Ultrasonication och dess mångsidiga tillämpningar inom livsmedelsindustrin

Ultraljud är en välkänd och pålitlig metod när det gäller utvinning av inom cellulär materia.
Klicka här för att läsa mer om Ultraljud Lys & Extraktion och exemplen på ultraljud utvinning av aktiva föreningen från Saffran och Kaffe!

Yoghurt är en fermenterad mjölk produkt som kan produceras av mjölk ensam eller genom tillsats av bakterie kulturer. Bifidobakterier stammar (t. ex. BB-12, BB-46, B breve) är vanliga probiotika som används för yoghurt jäsning. Ultraljud kavitation tillämpas på bakterie cellerna kan orsaka deras förstörelse och samtidigt, frisläppandet av β-galaktosidas. β-galaktosidas är ett hydrolas-enzym som används i stor utsträckning inom mjölk förädlings industrin. Ultraljud assisterad jäsning accelereras på grund av en snabbare laktos hydrolys följd av ultraljud inducerad frisättning av β-galaktosidas från de bifidobakterier cellerna.
Ultraljud homogenisering effekter avbrottet i mjölken fett globuler och en mycket fin-storlek distribution.
Ultraljud kan accerlerate jäsnings graden (minskning av den totala produktions tiden på upp till 40%) och förbättra kvaliteten egenskaper yoghurt, vilket resulterar i högre viskositet, starkare koagulum och överlägsen textur.

Mjölk (t. ex. ko, buffel, get eller kamel mjölk) är en emulsion eller kolloidalt system som består av smör fett globuler inom en vattenbaserad vätska som innehåller upplösta kolhydrater, proteiner och mineraler. Eftersom fett och vatten tenderar att separera i två faser, måste mjölken homogeniseras för att få en jämn produkt. Homogenisering innebär jämn fördelning av fett molekylerna i mjölk vätskan. Ultraljud är en välkänd metod som används för olika applikationer i mejeri bearbetning. Ultraljud behandling av mjölk resulterar i homogeniserade fett globuler, som är jämnt och jämnt fördelade. Homogenisering av hög effekt ultraljud är också effektivt för (vegan/mejeri gratis) mjölk substituerar härrör från växter som kokos mjölk eller soja mjölk.
Studiet av Sfakianakis och Tzia (2012) visar att ultraljud homogenisering minskar storleken på mjölk fett globuler (MFG). Låg amplitud (150W) hade inte en tillfredsställande homogenisering effekt (Fig. 2); MFG-storleken och deras fördelning liknade obehandlad mjölk (jämför Fig. 1 och 2). Medium amplitud ultraljud (267,5, 375 W) hade en bra homogenisering effekt; MFG genomsnittliga diametern var 2 μm (Fig. 3, 4). Högre amplitud (750W) ultraljud minskat MFG storlek avgörande (Fig. 6), vilket gör dem knappt synlig på den optiska Mikroskop (100x förstoring); deras genomsnittliga diameter storlek var 0,3 μm.

Chandrapala et al. (2012) undersökte effekten av ultraljud på kasein och kalcium. De tillämpade ultraljudsvågor (20kHz) till prover av färsk skumma mjölk, rekonstituerat micellar kasein, och kasein pulver. De sonicated proverna tills mjölken fett globuler reducerades till ca. 10Nm. Analysen av sonicated mjölk visar att storleken på kasein miceller är oförändrad. En liten ökning av lösligt vassleprotein och en motsvarande minskning av viskositet inträffade också inom de första minuterna av ultraljudsbehandling. Studien bestämdes att kaseinmiceller är stabila under ultraljudsbehandling och den lösliga kalcium koncentrationen inte påverkas av Ultraljuds behandlingen. [Chandrapala et al. 2012]

