อัลตราซาวนด์ในอุตสาหกรรมอาหาร

อัลตราซาวนด์กำลังสูงใช้ในงานแปรรูปอาหารหลายประเภท รวมถึงการสกัด การทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน การพาสเจอไรซ์ และการหมัก การใช้อัลตราซาวนด์เป็นการบำบัดแบบไม่ใช้ความร้อนที่ช่วยปรับปรุงกระบวนการผลิตอาหาร โดยเพิ่มผลผลิต ยกระดับคุณภาพ ปรับปรุงองค์ประกอบด้านสารอาหารและรสชาติ ตลอดจนช่วยประหยัดเวลาและต้นทุนในการแปรรูป

การประยุกต์ใช้อัลตราซาวนด์ในการแปรรูปอาหาร

อัลตราซาวนด์กำลังสูงมีการประยุกต์ใช้อย่างหลากหลายในการแปรรูปอาหาร รวมถึงการสกัด การผสม การทำอิมัลชัน การพาสเจอไรซ์ การไล่ก๊าซ และการทำให้เนื้อนุ่ม นอกจากการใช้งานหลักเหล่านี้แล้ว ยังใช้อัลตราซาวนด์กำลังสูงเพื่อปรับปรุงการแช่แข็ง การละลายอาหารแช่แข็ง และการทำแห้งผลิตภัณฑ์อาหารด้วย
ข้อได้เปรียบหลักของอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงเกี่ยวข้องกับการปรับปรุงการดำเนินงานแปรรูปอาหารหลายด้าน เช่น การลดเวลาแปรรูป การเพิ่มผลผลิต การปรับปรุงคุณภาพผลิตภัณฑ์ และการช่วยให้แปรรูปได้อย่างประหยัดมากขึ้น ทั้งด้านต้นทุนและเวลา

ในย่อหน้าต่อไปนี้ คุณจะพบการประยุกต์ใช้อัลตราซาวนด์ความเข้มสูงที่สำคัญในอุตสาหกรรมอาหาร:

• การสกัด: อัลตราซาวนด์สามารถใช้สกัดสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากวัตถุดิบพืช เช่น สารต้านอนุมูลอิสระ สารสี และน้ำมันหอมระเหย กระบวนการนี้เรียกว่าการสกัดโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วย และสามารถใช้ผลิตสารสกัดคุณภาพสูงได้ในเวลาสั้นกว่าและใช้ตัวทำละลายน้อยกว่าวิธีดั้งเดิม
  อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับข้อดีของการสกัดสารจากพืชด้วยอัลตราซาวนด์!
• การทำให้เป็นเนื้อเดียวกันและการทำอิมัลชัน: การทำให้เป็นเนื้อเดียวกันด้วยอัลตราซาวนด์สามารถใช้ผลิตอิมัลชันและสารแขวนลอยที่มีความคงตัว เช่น น้ำสลัด มายองเนส ครีม และผลิตภัณฑ์นม กระบวนการนี้ใช้คลื่นเสียงความถี่สูงเพื่อทำให้หยดไขมันในของเหลวแตกเป็นหยดเล็กลง ส่งผลให้เนื้อสัมผัสเรียบเนียนและสม่ำเสมอ
  เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการใช้อัลตราซาวนด์สำหรับอิมัลชันอาหาร!
  ดูคำแนะนำทีละขั้นตอนและวิดีโอการทำอิมัลชันมายองเนสด้วยอัลตราซาวนด์ได้ที่นี่!
• การถนอมอาหาร: อัลตราซาวนด์ความเข้มสูงสามารถใช้ทำให้จุลินทรีย์ เช่น แบคทีเรียและยีสต์ ในผลิตภัณฑ์อาหารหมดฤทธิ์ กระบวนการนี้เรียกว่าการพาสเจอไรซ์โดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วย ซึ่งสามารถยืดอายุการเก็บรักษาผลิตภัณฑ์อาหารและลดความเสี่ยงของโรคที่เกิดจากอาหาร ในฐานะเทคนิคการแปรรูปแบบไม่ใช้ความร้อน การใช้อัลตราซาวนด์หลีกเลี่ยงการใช้อุณหภูมิสูงมาก จึงป้องกันการเสื่อมสลายของสารอาหารที่ไวต่อความร้อนซึ่งเกิดจากอุณหภูมิดังกล่าว
  อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการยืดอายุการเก็บรักษาและการรักษาสารอาหารด้วยอัลตราซาวนด์!

