Ultrasonik Bal İşleme
Bal, gıda ve ilaç olarak büyük talep görmektedir. Ultrasonik işleme, baldaki kristaller ve mikrobiyal hücreler gibi istenmeyen bileşenleri yok etmek için etkili bir yöntemdir. Termal olmayan bir işleme teknolojisi olan ultrasonik bal dekristalizasyonu, HFM düzeyindeki istenmeyen artışı önler ve diastazın, aromanın ve lezzetin daha iyi korunmasını sağlar.
Ultrasonik Bal Dekristalizasyonunun Avantajları
Ultrasonik dekristalizasyon, balın dekristalizasyonunda geleneksel ısıtma yöntemlerine verimli bir alternatiftir. Ultrasonik bal dekristalizasyonu, geleneksel ısıtma yöntemine göre çok sayıda avantaj sunar; bu da ultrasonik bal işlemeyi balın sıvılaştırılması, dekristalizasyonu ve stabilizasyonu için üstün bir işlem haline getirir:
Ultrasonik dekristalizasyon çeşitli avantajlar sunar ve tüm bal türlerine ve üretim ölçeklerine uyarlanabilir. Hielscher sonikatörleri hassas biçimde kontrol edilebilir ve balın viskozitesi, kristal boyutu ve kalite standartları gibi faktörlere göre ayarlanabilir. Böylece Hielscher sonikatörleri yüksek etkinlik ve basit, güvenli kullanım sağlar.
Balın son derece eşit bir hat içi işlemle dekristalizasyonu ve stabilizasyonu için endüstriyel sonikatör.
İşlenmiş balın mikroskobik görüntüleri:
(a) Kontrol numunesi. İşlemden önce bal, iğne biçimli kristallerden oluşan bir ağ şeklinde görünür. Koyu renkli daireler hava kabarcıklarıdır. (b) 20 min termal işlemden sonra 40°C sıcaklıkta ısıl işlem uygulanmış numuneler; (c) 20 min işlemden sonra 40°C+ ultrason uygulanmış numuneler.
(Araştırma makalesi ve görsel: ©Deora et al., 2013)
Ultrasonik Bal İşleme
Ultrasonikasyon, birçok sıvı gıda ürünü için termal olmayan bir işleme alternatifidir. Mekanik gücü, hafif ancak etkili mikrobiyal inaktivasyon ve parçacık boyutunun küçültülmesi için kullanılır. Bal ultrasonikasyona maruz bırakıldığında maya hücrelerinin çoğu yok edilir. Sonikasyondan sağ çıkan maya hücreleri genellikle çoğalma yeteneklerini kaybeder. Bu, balın fermantasyon hızını önemli ölçüde azaltır.
Ultrasonikasyon ayrıca mevcut kristalleri ortadan kaldırıp balda daha fazla kristalleşmeyi engelleyerek balı sıvılaştırır. Bu açıdan balın ısıtılmasıyla karşılaştırılabilir. Ultrason destekli sıvılaştırma, yaklaşık 35°C gibi önemli ölçüde daha düşük proses sıcaklıklarında çalışabilir ve sıvılaştırma süresini 30 saniyenin altına indirebilir. Kai (2000), Avustralya ballarının (Brush box, Stringy bark, Yapunyah ve Yellow box) ultrasonik sıvılaştırılmasını incelemiştir. Çalışmalar, 20kHz frekansta sonikasyonun baldaki kristalleri tamamen sıvılaştırdığını göstermiştir. Ultrasonik olarak işlenmiş numuneler yaklaşık 350 gün boyunca sıvı halde kalmıştır (ısıl işleme kıyasla +%20). Isıya maruz kalmanın en düşük düzeyde olması sayesinde ultrasonik sıvılaştırma, aroma ve lezzetin daha fazla korunmasını sağlar. Sonikasyon uygulanmış numunelerde yalnızca çok düşük bir HMF artışı ve diastaz aktivitesinde küçük bir azalma görülür. Daha az termal enerji gerektiğinden ultrason uygulaması, geleneksel ısıtma ve soğutmaya kıyasla işleme maliyetlerinden tasarruf etmeye yardımcı olur.
UIP6000hdT endüstriyel sonikatörü balın sıvılaştırılması ve mikrobiyal stabilizasyonu için kullanılır.
Kai’nin (2000) çalışmaları ayrıca farklı bal türlerinin farklı sonikasyon şiddetleri ve süreleri gerektirdiğini ortaya koymuştur. Bu nedenle tezgâh üstü boyutta bir sonikasyon sistemi kullanılarak denemeler yapılmasını öneriyoruz. Ön testler kesikli modda yapılmalıdır; sonraki işleme denemeleri ise basınçlı resirkülasyon veya hat içi testler için bir akış hücresi gerektirir.
