Ultrazvukom vylepšená výroba zmrzliny

Aplikácia silového ultrazvuku má niekoľko priaznivých účinkov na výrobu kvalitnej zmrzliny. Medzi hlavné výhody sonikácie patrí zmenšenie veľkosti kryštálov a zrýchlenie mrazenia v zmrzline. Ultrazvuk tým zlepšuje kvalitu a pocit spotrebiteľa a zároveň znižuje výrobné náklady.

Ultrazvukové účinky na výrobu zmrzliny

Výroba zmrzliny zahŕňa sofistikované spracovanie s cieľom získať vysokokvalitný sladký potravinový výrobok, ktorý uspokojí požiadavky zákazníkov. Prepracované kroky spracovania vyplývajú najmä zo skutočnosti, že zmrzlina je jednou z najkomplexnejších potravín: zmrzlina je pena aj emulzia. Obsahuje ľadové kryštály a nemrazenú tekutú zmes. Vysokovýkonný ultrazvuk aplikovaný pri výrobe zmrzliny môže podporiť nukleáciu ľadových kryštálov, aby sa urýchlil proces prenosu tepla a hmoty sprevádzajúci proces zmrazovania. Sonikácia tým zmenšuje veľkosť kryštálov a skracuje čas mrazenia pri výrobe zmrzliny. Výskum Mortazavi a Tabatabaie ukázal, že čas mrazenia pri spracovaní zmrzliny by sa mohol skrátiť asi o 30% sonikáciou na 20 minút.

Výroba zmrzliny a výhody ultrazvuku

Na výrobu zmrzliny je potrebná zmrzlinová zmes. Táto zmrzlinová zmes pozostáva z mlieka, sušeného mlieka, smotany, masla alebo rastlinného tuku, cukru, sušiny, emulgátora, stabilizátora, ako aj prísad ako ovocie, orechy, arómy a farbivá. Táto špeciálna zmes sa musí homogenizovať a pasterizovať, potom sa počas procesu zmrazovania pomaly mieša, aby sa zabránilo tvorbe veľkých ľadových kryštálov. Tým sa primiešajú veľmi malé vzduchové bubliny (takzvaný prevzdušňovací proces), aby sa zmrzlina napenila, čím sa dosiahne hladko textúrovaný studený dezert. Ultrazvuk podporuje rovnomerné rozloženie všetkých zložiek zmrzlinovej zmesi a zároveň prispieva k pasterizácii. Prečítajte si viac o ultrazvukovej pasterizácii tekutých potravín tu!
Následne sa počas fázy mrazenia počas výroby zmrzliny aplikuje ultrazvuk. Ultrazvuk podporuje nukleáciu a rast ľadových kryštálov, takže proces zmrazovania sa výrazne urýchľuje. Sonikácia zároveň zmenšuje veľkosť ľadových kryštálov, takže sa získajú rovnomerne malé ľadové kryštály. To dodáva zmrzline hladkú textúru a príjemný pocit v ústach – Oba atribúty kvality, ktoré si spotrebitelia vysoko cenia.

Kroky výroby zmrzliny

Výroba zmrzliny má päť etáp:

1. príprava zmrzlinovej zmesi
2. homogenizácia, pasterizácia, zrenie zmrzlinovej zmesi
3. Zmrazenie a prevzdušňovanie
4. tvarovanie a tvarovanie
5. kalenie a balenie

Kroky výroby zmrzliny.Zdroj: Príručka na spracovanie mlieka. Vydalo vydavateľstvo Tetra Pak Processing Systems AB, Lund, Švédsko. s.387.