Kontrollerad ultraljudsbehandling gör det möjligt att initiera kristall seedning (skapandet av Atom kärnor) och att påverka den kristall tillväxt. Under Ultraljuds bestrålning bildas mindre och därmed mer kristaller. Ultraljud bistår kristalliserings processen på två sätt: för det första, makt ultraljud är ett mycket effektivt verktyg för att skapa en jämn lösning, som är utgångs ämnet för kristallisation. I den andra etappen, ultraljud stöder bildandet av ett stort antal kärnor. Medan dålig kärn bildning skapar ett lägre antal stora kristaller, effektiv kärn bildning bildar en stor mängd små fina-storlek kristaller. I det akustiska fältet blir det även möjligt att initiera kärn bildning av socker arter som normalt är främmande för kristallisering (t. ex. D-fruktos, sorbitol).
Ultraljud modifiering av kristallisation är intressant för formulering av godis, konfektyr, sprider, glass, vispad grädde och choklad.

Hydro Gene ring av vegetabiliska oljor är en viktig industriell storskalig process. Genom hydrering, flytande vegetabiliska oljor är convertetd i fasta eller halv fasta fetter (t. ex. margarin). Kemiskt omvandlas de omättade fett syrorna under fas överföring katalyseras reaktion av Hydro Gene ring i sina motsvarande mättade fett syror genom att tillsätta väteatomer vid doublebonds. Denna katalytiska process kan påskyndas av hög effekt ultraljud. En vanligt använd katalysator är nickel. Hydrerade fetter används i stor utsträckning som förkortning agenter i bageri produkter. En fördel med mättade fetter är deras lägre tendens till oxidation och därmed en lägre risk för härskning.

Ultraljud erbjuder en effektiv metod, kristaller i honung till Paris och förstöra jäst, utan att påverka kvaliteten på honung.
Klicka här för att läsa mer!

Som en icke-termisk mat process teknik, ger ultraljud en mild men effektiv behandling som intensifierar smaker, och stabiliserar och bevarar juicer och puréer. Resultaten av ultraljud juice behandlingar inkluderar förbättrade smaker, stabilisering och bevarande.
Läs här mer om ultraljud förbättring av juicer & Smoothies!

Power ultraljud bistår oaking av vin och sprit på grund av dess effektiva utvinning kapacitet och betydligt intensifierad Mass överföring mellan trä vävnad och alkoholhaltig dryck.
Klicka här för att lära dig mer om möjligheterna för ultraljud vin behandling!
Jäsnings processen av vin, must, öl och sake kan ökas avsevärt också. Accelerations hastigheter på 50% till 65% har uppnåtts!
För att få mer information om ultraljud assisterad jäsning, vänligen klicka här!

För glass produktion krävs en glass blandning. Denna glass mix består av mjölk, mjölk pulver, grädde, smör eller vegetabiliskt fett, socker, torr massa, emulgator, stabilisator samt tillsatser som frukt, nötter, smaker och färg. Denna speciella blandning måste homogeniseras och pastöriseras, då det rörs långsamt under frys processen för att förhindra bildandet av stora is kristall. Därmed, mycket små luft bubblor blandas i (så kallade luftningen process) för att skumma isen grädde uppnå en smidigt strukturerad kall dessert. Detta är processen steg, där ultraljud kan tillämpas för att förbättra glass kvalitet.
Under frys processen bildas kristaller från superkylt vatten. Den morfologi av isen kristaller spelar en viktig roll när det gäller textur och fysikaliska egenskaper fryst och halv-fryst mat. Eftersom storlek och fördelning av iskristaller är av särskild betydelse för kvaliteten på tinade vävnads produkter, för glass, är mindre iskristaller föredras eftersom stora kristaller resulterar i en isiga konsistens. Kärn bildning är den viktigaste faktorn för att kontrol lera kristall storleks fördelningen under kristallisation. Därmed är frys frekvensen vanligt vis den parameter som används för att kontrol lera storlek och storleks fördelning av iskristaller i glass. Under piska och frysning, luft injiceras för att uppnå en smidig konsistens av glass. Den så kallade "over-Run", mängden luft injiceras, är proportionerad-särskilt till det särskilda receptet-proportionellt till den kombinerade volymen av fasta ämnen och vatten. Så, över-Run varierar på grund av de olika glass formuleringar och bearbetning strömmar. Standard Glass visar en över-Run av 100%, vilket innebär att den slutliga produkten består av en lika stor mängd glass mix och luft bubblor.
Användningen av Hielschers hög effekt ultraljud enheter ger en bättre kvalitet på glass genom att minska isen kristall storlek och undvika incrustation av en frysning yta. En bättre konsistens och en mer krämig mun känsla uppnås på grund av minskad glass kristall storlek och förbättrad luft bubbla distribution. Betydligt kortare frys tider leder till en högre process kapacitet och en mer energi effektiv produktions process.

