Ultrazvočna obdelava medu
Po medu je veliko povpraševanje kot po živilu in zdravilnem sredstvu. Ultrazvočna obdelava je učinkovit način za uničenje neželenih sestavin, kot so kristali in mikrobne celice v medu. Ultrazvočna dekristalizacija medu kot netoplotna tehnologija obdelave preprečuje neželeno povečanje HFM ter omogoča boljše ohranjanje diastaze, arome in okusa.
Prednosti ultrazvočne dekristalizacije medu
Ultrazvočna dekristalizacija je učinkovita alternativa tradicionalnim metodam segrevanja za dekristalizacijo medu. Ultrazvočna dekristalizacija medu ponuja številne prednosti pred običajno metodo segrevanja, zaradi katerih je ultrazvočna obdelava medu boljši postopek za utekočinjanje, dekristalizacijo in stabilizacijo medu:
Ultrazvočna dekristalizacija ponuja več prednosti in jo je mogoče prilagoditi vsem vrstam medu in obsegom proizvodnje. Ultrazvočne procesorje Hielscher je mogoče natančno nadzorovati in prilagoditi dejavnikom, kot so viskoznost medu, velikost kristalov in standardi kakovosti. Tako ultrazvočni procesorji Hielscher zagotavljajo visoko učinkovitost ter preprosto in varno upravljanje.
Mikroskopski posnetki obdelanega medu:
(a) Kontrolni vzorec. Pred obdelavo je med videti kot mreža igličastih kristalov. Temni krogi so zračni mehurčki. (b) Vzorci, toplotno obdelani pri 40°C, po 20 min toplotne obdelave; (c) vzorci, obdelani pri 40°C+ z ultrazvokom, po 20 min obdelave.
(Raziskovalni članek in slika: ©Deora et al., 2013)
Ultrazvočna obdelava medu
Sonikacija je netoplotna alternativa za obdelavo številnih tekočih živil. Njena mehanska moč se uporablja za blago, vendar učinkovito inaktivacijo mikroorganizmov in zmanjševanje velikosti delcev. Ko je med izpostavljen sonikaciji, se uniči večina celic kvasovk. Celice kvasovk, ki preživijo sonikacijo, praviloma izgubijo sposobnost rasti. To bistveno zmanjša hitrost fermentacije medu.
Sonikacija tudi utekočinja med, saj odstranjuje obstoječe kristale in zavira nadaljnjo kristalizacijo v medu. V tem pogledu je primerljiva s segrevanjem medu. Utekočinjanje s pomočjo ultrazvoka lahko poteka pri bistveno nižjih procesnih temperaturah, približno 35°C, in lahko skrajša čas utekočinjanja na manj kot 30 sekund. Kai (2000) je preučeval ultrazvočno utekočinjanje avstralskih vrst medu (Brush box, Stringy bark, Yapunyah in Yellow box). Raziskave so pokazale, da je sonikacija pri frekvenci 20kHz popolnoma utekočinila kristale v medu. Ultrazvočno obdelani vzorci so ostali v utekočinjenem stanju približno 350 dni (+20% v primerjavi s toplotno obdelavo). Zaradi minimalne izpostavljenosti toploti ultrazvočno utekočinjanje omogoča boljše ohranjanje arome in okusa. Sonikirani vzorci kažejo le zelo majhno povečanje HMF in majhno zmanjšanje aktivnosti diastaze. Ker je potrebne manj toplotne energije, uporaba ultrazvoka pomaga zmanjšati stroške obdelave v primerjavi z običajnim segrevanjem in hlajenjem.
Industrijski ultrazvočni procesor UIP6000hdT za utekočinjanje in mikrobiološko stabilizacijo medu.
Raziskave Kaija (2000) so pokazale tudi, da različne vrste medu zahtevajo različne intenzivnosti in čase sonikacije. Zato priporočamo izvedbo preizkusov z namiznim sistemom za sonikacijo. Predhodne preizkuse je treba izvajati v šaržnem načinu, nadaljnji preizkusi obdelave pa zahtevajo pretočno celico za recirkulacijo pod tlakom ali preizkušanje v pretočni liniji.
