Uporaba električnega ultrazvoka se uporablja za številne uporabe v predelavi hrane, vključno z ekstrakcijo, homogenizacijo, pasterizacijo in fermentacijo. Ultrasonication kot netermalna obdelava izboljša procese proizvodnje hrane z višjimi donosi, višjo kakovostjo, izboljšanimi profili hranil in okusa ter s časovno in stroškovno obdelavo.

Ultrazvočne aplikacije v predelavi hrane

Power ultrazvok ima širok spekter aplikacij pri predelavi hrane, vključno z ekstrakcijo, mešanjem, emulgacijo, pasterizacijo, razplinjanjem in mesno tenderizacijo. Poleg teh glavnih aplikacij, moč ultrazvok se uporablja tudi za izboljšanje zmrzovanje, odmrzovanje in sušenje živilskih izdelkov.
Glavne prednosti ultrazvočne obdelave visoke intenzivnosti so povezane z izboljšanjem različnih postopkov predelave hrane, kot so skrajšanje časa predelave, povečanje donosa, izboljšanje kakovosti izdelkov in omogočanje večje stroškovne in časovne, ekonomične obdelave.

V naslednjem odstavku lahko najdete glavne aplikacije ultrazvočnosti visoke intenzivnosti v živilski industriji:

• Ekstrakcija: Ultrazvok se lahko uporablja za pridobivanje bioaktivnih spojin iz rastlinskih materialov, kot so antioksidanti, pigmenti, in eterična olja. Ta postopek je znan kot ekstrakcija s pomočjo sonication in se lahko uporablja za proizvodnjo visokokakovostnih izvlekov v krajšem času in z nižjo porabo topila kot tradicionalne metode.
• Homogenizacija in emulgacijo: Ultrazvočna homogenizacija se lahko uporablja za proizvodnjo stabilne emulzije in vzmetenja, kot so solatni prelivi, majoneza, kreme, in mlečni izdelki. Proces vključuje uporabo visoko frekvenčni zvočni valovi za razčlenitev maščobnih krogel v tekočini, kar ima za posledico gladko in enotno teksturo.
• Ohranjanje: Ultrazvok visoke intenzivnosti se lahko uporablja za inaktiviranje mikroorganizmov, kot so bakterije in kvasovke, v živilskih izdelkih. Postopek, znan kot sonication-asisted pasteurization, lahko podaljša rok uporabnosti živilskih proizvodov in zmanjša tveganje za bolezni, ki se rodijo s hrano. Kot netermalna tehnika obdelave, sonication preprečuje uporabo zelo visokih temperatur in s tem povezano razgradnja toplotno občutljivih hranil.

• Razplinjanje: Z uporabo ultrazvoka na tekočino so plinski mehurčki, zajeti v tekočine, vznemirjeni. Posledično se ti zračni in plinski mehurčki približajo drug drugemu in se ujamejo. Theis pomeni, da rastejo do večje velikosti mehurčkov, ki jim omogoča, da plavajo na vrh tekočine in jih je mogoče enostavno odstraniti.
• Raztapljanje: Zaradi izjemnih zmogljivosti mešanja in mešanja je ultrazvok zelo učinkovit za izdelavo visoko nasičenih in celo nadnasičenih rešitev. To se uporablja v postopkih kristalizacije kot tudi pri proizvodnji slanice.
• Vrenje: Ker ultrazvočni valovi perforirajo in razčlenijo celične stene mikroorganizmov, so bolj dovzetni za proces fermentacije. Hkrati ultrazvok pospešuje prenos hranil in kisika v mikroorganizme in s tem poveča njihovo presnovno aktivnost. Na splošno ultrasonication poveča hitrost fermentacije, zmanjša čas fermentacije in izboljša donos želenega končnega proizvoda. Ta tehnologija je še posebej uporabna za proizvodnjo hrane in pijač, kot so mlečni izdelki, jogurt, pivo, kombucha in vino.
• Viskoznost Zmanjšanje pred spray sušenje: Ultrazvočne ščipalne sile lahko zmanjšajo viskoznost pri raztanjševanje in thixotropic slurries bistveno. Uporaba ultrazvočno omejevanje pred pršenjem in pršilniki omogoča, da poveča skozi-dal skozi pršilno opremo bistveno. Pršilni stolpi so pogosto steklenica-vrat v proizvodni liniji. Z ultrazvoka se lahko poveča zmogljivost obstoječih pršilnikov.

