Pasterizácia & Homogenizácia tekutého vajca
Tekuté vaječné výrobky (celé vajcia, bielky, žĺtky) musia byť pasterizované, aby sa zaistila bezpečnosť potravín. Ultrazvukové homogenizátory poskytujú intenzívnu kavitáciu a vysoké šmykové sily na ničenie mikróbov. Najmä v kombinácii so zvýšenými teplotami (∼50 °C) a tlakom (manotermosonikácia) poskytuje výkonový ultrazvuk výnimočné výsledky pasterizácie. Ultrazvukové systémy na spracovanie potravín sú široko používané na splnenie aplikácií homogenizácie, pasterizácie a sterilizácie.
ultrazvuková pasterizácia
Tekuté celé vajcia, vaječný bielok, žĺtok a iné zmiešané vaječné výrobky sú pasterizované, aby sa zabezpečilo, že vo výrobku nie sú žiadne baktérie? patogény. Mikrobiálna inaktivácia prostredníctvom pasterizácie je veľmi dôležitým procesným krokom na zabránenie znehodnoteniu a chorobám prenášaným potravinami. Konvenčná pasterizácia sa dosahuje tepelným spracovaním tekutého vaječného produktu. Takéto tepelné spracovanie však ovplyvňuje bielkoviny, textúru a funkcie vajec.
Ultrazvuková pasterizácia je veľmi účinnou a efektívnou alternatívou pasterizácie.
Tekuté vaječné výrobky je možné účinne pasterizovať manotermosonikáciou (MTS), kde sa ultrazvuková pasterizácia kombinuje s tepelným spracovaním (cca 50 °C) a zvýšeným tlakom (cca 1 barg). Za týchto synergických podmienok spracovania je možné dosiahnuť spoľahlivú bakteriálnu redukciu 5log. Manotermosonikácia výrazne zvyšuje rýchlosť zabíjania mikróbov: Po prvé, citlivosť väčšiny mikroorganizmov na ultrazvukové ošetrenie sa výrazne zvyšuje teplotami nad 50 °C. Po druhé, intenzita a deštruktívnosť ultrazvukovej kavitácie stúpa pri zvýšenom tlaku.
Synergické účinky kombinované v manotermosonickej pasterizácii vynikajú konvenčnou tepelnou pasterizáciou vajec tým, že výsledkom je tekutý vaječný produkt lepšej kvality. Tekuté vajcia pasterizované manotermosonikáciou vykazujú menšiu denaturáciu bielkovín, nižšiu stratu chuti, lepšiu homogenitu a výrazne vyššiu energetickú účinnosť.
Ultrazvukové prietokové bunky Hielscher zabezpečujú priechod tekutého vaječného produktu priamo cez vysoko intenzívny Kavitácie zónu, aby sa zabezpečila rovnomerná a úplná pasterizácia tekutého vaječného produktu.
Ultrazvukový systém na pasterizáciu
Ultrazvuková emulgácia
Vaječný bielok pozostáva z cca 90 % vody, žĺtok obsahuje cca 25 % tuku. Voda a olej/tuk sú nemiešateľné, čo znamená, že fázy majú tendenciu sa oddeľovať. Na získanie homogénneho, stabilného tekutého celého vaječného produktu je potrebná sofistikovaná emulgačná metóda, aby sa zabránilo oddeleniu fáz.
Ultrazvuková kavitácia a strih dodáva potrebnú energiu na rovnomernú homogenizáciu tekutého vaječného produktu. Silná sonikácia zabraňuje oddeleniu fáz rozbíjaním tukových guľôčok a rovnomerným rozptýlením vody a tuku, aby sa získala stabilná emulzia.
Ultrazvuková kavitačná úprava je vynikajúcou technikou na výrobu emulzií nanoveľkosti s cieľom získať mechanickú stabilitu!
- mierne procesné podmienky
- Odstránenie patogénov
- predĺžená trvanlivosť
- jednotná textúra
- lepšie nutričné a senzorické vlastnosti
- žiadna denaturácia
- žiadna koagulácia
Ultrazvukové formulovanie
Počas ultrazvukovej homogenizácie a pasterizácie sa používajú prísady (napr. cukor, soľ, xantánová guma atď.) Môže sa rovnomerne primiešať do tekutého vaječného produktu.
Hielscher’s ultrasonic homogenizers are also used for production of eggnog (milk+egg-based liquor) to improve mechanical stability and shelf-life.