Kaj raziskave pravijo o ultrazvočni dekristalizaciji medu
Med je prenasičena raztopina glukoze in je nagnjen k spontani kristalizaciji pri sobni temperaturi v obliki glukoznega monohidrata. Toplotna obdelava se tradicionalno uporablja za raztapljanje kristalov D-glukoznega monohidrata v medu in upočasnjevanje kristalizacije. Vendar ta pristop negativno vpliva na prefinjen okus medu. O koristni uporabi visokozmogljivega ultrazvoka pri medu so poročali številni raziskovalci. Dokazano je bilo, da uporaba ultrazvoka odstranjuje obstoječe kristale in tudi upočasnjuje proces kristalizacije, zaradi česar je ta tehnologija stroškovno učinkovita. Analiza procesa kristalizacije kaže, da so sonikirani vzorci medu ostali v tekočem stanju dlje kot toplotno obdelani med. Poleg tega niso opazili pomembnih vplivov na parametre kakovosti medu, kot so vsebnost vlage, električna prevodnost ali pH. Raziskave so pokazale, da ultrazvočna obdelava na splošno (npr. z ultrazvočno sondo modela UP400St s frekvenco 24 kHz pri šaržni obdelavi) omogoča hitrejše raztapljanje kristalov kot toplotna obdelava.
(prim. Deora et al., 2013)
Basmacı (2010) je primerjala sonikacijo in visok hidrostatični tlak kot možnosti obdelave za utekočinjanje medu. Medtem ko se je obdelava z visokim hidrostatičnim tlakom izkazala za predrago in neučinkovito, je ultrazvok dal zelo dobre rezultate. Zato je bila sonikacija priporočena kot alternativa tradicionalni toplotni obdelavi medu.
Önur et al. (2018) so prišli do enakega sklepa pri primerjavi običajne toplotne obdelave pri 50ºC, ultrazvočnega utekočinjanja in… Zaradi priročnosti, krajših časov obdelave in manjše izgube kakovosti priporočajo ultrazvočno obdelavo medu pred toplotno obdelavo in obdelavo s tlakom.
Sidor et al. (2021) so primerjali ultrazvočno utekočinjanje z mikrovalovnim segrevanjem za raztapljanje sladkornih kristalov v lipovem, akacijevem in cvetličnem medu iz več cvetnih virov. Glavna pomanjkljivost mikrovalovnega segrevanja so bile znatno povečane vrednosti HMF, spremembe encimske aktivnosti in velike izgube diastaznega števila. Nasprotno je ultrazvočno utekočinjanje povzročilo le najmanjše spremembe lastnosti medu, zato je raziskovalna skupina jasno priporočila ultrazvočno obdelavo medu za upočasnjevanje procesa kristalizacije.
Sonikacija skrajša čas utekočinjanja trdnega medu, ne da bi poslabšala njegovo kakovost.
Ultrazvočni procesor UIP2000hdT za namestitev nad posodo s cascatrode na mobilnem stojalu za utekočinjanje medu in raztapljanje sladkorja v šaržnem načinu in v pretočni liniji.
Visokozmogljivi ultrazvočni procesorji za dekristalizacijo in stabilizacijo medu
Hielscher Ultrasonics izdeluje in dobavlja visokozmogljive ultrazvočne procesorje za obdelavo tekočih živil, kot so utekočinjanje medu, zmanjševanje kristalov (raztapljanje sladkorja, dekristalizacija) in mikrobiološka stabilizacija. Posebej razvita ultrazvočna oprema za obdelavo medu omogoča enakomerno in zanesljivo obdelavo. To zagotavlja proizvodnjo vrhunskega medu ob ohranjanju standardov kakovosti. Za obdelavo medu Hielscher Ultrasonics ponuja posebne sonotrode (ultrazvočne sonde), ki so idealne za zelo enakomerno obdelavo viskoznih tekočin, kot je med.
