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

Počas procesu zmrazovania sa kryštály tvoria z podchladenej vody. Morfológia ľadových kryštálov hrá dôležitú úlohu, pokiaľ ide o textúrne a fyzikálne vlastnosti mrazených a polozmrazených potravín. Keďže veľkosť a rozloženie ľadových kryštálov majú osobitný význam pre kvalitu rozmrazených výrobkov z tissue papiera, v prípade zmrzliny sa uprednostňujú menšie ľadové kryštály, pretože veľké kryštály majú za následok ľadovú textúru. Nukleácia je najdôležitejším faktorom na riadenie distribúcie veľkosti kryštálov počas kryštalizácie. Rýchlosť zmrazovania je teda zvyčajne parametrom používaným na kontrolu veľkosti a distribúcie veľkosti ľadových kryštálov v zmrzline. Počas šľahania a mrazenia sa vstrekuje vzduch, aby sa dosiahla hladká textúra zmrzliny. Takzvané "prekročenie", množstvo vstrekovaného vzduchu, je úmerné – konkrétne konkrétnej receptúre – úmerne kombinovanému objemu pevných látok a vody. Prekročenie sa teda líši v dôsledku rôznych formulácií zmrzliny a tokov spracovania. Štandardná zmrzlina vykazuje prekročenie o 100 %, čo znamená, že konečný produkt pozostáva z rovnakého objemu zmrzlinovej zmesi a vzduchových bublín.
Použitie vysokovýkonných ultrazvukových procesorov Hielscher vedie k lepšej kvalite zmrzliny tým, že podporuje kryštalizáciu, zmenšuje veľkosť ľadových kryštálov a zabraňuje inkrustácii mrazivého povrchu. Lepšia konzistencia a krémovejší pocit v ústach sa dosiahne vďaka zmenšenej veľkosti kryštálov zmrzliny a zlepšenej distribúcii vzduchových bublín. Výrazne kratšie mrazenie s približne o 30 % skráteným časom mrazenia vedie k vyššej kapacite procesu a energeticky efektívnejšiemu výrobnému procesu.

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