Ultrazvok v živilski industriji

Visokozmogljivi ultrazvok se uporablja pri številnih postopkih predelave živil, vključno z ekstrakcijo, homogenizacijo, pasterizacijo in fermentacijo. Sonikacija kot netermična obdelava izboljšuje procese proizvodnje živil z večjimi izkoristki, višjo kakovostjo, izboljšanimi hranilnimi in aromatičnimi profili ter obdelavo, ki prihrani čas in stroške.

Uporaba ultrazvoka pri predelavi živil

Visokozmogljivi ultrazvok ima širok nabor uporab pri predelavi živil, vključno z ekstrakcijo, mešanjem, emulgiranjem, pasterizacijo, razplinjevanjem in mehčanjem mesa. Poleg teh glavnih uporab se visokozmogljivi ultrazvok uporablja tudi za izboljšanje zamrzovanja, odtajevanja in sušenja živil.
Glavne prednosti ultrazvoka visoke intenzivnosti so povezane z izboljšanjem različnih postopkov predelave živil, kot so skrajšanje časa obdelave, povečanje izkoristkov in izboljšanje kakovosti izdelkov, ter omogočajo gospodarnejšo obdelavo z večjimi prihranki časa in stroškov.

V naslednjem odstavku so predstavljene glavne uporabe ultrazvoka visoke intenzivnosti v živilski industriji:

Ekstrakcija: Ultrazvok se lahko uporablja za ekstrakcijo bioaktivnih spojin iz rastlinskih materialov, kot so antioksidanti, pigmenti in eterična olja. Ta postopek je znan kot ekstrakcija s pomočjo sonikacije in se lahko uporablja za pridobivanje visokokakovostnih ekstraktov v krajšem času in z manjšo porabo topil kot pri tradicionalnih metodah.
Preberite več o prednostih ultrazvočne ekstrakcije rastlinskih snovi!
Homogenizacija in emulgiranje: Ultrazvočna homogenizacija se lahko uporablja za pripravo stabilnih emulzij in suspenzij, kot so solatni prelivi, majoneza, kreme in mlečni izdelki. Postopek vključuje uporabo visokofrekvenčnih zvočnih valov za razbijanje maščobnih kroglic v tekočini, s čimer nastane gladka in enakomerna tekstura.
Izvedite več o sonikaciji za živilske emulzije!
Tukaj najdete navodila po korakih in videoposnetek za ultrazvočno emulgiranje majoneze!
Konzerviranje: Ultrazvok visoke intenzivnosti se lahko uporablja za inaktivacijo mikroorganizmov, kot so bakterije in kvasovke, v živilih. Postopek, znan kot pasterizacija s pomočjo sonikacije, lahko podaljša rok uporabnosti živil in zmanjša tveganje za bolezni, ki se prenašajo s hrano. Sonikacija kot netermična tehnika obdelave ne zahteva uporabe zelo visokih temperatur in tako preprečuje z njimi povezano razgradnjo toplotno občutljivih hranil.
Preberite več o podaljšanju roka uporabnosti in ohranjanju hranil s sonikacijo!

Želite izdelovati lastne izvlečke začimb ali omake? Z ultrazvočno opremo Hielscher lahko v kratkem času pripravite visokokakovostne izvlečke in omake, naj gre za restavracijsko kuhinjo, ambicioznega pomočnika glavnega kuharja ali komercialne proizvajalce. Sami izdelajte ekološke izvlečke! Opustite konzervanse! Uporabljajte samo sestavine, ki jih izberete sami!

