Proizvodnja sladoleda, izboljšana z ultrazvokom

Uporaba ultrazvoka visoke moči ima več koristnih učinkov pri proizvodnji visokokakovostnega sladoleda. Med glavne prednosti sonikacije spadata zmanjšanje velikosti kristalov in pospešitev zamrzovanja sladoleda. Ultrazvočna obdelava tako izboljša kakovost in senzorično doživljanje potrošnikov, hkrati pa zmanjšuje proizvodne stroške.

Učinki ultrazvoka pri proizvodnji sladoleda

Proizvodnja sladoleda vključuje zahtevno predelavo, da nastane visokokakovosten sladek živilski izdelek, ki izpolnjuje zahteve kupcev. Zahtevni koraki predelave izhajajo predvsem iz dejstva, da je sladoled eno najbolj kompleksnih živil: sladoled je hkrati pena in emulzija. Vsebuje ledene kristale in nezamrznjeno tekočo mešanico. Ultrazvok visoke moči, uporabljen med proizvodnjo sladoleda, lahko spodbuja nukleacijo ledenih kristalov in tako pospeši prenos toplote in snovi, ki spremlja proces zamrzovanja. Sonikacija tako zmanjša velikost kristalov in skrajša čas zamrzovanja pri proizvodnji sladoleda. Raziskava Mortazavija in Tabatabaieja je pokazala, da je mogoče čas zamrzovanja pri predelavi sladoleda skrajšati za približno 30% z 20 min sonikacije.

Proizvodnja sladoleda in prednosti ultrazvoka

Za proizvodnjo sladoleda je potrebna sladoledna zmes. Ta sladoledna zmes je sestavljena iz mleka, mleka v prahu, smetane, masla ali rastlinske maščobe, sladkorja, suhe snovi, emulgatorja, stabilizatorja ter dodatkov, kot so sadje, oreški, arome in barvila. To posebno zmes je treba homogenizirati in pasterizirati, nato pa jo med zamrzovanjem počasi mešati, da se prepreči nastanek velikih ledenih kristalov. Pri tem se v zmes vmešajo zelo majhni zračni mehurčki (tako imenovani postopek prezračevanja), ki spenijo sladoled, da nastane hladna sladica z gladko teksturo. Ultrazvočna obdelava spodbuja enakomerno porazdelitev vseh sestavin sladoledne zmesi in hkrati prispeva k pasterizaciji. Več o ultrazvočni pasterizaciji tekočih živil preberite tukaj!
Nato se pri proizvodnji sladoleda ultrazvočna obdelava uporablja v fazi zamrzovanja. Ultrazvočna obdelava spodbuja nukleacijo in rast ledenih kristalov, zato se proces zamrzovanja znatno pospeši. Hkrati sonikacija zmanjša velikost ledenih kristalov, tako da nastanejo enakomerno majhni ledeni kristali. To daje sladoledu gladko teksturo in prijeten občutek v ustih – obe lastnosti kakovosti potrošniki zelo cenijo.

Koraki proizvodnje sladoleda

Proizvodnja sladoleda poteka v petih fazah:

1. priprava sladoledne zmesi
2. homogenizacija, pasterizacija in zorenje sladoledne zmesi
3. zamrzovanje in prezračevanje
4. oblikovanje in vlivanje v kalupe
5. utrjevanje in pakiranje

Koraki proizvodnje sladoleda.
Vir:Priročnik za predelavo mleka. Izdajatelj: Tetra Pak Processing Systems AB, Lund, Švedska. str.387.

Zamrzovanje sladoleda, pospešeno z ultrazvokom

Med procesom zamrzovanja nastajajo kristali iz podhlajene vode. Morfologija ledenih kristalov ima pomembno vlogo pri teksturnih in fizikalnih lastnostih zamrznjenih in delno zamrznjenih živil. Ker sta velikost in porazdelitev ledenih kristalov posebej pomembni za kakovost odtajanih izdelkov s tkivno strukturo, so pri sladoledu zaželeni manjši ledeni kristali, saj veliki kristali povzročijo ledeno teksturo. Nukleacija je najpomembnejši dejavnik za nadzor porazdelitve velikosti kristalov med kristalizacijo. Zato je hitrost zamrzovanja običajno parameter, ki se uporablja za uravnavanje velikosti in porazdelitve velikosti ledenih kristalov v sladoledu. Med stepanjem in zamrzovanjem se vbrizgava zrak, da se doseže gladka tekstura sladoleda. Tako imenovani »over-run«, količina vbrizganega zraka, se odmerja – posebej glede na posamezno recepturo – sorazmerno s skupno prostornino trdnih snovi in vode. Zato se povečanje prostornine zaradi vnesenega zraka razlikuje glede na različne recepture sladoleda in procesne tokove. Standardni sladoled ima 100% povečanje prostornine zaradi vnesenega zraka, kar pomeni, da končni izdelek sestavljata enaki prostornini sladoledne zmesi in zračnih mehurčkov.
Uporaba visokozmogljivih ultrazvočnih procesorjev podjetja Hielscher izboljša kakovost sladoleda s spodbujanjem kristalizacije, zmanjšanjem velikosti ledenih kristalov in preprečevanjem nastajanja oblog na zamrzovalni površini. Zaradi manjše velikosti ledenih kristalov v sladoledu in izboljšane porazdelitve zračnih mehurčkov se dosežeta boljša konsistenca in bolj kremast občutek v ustih. Znatno krajše zamrzovanje s približno 30% krajšim časom zamrzovanja omogoča večjo procesno zmogljivost in energijsko učinkovitejši proizvodni proces.

