Ултразвук у прехрамбеној индустрији

Ултразвук велике снаге користи се за бројне примене у преради хране, укључујући екстракцију, хомогенизацију, пастеризацију и ферментацију. Као нетермички третман, ултразвучна обрада унапређује процесе производње хране повећањем приноса, побољшањем квалитета, нутритивног и ароматског профила, као и обрадом која штеди време и трошкове.

Примене ултразвука у преради хране

Ултразвук велике снаге има широк спектар примена у преради хране, укључујући екстракцију, мешање, емулговање, пастеризацију, дегазацију и омекшавање меса. Поред ових главних примена, ултразвук велике снаге примењује се и за побољшање замрзавања, одмрзавања и сушења прехрамбених производа.
Главне предности ултразвука високог интензитета односе се на унапређење различитих операција прераде хране, као што су скраћење времена обраде, повећање приноса и побољшање квалитета производа, чиме се омогућава економичнија обрада уз већу уштеду трошкова и времена.

У следећем одељку можете пронаћи главне примене ултразвука високог интензитета у прехрамбеној индустрији:

Екстракција: Ултразвук се може користити за екстракцију биоактивних једињења из биљних материјала, као што су антиоксиданси, пигменти и етарска уља. Овај процес познат је као екстракција потпомогнута соникацијом и може се користити за производњу висококвалитетних екстраката за краће време и уз мању потрошњу растварача него традиционалним методама.
Прочитајте више о предностима ултразвучне екстракције из биљног материјала!
Хомогенизација и емулговање: Ултразвучна хомогенизација може се користити за производњу стабилних емулзија и суспензија, као што су преливи за салату, мајонез, кремови и млечни производи. Процес подразумева коришћење високофреквентних звучних таласа за уситњавање масних глобула у течности, чиме се добија глатка и уједначена текстура.
Сазнајте више о ултразвучној обради прехрамбених емулзија!
Овде пронађите упутство корак по корак и видео о ултразвучном емулговању мајонеза!
Конзервисање: Ултразвук високог интензитета може се користити за инактивацију микроорганизама, као што су бактерије и квасци, у прехрамбеним производима. Процес, познат као пастеризација потпомогнута соникацијом, може продужити рок трајања прехрамбених производа и смањити ризик од болести које се преносе храном. Као техника нетермичке обраде, соникација избегава примену веома високих температура и тиме спречава с њима повезану разградњу хранљивих материја осетљивих на топлоту.
Прочитајте више о продужењу рока трајања и очувању хранљивих материја применом соникације!

Желите ли да производите сопствене екстракте зачина или сосове? Било да је реч о ресторанској кухињи, амбициозном заменику шефа кухиње или комерцијалним произвођачима, ултразвучна опрема Hielscher омогућава производњу висококвалитетних екстраката и сосова за кратко време. Направите сами органске екстракте! Избаците конзервансе! Користите само састојке које сами одаберете!

Дегазација: Применом ултразвука на течност покрећу се мехурићи гаса заробљени у течностима. Услед тога, ови мехурићи ваздуха и гаса приближавају се једни другима и спајају. То значи да се повећавају, што им омогућава да испливају на површину течности и да се лако уклоне.
Растварање: Захваљујући изузетним способностима мешања и умешавања, ултразвук је веома ефикасан за добијање високо засићених, па чак и презасићених раствора. Ово се користи у процесима кристализације, као и у производњи саламуре.
Ферментација: Пошто ултразвучни таласи перфорирају и разграђују ћелијске зидове микроорганизама, они постају подложнији процесу ферментације. Истовремено, ултразвук убрзава транспорт хранљивих материја и кисеоника до микроорганизама, чиме појачава њихову метаболичку активност. У целини, ултразвучна обрада повећава брзину ферментације, скраћује време ферментације и побољшава принос жељеног крајњег производа. Ова технологија је посебно корисна за производњу хране и пића, као што су млечни производи, јогурт, пиво, комбуха и вино.
Смањење вискозности пре сушења распршивањем: Ултразвучне силе смицања могу значајно смањити вискозност суспензија које се разређују при смицању и тиксотропних суспензија. Примена ултразвучног разређивања смицањем пре распршивања и сушења распршивањем омогућава значајно повећање протока кроз опрему за распршивање. Торњеви за сушење распршивањем често су уско грло у производној линији. Ултразвуком се може повећати капацитет постојећих сушара са распршивањем.