• Zamrzovanje: Ultrazvočno zamrzovanje se lahko uporablja za zmanjšanje nastanek ledenih kristalov v živilskih izdelkih med zamrznitvenim procesom. Proces vključuje podvrževanje hrane visoko frekvenčnim zvočnim valovom, medtem ko je zamrznjena. Ultrazvočni valovi ustvarjajo vibracije, ki preprečujejo nastanek velikih ledenih kristalov, kar ima za posledico izdelek z bolj gladko teksturo in boljšo kakovostjo.
• Odmrzovanje: Ultrazvočno odmrzovanje se lahko uporablja za zmanjšanje časa odmrzovanje zamrznjenih živilskih izdelkov. Proces vključuje podvrževanje zamrznjenega izdelka ultrazvočnim valovom, ki ustvarjajo toploto in pospešijo postopek odmrzovanja. Ker ultrazvok spodbuja zelo enotno porazdelitev energije, je lahko ultrazvočno odtajanje še posebej uporabno za izdelke, ki jih je težko enakomerno odtajati, kot so meso, morska hrana, sadje in zelenjava.
  Pri zmrzovanju, odmrzovanju in sušenju ultrazvok moči povzroča znatne izboljšave v procesih prenosa mase in energije, kar pospešuje te procese in jih naredi bolj ekonomično.
• Zaznavanje uhajanja steklenice: Ultrazvok je zelo učinkovit način za odkrivanje puščanja in razpok v steklenicah in posodah ogljikovih pijač, kot so soda, pivo, peneče vino itd. Ultrazvočna se uporablja tudi pri odpihovanju gaziranih pijač, npr.
• Opekovanje / Kumanje: Brining je pogost proces pri ohranjanju in proizvodnji živil, zlasti za meso, ribe, sir in zelenjavo. Ultrasonication skrajša čas opekline in omogoča uporabo zmanjšane količine natrijevega klorida v primerjavi s tradicionalno slane hrane in kumarice.
• Hidratacija / Rehidracija: Moč ultrazvok je preprosta, vendar zelo učinkovita metoda za hidrirano ali ponovno hidrirano hrano izdelkov, kot so posušeni impulzi (npr. fižol, piščančja piščanca) ali dehidrirani gobe. Ker ultrazvok odpira celične pore v hrani, lahko voda hitro prodre. To vodi v pospešeno otekanje impulzov in nato krajši čas kuhanja.
• Dekoristalizacija medu: Kot netermalno zdravljenje se ultrazvok učinkovito uporablja za preprečevanje nastajanja velikih kristalov sladkorja v medu. Poleg tega se lahko že oblikovani veliki kristali v medu dekoristalizirajo z ultrazvočnim zdravljenjem. Kot zelo učinkovita tehnika raztapljanja ultrazvočniki tipa sonde raztapljajo kristale sladkorja, kar ima za posledico enakomerno gladek med. Poleg tega ultrazvok izboljšuje mikrobiološko kakovost medu, saj so nezaželeni mikrobi inaktivirani zaradi učinka ultrazvočne motnje celic.
• Cvrtje: Ultrazvočno cvrtenje se lahko uporablja za zmanjšanje absorpcije olja v ocvrtih živilskih izdelkih. Proces vključuje, da se meso ali zelenjava v vroče olje, medtem ko ga podvrže visoko frekvenčni zvočni valovi. Ultrazvočni valovi ustvarjajo majhne mehurčke na površini živila, ki zmanjšujejo kontaktno območje med zelenjavo / mesom in oljem, kar ima za posledico manj absorpcije olja in bolj zdrav končni izdelek. Ultrazvočno cvrtje omogoča kuhanje hrane pri nižjih temperaturah ustvarjanje vrhunskih okus profilov, ohranjanje hranil.