Spodnja tabela prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih procesorjev:
| Prostornina šarže | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 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, izdelava in svetovanje – kakovost, izdelana v Nemčiji
Ultrazvočni procesorji Hielscher so znani po najvišjih standardih kakovosti in zasnove. Robustnost in preprosto upravljanje omogočata nemoteno vključevanje naših ultrazvočnih procesorjev v industrijske obrate. Ultrazvočni procesorji Hielscher zlahka obvladujejo težke razmere in zahtevna okolja.
Hielscher Ultrasonics je podjetje s certifikatom ISO in daje poseben poudarek visokozmogljivim ultrazvočnim procesorjem z najsodobnejšo tehnologijo in uporabniku prijaznim upravljanjem. Seveda so ultrazvočni procesorji Hielscher skladni z zahtevami CE ter izpolnjujejo zahteve UL, CSA in RoHs.
- visoka učinkovitost
- najsodobnejša tehnologija
- zanesljivost in robustnost
- šaržno in v pretočni liniji
- za katero koli prostornino – od majhnih šarž do velikega urnega pretoka
- znanstveno dokazano
- inteligentna programska oprema
- preprosto, linearno povečevanje obsega
- pametne funkcije (npr. beleženje podatkov)
- CIP (čiščenje na mestu)
Literatura / Reference
- Basmacı, İpek (2010): Effect of Ultrasound and High Hydrostatic Pressure (Hhp) on Liquefaction and Quality Parameters of Selected Honey Varieties. Master of Science Thesis, Middle East Technical University, 2010.
- D’Arcy, Bruce R. (2017): High-power Ultrasound to Control of Honey Crystallisation. Rural Industries Research and Development Corporation 2007.
- İpek Önür, N.N. Misra, Francisco J. Barba, Predrag Putnik, Jose M. Lorenzo, Vural Gökmen, Hami Alpas (2018): Effects of ultrasound and high pressure on physicochemical properties and HMF formation in Turkish honey types. Journal of Food Engineering, Volume 219, 2018. 129-136.
- Deora, Navneet S.; Misra, N.N.; Deswal, A.; Mishra, H.N.; Cullen, P.J.; Tiwari, B.K. (2013): Ultrasound for Improved Crystallisation in Food Processing. Food Engineering Reviews, 5(1), 2013. 36-44.
- Sidor, Ewelina; Tomczyk, Monika; Dżugan, Małgorzata (2021): Application Of Ultrasonic Or Microwave Radiation To Delay Crystallization And Liquefy Solid Honey. Journal of Apicultural Science, Volume 65, Issue 2, December 2021.
- Alex Patist, Darren Bates (2008): Ultrasonic innovations in the food industry: From the laboratory to commercial production. Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 9, Issue 2, 2008. 147-154.
- Subramanian, R., Umesh Hebbar, H., Rastogi, N.K. (2007): Processing of Honey: A Review. in: International Journal of Food Properties 10, 2007. 127-143.
- Kai, S. (2000): Investigation into Ultrasonic Liquefaction of Australian Honeys. The University of Queensland (Australia), Department of Chemical Engineering.
- National Honey Board (2007): Fact Sheets.
Dobro je vedeti
Ozadje obdelave medu
Med je izdelek z visoko viskoznostjo ter značilnimi okusom, aromo, barvo in teksturo.
Med sestavljajo glukoza, fruktoza, voda, maltoza, triaccharides in drugi ogljikovi hidrati, saharoza, minerali, beljakovine, vitamini in encimi, kvasovke in drugi toplotno odporni mikroorganizmi ter majhne količine organskih kislin (glejte spodnji grafikon). Visoke vsebnosti tetraciklinov, fenolnih spojin in vodikovega peroksida v medu mu dajejo protimikrobne lastnosti.