Ultrazvukom podporované mrazenie zmrzliny

During the freezing process, crystals are formed fom supercooled water. The morphology of the ice crystals plays an important role regarding the textural and physical properties of frozen and half-frozen food. As size and distribution of the ice crystals are of special importance for the quality of thawed tissue products, for ice cream, smaller ice crystals are preferred because large crystals results in an icy texture. Nucleation is the most important factor to control the crystal size distribution during crystallization. Thereby, the freeze rate is usually the parameter used for controlling size and size distribution of the ice crystals in ice cream. During the whipping and freezing, air is injected to achieve the smooth texture of ice cream. The so-called “over-run”, the amount of air injected, is proportionated – specifically to the particular recipe – proportionally to the combined volume of solids and water. So, the over-run varies due to the different ice cream formulations and the processing streams. Standard ice cream shows an over-run of 100%, which means that the final product consists of an equal volume of ice cream mix and air bubbles.
The use of Hielscher’s high-performance ultrasound processors results in a better quality of ice cream by promoting crystallization, reducing the ice crystal size and avoiding the incrustation of a freezing surface. A better consistency and a more creamy mouth feeling is achieved due to the reduced ice cream crystal size and the enhanced air bubble distribution. Significantly shorter freezing with approx. 30% reduced freezing time leads to a higher process capacity and a more energy-efficient production process.

Vedecky dokázané: Zlepšená kvalita zmrzliny vďaka sonikácii

Aslan a Dogan (2021) skúmali účinky sonikácie na výrobu zmrzliny pomocou sondikovaného sondového typu Hielscher UP400St (pozri obrázok vľavo). Výsledky výskumu preukázali, že ultrazvuk podporuje zmenšenie veľkosti častíc v dôsledku kavitácie. Bolo zrejmé, že sonikácia zlepšuje kvalitu zmrzliny a mrazených potravín, pretože produkuje menšiu veľkosť kryštálového ľadu. Keďže ľadové kryštály dodávajú zmrzline jedinečný pocit v ústach, je veľmi dôležité získať v procese mrazenia najmenšie kryštály, aby sa zabránilo zrnitej štruktúre a dosiahla sa požadovaná hladkosť a mäkkosť zmrzliny. Táto štúdia tiež dospela k záveru, že ultrazvuková homogenizácia poskytuje dobre rozptýlenú emulziu. Testované spotrebiteľským panelom pre senzoriku a chuť potravín sa ukázalo, že ultrazvuková homogenizácia ľadovej krému pomáha splniť preferencie spotrebiteľov s menšími ľadovými kryštálmi a korelačným príjemným pocitom zmrzliny v ústach.
(porovnaj Aslan a Dogan, 2021)

Vysokovýkonné ultrazvukové kuchynské roboty na výrobu zmrzliny

Spoločnosť Hielscher Ultrasonics má dlhoročné skúsenosti s aplikáciou výkonového ultrazvuku v potravinách & nápojový priemysel, ako aj mnohé ďalšie priemyselné odvetvia. Naše ultrazvukové procesory sú vybavené ľahko čistiteľnými (clean-in-place CIP? sterilize-in-place SIP) sonotródami a prietokovými bunkami (mokré časti).
Priemyselné ultrazvukové prístroje Hielscher Ultrasonics môžu poskytovať veľmi vysoké amplitúdy v nepretržitej prevádzke 24 hodín denne, 7 dní v týždni. Presná kontrola amplitúdy od miernej po vysokú intenzitu je dôležitá na jemné doladenie procesu sonikácie podľa cieľových vlastností produktu zmrzlinového zloženia.
S ultrazvukovými kuchynskými robotmi akejkoľvek veľkosti ponúka spoločnosť Hielscher spoľahlivé systémy na dávkovanie a kontinuálnu úpravu potravín a nápojov vrátane zmrzliny. Zatiaľ čo pre malú remeselnú gelaterériu poskytujú modely sonikátorov UP400ST (400 wattov) alebo UIP1000hdT (1000 wattov) dostatočnú spracovateľskú kapacitu, priemyselné zariadenie na výrobu zmrzliny nainštaluje vysokovýkonné modely sonikátorov UIP6000hdT (6000 wattov) alebo UIP16000hdT (16 000 wattov).
Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov:

Literatúra? Referencie