Sonikacija in njene številne uporabe pri predelavi živil

Visokozmogljivi ultrazvok ponuja številne možnosti za učinkovito in zanesljivo predelavo živil. Najpogostejše uporabe v živilski industriji vključujejo mešanje in homogenizacijo, emulgiranje, dispergiranje, razgradnjo celic in ekstrakcijo znotrajceličnega materiala, aktivacijo ali deaktivacijo encimov (kar je odvisno od intenzivnosti ultrazvoka), konzerviranje, stabilizacijo, raztapljanje in kristalizacijo, hidrogeniranje, mehčanje mesa, zorenje, staranje in oksidacijo ter razplinjevanje in sušenje z razprševanjem.

V nadaljevanju vam predstavljamo različne izbrane uporabe sonikatorjev Hielscher pri predelavi živil. Kliknite ustrezne povezave za podrobne informacije o uporabi, ki vas zanima!

Ekstrakcija arom in bioaktivnih spojin z ultrazvokom

Ultrazvočna ekstrakcija se v živilski industriji pogosto uporablja za učinkovito pridobivanje bioaktivnih spojin, aromatičnih molekul in beljakovin z uporabo ultrazvoka visoke intenzivnosti, ki izboljšuje prenos snovi in razgrajuje celične strukture. Nastali kavitacijski učinki povečujejo izkoristek in hitrost ekstrakcije pri nizkih delovnih temperaturah, kar pomaga ohranjati občutljive spojine in omogoča čisto predelavo, ki jo je mogoče prenesti v večje merilo, brez agresivnih topil.

Ultrazvočna ekstrakcija se pogosto uporablja za ekstrakcijo bioaktivnih spojin. Pomembni primeri ultrazvočne ekstrakcije vključujejo:

 

V tej predstavitvi vam predstavljamo proizvodnjo rastlinskih izvlečkov. Pojasnjujemo izzive pri proizvodnji visokokakovostnih rastlinskih izvlečkov in kako vam jih lahko sonikator pomaga premagati. Predstavitev prikazuje delovanje ultrazvočne ekstrakcije. Spoznali boste prednosti uporabe sonikatorja za ekstrakcijo in načine vključitve ultrazvočnega ekstraktorja v proizvodnjo izvlečkov.

 

Ultrazvočno emulgiranje omak, prelivov in krem

Z uporabo sonikacije pri mešanicah olja in vode kuharji in strokovnjaki za živilsko znanost ustvarjajo izjemno fine, stabilne emulzije – brez pretirane toplote ali sintetičnih dodatkov. Od kremastih omak in žametnih vinaigretnih prelivov do krem brez mlečnih sestavin in nežnih pen ultrazvočna kavitacija omogoča natančen nadzor velikosti in porazdelitve kapljic.
Izvedite več o ultrazvočnih emulzijah živil!

Ultrazvočna fermentacija jogurta

Jogurt je fermentiran mlečni izdelek, ki ga je mogoče proizvesti samo iz mleka ali z dodatkom bakterijskih kultur. Sevi bifidobakterij (npr. BB-12, BB-46, B breve) so pogosti probiotiki, ki se uporabljajo za fermentacijo jogurta. Ultrazvočna kavitacija, ki deluje na bakterijske celice, lahko povzroči njihovo uničenje in hkrati sproščanje β-galaktozidaze. β-galaktozidaza je encim iz skupine hidrolaz, ki se obsežno uporablja v mlečnopredelovalni industriji. Ultrazvočno podprta fermentacija se pospeši zaradi hitrejše hidrolize laktoze, ki je posledica ultrazvočno povzročenega sproščanja β-galaktozidaze iz celic bifidobakterij.
Ultrazvočna homogenizacija povzroči razbitje globul mlečne maščobe in porazdelitev z zelo majhnimi velikostmi.
Sonikacija lahko pospeši hitrost fermentacije (skrajšanje skupnega časa proizvodnje za do 40%) in izboljša kakovostne lastnosti jogurta, kar privede do večje viskoznosti, čvrstejšega koaguluma in boljše teksture.