Razplinjevanje: Pri delovanju ultrazvoka na tekočino se plinski mehurčki, ujeti v tekočinah, vzbudijo v gibanje. Posledično se ti zračni in plinski mehurčki približajo drug drugemu in združijo. To pomeni, da zrastejo v večje mehurčke, kar jim omogoča, da priplavajo na površino tekočine in jih je mogoče preprosto odstraniti.
Raztapljanje: Zaradi izjemnih sposobnosti mešanja in premešavanja je ultrazvok zelo učinkovit pri pripravi močno nasičenih in celo prenasičenih raztopin. To se uporablja pri postopkih kristalizacije in pri pripravi slanic.
Fermentacija: Ker ultrazvočni valovi preluknjajo in razgradijo celične stene mikroorganizmov, ti postanejo dovzetnejši za proces fermentacije. Hkrati ultrazvok pospešuje transport hranil in kisika do mikroorganizmov ter tako povečuje njihovo presnovno aktivnost. Na splošno sonikacija povečuje hitrost fermentacije, skrajšuje čas fermentacije in izboljšuje izkoristek želenega končnega izdelka. Ta tehnologija je posebej uporabna za proizvodnjo živil in pijač, kot so mlečni izdelki, jogurt, pivo, kombuča in vino.
Zmanjšanje viskoznosti pred sušenjem z razprševanjem: Ultrazvočne strižne sile lahko znatno zmanjšajo viskoznost suspenzij, ki se strižno redčijo, in tiksotropnih suspenzij. Uporaba ultrazvočnega strižnega redčenja pred razprševanjem in vstopom v sušilnike z razprševanjem omogoča znatno povečanje zmogljivosti obdelave z opremo za razprševanje. Stolpi za sušenje z razprševanjem so pogosto ozko grlo proizvodne linije. Z ultrazvokom je mogoče povečati zmogljivost obstoječih sušilnikov z razprševanjem.

Ultrazvočne naprave Hielscher lahko homogenizirajo in pasterizirajo tekoče jajčne izdelke (cela jajca, beljake, rumenjake) ter tako zagotovijo varnost živil in mehansko stabilnost. Ultrazvočni homogenizatorji Hielscher ustvarjajo intenzivno kavitacijo in velike strižne sile za uničevanje mikroorganizmov. Ultrazvočna pasterizacija je zelo učinkovita in gospodarna alternativa za pasterizacijo pri nizkih temperaturah. Tekoča jajca, pasterizirana z ultrazvokom, izkazujejo manjšo denaturacijo beljakovin, manjšo izgubo okusa, boljšo homogenost in bistveno večjo energijsko učinkovitost.

Zamrzovanje: Ultrazvočno zamrzovanje se lahko uporablja za zmanjšanje nastajanja ledenih kristalov v živilih med zamrzovanjem. Postopek vključuje izpostavljanje živil visokofrekvenčnim zvočnim valovom med zamrzovanjem. Ultrazvočni valovi ustvarjajo vibracije, ki preprečujejo nastajanje velikih ledenih kristalov, zato nastane izdelek z bolj gladko teksturo in boljšo kakovostjo.
Odtajevanje: Ultrazvočno odtajevanje se lahko uporablja za skrajšanje časa odtajevanja zamrznjenih živil. Postopek vključuje izpostavljanje zamrznjenega izdelka ultrazvočnim valovom, ki ustvarjajo toploto in pospešujejo odtajevanje. Ker ultrazvok spodbuja zelo enakomerno porazdelitev energije, je lahko ultrazvočno odtajevanje posebej uporabno za izdelke, ki jih je težko enakomerno odtajati, kot so meso, morski sadeži, sadje in zelenjava.
Pri zamrzovanju, odtajevanju in sušenju visokozmogljivi ultrazvok bistveno izboljšuje procese prenosa snovi in energije, kar te postopke pospešuje in jih naredi gospodarnejše.
Zaznavanje puščanja steklenic: Ultrazvok je zelo učinkovit način zaznavanja puščanja in razpok v steklenicah in pločevinkah gaziranih pijač, kot so gazirane brezalkoholne pijače, pivo, peneče vino itd. Ultrazvok se uporablja tudi za razplinjevanje gaziranih pijač, npr. piva pred stekleničenjem, pri postopku, znanem kot de-fobbing.
Soljenje v slanici / vlaganje: Soljenje v slanici je pogost postopek pri konzerviranju in proizvodnji živil, zlasti mesa, rib, sira in zelenjave. Sonikacija skrajša čas soljenja v slanici in omogoča uporabo manjših količin natrijevega klorida v primerjavi s tradicionalno soljenimi in vloženimi živili.
Hidracija / rehidracija: Visokozmogljivi ultrazvok je preprosta, vendar zelo učinkovita metoda za hidracijo ali rehidracijo živil, kot so posušene stročnice (npr. fižol, čičerika) ali dehidrirane gobe. Ker ultrazvok odpira celične pore v živilih, lahko voda hitro prodre vanje. To vodi do hitrejšega nabrekanja stročnic in posledično krajšega časa kuhanja.
Dekristalizacija medu: Ultrazvok se kot netermična obdelava učinkovito uporablja za preprečevanje nastajanja velikih kristalov sladkorja v medu. Poleg tega je mogoče z ultrazvočno obdelavo dekristalizirati že nastale velike kristale v medu. Sonikatorji s sondo kot zelo učinkovita tehnika raztapljanja raztapljajo kristale sladkorja, s čimer nastane enakomerno gladek med. Ultrazvok dodatno izboljšuje mikrobiološko kakovost medu, saj se neželeni mikrobi inaktivirajo zaradi učinka ultrazvočne razgradnje celic.
Cvrtje: Ultrazvočno cvrtje se lahko uporablja za zmanjšanje vpijanja olja v ocvrta živila. Postopek vključuje potopitev mesa ali zelenjave v vroče olje ob sočasni izpostavitvi visokofrekvenčnim zvočnim valovom. Ultrazvočni valovi ustvarjajo majhne mehurčke na površini živila, ki zmanjšujejo stično površino med zelenjavo / mesom in oljem, zato se vpije manj olja in nastane bolj zdrav končni izdelek. Ultrazvočno cvrtje omogoča pripravo hrane pri nižjih temperaturah, pri čemer ustvarja boljše aromatične profile in ohranja hranila.
Izvedite, kako cvrtje s pomočjo ultrazvoka omogoča pripravo bolj zdravega, okusnejšega in bolj hrustljavega ocvrtega krompirčka in krompirjevega čipsa!