Ultrazvukové sušenie práškového vajíčka rozprašovaním
Tekuté vajcia je možné ďalej spracovať na vaječný prášok, napr. prášok z celého vajca, prášok z vaječného bielka, prášok zo žĺtka. Vaječná tekutina vykazuje šmykové riedenie. S cieľom optimalizovať proces striekania je ultrazvuková redukcia viskozity vysoko účinnou technikou na zvýšenie procesnej kapacity rozprašovacej sušičky.
Kliknite sem a dozviete sa viac o procese ultrasonického sušenia rozprašovaním!
Ultrazvukové prístroje na spracovanie potravín
Ultrasonic food processing systems are well-known and proven for their reliable results in homogenization, extraction, pasteurization and sterilization of food products. Hielscher’s industrial ultrasonic processors create very high amplitudes of up to 200µm in order to deliver the required energy for pasteurization, sterilization and emulsification processes. Of course, our ultrasonic homogenizers are built for 24/7 operation under heavy-duty conditions in industry.
Okrem svojej robustnosti a spoľahlivosti vyžadujú ultrazvukové procesory len veľmi nízku údržbu a veľmi ľahko sa čistia. Všetky časti ultrazvukového homogenizátora, ktoré prichádzajú do styku s potravinovým výrobkom, sú vyrobené z titánu, nehrdzavejúcej ocele alebo skla a sú autoklávovateľné. Keďže každý ultrazvukový procesor má svoj ultrazvukový čistič na svojom mieste, ponúkajú automaticky CIP (čistenie na mieste) a SIP (sterilizácia na mieste).
A small foot print and versability allow for an hassel-free integration of Hielscher’s ultrasonicators into production lines. Retro-fitting into existing lines can be accomplished easily.
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 | UIP4000 |
| N.A. | 10 až 100 l/min | UIP16000 |
| N.A. | väčší | Zhluk UIP16000 |
Súvisiace výsledky výskumu
Ultrazvuková emulgácia
Javad Sargolzaei et al. (2011) upravili aplikáciu vysokovýkonného ultrazvuku pri príprave stabilnej emulzie olej vo vode. Všetky vzorky emulzie boli pripravené pomocou ultrazvukového procesora Hielscher UP200H. Skúmal sa vplyv pH, iónovej sily, pektínu, guarovej gumy, lecitínu, vaječného žĺtka a xantánovej gumy, ako aj času sonikácie, teploty a viskozity zmesi oleja a vody na špecifický povrch a veľkosť kvapôčok a krémový index emulzných vzoriek. Experimentálne údaje boli analyzované Taguchiho metódou a boli stanovené optimálne podmienky. Okrem toho bol na modelovanie použitý adaptívny neuro-fuzzy inferenčný systém (ANFIS), ktorý kategorizuje vlastnosti výslednej emulzie. Výsledky ukázali, že predĺženie času sonikácie zúžilo rozsah distribúcie veľkosti kvapiek. Pektín a xantán zvýšili stabilitu emulzie, aj keď mali rôzne vplyvy na stabilitu emulzie, keď sa používali jednotlivo alebo spoločne. Guarová guma zlepšila viskozitu kontinuálnej fázy. Zistilo sa, že emulzie stabilizované vaječným žĺtkom sú stabilné voči kvapôčkovej flokulácii pri pH 3 a pri relatívne nízkych koncentráciách solí.
Ultrazvuková degradácia cholesterolu v žĺtku
Sun et al. (2011) vyvinuli ultrazvukom asistovaný enzymatický proces degradácie cholesterolu v prírodnom vaječnom žĺtku. Zamerali sa na katalytickú aktivitu cholesteroloxidázy proti cholesterolu vaječného žĺtka s cieľom získať vaječný žĺtok so zníženým obsahom cholesterolu bez ovplyvnenia zloženia hlavných živín vaječného žĺtka. Cholesteroloxidáza sa používala na katalýzu degradácie cholesterolu vo vaječnom žĺtku. Najprv bola 30 g porcia vaječného žĺtka vopred ošetrená ultrazvukom počas 15 minút pri 200 W a potom inkubovaný 10 hodín s koncentráciou cholesterol oxidázy 0,6 U/g vaječného žĺtka pri 37 °C. Nakoniec sa hladina cholesterolu vo vaječnom žĺtku znížila na 8,32 % pôvodnej koncentrácie bez ovplyvnenia kvalitatívnych atribútov žĺtka.
Fakty, ktoré stoja za to vedieť
Čo je ultrazvuková kavitácia?