Ultrazvočna homogenizacija mleka

Mleko (npr. kravje, bivolje, kozje ali kamelje mleko) je emulzija ali koloidni sistem, sestavljen iz globul mlečne maščobe v tekočini na vodni osnovi, ki vsebuje raztopljene ogljikove hidrate, beljakovine in minerale. Ker se maščoba in voda običajno ločujeta v dve fazi, je treba mleko homogenizirati, da dobimo enakomeren izdelek. Homogenizacija pomeni enakomerno porazdelitev maščobnih molekul v mlečni tekočini. Ultrazvok je dobro znana metoda, ki se uporablja za različne namene pri predelavi mleka. Ultrazvočna obdelava mleka privede do homogeniziranih maščobnih globul, ki so enakomerne in enakomerno porazdeljene. Homogenizacija z ultrazvokom visoke moči je učinkovita tudi za (veganske / brezmlečne) mlečne nadomestke rastlinskega izvora, kot sta kokosovo mleko ali sojino mleko.
Študija avtorjev Sfakianakis in Tzia (2012) kaže, da ultrazvočna homogenizacija zmanjšuje velikost globul mlečne maščobe (MFG). Spodnje mikroskopske slike prikazujejo učinke sonikacije na velikost kapljic mlečne maščobe. Nizka amplituda (150W) ni imela zadovoljivega homogenizacijskega učinka (sl.2) ; velikost MFG in njihova porazdelitev sta bili podobni kot pri neobdelanem mleku (primerjajte sl. 1 in 2). Ultrazvok s srednjo amplitudo (267,5, 375 W) je imel dober homogenizacijski učinek; povprečni premer MFG je bil 2 μm (sl. 3, 4). Ultrazvok z višjo amplitudo (750W) je bistveno zmanjšal velikost MFG (sl. 6), tako da so bile pod optičnim mikroskopom (100x povečava) komaj vidne; njihov povprečni premer je bil 0,3 μm.

Chandrapala et al. (2012) so raziskovali učinek sonikacije na kazein in kalcij. Ultrazvočne valove (20kHz) so uporabili na vzorcih svežega posnetega mleka, rekonstituiranega micelarnega kazeina in kazeina v prahu. Vzorce so sonicirali, dokler se globule mlečne maščobe niso zmanjšale na približno 10nm. Analiza soniciranega mleka kaže, da velikost kazeinskih micel ostaja nespremenjena. V prvih nekaj minutah sonikacije sta se pojavila tudi majhno povečanje količine topnih sirotkinih beljakovin in ustrezno zmanjšanje viskoznosti. Študija je ugotovila, da so kazeinske micele med sonikacijo stabilne in da ultrazvočna obdelava ne vpliva na koncentracijo topnega kalcija. [Chandrapala et al. 2012]

Ultrazvočna kristalizacija sladkorja za slaščice

Nadzorovana sonikacija omogoča začetek zasejevanja kristalov (nastajanja jeder) in vplivanje na rast kristalov. Pri ultrazvočnem obsevanju nastajajo manjši in zato številnejši kristali. Ultrazvok podpira proces kristalizacije na dva načina: prvič, visokozmogljivi ultrazvok je zelo učinkovito orodje za pripravo enakomerne raztopine, ki je izhodiščna snov za kristalizacijo. V drugi fazi ultrazvok podpira nastanek velikega števila jeder. Medtem ko slaba nukleacija ustvari manjše število velikih kristalov, učinkovita nukleacija tvori veliko število majhnih, drobnih kristalov. V akustičnem polju je mogoče celo sprožiti nukleacijo sladkorjev, ki običajno težko kristalizirajo (npr. D-fruktoza, sorbitol).
Ultrazvočno spreminjanje kristalizacije je zanimivo za pripravo formulacij bonbonov, slaščic, namazov, sladoleda, stepene smetane in čokolade.