• การไล่ก๊าซ: เมื่อใช้อัลตราซาวนด์กับของเหลว ฟองก๊าซที่ติดอยู่ในของเหลวจะถูกกระตุ้นให้เคลื่อนไหว ส่งผลให้ฟองอากาศและฟองก๊าซเหล่านี้เข้าใกล้กันและรวมตัวกัน กล่าวคือ ฟองเหล่านี้จะมีขนาดใหญ่ขึ้น ทำให้ลอยขึ้นสู่ผิวของเหลวและกำจัดออกได้ง่าย
• การละลาย: ด้วยความสามารถที่โดดเด่นในการผสมและผสมให้เข้ากัน อัลตราซาวนด์จึงมีประสิทธิผลสูงในการผลิตสารละลายที่มีระดับความอิ่มตัวสูง และแม้แต่สารละลายอิ่มตัวยิ่งยวด เทคนิคนี้ใช้ในกระบวนการตกผลึกและการผลิตน้ำเกลือ
• การหมัก: เมื่อคลื่นอัลตราซาวนด์เจาะและทำลายผนังเซลล์ของจุลินทรีย์ จุลินทรีย์จะตอบสนองต่อกระบวนการหมักได้ง่ายขึ้น ขณะเดียวกัน อัลตราซาวนด์เร่งการลำเลียงสารอาหารและออกซิเจนไปยังจุลินทรีย์ จึงเพิ่มกิจกรรมเมแทบอลิซึมของจุลินทรีย์ โดยรวมแล้ว การใช้อัลตราซาวนด์เพิ่มอัตราการหมัก ลดเวลาหมัก และเพิ่มผลผลิตของผลิตภัณฑ์สุดท้ายที่ต้องการ เทคโนโลยีนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในการผลิตอาหารและเครื่องดื่ม เช่น ผลิตภัณฑ์นม โยเกิร์ต เบียร์ คอมบูชา และไวน์
• การลดความหนืดก่อนการทำแห้งแบบพ่นฝอย: แรงเฉือนจากอัลตราซาวนด์สามารถลดความหนืดของสารแขวนลอยข้นที่มีพฤติกรรมความหนืดลดลงเมื่อได้รับแรงเฉือนและมีสมบัติทิกโซทรอปีได้อย่างมาก การใช้อัลตราซาวนด์เพื่อลดความหนืดด้วยแรงเฉือนก่อนการพ่นฝอยและก่อนเข้าสู่เครื่องทำแห้งแบบพ่นฝอย ช่วยเพิ่มปริมาณวัสดุที่ผ่านอุปกรณ์พ่นฝอยต่อหน่วยเวลาได้อย่างมาก หอทำแห้งแบบพ่นฝอยมักเป็นคอขวดในสายการผลิต อัลตราซาวนด์สามารถเพิ่มกำลังการผลิตของเครื่องทำแห้งแบบพ่นฝอยที่มีอยู่เดิมได้