Visokozmogljivi sonikatorji za predelavo živil

Industrijski ultrazvočni procesorji Hielscher Ultrasonics so visokozmogljivi sonikatorji, ki jih je mogoče natančno krmiliti in tako omogočajo ponovljive rezultate ter stalno kakovost izdelkov. Ker lahko zagotavljajo zelo visoke amplitude, se ultrazvočni procesorji Hielscher lahko uporabljajo za zelo zahtevne aplikacije.
Stranke so zadovoljne z izjemno robustnostjo in zanesljivostjo sistemov Hielscher Ultrasonics. Sonikatorji Hielscher zanesljivo delujejo pri zelo zahtevnih aplikacijah, v zahtevnih okoljih in pri obratovanju 24/7 ter tako zagotavljajo učinkovito in gospodarno predelavo živil. Ultrazvočna intenzifikacija procesov skrajšuje čas obdelave in dosega boljše rezultate, tj. višjo kakovost, večje izkoristke in nove izdelke.
Z dosledno uporabo posebnih materialov, kot so titan, nerjavno jeklo, keramika ali steklo različnih kakovostnih razredov, je zagotovljena združljivost tehnike s procesom.
Ultrazvočni procesorji so uporabniku prijazni in priročni stroji, ki zahtevajo malo vzdrževanja in imajo razmeroma nizke stroške.

Spodnja tabela podaja okvirno zmogljivost obdelave naših sonikatorjev:

Prostornina šarže	Pretok	Priporočene naprave
0,5 do 1,5mL	n.a.	VialTweeter
1 do 500mL	10 do 200mL/min	UP100H
10 do 2000mL	20 do 400mL/min	UP200Ht, UP400St
0,1 do 20L	0,2 do 4L/min	UIP2000hdT
10 do 100L	2 do 10L/min	UIP4000hdT
15 do 150L	3 do 15L/min	UIP6000hdT
n.a.	10 do 100L/min	UIP16000
n.a.	večji	sklop naprav UIP16000

Stopite v stik z nami! / Vprašajte nas!

Načrtovanje, proizvodnja in svetovanje – kakovost iz Nemčije

Sonikatorji Hielscher so znani po najvišjih standardih kakovosti in zasnove. Robustnost in preprosto upravljanje omogočata nemoteno vključitev naših sonikatorjev v industrijske obrate. Sonikatorji Hielscher zlahka obvladujejo težke razmere in zahtevna okolja.

Hielscher Ultrasonics je podjetje s certifikatom ISO in daje poseben poudarek visokozmogljivim sonikatorjem z najsodobnejšo tehnologijo in uporabniku prijaznim upravljanjem. Sonikatorji Hielscher so seveda skladni z zahtevami CE in izpolnjujejo zahteve UL, CSA in RoHs.

Sorodne teme

Dejstva, ki jih je vredno poznati

Kako deluje ultrazvok pri predelavi živil?