Aerated livsmedels produkter såsom socker kaka kan förbättras avsevärt genom ultraljudsbehandling. Tillämpningen av makt Ultrasonics under smeten blandnings stadiet förbättrar kvaliteten på socker kaka i form av lägre hårdhet, och högre tårta springiness, sammanhållning och motstånds kraft. För testerna har alla ingredienser blandats ihop efter "all-in"-metoden, vilket innebär att hela mjöl med låg protein halt, emulgeringsmedel, majs stärkelse, socker, bakpulver, salt och färska hela ägg har tillsatts samtidigt för att formulera smeten. Innan ultraljudsbehandling, ingredienserna har rört jämnt tillsammans så att ultraljud appliceras på en jämn smet blandning. Den ultraljud kolsyrade kakan visade en lägre hårdhet, lägre Gumminess och lägre chewiness, medan kakan springiness, sammanhållning och motstånds kraft var något högre än för kontroll kakan.

Ultraljudsbehandling är välkänd för sin utvinning kapacitet. Från kakaobönan, kakaosmör kan släppas från cellerna genom ultraljud fräsning och extraktion.
Ultraljud är en alternativ teknik för att bryta socker kristaller i choklad och ger därmed liknande effekter som conching.

Tillämpningen av kraftfulla ultraljudsvågor till kött resulterar i tenderization av köttet struktur. En signifikant tenderization uppnås genom frisättning av myofibrillar proteiner från muskel cellerna. Förutom tenderization effekt, förbättrar ultraljud vatten-bindande kapacitet och sammanhållning av kött, alltför.

Ultraljud mat processorer har funnit sin väg till gourmetköket också. Hielschers ultrasonicators används av Premium som av de två Michelin stjärna-belönad Sang-Hoon Degeimbre.
Klicka här, om du är intresse rad av receptet på hans berömda ultraljud räkor lager!

Chandrapala, Jayani et al. (2012): effekten av ultraljud på kasein micellkoncentration integritet. Tidning mejeri vetenskap 95/12, 2012. på 6882-6890.

Chandrapala, Jayani et al. (2011): effekter av ultraljud på termiska och strukturella egenskaper hos proteiner i rekonstituerat vassleproteinkoncentrat. Ultrasonics sonochemistry 18/5, 2011. på 951-957.

Mejeri bearbetning Handbook. Publicerad av Tetra Pak Processing Systems AB, S-221 86 Lund, Sverige. på 387.

Feng, Hao; Barbosa-Cánovas, Gustavo V.; Weiss Jochen (2010): ultraljud teknologier för mat och Bioprocessing. New York: springer, 2010.

Huang, B. X.; Zhou, W. B. (2009): ultraljud Aided yoghurt jäsning med probiotika. NUROP Congress, Singapore, 2009.

Keshava Prakash, M. N.; Ramana, K. V. R. (2003): ultraljud och dess tillämpning i livsmedels industrin. J. mat Sci Technol. 40/6, 2003. på 563-570.

Mortazavi, A.; Tabatabaie, F. (2008): studiet av glass frysning process efter behandling med ultraljud. Världs tillämpad vetenskaps tidning 4, 2008. på 188-190.

Petzold, G. och Aguilera, J. M. (2009): Ice morfologi: fundament ALS och teknologiska tillämpningar i Foods. Livsmedel biofysik Vol. 4, nr 4, 378-396.

Sfakianakis, Panagiotis; Tzia, Constantina (2011): yoghurt från ultraljud behandlad mjölk: övervakning av jäsning process och utvärdering av produktens kvalitet egenskaper. ICEF 2011.