• การแช่แข็ง: การแช่แข็งด้วยอัลตราซาวนด์สามารถใช้ลดการเกิดผลึกน้ำแข็งในผลิตภัณฑ์อาหารระหว่างกระบวนการแช่แข็ง กระบวนการนี้ให้อาหารสัมผัสคลื่นเสียงความถี่สูงขณะกำลังแช่แข็ง คลื่นอัลตราซาวนด์ทำให้เกิดการสั่นที่ป้องกันการเกิดผลึกน้ำแข็งขนาดใหญ่ ส่งผลให้ผลิตภัณฑ์มีเนื้อสัมผัสเรียบเนียนขึ้นและมีคุณภาพดีขึ้น
• การละลายอาหารแช่แข็ง: การละลายอาหารแช่แข็งด้วยอัลตราซาวนด์สามารถใช้ลดเวลาละลายผลิตภัณฑ์อาหารแช่แข็ง กระบวนการนี้ให้ผลิตภัณฑ์แช่แข็งสัมผัสคลื่นอัลตราซาวนด์ ซึ่งสร้างความร้อนและเร่งกระบวนการละลาย เนื่องจากอัลตราซาวนด์ส่งเสริมการกระจายพลังงานอย่างสม่ำเสมอมาก การละลายด้วยอัลตราซาวนด์จึงอาจมีประโยชน์เป็นพิเศษสำหรับผลิตภัณฑ์ที่ละลายให้สม่ำเสมอได้ยาก เช่น เนื้อสัตว์ อาหารทะเล ผลไม้ และผัก
  ในการแช่แข็ง การละลายอาหารแช่แข็ง และการทำแห้ง อัลตราซาวนด์กำลังสูงช่วยปรับปรุงกระบวนการถ่ายเทมวลและพลังงานอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งเร่งกระบวนการเหล่านี้และทำให้ประหยัดมากขึ้น
• การตรวจหารอยรั่วของขวด: อัลตราซาวนด์เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพสูงมากในการตรวจหารอยรั่วและรอยร้าวในขวดและกระป๋องเครื่องดื่มอัดลม เช่น น้ำอัดลม เบียร์ สปาร์กลิงไวน์ เป็นต้น นอกจากนี้ยังใช้อัลตราซาวนด์ในการไล่ก๊าซออกจากเครื่องดื่มอัดลม เช่น เบียร์ก่อนบรรจุขวด ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่า de-fobbing
• การแช่น้ำเกลือ / การดอง: การแช่น้ำเกลือเป็นกระบวนการที่ใช้กันทั่วไปในการถนอมและผลิตอาหาร โดยเฉพาะเนื้อสัตว์ ปลา ชีส และผัก การใช้อัลตราซาวนด์ลดเวลาแช่น้ำเกลือและช่วยให้ใช้โซเดียมคลอไรด์ในปริมาณน้อยลงเมื่อเทียบกับอาหารแช่น้ำเกลือและอาหารดองแบบดั้งเดิม
• การเติมน้ำ / การคืนสภาพด้วยน้ำ: อัลตราซาวนด์กำลังสูงเป็นวิธีที่เรียบง่ายแต่มีประสิทธิผลสูงในการเติมน้ำหรือคืนสภาพด้วยน้ำให้ผลิตภัณฑ์อาหาร เช่น เมล็ดพืชตระกูลถั่วแห้ง (เช่น ถั่ว ถั่วลูกไก่) หรือเห็ดที่ผ่านการทำแห้ง เนื่องจากอัลตราซาวนด์เปิดรูพรุนของเซลล์ในอาหาร น้ำจึงซึมเข้าได้อย่างรวดเร็ว ส่งผลให้เมล็ดพืชตระกูลถั่วพองตัวเร็วขึ้น และทำให้เวลาในการปรุงสุกสั้นลง
• การสลายผลึกในน้ำผึ้ง: อัลตราซาวนด์เป็นการบำบัดแบบไม่ใช้ความร้อนที่ใช้ป้องกันการเกิดผลึกน้ำตาลขนาดใหญ่ในน้ำผึ้งได้อย่างมีประสิทธิผล นอกจากนี้ ผลึกขนาดใหญ่ที่เกิดขึ้นแล้วในน้ำผึ้งยังสามารถสลายได้ด้วยการบำบัดด้วยอัลตราซาวนด์ เครื่องอัลตราโซนิกชนิดโพรบใช้เทคนิคการละลายที่มีประสิทธิผลสูงในการละลายผลึกน้ำตาล ส่งผลให้น้ำผึ้งมีเนื้อสัมผัสเรียบเนียนสม่ำเสมอ อีกทั้งอัลตราซาวนด์ยังปรับปรุงคุณภาพทางจุลชีววิทยาของน้ำผึ้ง เนื่องจากจุลินทรีย์ที่ไม่พึงประสงค์ถูกทำให้หมดฤทธิ์จากผลของการทำลายเซลล์ด้วยอัลตราซาวนด์
• การทอด: การทอดด้วยอัลตราซาวนด์สามารถใช้ลดการดูดซับน้ำมันในผลิตภัณฑ์อาหารทอด กระบวนการนี้จุ่มเนื้อสัตว์หรือผักในน้ำมันร้อนพร้อมกับให้สัมผัสคลื่นเสียงความถี่สูง คลื่นอัลตราซาวนด์สร้างฟองขนาดเล็กบนผิวอาหาร ซึ่งลดพื้นที่สัมผัสระหว่างผัก / เนื้อสัตว์กับน้ำมัน ส่งผลให้ดูดซับน้ำมันน้อยลงและได้ผลิตภัณฑ์สุดท้ายที่ดีต่อสุขภาพมากขึ้น การทอดด้วยอัลตราซาวนด์ช่วยให้ปรุงอาหารที่อุณหภูมิต่ำลงได้ โดยให้องค์ประกอบด้านรสชาติที่เหนือกว่าและคงสารอาหารไว้
  เรียนรู้ว่าการทอดโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วยผลิตเฟรนช์ฟรายส์และมันฝรั่งแผ่นทอดที่ดีต่อสุขภาพมากขึ้น มีรสชาติมากขึ้น และกรอบยิ่งขึ้นได้อย่างไร!

