Ултразвучно унапређена производња сладоледа

Примена ултразвука велике снаге има неколико повољних ефеката на производњу висококвалитетног сладоледа. Главне предности соникације обухватају смањење величине кристала и убрзавање замрзавања сладоледа. Тиме ултразвучни третман побољшава квалитет и чулни доживљај потрошача, истовремено смањујући трошкове производње.

Ефекти ултразвука на производњу сладоледа

Производња сладоледа подразумева сложену прераду како би се добио висококвалитетан слатки прехрамбени производ који задовољава захтеве купаца. Разрађени кораци прераде проистичу првенствено из чињенице да је сладолед једна од најсложенијих намирница: сладолед је истовремено и пена и емулзија. Садржи кристале леда и незамрзнуту течну смешу. Ултразвук велике снаге примењен током производње сладоледа може да подстакне нуклеацију кристала леда како би се убрзао процес преноса топлоте и масе који прати замрзавање. Тиме соникација смањује величину кристала и скраћује време замрзавања у производњи сладоледа. Истраживање које су спровели Mortazavi и Tabatabaie показало је да се време замрзавања при преради сладоледа може смањити за око 30% соникацијом у трајању од 20 min.

Производња сладоледа и предности ултразвука

За производњу сладоледа потребна је смеша за сладолед. Ова смеша састоји се од млека, млека у праху, павлаке, маслаца или биљне масти, шећера, суве материје, емулгатора, стабилизатора, као и додатака попут воћа, орашастих плодова, арома и боја. Ова посебна смеша мора да се хомогенизује и пастеризује, а затим се полако меша током процеса замрзавања како би се спречило стварање великих кристала леда. Притом се умешавају веома мали мехурићи ваздуха (такозвани процес аерације) како би се сладолед запенио и добио хладан десерт глатке текстуре. Ултразвучни третман подстиче равномерну расподелу свих састојака смеше за сладолед и истовремено доприноси пастеризацији. Овде прочитајте више о ултразвучној пастеризацији течних намирница!
Затим се ултразвучни третман примењује у фази замрзавања током производње сладоледа. Ултразвучни третман подстиче нуклеацију и раст кристала леда, чиме се процес замрзавања знатно убрзава. Истовремено, соникација смањује величину кристала леда, тако да се добијају уједначено мали кристали леда. То сладоледу даје глатку текстуру и пријатан осећај у устима – оба својства квалитета потрошачи веома цене.

Кораци производње сладоледа

Производња сладоледа има пет фаза:

1. припрема смеше за сладолед
2. хомогенизација, пастеризација, зрење смеше за сладолед
3. замрзавање и аерација
4. обликовање и калупљење
5. очвршћавање и паковање

Кораци производње сладоледа.
Извор:Приручник за прераду млека. Издавач: Tetra Pak Processing Systems AB, Лунд, Шведска. стр.387.

Ултразвучно подстакнуто замрзавање сладоледа

Током процеса замрзавања кристали настају из прехлађене воде. Морфологија кристала леда има важну улогу у погледу текстурних и физичких својстава замрзнуте и полузамрзнуте хране. Док су величина и расподела кристала леда посебно важне за квалитет одмрзнутих производа са ткивном структуром, код сладоледа су пожељни мањи кристали леда јер велики кристали доводе до ледене текстуре. Нуклеација је најважнији фактор за контролу расподеле величине кристала током кристализације. Стога је брзина замрзавања обично параметар који се користи за контролу величине и расподеле величине кристала леда у сладоледу. Током мућења и замрзавања убризгава се ваздух како би се постигла глатка текстура сладоледа. Такозвано „повећање запремине услед аерације“, односно количина убризганог ваздуха, одмерава се – према конкретној рецептури – сразмерно укупној запремини чврстих материја и воде. Стога повећање запремине услед аерације варира у зависности од различитих формулација сладоледа и токова прераде. Стандардни сладолед има повећање запремине услед аерације од 100%, што значи да се коначни производ састоји од једнаких запремина смеше за сладолед и мехурића ваздуха.
Употреба ултразвучних процесора високих перформанси компаније Hielscher доводи до бољег квалитета сладоледа подстицањем кристализације, смањењем величине кристала леда и спречавањем стварања наслага на површини за замрзавање. Боља конзистенција и кремастији осећај у устима постижу се захваљујући смањеној величини кристала леда у сладоледу и побољшаној расподели мехурића ваздуха. Знатно краће замрзавање, са временом замрзавања смањеним за приближно 30%, доводи до већег капацитета процеса и енергетски ефикаснијег производног процеса.

Научно доказано: побољшан квалитет сладоледа захваљујући соникацији

Aslan и Dogan (2021) истраживали су ефекте соникације на производњу сладоледа користећи соникатор са сондом Hielscher UP400St (видети слику лево). Резултати истраживања показали су да ултразвук подстиче смањење величине честица услед кавитације. Било је очигледно да соникација побољшава квалитет сладоледа и замрзнутих прехрамбених производа јер доводи до мање величине кристала леда. Пошто кристали леда дају сладоледу јединствен осећај у устима, веома је важно да се током процеса замрзавања добију најмањи кристали како би се спречила зрнаста структура и постигла жељена глаткоћа и мекоћа сладоледа. У овој студији је такође закључено да ултразвучна хомогенизација обезбеђује добро дисперговану емулзију. Испитивањем сензорних својстава и укуса хране које је спровео панел потрошача показано је да ултразвучна хомогенизација сладоледа помаже у испуњавању преференција потрошача стварањем мањих кристала леда и с њима повезаног пријатног осећаја сладоледа у устима.
(уп. Aslan и Dogan, 2021)

Ултразвучни процесори високих перформанси за прераду хране у производњи сладоледа

Hielscher Ultrasonics има дугогодишње искуство у примени ултразвука велике снаге у индустрији хране и пића, као и у многим другим индустријским гранама. Наши ултразвучни процесори опремљени су сонотродама и проточним ћелијама (деловима у контакту са производом) које се лако чисте (чишћење на месту CIP / стерилизација на месту SIP).
Индустријски соникатори компаније Hielscher Ultrasonics могу да остваре веома високе амплитуде у непрекидном раду 24/7. Прецизна контрола амплитуде, од благих до високих интензитета, важна је за фино подешавање процеса соникације према циљаним својствима производа одређене формулације сладоледа.
Ултразвучним процесорима за прераду хране свих величина, Hielscher нуди поуздане системе за шаржни и континуални третман прехрамбених производа и пића, укључујући сладолед. Док за малу занатску сладолеџиницу модели соникатора UP400ST (400 вати) или UIP1000hdT (1000 вати) обезбеђују довољан капацитет прераде, индустријски погон за производњу сладоледа уградиће моделе соникатора великог капацитета прераде UIP6000hdT (6000 вати) или UIP16000hdT (16.000 вати).
Табела у наставку даје оријентациони преглед приближног капацитета прераде наших ултразвучних уређаја:

Литература / Референце

• 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.