Araştırmalar Ultrasonik Bal Dekristalizasyonu Hakkında Ne Söylüyor?
Bal, aşırı doymuş bir glikoz çözeltisidir ve oda sıcaklığında glikoz monohidrat biçiminde kendiliğinden kristalleşme eğilimindedir. Baldaki D-glikoz monohidrat kristallerini çözündürmek ve kristalleşmeyi geciktirmek için geleneksel olarak ısıl işlem kullanılmıştır. Ancak bu yaklaşım, balın incelikli lezzetini olumsuz etkiler. Yüksek güçlü ultrasonun balda yararlı biçimde kullanıldığı birçok araştırmacı tarafından bildirilmiştir. Ultrason uygulamasının mevcut kristalleri ortadan kaldırdığı ve kristalleşme sürecini de yavaşlatarak uygun maliyetli bir teknoloji sunduğu gösterilmiştir. Kristalleşme sürecinin analizi, sonikasyon uygulanmış bal numunelerinin ısıl işlem uygulanmış bala göre daha uzun süre sıvı halde kaldığını göstermektedir. Ayrıca nem içeriği, elektriksel iletkenlik veya pH gibi bal kalitesi parametreleri üzerinde anlamlı bir etki gözlenmemiştir. Çalışmalar, genel olarak ultrason işleminin (örneğin kesikli işlemde UP400St modelinin 24 kHz ultrasonik probuyla) kristallerin termal işleme göre daha hızlı çözünmesini sağladığını göstermiştir.
(bkz. Deora et al., 2013)
Basmacı (2010), balın sıvılaştırılması için işlem seçenekleri olarak ultrasonikasyonu ve yüksek hidrostatik basıncı karşılaştırmıştır. Yüksek hidrostatik basınç işleminin fazla pahalı ve etkisiz olduğu gösterilirken, ultrason çok iyi sonuçlar vermiştir. Bu nedenle sonikasyon, balın geleneksel termal işlenmesine alternatif olarak önerilmiştir.
Önur et al. (2018), 50ºC sıcaklıkta geleneksel ısıl işlemi, ultrasonik sıvılaştırmayı ve… karşılaştırırken aynı sonuca ulaşmıştır. Kolaylık, daha kısa işleme süreleri ve daha az kalite kaybı nedeniyle ultrasonik bal işlemeyi termal işlemeye ve basınç işlemine tercih etmeyi önermektedirler.
Sidor et al. (2021), ıhlamur, akasya ve çok çiçekli ballardaki şeker kristallerini çözündürmek için ultrasonik sıvılaştırmayı mikrodalga ısıtmayla karşılaştırmıştır. Mikrodalga ısıtmanın önemli bir dezavantajı, belirgin biçimde artan HMF değerleri, enzimatik aktivitedeki değişiklikler ve diastaz sayısındaki büyük kayıplar olmuştur. Buna karşılık ultrasonik sıvılaştırma, balın özelliklerinde yalnızca en küçük değişikliklere yol açmıştır; bu nedenle araştırma ekibi, kristalleşme sürecini geciktirmek için ultrasonik bal işlemeyi açıkça önermiştir.
Sonikasyon, katı balların kalitesinden ödün vermeden sıvılaştırma süresini kısaltır.
UIP2000hdT üstten çalışan sonikatörü hareketli bir sehpa üzerinde cascatrode ile donatılmıştır ve kesikli ve hat içi modda balın sıvılaştırılması ve şekerin çözündürülmesi için kullanılır.
Balın Dekristalizasyonu ve Stabilizasyonu için Yüksek Performanslı Sonikatörler
Hielscher Ultrasonics, balın sıvılaştırılması, kristallerin azaltılması (şekerin çözündürülmesi, dekristalizasyon) ve mikrobiyal stabilizasyon gibi sıvı gıda işleme uygulamaları için yüksek performanslı sonikatörler üretir ve tedarik eder. Bal işleme için özel olarak geliştirilmiş ultrasonik ekipman, eşit ve güvenilir işleme olanak tanır. Bu, kalite standartları korunarak üstün bal üretilmesini güvence altına alır. Hielscher Ultrasonics, bal işleme için bal gibi viskoz sıvıların son derece eşit biçimde işlenmesine ideal olan özel sonotrotlar (ultrasonik problar) sunar.
