Ultrazvok v živilski industriji

Uporaba močnega ultrazvoka se uporablja za številne aplikacije v predelavi hrane, vključno z ekstrakcijo, homogenizacijo, pasterizacijo in fermentacijo. Kot netoplotna obdelava ultrazvočna obdelava izboljšuje procese proizvodnje hrane z višjimi donosi, višjo kakovostjo, izboljšanimi profili hranil in okusov ter časovno in stroškovno varčno obdelavo.

Ultrazvočne aplikacije v predelavi hrane

Močni ultrazvok ima široko paleto aplikacij v predelavi hrane, vključno z ekstrakcijo, mešanjem, emulgiranjem, pasterizacijo, razplinjevanjem in mehčanjem mesa. Poleg teh glavnih aplikacij se ultrazvok moči uporablja tudi za izboljšanje zamrzovanja, odmrzovanja in sušenja živilskih izdelkov.
Glavne prednosti ultrazvoka visoke intenzivnosti so povezane z izboljšanjem različnih postopkov predelave hrane, kot so skrajšanje časa obdelave, povečanje donosa, izboljšanje kakovosti izdelkov in omogočanje ekonomičnejše obdelave.

V naslednjem odstavku lahko najdete glavne aplikacije visoko intenzivne ultrazvoke 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 ultrazvočne obdelave in se lahko uporablja za proizvodnjo visokokakovostnih izvlečkov v krajšem času in z manjšo porabo topil kot tradicionalne metode.
  Preberite več o prednostih ultrazvočne ekstrakcije botaničnih snovi!
• Homogenizacija in emulgiranje: Ultrazvočna homogenizacija se lahko uporablja za proizvodnjo stabilnih emulzij in suspenzij, kot so solatni prelivi, majoneza, kreme in mlečni izdelki. Postopek vključuje uporabo visokofrekvenčnih zvočnih valov za razgradnjo maščobnih kroglic v tekočini, kar ima za posledico gladko in enakomerno teksturo.
  Preberite več o ultrazvoku za emulzije za živila!
  Poiščite navodila po korakih in video za ultrazvočno emulgiranje majoneze tukaj!
• Ohranjanje: Ultrazvok visoke intenzivnosti se lahko uporablja za inaktivacijo mikroorganizmov, kot so bakterije in kvasovke, v živilskih izdelkih. Postopek, znan kot pasterizacija s pomočjo ultrazvočne obdelave, lahko podaljša rok uporabnosti živilskih izdelkov in zmanjša tveganje za bolezni, ki se prenašajo s hrano. Kot tehnika netoplotne obdelave se ultrazvočna obdelava izogiba uporabi zelo visokih temperatur in s tem preprečuje s tem povezano razgradnjo hranil, občutljivih na toploto.
  Preberite več o podaljšanju roka uporabnosti in ohranjanju hranil z uporabo sonikacije!

• Razplinjanje: Z uporabo ultrazvoka na tekočino se pretresejo plinski mehurčki, ujeti v tekočine. Posledično se ti zračni in plinski mehurčki približajo drug drugemu in združijo. To pomeni, da rastejo do večje velikosti mehurčkov, kar jim omogoča, da plavajo na vrh tekočine in jih je mogoče enostavno odstraniti.
• Raztapljanje: Zaradi svojih izjemnih sposobnosti mešanja in mešanja je ultrazvok zelo učinkovit za proizvodnjo visoko nasičenih in celo prenasičenih raztopin. Uporablja se v procesih kristalizacije in pri proizvodnji slanic.
• Vrenje: Ko ultrazvočni valovi perforirajo in razgrajujejo celične stene mikroorganizmov, postanejo bolj dovzetni za proces fermentacije. Hkrati ultrazvok pospešuje transport hranil in kisika do mikroorganizmov in s tem povečuje njihovo presnovno aktivnost. Na splošno ultrazvočno razglašenje poveča hitrost fermentacije, skrajša čas fermentacije in izboljša donos želenega končnega izdelka. Ta tehnologija je še posebej uporabna za proizvodnjo živil in pijač, kot so mlečni izdelki, jogurt, pivo, kombucha in vino.
• Zmanjšanje viskoznosti pred sušenjem z razprševanjem: Ultrazvočne strižne sile lahko znatno zmanjšajo viskoznost pri strižnem redčenju in tiksotropnih gnojevkah. Uporaba ultrazvočnega strižnega redčenja pred škropljenjem in razpršilnimi sušilniki omogoča znatno povečanje prepustnosti skozi škropilno opremo. Stolpi za sušenje z razprševanjem so pogosto ozko grlo v proizvodni liniji. Z ultrazvokom se lahko poveča zmogljivost obstoječih sušilnikov za razprševanje.