Соникатори Hielscher могу да хомогенизују и пастеризују течне производе од јаја (цела јаја, беланца, жуманца) ради обезбеђивања безбедности хране и механичке стабилности. Ултразвучни хомогенизатори Hielscher стварају интензивну кавитацију и велике силе смицања за уништавање микроорганизама. Ултразвучна пастеризација је веома делотворна и ефикасна алтернатива за пастеризацију на ниским температурама. Течна јаја пастеризована ултразвуком одликују се мањом денатурацијом протеина, мањим губитком укуса, бољом хомогеношћу и знатно већом енергетском ефикасношћу.

Замрзавање: Ултразвучно замрзавање може се користити за смањење стварања кристала леда у прехрамбеним производима током процеса замрзавања. Процес подразумева излагање хране звучним таласима високе фреквенције док се она замрзава. Ултразвучни таласи стварају вибрације које спречавају стварање великих кристала леда, чиме се добија производ са глаткијом текстуром и бољим квалитетом.
Одмрзавање: Ултразвучно одмрзавање може се користити за скраћивање времена одмрзавања замрзнутих прехрамбених производа. Процес подразумева излагање замрзнутог производа ултразвучним таласима, који стварају топлоту и убрзавају процес одмрзавања. Пошто ултразвук подстиче веома равномерну расподелу енергије, ултразвучно одмрзавање може бити нарочито корисно за производе које је тешко равномерно одмрзнути, као што су месо, морски плодови, воће и поврће.
При замрзавању, одмрзавању и сушењу, ултразвук велике снаге значајно побољшава процесе преноса масе и енергије, што убрзава ове процесе и чини их економичнијим.
Откривање цурења из боца: Ултразвук је веома ефикасан начин за откривање цурења и пукотина на боцама и лименкама газираних пића, као што су газирани безалкохолни напици, пиво, пенушаво вино итд. Ултразвук се примењује и за дегазацију газираних пића, на пример пива пре пуњења у боце, у поступку познатом као дефобинг.
Саламурење / Кисељење: Саламурење је уобичајен поступак у конзервисању и производњи хране, нарочито меса, рибе, сира и поврћа. Ултразвучна обрада скраћује време саламурења и омогућава употребу мањих количина натријум-хлорида у поређењу са традиционално саламуреном храном и укисељеним намирницама.
Хидратација / Рехидратација: Ултразвук велике снаге је једноставан, али веома ефикасан метод за хидратацију или рехидратацију прехрамбених производа као што су сушене махунарке (нпр. пасуљ, леблебија) или дехидриране печурке. Пошто ултразвук отвара ћелијске поре у храни, вода може брзо да продре. То доводи до убрзаног бубрења махунарки и, последично, краћег времена кувања.
Декристализација меда: Као нетермичка обрада, ултразвук се ефикасно користи за спречавање стварања великих кристала шећера у меду. Осим тога, већ формирани велики кристали у меду могу се декристализовати ултразвучном обрадом. Као веома ефикасна техника растварања, ултразвучна обрада уређајима са сондом раствара кристале шећера, чиме се добија мед уједначено глатке конзистенције. Поред тога, ултразвук побољшава микробиолошки квалитет меда јер се нежељени микроорганизми инактивирају услед ултразвучног разарања ћелија.
Пржење: Ултразвучно пржење може се користити за смањење упијања уља у прженим прехрамбеним производима. Процес подразумева потапање меса или поврћа у врело уље уз истовремено излагање звучним таласима високе фреквенције. Ултразвучни таласи стварају мале мехуриће на површини хране, који смањују површину контакта између поврћа / меса и уља, што доводи до мањег упијања уља и здравијег крајњег производа. Ултразвучно пржење омогућава припрему хране на нижим температурама, уз стварање врхунских профила укуса и очување хранљивих материја.
Сазнајте како се пржењем уз помоћ ултразвука добијају здравији, укуснији и хрскавији помфрит и чипс од кромпира!