เครื่องอัลตราโซนิกสมรรถนะสูงสำหรับการแปรรูปอาหาร

เครื่องประมวลผลอัลตราโซนิกระดับอุตสาหกรรมของ Hielscher Ultrasonics เป็นเครื่องอัลตราโซนิกสมรรถนะสูงที่ควบคุมได้อย่างแม่นยำ จึงให้ผลลัพธ์ที่ทำซ้ำได้และคุณภาพผลิตภัณฑ์ที่สม่ำเสมออย่างต่อเนื่อง ด้วยความสามารถในการให้แอมพลิจูดสูงมาก เครื่องประมวลผลอัลตราโซนิกของ Hielscher จึงใช้กับงานที่มีข้อกำหนดเข้มงวดมากได้
ลูกค้าพึงพอใจกับความทนทานและความน่าเชื่อถือที่โดดเด่นของระบบ Hielscher Ultrasonics เครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือในงานหนัก สภาพแวดล้อมที่มีข้อกำหนดเข้มงวด และการทำงาน 24/7 จึงช่วยให้มั่นใจได้ถึงการแปรรูปอาหารที่มีประสิทธิภาพและประหยัด การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการด้วยอัลตราซาวนด์ลดเวลาแปรรูปและให้ผลลัพธ์ที่ดีขึ้น ได้แก่ คุณภาพที่สูงขึ้น ผลผลิตที่สูงขึ้น และผลิตภัณฑ์รูปแบบใหม่
การใช้วัสดุพิเศษอย่างสม่ำเสมอ เช่น ไทเทเนียม เหล็กกล้าไร้สนิม เซรามิก หรือแก้วเกรดต่าง ๆ รับประกันความเข้ากันได้ของเทคนิคกับกระบวนการ
เครื่องประมวลผลอัลตราโซนิกเป็นเครื่องจักรที่ใช้งานง่ายและสะดวกสำหรับผู้ปฏิบัติงาน ต้องการการบำรุงรักษาน้อย และมีต้นทุนค่อนข้างต่ำ

ตารางด้านล่างแสดงกำลังการแปรรูปโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา:

การออกแบบ การผลิต และการให้คำปรึกษา – คุณภาพที่ผลิตในเยอรมนี

เครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher เป็นที่รู้จักในด้านคุณภาพและมาตรฐานการออกแบบสูงสุด ความทนทานและการใช้งานง่ายช่วยให้ผสานเครื่องอัลตราโซนิกของเราเข้ากับสถานประกอบการอุตสาหกรรมได้อย่างราบรื่น เครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher รองรับสภาวะรุนแรงและสภาพแวดล้อมที่มีข้อกำหนดเข้มงวดได้อย่างง่ายดาย

Hielscher Ultrasonics เป็นบริษัทที่ได้รับการรับรอง ISO และให้ความสำคัญเป็นพิเศษกับเครื่องอัลตราโซนิกสมรรถนะสูงที่ใช้เทคโนโลยีล้ำสมัยและใช้งานง่าย แน่นอนว่าเครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher เป็นไปตามมาตรฐาน CE และตรงตามข้อกำหนดของ UL, CSA และ RoHs

ข้อเท็จจริงที่ควรรู้

อัลตราซาวนด์ทำงานอย่างไรในการแปรรูปอาหาร?