Ultrazvočna predelava živil je dobro uveljavljena tehnologija, ki se uporablja pri postopkih predelave živil, kot so mešanje in homogenizacija, emulgiranje, ekstrakcija, raztapljanje, razplinjevanje in odzračevanje, mehčanje mesa, kristalizacija ter funkcionalizacija in spreminjanje vmesnih in končnih živilskih izdelkov. Ultrazvočni procesorji za živila Hielscher, ki so že desetletja nameščeni v obratih za proizvodnjo živil, so dovršeni in razviti za izpolnjevanje zahtev industrije. Ultrazvočni procesorji uporabljajo fizikalne sile, ki jih ustvarjajo valovi visokozmogljivega ultrazvoka, kar povzroči nastanek kavitacije.

Katere pijače se običajno pripravljajo s sonikacijo?

Sonikacija se pogosto uporablja za pripravo ali obdelavo pijač, kot so hladno pripravljena kava, čaj (vključno z yerba mate), sadni in zelenjavni sokovi, rastlinski poparki, funkcionalne pijače (zeliščni ekstrakti), rastlinska mleka, fermentirane pijače (za intenzifikacijo procesov) in koncentrati pijač za proizvodnjo pijač, pripravljenih za pitje (RTD).
Poiščite več informacij o proizvodnji naslednjih pijač:

Kaj je akustična kavitacija?

Akustična kavitacija, znana tudi kot ultrazvočna kavitacija, je rast in kolaps drobnih vakuumskih mehurčkov v ultrazvočnem polju, ustvarjenem v tekočinah ali suspenzijah. Kavitacijski mehurčki rastejo med izmenjujočimi se visokotlačnimi / nizkotlačnimi cikli, ki ustrezajo fazam stiskanja oziroma redčenja. Po rasti skozi več izmenjujočih se tlačnih ciklov vakuumski mehurček doseže točko, ko ne more več absorbirati energije, zato med visokotlačnim ciklom silovito implodira. Med kolapsom mehurčka se lokalno pojavijo ekstremne razmere, vključno z ekstremnimi temperaturami do 5.000K z zelo visokimi hitrostmi segrevanja in ohlajanja, tlaki do 2000atm in ustreznimi tlačnimi razlikami ter tekočinskimi curki s hitrostjo do 280m/s. V teh kavitacijskih »vročih točkah« lokalno ekstremne sile ustvarjajo fizikalne razmere, ki povzročajo mešanje, ekstrakcijo in povečan prenos snovi.

Akustična ali ultrazvočna kavitacija: rast in implozija mehurčkov

Akustična kavitacija, ki jo ustvarja nizkofrekvenčni ultrazvok visoke intenzivnosti, ustvarja intenzivne strižne sile ter lokalno velike tlačne in temperaturne razlike, ki zagotavljajo potreben učinek za intenzivno mešanje in prenos snovi. Te ultrazvočne strižne sile se uspešno uporabljajo pri predelavi živil.

Literatura/viri

Li, Fei (2012): Development of Nano-material for Food Packaging. PhD Dissertation at Università degli Studi di Milano.
Kentish, Sandra; Ashokkumar, Meiyazhagan (2011): The Use of Power Ultrasound to enhance Food Processing Technologies.
Liu, C.F.; Zhou, W.B. (2008): Stimulating Bio-yogurt Fermentation by High Intensity Ultrasound Processing. Food Science Technology 2008.
Misra, N.N.; Deora, Navneet Singh; Tiwari, Brijesh, Cullen, Patrick J. (2013): Ultrasound for Improved Crystallisation in Food Processing. Food Engineering Reviews 5(1), 2013. 36-44.
Shalmashi, Anvar (2009): Ultrasound-Assisted Extraction of Oil from Tea Seeds. Journal of Food Lipids 16, 2009. 465–474.
Uppala, Shivani; Kaur, Khushwinder; Kumar, Rajendra; Kaur Kahlon, Nakshdeep; Singh, Rachna; Mehta, S.K. (2017): Encompassment of Benzyl Isothiocyanate in cyclodextrin using ultrasonication methodology to enhance its stability for biological applications. Ultrasonics Sonochemistry 39, 2017. 25-33.
Wu, J.; Gamage, T.V; Vilkhu, K.S:; Simons, L.K.; Mawson, R. (2007): Effect of thermosonication on quality improvement of tomato juice. Innovative Food Science and Emerging Technologies 9, 2008. 186–195.