Aşağıdaki tablo, sonikatörlerimizin yaklaşık işleme kapasitesi hakkında fikir verir:
| Kesikli İşlem Hacmi | Debi | Önerilen Cihazlar |
|---|---|---|
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| 15–150L | 3–15L/min | UIP6000hdT |
| uygulanamaz | 10–100L/min | UIP16000 |
| uygulanamaz | daha yüksek | Cihaz kümesi: UIP16000 |
Bizimle İletişime Geçin! / Bize Sorun!
Tasarım, Üretim ve Danışmanlık – Almanya’da Üretilen Kalite
Hielscher sonikatörleri, en yüksek kalite ve tasarım standartlarıyla tanınır. Sağlamlık ve kolay kullanım, sonikatörlerimizin endüstriyel tesislere sorunsuz entegrasyonunu sağlar. Hielscher sonikatörleri, zorlu koşulların ve yüksek gereksinimli ortamların üstesinden kolayca gelir.
Hielscher Ultrasonics, ISO sertifikalı bir şirkettir ve en son teknolojiye ve kullanıcı dostu özelliklere sahip yüksek performanslı sonikatörlere özellikle önem verir. Elbette Hielscher sonikatörleri CE uyumludur ve UL, CSA ve RoHs gerekliliklerini karşılar.
- yüksek verimlilik
- en son teknoloji
- güvenilirlik ve sağlamlık
- kesikli ve hat içi
- her hacim için – küçük partilerden saatte büyük akış hacimlerine kadar
- bilimsel olarak kanıtlanmış
- akıllı yazılım
- basit, doğrusal ölçek büyütme
- akıllı özellikler (ör. veri kaydı)
- CIP (yerinde temizlik)
Hielscher Ultrasonics, laboratuvar, pilot ve endüstriyel ölçekte karıştırma uygulamaları, dispersiyon, emülsifikasyon ve ekstraksiyon için yüksek performanslı ultrasonik homojenizatörler üretir.
Literatür / Kaynaklar
- Basmacı, İpek (2010): Effect of Ultrasound and High Hydrostatic Pressure (Hhp) on Liquefaction and Quality Parameters of Selected Honey Varieties. Master of Science Thesis, Middle East Technical University, 2010.
- D’Arcy, Bruce R. (2017): High-power Ultrasound to Control of Honey Crystallisation. Rural Industries Research and Development Corporation 2007.
- İpek Önür, N.N. Misra, Francisco J. Barba, Predrag Putnik, Jose M. Lorenzo, Vural Gökmen, Hami Alpas (2018): Effects of ultrasound and high pressure on physicochemical properties and HMF formation in Turkish honey types. Journal of Food Engineering, Volume 219, 2018. 129-136.
- Deora, Navneet S.; Misra, N.N.; Deswal, A.; Mishra, H.N.; Cullen, P.J.; Tiwari, B.K. (2013): Ultrasound for Improved Crystallisation in Food Processing. Food Engineering Reviews, 5(1), 2013. 36-44.
- Sidor, Ewelina; Tomczyk, Monika; Dżugan, Małgorzata (2021): Application Of Ultrasonic Or Microwave Radiation To Delay Crystallization And Liquefy Solid Honey. Journal of Apicultural Science, Volume 65, Issue 2, December 2021.
- Alex Patist, Darren Bates (2008): Ultrasonic innovations in the food industry: From the laboratory to commercial production. Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 9, Issue 2, 2008. 147-154.
- Subramanian, R., Umesh Hebbar, H., Rastogi, N.K. (2007): Processing of Honey: A Review. in: International Journal of Food Properties 10, 2007. 127-143.
- Kai, S. (2000): Investigation into Ultrasonic Liquefaction of Australian Honeys. The University of Queensland (Australia), Department of Chemical Engineering.
- National Honey Board (2007): Fact Sheets.
Bilinmesi Gereken Bilgiler
Bal İşlemenin Temelleri
Bal, kendine özgü lezzeti, aroması, rengi ve dokusu olan yüksek viskoziteli bir üründür.
Bal; glikoz, fruktoz, su, maltoz, triaccharides ve diğer karbonhidratlar, sakkaroz, mineraller, proteinler, vitaminler ve enzimler, maya ve diğer ısıya dayanıklı mikroorganizmalar ile az miktarda organik asitten oluşur (aşağıdaki grafiğe bakın). Baldaki yüksek düzeyde tetrasiklinler, fenolik bileşikler ve hidrojen peroksit, bala antimikrobiyal özellikler kazandırır.