Ultrasonicatorji visoke zmogljivosti za predelavo hrane

Hielscher Ultrasonics industrijski ultrazvočni procesorji so visokozmogljivi ultrazvočni procesorji, ki so natančno pod nadzorom in s tem omogočajo ponovljive rezultate in neprekinjeno kakovost izdelkov. Ker je sposoben zagotoviti zelo visoke amplitude, Hielscher ultrazvočni procesorji se lahko uporabljajo za zelo zahtevne aplikacije.
Stranke so zadovoljne z izjemno robustnostjo in zanesljivostjo hielscher ultrazvočnih sistemov. Hielscher ultrasonicatorji zanesljivo tečejo na področjih težke uporabe, zahtevnih okolij in delovanja 24/7 in s tem zagotavljajo učinkovito in ekonomičnost predelave hrane. Ultrazvočna intenzivnost procesa zmanjšuje čas obdelave in dosega boljše rezultate, torej višjo kakovost, višje pridelke, nove izdelke.
S pomočjo dosledne uporabe posebnih materialov, kot so na primer Titan, nerjaveče jeklo, keramika ali steklo različnih razredov, je zagotovljena združljivost tehnike s procesom.
Ultrazvočni procesorji so operater prijazen in priročno strojev z nizko vzdrževanje in relativno nizki stroški.

V spodnji tabeli vam daje podatek o približni zmogljivosti obdelave naših ultrasonicators:

Oblikovanje, izdelava in svetovanje – Kakovost izdelana v Nemčiji

Hielscher ultrasonicatorji so dobro znani po svojih najvišjih standardih kakovosti in oblikovanja. Robustnost in enostavno delovanje omogočata nemoteno vključitev naših ultrazvočnihtorjev v industrijske objekte. Z grobimi pogoji in zahtevnimi okolji lahko ravnajo Hielscher ultrasonicatorji.

Hielscher Ultrasonics je iso certificirano podjetje in dal poseben poudarek na visokozmogiji ultrasonicators, ki vključujejo najmotejšo tehnologijo in prijaznost uporabnika. Seveda, Hielscher ultrasonicators so CE skladni in izpolnjujejo zahteve UL, CSA in RoHs.

Dejstva je treba vedeti

Kako Ultrazvočna v živilsko predelovalno delo?

Ultrasonic predelava hrane je dobro uveljavljena tehnologija, ki se uporablja za predelavo hrane aplikacije, kot so mešanje in homogenizacija, emulgiranje, ekstrakcija, raztapljanje, odplinjevanje & razzračevanje, tenderizacija mesa, kristalizacija ter funkcionalizacija in modifikacija intermediatov in končnih prehrambenih proizvodov. Biti nameščen od desetletja v obratih za proizvodnjo hrane, Hielscher ultrazvočni predelovalci hrane so prefinjene in razvite za izpolnjevanje zahtev industrije. Ultrazvočni procesorji uporabljajo fizične sile, ustvarjene z močjo ultrazvočne valove, ki ima za posledico nastajanje kavitacije.

Kaj je akustična kavitacija?

Akustična kavitacija, znan tudi kot ultrazvočni kavitacija, je rast in propad minute vakuumske mehurčke v ultrazvočno polje, ustvarjeno v tekočinah ali gnojar. Kavitacija mehurčki rastejo med izmenično Visokotlačni/Nizkotlačni ciklov, ki so stiskanje in redčenje faz oziroma. Po tem, ko je zrasla več ciklov izmenično pritiska, vakuumski mehurček doseže točko, kjer ne more absorbirati več energije, tako da mehurček implodes nasilno med Visokotlačni cikel. Med mehurček propad, lokalno ekstremnih pogojih, vključno z ekstremnimi temperaturami do 5, 000K z zelo visoko stopnjo ogrevanja in hlajenja, pritiski do 2000atm in ustrezne razlike tlaka, in tekoči curki z do 280m/s hitrostjo. V teh kavitational “vroče točke”, lokalno ekstremne sile ustvarjajo fizične pogoje, kar povzroči mešanje, ekstrakcijo in povečan prenos mase.

Akustična kavitacija, ustvarjena z visoko intenzivnostjo, nizko frekvenčni ultrazvok, ustvarja intenzivne omejevalne sile in lokalno pojavlja visokotlačne in temperaturne razlikovanja, ki zagotavljajo potreben vpliv za intenzivno mešanje in prenos mase. Te ultrazvočne skice sile se uspešno uporabljajo za predelavo hrane.

Literatura / Reference

• 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.