• Zamrzovanje: Ultrazvočno zamrzovanje se lahko uporablja za zmanjšanje nastajanja ledenih kristalov v živilskih izdelkih med postopkom zamrzovanja. Postopek vključuje izpostavljanje hrane visokofrekvenčnim zvočnim valovom, medtem ko se zamrzuje. Ultrazvočni valovi ustvarjajo vibracije, ki preprečujejo nastanek velikih ledenih kristalov, kar ima za posledico izdelek bolj gladko teksturo in boljšo kakovost.
• Odmrzovanje: Ultrazvočno odmrzovanje se lahko uporablja za skrajšanje časa odmrzovanja zamrznjenih živilskih izdelkov. Postopek vključuje izpostavljanje zamrznjenega izdelka ultrazvočnim valovom, ki ustvarjajo toploto in pospešujejo proces odmrzovanja. Ker ultrazvok spodbuja zelo enakomerno porazdelitev energije, je ultrazvočno odmrzovanje lahko še posebej koristno za izdelke, ki jih je težko enakomerno odmrzniti, kot so meso, morski sadeži, sadje in zelenjava.
  Pri zamrzovanju, odmrzovanju in sušenju ultrazvok moči povzroči znatne izboljšave v procesih prenosa mase in energije, kar pospešuje te procese in jih naredi bolj ekonomične.
• Zaznavanje puščanja steklenice: Ultrazvok je zelo učinkovit način za odkrivanje puščanja in razpok v steklenicah in pločevinkah ogljikovih pijač, kot so soda, pivo, peneče vino itd. Ultrazvok se uporablja tudi pri razplinjevanju gaziranih pijač, npr. piva pred stekleničenjem, postopek, znan kot de-fobbing.
• Nasoljevanje / dekapiranje: Sokanje je običajen postopek pri konzerviranju in proizvodnji živil, zlasti mesa, rib, sira in zelenjave. Ultrasonication skrajša čas soljenja in omogoča uporabo zmanjšanih količin natrijevega klorida v primerjavi s tradicionalno slanimi živili in kumaricami.
• Hidracija / rehidracija: Močni ultrazvok je preprosta, a zelo učinkovita metoda za hidracijo ali rehidracijo živilskih izdelkov, kot so suhe stročnice (npr. Fižol, čičerika) ali dehidrirane gobe. Ker ultrazvok odpira celične pore v hrani, lahko voda hitro prodre. To vodi do pospešenega nabrekanja stročnic in posledično krajšega časa kuhanja.
• Dekristalizacija medu: Kot netermična obdelava se ultrazvok učinkovito uporablja za preprečevanje nastajanja velikih kristalov sladkorja v medu. Poleg tega se lahko že nastali veliki kristali v medu dekristalizirajo z ultrazvočno obdelavo. Kot zelo učinkovita tehnika raztapljanja ultrazvočni aparati tipa sonde raztopijo kristale sladkorja, kar povzroči enakomerno gladek med. Poleg tega ultrazvok izboljša mikrobiološko kakovost medu, saj se neželeni mikrobi inaktivirajo zaradi učinka ultrazvočnih motenj celic.
• Cvrtje: Ultrazvočno cvrtje se lahko uporablja za zmanjšanje absorpcije olja v ocvrtih živilskih izdelkih. Postopek vključuje potopitev mesa ali zelenjave v vroče olje, medtem ko ga izpostavljamo visokofrekvenčnim zvočnim valovom. Ultrazvočni valovi ustvarjajo majhne mehurčke na površini hrane, ki zmanjšujejo kontaktno površino med zelenjavo / mesom in oljem, kar ima za posledico manjšo absorpcijo olja in bolj zdrav končni izdelek. Ultrazvočno cvrtje omogoča kuhanje hrane pri nižjih temperaturah, kar ustvarja vrhunske profile okusa in ohranja hranila.
  Naučite se, kako ultrazvočno podprto cvrtje proizvaja bolj zdrav, bolj okusen in hrustljav pomfrit in krompirjev čips!