Sonikácia vytvára emulzie prostredníctvom vysokovýkonných oscilácií riadených ultrazvukom, ktoré spôsobujú akustické Kavitácie. Pojem kavitácia opisuje tvorbu, rast a imploziívny kolaps dutín (vákuových bublín) v kvapaline. Ultrazvuková? akustická kavitácia vytvára lokálne podmienky vo vnútri bublín ~5000 K, ~1000 atm, rýchlosti ohrevu a chladenia, ktoré presahujú 1010 K/s a kvapalné prúdy s rýchlosťou až 300 m/s. (Suslick et al. 2008) Intenzívne sily, vysoký šmyk, prúdenie a turbulencie vyplývajúce z implózie bublín dodávajú energiu na rozbitie častíc a kvapôčok rozptyl & emulzia zmenšenie veľkosti, Lyzovať bunkové stenyzačať Chemické reakcie.
Manotermosonikácia
Ako ukazujú naše výsledky, statický tlak je veľmi účinným prostriedkom na zvýšenie smrteľnosti ultrazvukových vĺn (UW)? manosonizácie (MS). Tento nárast sa zväčšuje, keď je amplitúda UW vyššia. Medzi 50 a 58 °C je možné smrteľnosť tepla zvýšiť kombináciou tepelného spracovania s UW pod tlakom (MS). Smrteľnosť tohto ošetrenia (MTS) je ekvivalentná aditívnemu smrteľnému účinku tepla a UW. Liečba SM a MTS by sa mohla stať alternatívou pre inaktiváciu Y. enterocolitica a prípadne iných mikroorganizmov v médiách citlivých na teplo (t. j. tekutých vajciach). Môže tiež nájsť uplatnenie v potravinách, v ktorých by vysoká intenzita požadovaného tepelného spracovania (napr. potraviny s nízkou aktivitou vody) zhoršila kvalitu potravín. (porovnaj Raso et al. 1998)
Výskumník odhalil, že technológie netermálneho konzervovania potravín, ako je sonikacia, neovplyvňujú nutričné a senzorické vlastnosti spracovaných potravín tak ako tepelné procesy.
Prečítajte si viac o synergiách medzi výkonom, ultrazvukom, tlakom a teplom!
Tvorba ultrazvukových bublín a ich prudká implózia
Vajcia: Zloženie & Charakteristika
Zatiaľ čo slepačie vajcia sú najčastejšie konzumované vtáčie vajcia, ako potraviny a zložky potravín sa používajú aj iné druhy vtáčích vajec, napr. pštros, kačica, prepeličie, husacie vajcia atď.
Vajcia ponúkajú multifunkčnosť, a preto sa široko používajú ako prísada do rôznych potravinárskych výrobkov.
Medzi funkčné vlastnosti vajec patria vlastnosti koagulácie a väzby, chuť, farba, penenie, emulgačné a inhibované rast kryštálov v cukrovinkách. Na udržanie týchto funkcií vajec je potrebná mierna pasterizácia, aby sa zabránilo denaturácii bielkovín.
Tekuté vaječné výrobky siahajú od tekutých celých vajec, vaječných bielkov a žĺtka až po miešané vaječné zmesi a iné špecializované vaječné výrobky. Tekuté vaječné výrobky sú dostupné ako výrobky pripravené na použitie alebo v mrazenej forme. Tekuté vajcia je možné ďalej rafinovať na vaječný prášok, napr. prášok z celého vajca, prášok z vaječného bielka, prášok zo žĺtka. Vaječný prášok sa vyrába z úplne dehydrovaných vajec sušenie rozprašovaním vajcia rovnakým spôsobom, akým sa vyrába sušené mlieko. Medzi výhody sušených vajec oproti čerstvým vajciam patrí nízka cena, znížená hmotnosť na objem ekvivalentu celého vajca, trvanlivosť, menší úložný priestor a nepotrebnosť chladenia.
Citlivosť vaječných bielkovín na teplo
Vajcia obsahujú niekoľko bielkovín citlivých na teplo, ktoré sú dôležitým faktorom, ktorý je potrebné zvážiť pri spracovaní a pasterizácii tekutých vajec (tiež známych ako lámacie vajcia). Najmä tekuté výrobky z vaječných bielkov sú citlivé na podmienky spracovania, najmä teplo. Teplota denaturácie bielkovín vaječných bielkov sa pohybuje medzi 61 °C (pre ovotransferín) a 92,5 °C (pre G2 globulín). Livetiny, lyzozým,
ovomakroglobulín a ovoglobulín G3 sú najmenej tepelne stabilné proteíny, zatiaľ čo ovotransferín, ovoinhibítor a ovoglobulín G2 boli tepelne najstabilnejšie proteíny vo vajciach. Citlivosť bielkovín na teplo môže byť ovplyvnená pridaním soli a cukru, čo zvyšuje tepelnú stabilitu bielkovín citlivých na teplo.
