Tillämpningen av makt ultraljud används för många applikationer inom livsmedelsbearbetning, inklusive extraktion, homogenisering, pastörisering och jäsning. Som en icke-termisk behandling, ultraljud förbättrar livsmedelsproduktionsprocesser genom högre avkastning, högre kvalitet, förbättrade näringsämnen och smakprofiler samt tids- och kostnadsbesparande bearbetning.

Ultraljud applikationer inom livsmedelsbearbetning

Power ultraljud har ett brett spektrum av applikationer inom livsmedelsbearbetning, inklusive extraktion, blandning, emulgering, pastörisering, avgasning och köttmöring. Förutom dessa huvudapplikationer används ultraljud också för att förbättra frysning, upptining och torkning av livsmedelsprodukter.
De stora fördelarna med högintensiva ultraljud är relaterade till förbättring av olika livsmedelsförädlingsoperationer, såsom att minska bearbetningstiden, öka avkastningen, förbättra produktkvaliteten och möjliggöra mer kostnads- och tidsbesparande, ekonomisk bearbetning.

I följande stycke kan du hitta de viktigaste tillämpningarna av högintensiva ultraljud inom livsmedelsindustrin:

• Extraktion: Ultraljud kan användas för att extrahera bioaktiva föreningar från växtmaterial, såsom antioxidanter, pigment och eteriska oljor. Denna process är känd som ultraljudsbehandling-assisterad extraktion och kan användas för att producera högkvalitativa extrakt på kortare tid och med lägre lösningsmedelsförbrukning än traditionella metoder.
• Homogenisering och emulgering: Ultraljud homogenisering kan användas för att producera stabila emulsioner och suspensioner, såsom salladsdressingar, majonnäs, krämer, och mejeriprodukter. Processen innebär att man använder högfrekventa ljudvågor för att bryta ner fettkulorna i vätskan, vilket resulterar i en jämn och enhetlig konsistens.
• Bevarande: Högintensiv ultraljud kan användas för att inaktivera mikroorganismer, såsom bakterier och jäst, i livsmedelsprodukter. Processen, känd som ultraljudsbehandling-assisterad pastörisering, kan förlänga hållbarheten för livsmedelsprodukter och minska risken för livsmedelsburna sjukdomar. Som en icke-termisk bearbetningsteknik förhindrar ultraljudsbehandling användningen av mycket höga temperaturer och relaterad nedbrytning av värmekänsliga näringsämnen.

• Avgasning: Med applicering av ultraljud på en vätska omrörs gasbubblor som fångas i vätskor. Som en konsekvens kommer dessa luft- och gasbubblor nära varandra och sammanfaller. Theis betyder att de växer till en större bubbelstorlek som gör att de kan flyta till toppen av vätskan och lätt kan tas bort.
• Upplösning: På grund av dess enastående blandnings- och blandningsförmåga är ultraljud mycket effektivt för att producera mycket mättade och till och med övermättade lösningar. Detta används i kristallisationsprocesser såväl som vid produktion av saltlösningar.
• Jäsning: När ultraljudsvågor perforerar och bryter ner mikroorganismernas cellväggar blir de mer mottagliga för jäsningsprocessen. Samtidigt accelererar ultraljud transporten av näringsämnen och syre till mikroorganismerna, vilket förbättrar deras metaboliska aktivitet. Sammantaget ökar ultraljud jäsningshastigheten, minskar jäsningstiden och förbättrar utbytet av den önskade slutprodukten. Denna teknik är särskilt användbar för produktion av livsmedels- och dryckesprodukter, såsom mejeri, yoghurt, öl, kombucha och vin.
• Viskositetsreduktion före spraytorkning: Ultraljud skjuvkrafter kan minska viskositeten i skjuvning gallring och tixotropa uppslamningar avsevärt. Applicering av ultraljudsskjuvning före sprutning och spraytorkar gör det möjligt att öka genomströmningen genom sprututrustningen avsevärt. Spraytorktorn är ofta flaskhalsen i produktionslinjen. Med ultraljud kan kapaciteten hos befintliga spraytorkar ökas.