Ultrazvočno hidrogeniranje jedilnih olj

Hidrogeniranje rastlinskih olj je pomemben industrijski proces v velikem merilu. S hidrogeniranjem se tekoča rastlinska olja pretvorijo v trdne ali poltrdne maščobe (npr. margarino). S kemijskega vidika se nenasičene maščobne kisline med s faznim prenosom katalizirano reakcijo hidrogeniranja pretvorijo v ustrezne nasičene maščobne kisline z dodajanjem vodikovih atomov na dvojne vezi. Ta katalitski proces je mogoče pospešiti s sonikacijo visoke moči. Pogosto uporabljen katalizator je nikelj. Hidrogenirane maščobe se pogosto uporabljajo kot sredstva za doseganje krhkosti pekovskih izdelkov. Prednost nasičenih maščob je njihova manjša nagnjenost k oksidaciji in s tem manjše tveganje za žarkost.

Ultrazvočno utekočinjanje medu

Ultrazvok ponuja učinkovito netermično metodo za utekočinjanje kristalov v medu in uničenje kvasovk, ne da bi vplival na kakovost medu.
Kliknite tukaj za več informacij!

Ultrazvočna stabilizacija sokov in smutijev

Kot netermična tehnika predelave živil ultrazvok omogoča blago, vendar učinkovito obdelavo, ki okrepi arome ter stabilizira in konzervira sokove, smutije, omake in pireje. Rezultati ultrazvočne obdelave sokov vključujejo izboljšane arome, stabilizacijo in konzerviranje.
Tukaj preberite več o ultrazvočnem izboljšanju sokov in smutijev!
Preberite več o ultrazvočni predelavi paradižnika!
Izvedite, kako sonikacija konzervira jagodni sok, sladkan s stevio, in hkrati izboljša njegov hranilni profil!

Ultrazvočno staranje vina in žganih pijač

Visokozmogljivi ultrazvok podpira obdelavo vina in žganih pijač s hrastovim lesom zaradi svoje učinkovite ekstrakcijske sposobnosti in znatno okrepljenega prenosa snovi med lesnim tkivom in alkoholno pijačo.
Kliknite tukaj za več informacij o možnostih ultrazvočne obdelave vina!
Tudi proces fermentacije vina, mošta, piva in sakeja je mogoče znatno pospešiti. Dosežene so bile stopnje pospešitve od 50% do 65%!
Za več informacij o ultrazvočno podprti fermentaciji kliknite tukaj!

Ultrazvočno pospešeno zamrzovanje sladoleda

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 preprečimo nastajanje velikih ledenih kristalov. Pri tem se v zmes vmešajo zelo majhni zračni mehurčki (tako imenovani postopek prezračevanja), ki sladoled spenijo in ustvarijo hladno sladico z gladko teksturo. To je procesni korak, pri katerem je mogoče uporabiti sonikacijo za izboljšanje kakovosti sladoleda.
Med zamrzovanjem iz podhlajene vode nastajajo kristali. 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 odmrznjenih tkivnih izdelkov, so pri sladoledu zaželeni manjši ledeni kristali, saj veliki kristali povzročajo ledeno teksturo. Nukleacija je najpomembnejši dejavnik za nadzor porazdelitve velikosti kristalov med kristalizacijo. Zato je hitrost zamrzovanja običajno parameter, ki se uporablja za nadzor velikosti in porazdelitve velikosti ledenih kristalov v sladoledu. Med stepanjem in zamrzovanjem se vpihuje zrak, da se doseže gladka tekstura sladoleda. Tako imenovani »over-run«, količina vpihanega zraka, se odmerja – posebej glede na posamezno recepturo – sorazmerno s skupno prostornino trdnih snovi in vode. Zato se »over-run« razlikuje glede na različne formulacije sladoleda in procesne tokove. Standardni sladoled ima »over-run« 100%, kar pomeni, da je končni izdelek sestavljen iz enakih prostornin sladoledne zmesi in zračnih mehurčkov.
Uporaba ultrazvočnih homogenizatorjev Hielscher visoke moči zagotavlja boljšo kakovost sladoleda z zmanjšanjem velikosti ledenih kristalov in preprečevanjem nastajanja oblog na zamrzovalni površini. Boljša konsistenca in bolj kremast občutek v ustih se dosežeta zaradi zmanjšane velikosti ledenih kristalov v sladoledu in izboljšane porazdelitve zračnih mehurčkov. Znatno krajši časi zamrzovanja omogočajo večjo procesno zmogljivost in energijsko učinkovitejši proizvodni proces.