Znanstveno dokazano: izboljšana kakovost sladoleda zaradi sonikacije

Aslan in Dogan (2021) sta raziskovala učinke sonikacije na proizvodnjo sladoleda z uporabo sonikatorja s sondo UP400St podjetja Hielscher (glejte sliko levo). Rezultati raziskave so pokazali, da ultrazvok zaradi kavitacije spodbuja zmanjševanje velikosti delcev. Očitno je bilo, da sonikacija izboljšuje kakovost sladoleda in zamrznjenih živilskih izdelkov, saj je povzročila nastanek manjših ledenih kristalov. Ker ledeni kristali dajejo sladoledu edinstven občutek v ustih, je zelo pomembno, da med zamrzovanjem nastanejo najmanjši kristali, s čimer se prepreči zrnata struktura ter dosežeta želena gladkost in mehkoba sladoleda. Ta študija je tudi ugotovila, da ultrazvočna homogenizacija zagotavlja dobro dispergirano emulzijo. S senzoričnim ocenjevanjem živil in okusa, ki ga je izvedla skupina potrošnikov, je bilo dokazano, da ultrazvočna homogenizacija sladoleda pomaga zadovoljiti želje potrošnikov z manjšimi ledenimi kristali in z njimi povezanim prijetnim občutkom sladoleda v ustih.
(prim. Aslan in Dogan, 2021)

Visokozmogljivi ultrazvočni procesorji za živila za proizvodnjo sladoleda

Hielscher Ultrasonics ima dolgoletne izkušnje z uporabo ultrazvoka visoke moči v industriji živil in pijač ter številnih drugih industrijskih panogah. Naši ultrazvočni procesorji so opremljeni s sonotrodami in pretočnimi celicami (deli v stiku z medijem), ki jih je enostavno čistiti (čiščenje na mestu CIP / sterilizacija na mestu SIP).
Industrijski sonikatorji Hielscher Ultrasonics lahko zagotavljajo zelo visoke amplitude pri neprekinjenem delovanju 24/7. Natančno uravnavanje amplitude od blagih do visokih intenzivnosti je pomembno za fino prilagoditev procesa sonikacije ciljnim lastnostim izdelka glede na recepturo sladoleda.
Z ultrazvočnimi procesorji za živila vseh velikosti Hielscher ponuja zanesljive sisteme za šaržno in neprekinjeno obdelavo živil in pijač, vključno s sladoledom. Medtem ko za majhno obrtno sladoledarno modela sonikatorjev UP400ST (400 vatov) ali UIP1000hdT (1000 vatov) zagotavljata zadostno zmogljivost obdelave, bo industrijski obrat za proizvodnjo sladoleda namestil modela sonikatorjev z visoko zmogljivostjo obdelave UIP6000hdT (6000 vatov) ali UIP16000hdT (16.000 vatov).
Spodnja tabela prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih naprav:

Literatura / Viri

• Mortazavi, A. and Tabatabaie, F. (2008): Study of Ice Cream Freezing Process after Treatment with Ultrasound. World Appl. Sci. J 4, 188-190.
• Aslan Türker, Duygu; Dogan, Mahmut (2021): Effects of ultrasound homogenization on the structural and sensorial attributes of ice cream: optimization with Taguchi and data envelopment analysis. Journal of Food Measurement and Characterization 15, 2021, 1-11.
• Vildan Akdeniz, A. Sibel Akalın (2019): New approach for yoghurt and ice cream production: High-intensity ultrasound. Trends in Food Science & Technology, Volume 86, 2019. 392-398.
• Petzold, G. and Aguilera, J. M. (2009): Ice Morphology: Fundamentals and Technological Applications in Foods. Food Biophysics Vol.4, No. 4, 378-396.
• Dairy Processing Handbook. Published by Tetra Pak Processing Systems AB, S-221 86 Lund, Sweden. p.387.