Ultraljudsförbättrad glassproduktion

Tillämpningen av kraftultraljud har flera positiva effekter på produktionen av glass av hög kvalitet. De stora fördelarna med ultraljudsbehandling inkluderar minskningen av kristallstorleken och accelerationen av frysning i glass. Därmed förbättrar ultraljud kvaliteten och konsumentens känsla samtidigt som produktionskostnaderna minskar.

Ultraljud effekter på glass tillverkning

Glassproduktion innebär en sofistikerad bearbetning för att få en söt livsmedelsprodukt av hög kvalitet som tillfredsställer kundernas krav. De utarbetade bearbetningsstegen beror främst på det faktum att glass är ett av de mest komplexa livsmedlen: glass är ett skum såväl som en emulsion. Den innehåller iskristaller och en icke-fryst vätskeblandning. Ultraljud med hög effekt som appliceras under glasstillverkning kan främja iskristallkärnbildning för att påskynda värme- och massöverföringsprocessen som åtföljer frysningsprocessen. Därmed minskar ultraljudsbehandling kristallstorleken och förkortar frystiden i glassproduktionen. Forskning av Mortazavi och Tabatabaie visade att frystiden i glassbearbetning kunde minskas med cirka 30% genom ultraljudsbehandling i 20 min.

Glassproduktion och fördelarna med ultraljud

För glassproduktion krävs en glassblandning. Denna glassblandning består av mjölk, mjölkpulver, grädde, smör eller vegetabiliskt fett, socker, torrmassa, emulgeringsmedel, stabiliseringsmedel samt tillsatser som frukt, nötter, smakämnen och färgämnen. Denna speciella blandning måste homogeniseras och pastöriseras, sedan rörs den långsamt under frysprocessen för att förhindra att stora iskristaller bildas. Därmed blandas mycket små luftbubblor i (så kallad luftningsprocess) för att skumma glassen och uppnå en slät texturerad kall dessert. Ultraljud främjar en jämn fördelning av alla ingredienser i glassblandningen och bidrar samtidigt till pastöriseringen. Läs mer om ultraljudspastörisering av flytande livsmedel här!
Därefter appliceras ultraljud under frysningsstadiet under glassproduktion. Ultraljud främjar kärnbildning och tillväxt av iskristaller, så att frysningsprocessen påskyndas avsevärt. Samtidigt minskar ultraljudsbehandling storleken på iskristaller så att enhetligt små iskristaller erhålls. Detta ger glassen en slät konsistens och en behaglig munkänsla – båda kvalitetsattributen, som värderas högt av konsumenterna.

Steg för produktion av glass

Tillverkningen av glass består av fem steg:

1. Beredning av glassblandningen
2. homogenisering, pastörisering, åldring av glassblandningen
3. Frysning och luftning
4. Formning och gjutning
5. Härdning och förpackning

Steg i glassproduktion.
Källa: Dairy Processing Handbook. Utgiven av Tetra Pak Processing Systems AB, Lund, Sverige. Sidan 387.

Ultraljudsfrämjad frysning av glass

Under frysningsprocessen bildas kristaller från underkylt vatten. Iskristallernas morfologi spelar en viktig roll när det gäller de texturella och fysikaliska egenskaperna hos frysta och halvfrysta livsmedel. Eftersom storlek och fördelning av iskristallerna är av särskild betydelse för kvaliteten på tinade mjukpappersprodukter, är mindre iskristaller för glass att föredra eftersom stora kristaller ger en isig konsistens. Kärnbildning är den viktigaste faktorn för att kontrollera kristallstorleksfördelningen under kristallisation. Därmed är fryshastigheten vanligtvis den parameter som används för att styra storlek och storleksfördelning av iskristallerna i glass. Under vispning och frysning injiceras luft för att uppnå glassens släta konsistens. Den så kallade "over-run", den mängd luft som sprutas in, står i proportion till – specifikt till det specifika receptet – i proportion till den kombinerade volymen av fasta ämnen och vatten. Så överskridandet varierar på grund av de olika glassformuleringarna och bearbetningsströmmarna. Standardglass visar ett överskridande på 100 %, vilket innebär att slutprodukten består av en lika stor volym glassblandning och luftbubblor.
Användningen av Hielschers högpresterande ultraljudsprocessorer resulterar i en bättre kvalitet på glassen genom att främja kristallisering, minska iskristallstorleken och undvika inkrustation av en frysande yta. En bättre konsistens och en mer krämig munkänsla uppnås på grund av den minskade storleken på glasskristallerna och den förbättrade fördelningen av luftbubblor. Betydligt kortare frysning med ca 30 % minskad frystid leder till en högre processkapacitet och en mer energieffektiv produktionsprocess.

Vetenskapligt bevisat: Förbättrad glasskvalitet på grund av ultraljudsbehandling

Aslan och Dogan (2021) undersökte effekterna av ultraljudsbehandling på glassproduktion med hjälp av Hielscher-sond-typ ultraljudsapparat UP400St (se bild till vänster). Forskningsresultaten visade att ultraljud främjar storleksminskning av partiklar på grund av kavitation. Det var uppenbart att ultraljudsbehandling förbättrar kvaliteten på glass och frysta livsmedelsprodukter eftersom det producerade en mindre kristallisstorlek. Eftersom iskristaller ger en unik munkänsla till glass är det mycket viktigt att få de minsta kristallerna i frysningsprocessen för att förhindra grynig struktur och uppnå önskad jämnhet och mjukhet hos glassen. Denna studie drog också slutsatsen att ultraljudshomogenisering ger en väl dispergerad emulsion. Testad av en konsumentpanel för matens sensoriska och smak, visade det sig att ultraljudshomogenisering av iscrem hjälper till att uppfylla konsumenternas preferenser med mindre iskristaller och den korrelerande behagliga munkänslan hos glass.
(jfr Aslan och Dogan, 2021)

Högpresterande ultraljudsmatberedare för glassproduktion

Hielscher Ultrasonics har lång erfarenhet av att tillämpa kraftultraljud i maten & dryckesindustrin samt många andra industrigrenar. Våra ultraljudsprocessorer är utrustade med ultraljudslösningar och flödesceller (de våta delarna) som är lätta att rengöra (clean-in-place CIP / sterilize-in-place SIP).
Hielscher Ultrasonics industriella sonikatorer kan leverera mycket höga amplituder i 24/7 kontinuerlig drift. Den exakta kontrollen av amplituden från mild till hög intensitet är viktigt för att finjustera ultraljudsbehandlingsprocessen till de riktade produktegenskaperna hos glassformuleringen.
Med ultraljudsmatberedare i alla storlekar erbjuder Hielscher pålitliga system för batchbehandling och kontinuerlig behandling av livsmedels- och dryckesprodukter, inklusive glass. Medan för en liten hantverksmässig gelatery sonikator modeller UP400ST (400 watt) eller UIP1000hdT (1000 watt) ger tillräckligt med bearbetningskapacitet, kommer en industriell glasstillverkningsanläggning att installera high-throughput sonicator modeller UIP6000hdT (6000 watt) eller UIP16000hdT (16.000 watt).
Tabellen nedan ger dig en indikation på den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra ultraljudsapparater:

Litteratur / Referenser