Nielen cukor a soľ, ale aj sacharidy, ako je sacharóza, glukóza, fruktóza, arabinóza, manitol a xylóza, chránia bielkoviny pred denaturáciou pri tepelnom spracovaní (pasterizácia).
Teplota zrážania celého vajca: 73 °C
Stabilita emulzie
Aby sa získal homogénny tekutý vaječný výrobok, musí byť tekuté vajce mechanicky stabilizované, aby sa zabránilo rozdeleniu na dve fázy.
Emulzia je zmes dvoch alebo viacerých nemiešateľných? nemiešateľných kvapalín. Technicky sú emulzie rozdelením koloidných systémov s dvoma alebo viacerými fázami. V emulziách je dispergovaná/vnútorná aj kontinuálna/vonkajšia fáza kvapalná. V emulziách sa zmiešajú dve nemiešateľné kvapaliny dispergovaním jednej kvapaliny (dispergovaná fáza) v druhej (kontinuálna fáza). Emulgátory sa používajú na dosiahnutie dlhodobej mechanickej stability systému.
Lecitín, ktorý je napr. zložkou vaječného žĺtka, je bežne používaný potravinársky emulgátor pre potravinárske a priemyselné aplikácie. Okrem lecitínu obsahuje vaječný žĺtok niekoľko aminokyselín, ktoré fungujú aj ako emulgátory. Vaječný žĺtok obsahuje cca. 5-8 gramov lecitínu, a preto je vaječný žĺtok dôležitou zložkou mnohých receptúry na báze emulzie ako je majonéza, holandská omáčka, dresingy a omáčky.
Podrobný návod a video na ultrazvukovú emulgáciu majonézy nájdete tu!
Funkčnosť penenia
Bielkoviny z vaječných bielkov obsahujú aminokyseliny. Keď je proteín stočený, hydrofóbne aminokyseliny sú zabalené v strede ďaleko od vody a hydrofilné sú zvonka bližšie k vode.
Keď je vaječný proteín proti vzduchovej bubline, časť tohto proteínu je vystavená vzduchu a časť je stále vo vode. Proteín sa rozvíja, takže jeho časti milujúce vodu môžu byť ponorené do vody – a jeho časti, ktoré sa boja vody, sa môžu držať vo vzduchu. Akonáhle sa proteíny rozvinú, spoja sa navzájom – rovnako ako pri zahrievaní – a vytvoria sieť, ktorá dokáže udržať vzduchové bubliny na mieste.
vaječný likér
Vaječný likér je nápoj na báze mlieka, ktorý pozostáva z mlieka, vajec, cukru a dochucovadiel a niekedy aj alkoholu. Je to sladký, bohatý, krémový nápoj na báze mliečnych výrobkov, ktorý sa tradične vyrába z mlieka, smotany, šľahaných bielkov, žĺtkov a cukru. Voliteľne, ak sa vyrábajú ako likér, sú začlenené destiláty, ako je brandy, rum alebo bourbon.
Literatúra/Referencie
- Lee, D.U.; Hein, V.; Knorr, D. (2003): Účinky kombinovanej liečby nizínom a ultrazvukom s vysokou intenzitou s vysokým tlakom na mikrobiálnu inaktiváciu v tekutom celom vajíčku. Inovatívna potravinárska veda & Vznikajúce technológie 2003.
- Nakamura, R.; Mizutani, R.; Yano, M.; Hayakawa, S. (1988): Zlepšenie emulgačných vlastností bielkovín sonikáciou s lecitínom z vaječného žĺtka. Časopis poľnohospodárskej a potravinárskej chémie 36, 1988. 729-732.
- Raso, J.; Pagán, R.; Condón, S.; Sala, F.J. (1998): Vplyv teploty a tlaku na smrteľnosť ultrazvuku. Aplikovaná a environmentálna mikrobiológia, 64/2, 1998. 465–471.
- Sargolzaei, J.; Mosavian, M.T.H.; Hassani, A. (2011): Modelovanie a simulácia vysokovýkonného ultrazvukového procesu pri príprave stabilnej emulzie olej vo vode. Časopis softvérového inžinierstva a aplikácií 4, 2011. 259-267.
- Slnko, Y.; Yang, H.; Zhong, X.; Wang, W. (2011): Ultrazvukom asistovaná enzymatická degradácia cholesterolu vo vaječnom žĺtku. Inovatívna potravinárska veda & Vznikajúce technológie 12/4, 2011. 505-508.
- Suslick, K.S.; Flannigan, D.J. (2008): Vnútri kolapsujúcej bubliny: Sonoluminiscencia a podmienky počas kavitácie. Annu. Rev. Phys. Chem. 59, 2008. 659–83.