การแปรรูปอาหารด้วยอัลตราซาวนด์เป็นเทคโนโลยีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและเป็นที่ยอมรับ สำหรับงานแปรรูปอาหาร เช่น การผสมและการทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน การทำอิมัลชัน การสกัด การละลาย การไล่ก๊าซและการไล่อากาศ การทำให้เนื้อนุ่ม การตกผลึก ตลอดจนการปรับสมบัติเชิงหน้าที่และการดัดแปรผลิตภัณฑ์ขั้นกลางและผลิตภัณฑ์อาหารสำเร็จรูป เครื่องแปรรูปอาหารด้วยอัลตราซาวนด์ของ Hielscher ได้รับการติดตั้งในโรงงานผลิตอาหารมาเป็นเวลาหลายทศวรรษ เป็นเครื่องที่มีความซับซ้อนทางเทคโนโลยีและได้รับการพัฒนาให้ตรงตามข้อกำหนดของอุตสาหกรรม เครื่องประมวลผลอัลตราโซนิกใช้แรงทางกายภาพที่สร้างขึ้นจากคลื่นอัลตราซาวนด์กำลังสูง ซึ่งทำให้เกิดคาวิเทชัน

เครื่องดื่มชนิดใดที่นิยมเตรียมด้วยอัลตราซาวนด์?

อัลตราซาวนด์นิยมใช้ในการเตรียมหรือแปรรูปเครื่องดื่ม เช่น กาแฟสกัดเย็น ชา (รวมถึงเยอร์บามาเต) น้ำผักและผลไม้ เครื่องดื่มแช่สกัดจากพืช เครื่องดื่มฟังก์ชัน (สารสกัดสมุนไพร) นมจากพืช เครื่องดื่มหมัก (เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ) และเครื่องดื่มเข้มข้นสำหรับการผลิตเครื่องดื่มพร้อมดื่ม (RTD)
ค้นหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการผลิตเครื่องดื่มต่อไปนี้:

• กาแฟ / กาแฟเขียว
• เครื่องดื่มชาแช่สกัด
• เยอร์บามาเต
• น้ำผักและผลไม้
• สมูทตี
• คอมบูชา
• นมจากถั่วเปลือกแข็ง

คาวิเทชันทางเสียงคืออะไร?

คาวิเทชันทางเสียง หรือที่เรียกว่าคาวิเทชันจากอัลตราซาวนด์ คือการเติบโตและการยุบตัวของฟองสุญญากาศขนาดเล็กมากในสนามอัลตราซาวนด์ที่สร้างขึ้นในของเหลวหรือสารแขวนลอยข้น ฟองคาวิเทชันเติบโตระหว่างวัฏจักรความดันสูง / ความดันต่ำที่สลับกัน ซึ่งเป็นช่วงอัดและช่วงขยายตัวตามลำดับ หลังจากเติบโตผ่านวัฏจักรความดันสลับกันหลายรอบ ฟองสุญญากาศจะถึงจุดที่ไม่สามารถดูดซับพลังงานได้อีก จึงยุบตัวเข้าด้านในอย่างรุนแรงระหว่างวัฏจักรความดันสูง ขณะฟองยุบตัว จะเกิดสภาวะสุดขั้วเฉพาะบริเวณ รวมถึงอุณหภูมิสูงสุดขั้วถึง 5,000K พร้อมอัตราการให้ความร้อนและการเย็นตัวที่สูงมาก ความดันสูงถึง 2000atm และความแตกต่างของความดันที่สัมพันธ์กัน รวมทั้งลำเจ็ตของเหลวที่มีความเร็วสูงถึง 280m/s ใน “จุดร้อน” จากคาวิเทชันเหล่านี้ แรงที่รุนแรงเฉพาะบริเวณสร้างสภาวะทางกายภาพที่ทำให้เกิดการผสม การสกัด และการถ่ายเทมวลที่เพิ่มขึ้น

คาวิเทชันทางเสียงที่เกิดจากอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงและความถี่ต่ำ สร้างแรงเฉือนรุนแรงและความแตกต่างของความดันและอุณหภูมิสูงเฉพาะบริเวณ ซึ่งให้ผลกระทบที่จำเป็นสำหรับการผสมอย่างเข้มข้นและการถ่ายเทมวล แรงเฉือนจากอัลตราซาวนด์เหล่านี้นำมาใช้ในการแปรรูปอาหารได้อย่างประสบความสำเร็จ

วรรณกรรม/เอกสารอ้างอิง

• 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.