• Frysning: Ultraljud frysning kan användas för att minska bildandet av iskristaller i livsmedelsprodukter under frysningsprocessen. Processen innebär att maten utsätts för högfrekventa ljudvågor medan den fryses. Ultraljudsvågor skapar vibrationer som förhindrar bildandet av stora iskristaller, vilket resulterar i en produkt med en mjukare konsistens och bättre kvalitet.
• Upptining: Ultraljud upptining kan användas för att minska upptiningstiden för frysta livsmedelsprodukter. Processen innebär att den frysta produkten utsätts för ultraljudsvågor, vilket genererar värme och påskyndar upptiningsprocessen. Eftersom ultraljud främjar en mycket jämn fördelning av energi kan ultraljudsupptining vara särskilt användbar för produkter som är svåra att tina jämnt, såsom kött, skaldjur, frukt och grönsaker.
  Vid frysning, upptining och torkning orsakar ultraljud betydande förbättringar i mass- och energiöverföringsprocesser, vilket påskyndar dessa processer och gör dem mer ekonomiska.
• Detektering av flaskläckage: Ultraljud är ett mycket effektivt sätt att upptäcka läckor och sprickor i flaskor och burkar med koldrycker som läsk, öl, mousserande vin etc. Ultraljud tillämpas också vid avgasning av kolsyrade drycker, t.ex. öl före tappning, en process som kallas de-fobbing.
• Saltning / betning: Saltning är en vanlig process vid konservering och tillverkning av livsmedel, särskilt för kött, fisk, ost och grönsaker. Ultraljud förkortar saltningstiden och gör det möjligt att använda reducerade mängder natriumklorid i jämförelse med traditionellt saltade livsmedel och pickles.
• Hydrering / återfuktning: Power ultraljud är en enkel, men ändå mycket effektiv metod för att hydrera eller rehydrera livsmedelsprodukter som torkade pulser (t.ex. bönor, kikärter) eller uttorkade svampar. Eftersom ultraljud öppnar cellulära porer i mat kan vatten tränga in snabbt. Detta leder till accelererad svullnad av pulser och därefter en kortare tillagningstid.
• Dekristallisation av honung: Som en icke-termisk behandling används ultraljud effektivt för att förhindra bildandet av stora sockerkristaller i honung. Dessutom kan redan bildade stora kristaller i honung dekristalliseras genom ultraljudsbehandling. Som mycket effektiv upplösningsteknik löser sond-typ ultrasonicators sockerkristaller vilket resulterar i en jämnt slät honung. Dessutom förbättrar ultraljud den mikrobiologiska kvaliteten på honung eftersom oönskade mikrober inaktiveras på grund av effekten av störningar i ultraljudscellerna.
• Stekning: Ultraljud stekning kan användas för att minska oljeabsorptionen i stekt livsmedelsprodukter. Processen innebär att köttet eller grönsaken nedsänks i het olja samtidigt som den utsätts för högfrekventa ljudvågor. Ultraljudsvågorna skapar små bubblor på matens yta, vilket minskar kontaktytan mellan grönsaken/köttet och oljan, vilket resulterar i mindre oljeabsorption och en hälsosammare slutprodukt. Ultraljud stekning gör det möjligt att laga mat vid lägre temperaturer och skapa överlägsna smakprofiler, bevara näringsämnen.

Högpresterande ultrasonicators för livsmedelsbearbetning

Hielscher Ultrasonics industriella ultraljud processorer är högpresterande ultrasonicators, som är exakt kontrollerbara och möjliggör därmed reproducerbara resultat och kontinuerlig produktkvalitet. Att kunna leverera mycket höga amplituder, Hielscher ultraljud processorer kan användas för mycket krävande applikationer.
Kunderna är nöjda med den enastående robustheten och tillförlitligheten hos Hielscher Ultrasonics-system. Hielscher ultrasonicators kör tillförlitligt inom områden med tung applikation, krävande miljöer och 24/7 drift och säkerställer därmed effektiv och ekonomisk livsmedelsbearbetning. Ultraljud process intensifiering minskar bearbetningstiden och uppnår bättre resultat, dvs högre kvalitet, högre avkastning, nya produkter.
Med hjälp av en konsekvent tillämpning av speciella material, som t ex Titan, rostfrittstål, keramik eller glas av olika kvaliteter, är kompatibiliteten mellan tekniken och processen garanterad.
Ultraljud processorer är operatörs vänliga och bekväma maskiner med lågt underhåll och en relativt låg kostnad.

Nedanstående tabell ger dig en indikation på hur mycket våra ultraljudsapparater kan hantera:

Design, tillverkning och rådgivning – Kvalitet tillverkad i Tyskland

Hielscher ultrasonicators är kända för sina högsta kvalitets- och designstandarder. Robusthet och enkel användning möjliggör smidig integration av våra ultrasonicators i industrianläggningar. Tuffa förhållanden och krävande miljöer hanteras enkelt av Hielscher ultrasonicators.

Hielscher Ultrasonics är ett ISO-certifierat företag och lägger särskild vikt vid högpresterande ultrasonicators med state-of-the-art teknik och användarvänlighet. Naturligtvis är Hielscher ultrasonicators CE-kompatibla och uppfyller kraven i UL, CSA och RoHs.

Fakta Värt att veta

Hur fungerar Ultrasonics i livsmedelsbearbetning?

Ultraljud mat bearbetning är en väl etablerad teknik som används för livsmedelsbearbetning applikationer såsom blandning och homogenisering, emulgering, extraktion, upplösning, avgasning & avluftning, kött-och kristallisering samt funktionalisering och modifiering av intermediärer och slutliga livsmedelsprodukter. Installeras en sedan årtionden i livsmedel produktionsanläggningar, Hielscher ultraljud mat processorer är sofistikerade och utvecklade för att möta branschens krav. Ultraljud processorer tillämpa fysiska krafter som skapats av makt ultraljud vågor, vilket resulterar i generering av kavitation.

Vad är akustisk kavitation?

Akustisk kavitation, även känd som ultraljud kavitation, är tillväxten och kollapsen av minut vakuum bubblor i ett ultraljud fält som genereras i vätskor eller slurries. Kavitation bubblor växa under alternerande högtrycks/lågtryck cykler, som är kompression och förgängning faser respektive. Efter att ha vuxit över flera alternerande tryck cykler, når vakuum bubblan en punkt där den inte kan absorbera mer energi så att bubblan imploderar våldsamt under en högtrycks cykel. Under bubblan kollaps, lokalt extrema förhållanden förekomma inklusive extrema temperaturer på upp till 5, 000K med mycket hög värme och kyla priser, tryck på upp till 2000atm och motsvarande tryck differentialer, och flytande jets med upp till 280m/s hastighet. I dessa cavitational “hot-spots”, lokalt extrema krafter skapar fysiska förhållanden, vilket resulterar i blandning, extraktion och ökad massöverföring.

Akustisk kavitation, genererad av högintensiv, lågfrekvent ultraljud, skapar intensiva skjuvkrafter och lokalt förekommande högtrycks- och temperaturskillnader, vilket ger den nödvändiga effekten för intensiv blandning och massöverföring. Dessa ultraljudsskjuvkrafter tillämpas framgångsrikt för livsmedelsbearbetning.

Litteratur / Referenser

• 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.