kryštalizácie. Tento prístup však negatívne ovplyvňuje jemnú chuť medu. O prospešnej aplikácii silového ultrazvuku v mede informovali mnohí vedci. Ukázalo sa, že aplikácia ultrazvuku eliminuje existujúce kryštály a tiež spomaľuje proces kryštalizácie, čo vedie k nákladovo efektívnej technológii. Analýza procesu kryštalizácie naznačuje, že vzorky sonikovaného medu zostali v tekutom stave dlhšie ako tepelne upravený med. Okrem toho neboli pozorované žiadne významné účinky na parametre kvality medu, ako je obsah vlhkosti, elektrická vodivosť alebo pH. Štúdie ukázali, že vo všeobecnosti ultrazvukové ošetrenie (napr. 24 kHz ultrazvukovou sondou modelu UP400St, pri dávkovom spracovaní) vedie k rýchlejšiemu rozpúšťaniu kryštálov ako tepelné spracovanie.
(porovnaj Deora a kol., 2013)
Basmacı (2010) porovnával ultrazvuk a vysoký hydrostatický tlak ako možnosti liečby skvapalňovania medu. Zatiaľ čo ošetrenie vysokým hydrostatickým tlakom sa ukázalo ako príliš drahé a neúčinné, ultrazvuk poskytol veľmi dobré výsledky. Preto sa ako alternatíva tradičného tepelného spracovania medu odporúčala sonikácia.
Önur et al. (2018) dospeli k rovnakému záveru pri porovnaní konvenčného tepelného spracovania pri 50 ° C, ultrazvukového skvapalňovania a Odporúčajú ultrazvukové spracovanie medu pred tepelným spracovaním a tlakovým spracovaním kvôli pohodliu, kratším časom spracovania a menšej strate kvality.
Sidor et al. (2021) porovnávali ultrazvukové skvapalňovanie s mikrovlnným ohrevom s cieľom rozpustiť kryštály cukru v limete, akácii a viackvetinových medoch. Hlavnou nevýhodou mikrovlnného ohrevu boli významne zvýšené hodnoty HMF, zmeny enzymatickej aktivity a veľké straty diastázového čísla. Naproti tomu ultrazvukové skvapalnenie viedlo len k najmenším zmenám vlastností medu, takže výskumný tím jasne odporučil ultrazvukové spracovanie medu, aby sa oddialil proces kryštalizácie.
Sonikácia skracuje čas skvapalňovania tuhých medov bez toho, aby bola ohrozená ich kvalita.
Stropný ultrazvuk UIP2000hdT S Cascatrode na mobilnom stojane na skvapalňovanie medu a rozpúšťanie cukru v dávkovom a inline režime.
Vysokovýkonné ultrazvukové prístroje na dekryštalizáciu a stabilizáciu medu
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics vyrába a dodáva vysokovýkonné ultrazvukové prístroje na spracovanie tekutých potravín, ako je skvapalňovanie medu, redukcia kryštálov (rozpúšťanie cukru, dekryštalizácia) a mikrobiálna stabilizácia. Špeciálne vyvinuté ultrazvukové zariadenie na ošetrenie medu umožňuje rovnomerné a spoľahlivé spracovanie. To zaisťuje produkciu vynikajúceho medu pri zachovaných kvalitatívnych štandardoch. Na úpravu medu ponúka spoločnosť Hielscher Ultrasonics špeciálne sonotródy (ultrazvukové sondy), ktoré sú ideálne na veľmi rovnomerné ošetrenie viskóznych kvapalín, ako je med.
Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov:
| Objem dávky | Prietok | Odporúčané zariadenia |
|---|---|---|
| 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.
- vysoká účinnosť
- Najmodernejšia technológia
- spoľahlivosť & odolnosť
- dávka & Inline
- pre akýkoľvek objem – od malých dávok po veľký prietok za hodinu
- vedecky dokázané
- inteligentný softvér
- jednoduché, lineárne škálovanie
- inteligentné funkcie (napr. protokolovanie údajov)
- CIP (čistenie na mieste)
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory na miešanie, disperziu, emulgáciu a extrakciu v laboratórnom, pilotnom a priemyselnom meradle.
Literatúra / Referencie
- Basmacı, İpek (2010): Effect of Ultrasound and High Hydrostatic Pressure (Hhp) on Liquefaction and Quality Parameters of Selected Honey Varieties. Master of Science Thesis, Middle East Technical University, 2010.
- D’Arcy, Bruce R. (2017): High-power Ultrasound to Control of Honey Crystallisation. Rural Industries Research and Development Corporation 2007.
- İpek Önür, N.N. Misra, Francisco J. Barba, Predrag Putnik, Jose M. Lorenzo, Vural Gökmen, Hami Alpas (2018): Effects of ultrasound and high pressure on physicochemical properties and HMF formation in Turkish honey types. Journal of Food Engineering, Volume 219, 2018. 129-136.
- Deora, Navneet S.; Misra, N.N.; Deswal, A.; Mishra, H.N.; Cullen, P.J.; Tiwari, B.K. (2013): Ultrasound for Improved Crystallisation in Food Processing. Food Engineering Reviews, 5(1), 2013. 36-44.
- Sidor, Ewelina; Tomczyk, Monika; Dżugan, Małgorzata (2021): Application Of Ultrasonic Or Microwave Radiation To Delay Crystallization And Liquefy Solid Honey. Journal of Apicultural Science, Volume 65, Issue 2, December 2021.
