Förbättrad glassproduktion med ultraljud

Användning av högeffektsultraljud har flera gynnsamma effekter på produktionen av högkvalitativ glass. De främsta fördelarna med ultraljudsbehandling är minskad kristallstorlek och snabbare infrysning av glass. Därigenom förbättrar ultraljudsbehandling kvaliteten och konsumentupplevelsen samtidigt som produktionskostnaderna minskar.

Ultraljudets effekter på glasstillverkning

Glassproduktion kräver avancerad bearbetning för att få fram ett sött livsmedel av hög kvalitet som uppfyller kundernas krav. De omfattande bearbetningsstegen beror främst på att glass är ett av de mest komplexa livsmedlen: glass är både ett skum och en emulsion. Den innehåller iskristaller och en ofrusen vätskeblandning. Högeffektsultraljud som används vid glasstillverkning kan främja iskristallernas kärnbildning för att påskynda den värme- och massöverföring som sker under infrysningsprocessen. Därigenom minskar ultraljudsbehandling kristallstorleken och förkortar infrysningstiden vid glassproduktion. Forskning av Mortazavi och Tabatabaie visade att infrysningstiden vid glasstillverkning kunde minskas med cirka 30% genom ultraljudsbehandling i 20 min.

Glassproduktion och fördelarna med ultraljud

För glassproduktion behövs en glassmix. Denna glassmix består av mjölk, mjölkpulver, grädde, smör eller vegetabiliskt fett, socker, torrsubstans, emulgeringsmedel, stabiliseringsmedel samt tillsatser som frukt, nötter, aromer och färgämnen. Denna särskilda blandning måste homogeniseras och pastöriseras och rörs sedan långsamt om under infrysningen för att förhindra att stora iskristaller bildas. Då blandas mycket små luftbubblor in genom så kallad luftinblandning för att skumma upp glassen och få en kall dessert med slät konsistens. Ultraljudsbehandling främjar en jämn fördelning av alla ingredienser i glassmixen och bidrar samtidigt till pastöriseringen. Läs mer om ultraljudspastörisering av flytande livsmedel här!
Därefter används ultraljudsbehandling under infrysningssteget i glassproduktionen. Ultraljudsbehandling främjar iskristallernas kärnbildning och tillväxt, vilket påskyndar infrysningsprocessen avsevärt. Samtidigt minskar ultraljudsbehandling iskristallernas storlek så att jämnt små iskristaller erhålls. Detta ger glassen en slät konsistens och en behaglig munkänsla – båda är kvalitetsegenskaper som konsumenterna värdesätter högt.

Steg i glassproduktionen

Glasstillverkning omfattar fem steg:

1. beredning av glassmixen
2. homogenisering, pastörisering och mognadslagring av glassmixen
3. infrysning och luftinblandning
4. formning och gjutning
5. härdning och förpackning

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

Ultraljudsfrämjad infrysning av glass

Under infrysningsprocessen bildas kristaller ur underkylt vatten. Iskristallernas morfologi spelar en viktig roll för konsistensen och de fysikaliska egenskaperna hos frysta och halvfrysta livsmedel. Iskristallernas storlek och fördelning är särskilt viktiga för kvaliteten hos upptinade vävnadsprodukter, och för glass föredras mindre iskristaller eftersom stora kristaller ger en isig konsistens. Kärnbildning är den viktigaste faktorn för att styra kristallstorleksfördelningen under kristallisationen. Infrysningshastigheten är därför vanligtvis den parameter som används för att styra iskristallernas storlek och storleksfördelning i glass. Under vispningen och infrysningen tillförs luft för att ge glassen en slät konsistens. Den så kallade ”over-run”, mängden tillförd luft, anpassas – specifikt till det aktuella receptet – i proportion till den sammanlagda volymen av fasta ämnen och vatten. Därför varierar denna volymökning beroende på glassens sammansättning och processflödena. Standardglass har en volymökning på 100%, vilket innebär att slutprodukten består av lika stora volymer glassmix och luftbubblor.
Användning av Hielschers högpresterande ultraljudsprocessorer ger bättre glasskvalitet genom att främja kristallisation, minska iskristallernas storlek och förhindra beläggningar på en frysyta. Bättre konsistens och en krämigare munkänsla uppnås tack vare mindre iskristaller i glassen och förbättrad fördelning av luftbubblorna. Avsevärt snabbare infrysning med cirka 30% kortare infrysningstid leder till högre processkapacitet och en mer energieffektiv produktionsprocess.

Vetenskapligt bevisat: förbättrad glasskvalitet genom ultraljudsbehandling

Aslan och Dogan (2021) undersökte effekterna av ultraljudsbehandling på glassproduktion med Hielschers sondbaserade ultraljudsbehandlare UP400St (se bilden till vänster). Forskningsresultaten visade att ultraljud främjar minskningen av partikelstorleken genom kavitation. Det framgick tydligt att ultraljudsbehandlingen förbättrar kvaliteten hos glass och frysta livsmedel eftersom den gav mindre iskristaller. Eftersom iskristaller ger glass en unik munkänsla är det mycket viktigt att få så små kristaller som möjligt under infrysningen för att förhindra en grynig struktur och uppnå önskad släthet och mjukhet hos glassen. Studien drog också slutsatsen att ultraljudshomogenisering ger en väl dispergerad emulsion. Vid tester av livsmedlets sensoriska egenskaper och smak med en konsumentpanel visades att ultraljudshomogenisering av glass bidrar till att uppfylla konsumenternas önskemål genom mindre iskristaller och den därmed förknippade behagliga munkänslan hos glassen.
(jfr Aslan och Dogan, 2021)

Högpresterande ultraljudsprocessorer för livsmedel för glassproduktion

Hielscher Ultrasonics har lång erfarenhet av användning av högeffektsultraljud inom livsmedels- och dryckesindustrin samt många andra industribranscher. Våra ultraljudsprocessorer är utrustade med sonotroder och flödesceller som är lätta att rengöra (rengöring på plats CIP / sterilisering på plats SIP) och som utgör de vätskeberörda delarna.
Hielscher Ultrasonics industriella ultraljudsbehandlare kan leverera mycket höga amplituder vid kontinuerlig drift 24/7. Exakt styrning av amplituden från låga till höga intensiteter är viktig för att finjustera ultraljudsbehandlingen efter de produktegenskaper som eftersträvas för glassens sammansättning.
Med ultraljudsprocessorer för livsmedel i alla storlekar erbjuder Hielscher tillförlitliga system för satsvis och kontinuerlig behandling av livsmedel och drycker, inklusive glass. För ett litet hantverksmässigt glassmakeri ger ultraljudsmodellerna UP400ST (400 watt) eller UIP1000hdT (1000 watt) tillräcklig bearbetningskapacitet, medan en industriell glasstillverkningsanläggning installerar ultraljudsmodellerna UIP6000hdT (6000 watt) eller UIP16000hdT (16 000 watt) med hög genomströmningskapacitet.
Tabellen nedan ger en uppfattning om den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra ultraljudsbehandlare:

Litteratur / Referenser

• 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.