Ултразвучни уређаји високих перформанси за прераду хране

Индустријски ултразвучни процесори компаније Hielscher Ultrasonics су ултразвучни уређаји високих перформанси који омогућавају прецизну контролу, а тиме и поновљиве резултате и сталан квалитет производа. Захваљујући способности да постижу веома високе амплитуде, Hielscher ултразвучни процесори могу се користити за веома захтевне примене.
Купци су задовољни изузетном робусношћу и поузданошћу система компаније Hielscher Ultrasonics. Hielscher ултразвучни уређаји поуздано раде при великим оптерећењима, у захтевним окружењима и у режиму рада 24/7, чиме обезбеђују ефикасну и економичну прераду хране. Ултразвучно интензивирање процеса скраћује време обраде и постиже боље резултате, тј. виши квалитет, веће приносе и нове производе.
Доследном применом посебних материјала, као што су титанијум, нерђајући челик, керамика или стакло различитих класа квалитета, гарантује се компатибилност ове технике са процесом.
Ултразвучни процесори су машине једноставне и практичне за руковање, са малим потребама за одржавањем и релативно ниским трошковима.

Табела у наставку даје оквирни приказ приближног капацитета обраде наших ултразвучних уређаја:

Запремина шарже	Проток	Препоручени уређаји
0,5 до 1,5mL	n.a.	VialTweeter
1 до 500mL	10 до 200mL/min	UP100H
10 до 2000mL	20 до 400mL/min	UP200Ht, UP400St
0,1 до 20L	0,2 до 4L/min	UIP2000hdT
10 до 100L	2 до 10L/min	UIP4000hdT
15 до 150L	3 до 15L/min	UIP6000hdT
n.a.	10 до 100L/min	UIP16000
n.a.	већи	група уређаја UIP16000

Контактирајте нас! / Питајте нас!

Пројектовање, производња и саветовање – квалитет из Немачке

Hielscher ултразвучни уређаји су познати по највишим стандардима квалитета и дизајна. Робусност и једноставно руковање омогућавају несметану интеграцију наших ултразвучних уређаја у индустријска постројења. Hielscher ултразвучни уређаји лако подносе тешке услове рада и захтевна окружења.

Hielscher Ultrasonics је компанија сертификована према ISO стандардима и посебан нагласак ставља на ултразвучне уређаје високих перформанси које одликују најсавременија технологија и једноставно руковање. Наравно, Hielscher ултразвучни уређаји су усаглашени са CE захтевима и испуњавају захтеве UL, CSA и RoHs.

Повезане теме

Чињенице које вреди знати

Како делује ултразвук у преради хране?

Ултразвучна прерада хране је добро утемељена технологија која се користи за поступке прераде хране као што су мешање и хомогенизација, емулговање, екстракција, растварање, дегазација и деаерација, омекшавање меса, кристализација, као и функционализација и модификација међупроизвода и готових прехрамбених производа. Hielscher ултразвучни процесори за храну, који се већ деценијама уграђују у постројења за производњу хране, технолошки су усавршени и развијени тако да испуњавају захтеве индустрије. Ултразвучни процесори примењују физичке силе које стварају таласи ултразвука велике снаге, што доводи до настанка кавитације.

Који се напици обично припремају соникацијом?

Соникација се обично користи за припрему или обраду напитака као што су хладно екстрахована кафа, чај (укључујући јерба мате), сокови од воћа и поврћа, биљни инфузи, функционални напици (биљни екстракти), биљна млека, ферментисани напици (ради интензивирања процеса) и концентрати напитака за производњу RTD напитака.
Пронађите више информација о производњи следећих напитака:

Шта је акустична кавитација?

Акустична кавитација, позната и као ултразвучна кавитација, представља раст и колапс сићушних вакуумских мехурића у ултразвучном пољу створеном у течностима или суспензијама. Кавитациони мехурићи расту током наизменичних циклуса високог / ниског притиска, који представљају фазе сабијања и разређивања. Након раста током неколико наизменичних циклуса притиска, вакуумски мехурић достиже тачку у којој више не може да апсорбује енергију, па снажно имплодира током циклуса високог притиска. Током колапса мехурића локално се јављају екстремни услови, укључујући екстремне температуре до 5.000K уз веома велике брзине загревања и хлађења, притиске до 2000atm и одговарајуће разлике притиска, као и млазове течности брзине до 280m/s. У овим кавитационим „врућим тачкама“, локално екстремне силе стварају физичке услове који доводе до мешања, екстракције и повећаног преноса масе.

Акустична или ултразвучна кавитација: раст и имплозија мехурића

Акустична кавитација, настала дејством ултразвука високог интензитета и ниске фреквенције, ствара интензивне силе смицања и локално велике разлике притиска и температуре, које обезбеђују неопходно дејство за интензивно мешање и пренос масе. Ове ултразвучне силе смицања успешно се примењују у преради хране.

Литература/Референце

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.