Visoko zmogljivi ultrazvočni aparati za predelavo hrane

Hielscher Ultrasonics industrijski ultrazvočni procesorji so visoko zmogljivi ultrazvočni procesorji, ki jih je mogoče natančno nadzorovati in s tem omogočajo ponovljive rezultate in stalno kakovost izdelkov. Ker lahko zagotovijo zelo visoke amplitude, se lahko Hielscher ultrazvočni procesorji uporabljajo za zelo zahtevne aplikacije.
Kupci so zadovoljni z izjemno robustnostjo in zanesljivostjo Hielscher Ultrasonics sistemov. Hielscher ultrazvočni aparati zanesljivo delujejo na področjih težkih zahtev, zahtevnih okolij in delovanja 24/7 ter s tem zagotavljajo učinkovito in ekonomično predelavo hrane. Ultrazvočna intenzifikacija procesa skrajša čas obdelave in doseže boljše rezultate, tj. višjo kakovost, višje donose, nove izdelke.
Z dosledno uporabo posebnih materialov, kot so npr. titan, nerjaveče jeklo, keramika ali steklo različnih razredov, je zagotovljena združljivost tehnike s postopkom.
Ultrazvočni procesorji so uporabniku prijazni in priročni stroji z nizkim vzdrževanjem in relativno nizkimi stroški.

Spodnja tabela vam prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih aparatov:

Projektiranje, izdelava in svetovanje – Kakovost izdelana v Nemčiji

Hielscher ultrazvočni aparati so znani po svojih najvišjih standardih kakovosti in oblikovanja. Robustnost in enostavno upravljanje omogočata nemoteno integracijo naših ultrazvočnih aparatov v industrijske objekte. Težke pogoje in zahtevna okolja zlahka obvladajo Hielscher ultrasonicatorji.

Hielscher Ultrasonics je podjetje s certifikatom ISO in daje poseben poudarek visoko zmogljivim ultrazvočnim aparatom z najsodobnejšo tehnologijo in prijaznostjo do uporabnika. Seveda so Hielscher ultrazvočni aparati skladni s CE in izpolnjujejo zahteve UL, CSA in RoHs.

Dejstva, ki jih je vredno vedeti

Kako deluje ultrazvok v predelavi hrane?

Ultrazvočna predelava hrane je dobro uveljavljena tehnologija, ki se uporablja za predelavo hrane, kot so mešanje in homogenizacija, emulgiranje, ekstrakcija, raztapljanje, razplinjevanje & odzračevanje, mehčanje mesa, kristalizacija ter funkcionalizacija in modifikacija intermediatov in končnih živilskih proizvodov. Hielscher ultrazvočni predelovalci hrane, ki so nameščeni že desetletja v obratih za proizvodnjo hrane, so prefinjeni in razviti tako, da izpolnjujejo zahteve industrije. Ultrazvočni procesorji uporabljajo fizikalne sile, ki jih ustvarjajo močni ultrazvočni valovi, kar povzroči nastanek kavitacije.

Katere pijače se običajno pripravljajo s sonikacijo?

Sonikacija se pogosto uporablja za pripravo ali obdelavo pijač, kot so hladno kuhana kava, čaj (vključno z yerba mate), sadni in zelenjavni sokovi, rastlinski napitki, funkcionalne pijače (zeliščni izvlečki), rastlinska mleka, fermentirane pijače (za intenziviranje postopka) in koncentrati pijač za proizvodnjo RTD.
Poiščite več informacij o proizvodnji naslednjih pijač:

• kava / zelena kava
• Čajne infuzije
• yerba mate
• Sokovi
• Napitke
• Kombucha
• Oreščki mleki

Kaj je akustična kavitacija?

Akustična kavitacija, znana tudi kot ultrazvočna kavitacija, je rast in propad majhnih vakuumskih mehurčkov v ultrazvočnem polju, ki nastane v tekočinah ali gnojevkah. Kavitacijski mehurčki rastejo med izmeničnimi visokotlačnimi / nizkotlačnimi cikli, ki so faze stiskanja in redčenja. Po gojenju v več izmeničnih tlačnih ciklih vakuumski mehurček doseže točko, ko ne more absorbirati več energije, tako da mehurček med visokotlačnim ciklom silovito implodira. Med propadom mehurčkov se pojavijo lokalno ekstremni pogoji, vključno z ekstremnimi temperaturami do 5.000 K z zelo visokimi hitrostmi ogrevanja in hlajenja, tlaki do 2000 atm in ustreznimi razlikami v tlaku ter tekočimi curki s hitrostjo do 280 m / s. V teh kavitacijskih “vroče točke”lokalno ekstremne sile ustvarjajo fizikalne pogoje, ki imajo za posledico mešanje, ekstrakcijo in povečan prenos mase.

Akustična kavitacija, ki jo ustvarja visokointenziven, nizkofrekvenčni ultrazvok, ustvarja intenzivne strižne sile in lokalno prisotne visoke tlačne in temperaturne razlike, ki zagotavljajo potreben vpliv za intenzivno mešanje in prenos mase. Te ultrazvočne strižne sile se uspešno uporabljajo za predelavo hrane.

Literatura/Reference