Encimi v medu
Med vsebuje encime za razgradnjo škroba. Encimi so občutljivi na toploto, zato služijo kot kazalnik kakovosti medu in stopnje toplotne obdelave. Glavni encimi vključujejo invertazo (α-glukozidazo), diastazo (α-amilazo) in glukozno oksidazo. To so prehransko pomembni encimi. Diastaza hidrolizira ogljikove hidrate, da so lažje prebavljivi. Invertaza hidrolizira saharozo in maltozo v glukozo in fruktozo. Glukozna oksidaza katalizira pretvorbo glukoze v glukonsko kislino in vodikov peroksid. Med vsebuje tudi katalazo in kislo fosfatazo. Encimska aktivnost se običajno meri kot diastazna aktivnost in izraža z diastaznim številom (DN). Standardi za med določajo najmanjše diastazno število 8 v obdelanem medu.
Kvasovke in mikroorganizmi v medu
Iztočeni med vsebuje neželene snovi, kot so kvasovke (običajno osmofilne, odporne proti sladkorju) in drugi toplotno odporni mikroorganizmi. Ti so odgovorni za kvarjenje medu med skladiščenjem. Veliko število kvasovk povzroči hitro fermentacijo medu. Hitrost fermentacije medu je povezana tudi z vsebnostjo vode oziroma vlage. Vsebnost vlage 17% velja za varno raven za upočasnjevanje aktivnosti kvasovk. Po drugi strani se verjetnost kristalizacije povečuje z zmanjševanjem vsebnosti vlage. Število kvasovk 500cfu/mL ali manj velja za komercialno sprejemljivo raven.
Kristalizacija / granulacija medu
Med naravno kristalizira, saj je prenasičena raztopina sladkorjev z več kot 70% vsebnostjo sladkorjev ob približno 18% vsebnosti vode. Glukoza se spontano izloča iz prenasičenega stanja z izgubljanjem vode, ko prehaja v stabilnejše nasičeno stanje glukoznega monohidrata. To povzroči nastanek dveh faz – tekoče faze na vrhu in trdnejše kristalinične oblike spodaj. Kristali tvorijo mrežo, ki imobilizira druge sestavine medu v suspenziji in tako ustvari poltrdno stanje (National Honey Board, 2007). Kristalizacija oziroma granulacija je nezaželena, saj predstavlja resen problem pri obdelavi in trženju medu. Kristalizacija tudi omejuje iztekanje neobdelanega medu iz skladiščnih posod.
Toplotna obdelava pri obdelavi medu
Po točenju in filtriranju se med toplotno obdela, da se zmanjša vsebnost vlage in uničijo kvasovke. Segrevanje pomaga utekočiniti kristale v medu. Čeprav lahko toplotna obdelava učinkovito zmanjša zmanjševanje vlage, zmanjša in upočasni kristalizacijo ter popolnoma uniči celice kvasovk, povzroči tudi poslabšanje izdelka. Segrevanje znatno poveča vsebnost hidroksimetilfurfurala (HMF). Največja zakonsko dovoljena vsebnost HMF je 40mg/kg. Poleg tega segrevanje zmanjša aktivnost encimov (npr. diastaze), vpliva na senzorične lastnosti in zmanjša svežino medu. Toplotna obdelava tudi potemni naravno barvo medu (porjavenje). Zlasti segrevanje nad 90°C povzroči karamelizacijo sladkorja. Zaradi neenakomernega prenosa temperature in izpostavljenosti toploti toplotna obdelava ne zagotovi zadostnega uničenja toplotno odpornih mikroorganizmov.
Zaradi omejitev toplotne obdelave se raziskovalna prizadevanja osredotočajo na netoplotne alternative, kot so mikrovalovno sevanje, infrardeče segrevanje, ultrafiltracija in sonikacija. Sonikacija kot netoplotna obdelava ponuja velike prednosti v primerjavi z alternativnimi tehnikami obdelave medu.
Hielscher Ultrasonics izdeluje visokozmogljive ultrazvočne homogenizatorje od laboratorijske do industrijske velikosti.