Balın besin profili ve şeker bileşimi (©www.honey.com)
Bal Enzimleri
Bal, nişastayı sindiren enzimler içerir. Enzimler ısıya duyarlıdır ve bu nedenle bal kalitesinin ve termal işleme derecesinin göstergesi olarak kullanılır. Başlıca enzimler arasında invertaz (α-glukozidaz), diastaz (α-amilaz) ve glikoz oksidaz bulunur. Bunlar beslenme açısından önemli enzimlerdir. Diastaz, kolay sindirilmeleri için karbonhidratları hidrolize eder. İnvertaz, sakkarozu ve maltozu glikoz ve fruktoza hidrolize eder. Glikoz oksidaz, glikozdan glukonik asit ve hidrojen peroksit oluşumunu katalizler. Bal ayrıca katalaz ve asit fosfataz da içerir. Enzim aktivitesi genellikle diastaz aktivitesi olarak ölçülür ve diastaz sayısı (DN) ile ifade edilir. Bal standartları, işlenmiş balda diastaz sayısının en az 8 olmasını belirtir.
Baldaki Maya ve Mikroorganizmalar
Petekten alınmış bal, maya (genellikle ozmofilik, şekere toleranslı) ve diğer ısıya dayanıklı mikroorganizmalar gibi istenmeyen maddeler içerir. Bunlar, depolama sırasında balın bozulmasından sorumludur. Yüksek maya sayısı, balın hızla fermente olmasına yol açar. Balın fermantasyon hızı, su/nem içeriğiyle de ilişkilidir. %17 nem içeriği, maya aktivitesini yavaşlatmak için güvenli bir düzey olarak kabul edilir. Öte yandan nem içeriği azaldıkça kristalleşme olasılığı artar. 500cfu/mL veya daha düşük maya sayısı, ticari açıdan kabul edilebilir bir düzey olarak değerlendirilir.
Balda Kristalleşme / Granülasyon
Bal, yaklaşık %18 su içeriğine karşılık %70’ten fazla şeker içeren aşırı doymuş bir şeker çözeltisi olduğu için doğal olarak kristalleşir. Glikoz, su kaybederek daha kararlı, doymuş bir glikoz monohidrat durumuna geçerken aşırı doymuş durumdan kendiliğinden çökelir. Bu, üstte sıvı bir faz ve altta daha katı bir kristal biçimi olmak üzere iki fazın oluşmasına yol açar. Kristaller, balın süspansiyondaki diğer bileşenlerini hareketsiz hale getiren bir kafes oluşturarak yarı katı bir durum meydana getirir (National Honey Board, 2007). Kristalleşme veya granülasyon, balın işlenmesinde ve pazarlanmasında ciddi bir sorun olduğu için istenmez. Ayrıca kristalleşme, işlenmemiş balın depolama kaplarından dışarı akışını sınırlar.
Bal İşlemede Isıl İşlem
Petekten alma ve filtrasyonun ardından bal, nem düzeyini azaltmak ve mayayı yok etmek için termal işleme tabi tutulur. Isıtma, baldaki kristallerin sıvılaştırılmasına yardımcı olur. Isıl işlem, nem azalmasını etkili biçimde azaltabilse, kristalleşmeyi azaltıp geciktirebilse ve maya hücrelerini tamamen yok edebilse de ürünün bozulmasına da yol açar. Isıtma, hidroksimetilfurfural (HMF) düzeyini önemli ölçüde artırır. Yasal olarak izin verilen en yüksek HMF düzeyi 40mg/kg’dır. Ayrıca ısıtma, enzim (ör. diastaz) aktivitesini azaltır, duyusal özellikleri etkiler ve balın tazeliğini azaltır. Isıl işleme, balın doğal rengini de koyulaştırır (esmerleşme). Özellikle 90°C üzerindeki ısıtma, şekerin karamelizasyonuna yol açar. Eşit olmayan sıcaklık aktarımı ve sıcaklığa maruz kalma nedeniyle ısıl işlem, ısıya dayanıklı mikroorganizmaların yok edilmesinde yetersiz kalır.
Isıl işlemin sınırlamaları nedeniyle araştırmalar, mikrodalga radyasyonu, kızılötesi ısıtma, ultrafiltrasyon ve ultrasonikasyon gibi termal olmayan alternatiflere odaklanmaktadır. Ultrasonikasyon, termal olmayan bir işlem olarak alternatif bal işleme tekniklerine kıyasla büyük avantajlar sunar.
Hielscher Ultrasonics, yüksek performanslı ultrasonik homojenizatörleri laboratuvar ölçeğinden endüstriyel ölçeğe kadar üretir.