Ultrazvočno prezračevanje testa

Prezračena živila, kot je biskvit, je mogoče s sonikacijo znatno izboljšati. Uporaba visokozmogljivega ultrazvoka med mešanjem testa izboljša kakovost biskvita z manjšo trdoto ter večjo prožnostjo, kohezivnostjo in sposobnostjo povrnitve oblike. Pri preskusih so bile vse sestavine zmešane po metodi »vse naenkrat«, kar pomeni, da so bili polnozrnata moka z nizko vsebnostjo beljakovin, emulgator, koruzni škrob, sladkor, pecilni prašek, sol in sveža cela jajca dodani hkrati za pripravo testa. Pred sonikacijo so bile sestavine enakomerno premešane, tako da je ultrazvok deloval na enakomerno zmes testa. Ultrazvočno prezračen biskvit je imel manjšo trdoto, manjšo gumijavost in manjšo žvečljivost, medtem ko so bile njegova prožnost, kohezivnost in sposobnost povrnitve oblike nekoliko večje kot pri kontrolnem biskvitu.

Ultrazvočna kristalizacija in konširanje čokolade

Sonikacija je dobro znana po svoji ekstrakcijski sposobnosti. Z ultrazvočnim mletjem in ekstrakcijo je mogoče iz celic kakavovega zrna sprostiti kakavovo maslo.
Ultrazvok je alternativna tehnika za razbijanje sladkornih kristalov v čokoladi in tako zagotavlja podobne učinke kot konširanje.

Ultrazvočno mehčanje mesa

Uporaba močnih ultrazvočnih valov na mesu povzroči mehčanje njegove strukture. Znatno mehčanje se doseže s sproščanjem miofibrilarnih beljakovin iz mišičnih celic. Poleg mehčanja ultrazvok izboljša tudi sposobnost vezave vode in kohezivnost mesa.
Tukaj najdete več informacij o mehčanju mesa z visokozmogljivim ultrazvokom in sonikatorjem MeatBuzzer!

Sonikacija v kuhinjah in barih

Ultrazvočne naprave za predelavo živil so našle pot tudi v gurmanske kuhinje. Sonikatorje Hielscher uporabljajo vrhunski kuharski mojstri, kot je Sang-Hoon Degeimbre, nagrajen z dvema Michelinovima zvezdicama.
Kliknite tukaj, če vas zanima recept za njegovo znamenito ultrazvočno pripravljeno jušno osnovo iz kozic!
Za recepte za ultrazvočno pripravljene koktajle kliknite tukaj!

 

Sonikatorji za predelavo košer in halal živil

Hielscher Ultrasonics lahko na zahtevo zagotovi certifikat košer ali halal za svoje sonikatorje. To pomeni, da so bili sonikatorji izdelani in obdelani v skladu s strogimi smernicami teh verskih prehranskih predpisov. Certifikat košer zagotavlja, da so bili sonikatorji proizvedeni brez kakršnih koli živalskih stranskih proizvodov ali derivatov, medtem ko certifikat halal potrjuje, da se je s sonikatorji ravnalo v skladu z islamskimi prehranskimi načeli.

Če potrebujete sonikator Hielscher s certifikatom košer ali halal, se obrnite na nas in z veseljem bomo uredili potrebno certificiranje.