- Alex Patist, Darren Bates (2008): Ultrasonic innovations in the food industry: From the laboratory to commercial production. Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 9, Issue 2, 2008. 147-154.
- Subramanian, R., Umesh Hebbar, H., Rastogi, N.K. (2007): Processing of Honey: A Review. in: International Journal of Food Properties 10, 2007. 127-143.
- Kai, S. (2000): Investigation into Ultrasonic Liquefaction of Australian Honeys. The University of Queensland (Australia), Department of Chemical Engineering.
- National Honey Board (2007): Fact Sheets.
Fakty, ktoré stoja za to vedieť
Pozadie spracovania medu
Med je produkt s vysokou viskozitou charakteristickej chuti a vône, farby a textúry.
Med pozostáva z glukózy, fruktózy, vody, maltózy, triacharidov a ďalších sacharidov, sacharózy, minerálov, bielkovín, vitamínov a enzýmov, kvasníc a iných žiaruvzdorných mikroorganizmov a malého množstva organických kyselín (pozri tabuľku nižšie). Vysoká hladina tetracyklínov, fenolových zlúčenín a peroxidu vodíka v mede poskytuje antimikrobiálne vlastnosti.
Nutričný profil a cukrové zloženie medu (©www.honey.com)
Medové enzýmy
Med obsahuje enzýmy tráviace škrob. Enzýmy sú citlivé na teplo, a preto slúžia ako indikátor kvality medu a stupňa tepelného spracovania. Medzi hlavné enzýmy patrí invertáza (α-glukozidáza), diastáza (α-amyláza) a glukózoxidáza. Ide o nutrične dôležité enzýmy. Diastáza hydrolyzuje sacharidy pre ľahkú stráviteľnosť. Invertáza hydrolyzuje sacharózu a maltózu na glukózu a fruktózu. Glukóza oxidáza katalyzuje glukózu za vzniku kyseliny glukónovej a peroxidu vodíka. Med obsahuje aj katalázu a kyslú fosfatázu. Aktivita enzýmu sa vo všeobecnosti meria ako aktivita diastázy a vyjadruje sa v čísle diastázy (DN). Normy medu špecifikujú minimálny počet diastázy 8 v spracovanom mede.
Kvasinky a mikroorganizmy v mede
Extrahovaný med obsahuje nežiaduce materiály, ako sú kvasinky (všeobecne osmofilné, odolné voči cukru) a iné žiaruvzdorné mikroorganizmy. Sú zodpovedné za znehodnotenie medu počas skladovania. Vysoký počet kvasiniek vedie k rýchlej fermentácii medu. Rýchlosť fermentácie medu tiež koreluje s obsahom vody/vlhkosti. Obsah vlhkosti 17% sa považuje za bezpečnú úroveň pre spomalenie aktivity kvasiniek. Na druhej strane sa šanca na kryštalizáciu zvyšuje so znížením obsahu vlhkosti. Počet kvasiniek 500 cfu/ml alebo menej sa považuje za komerčne prijateľnú úroveň.
Kryštalizácia / granulácia v mede
Med prirodzene kryštalizuje, pretože je to presýtený cukrový roztok s viac ako 70% obsahom cukru v porovnaní s obsahom vody asi 18%. Glukóza sa spontánne vyzráža z presýteného stavu stratou vody, keď sa stáva stabilnejším nasýteným stavom glukózy monohydrátu. To vedie k vytvoreniu dvoch fáz – kvapalná fáza na vrchu a pevnejšia kryštalická forma dole. Kryštály tvoria mriežku, ktorá znehybňuje ďalšie zložky medu v suspenzii, čím vytvára polotuhý stav (National Honey Board, 2007). Kryštalizácia alebo granulácia je nežiaduca, pretože ide o vážny problém pri spracovaní a predaji medu. Kryštalizácia tiež obmedzuje tok nespracovaného medu zo skladovacích nádob.
Tepelné spracovanie pri spracovaní medu
Po extrakcii a filtrácii sa med podrobí tepelnému spracovaniu, aby sa znížila hladina vlhkosti a zničili kvasinky. Zahrievanie pomáha skvapalňovať kryštály v mede. Aj keď tepelné ošetrenie môže účinne znížiť zníženie vlhkosti, znížiť a oddialiť kryštalizáciu a úplne zničiť bunky kvasiniek, vedie tiež k zhoršeniu kvality produktu. Zahrievanie výrazne zvyšuje hladinu hydroxymetylfurfuralu (HMF). Maximálna povolená zákonná hladina HMF je 40 mg/kg. Okrem toho zahrievanie znižuje aktivitu enzýmov (napr. diastázy) a ovplyvňuje zmyslové vlastnosti a znižuje čerstvosť medu. Tepelné spracovanie tiež stmavuje prirodzenú medovú farbu (hnednutie). Najmä zahriatie nad 90 °C má za následok karamelizáciu cukru. V dôsledku nerovnomerného prenosu teploty a vystavenia tepelné spracovanie zaostáva pri ničení tepelne odolných mikroorganizmov.
Vzhľadom na obmedzenia tepelného spracovania sa výskumné úsilie zameriava na netepelné alternatívy, ako je mikrovlnné žiarenie, infračervené vykurovanie, ultrafiltrácia a ultrazvuk. Ultrazvuk ponúka ako netepelné ošetrenie veľké výhody v porovnaní s alternatívnymi technikami spracovania medu.
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratórium do priemyselná veľkosť.