Ultrasonik İşlemle İyileştirilmiş Dondurma Üretimi

Güç ultrasonunun uygulanması, yüksek kaliteli dondurma üretimi üzerinde çeşitli yararlı etkilere sahiptir. Sonikasyonun başlıca avantajları arasında kristal boyutunun küçültülmesi ve dondurmadaki donmanın hızlandırılması yer alır. Böylece ultrasonik işlem, üretim maliyetlerini aynı anda azaltırken kaliteyi ve tüketicinin duyusal deneyimini iyileştirir.

Ultrasonun Dondurma Üretimi Üzerindeki Etkileri

Dondurma üretimi, müşteri taleplerini karşılayan yüksek kaliteli, tatlı bir gıda ürünü elde etmek için gelişmiş bir işleme süreci içerir. Ayrıntılı işleme adımları, esas olarak dondurmanın en karmaşık gıdalardan biri olmasından kaynaklanır: dondurma hem bir köpük hem de bir emülsiyondur. Buz kristalleri ve donmamış bir sıvı karışım içerir. Dondurma üretimi sırasında uygulanan yüksek güçlü ultrason, donma sürecine eşlik eden ısı ve kütle transferi sürecini hızlandırmak için buz kristallerinin çekirdeklenmesini destekleyebilir. Böylece sonikasyon, dondurma üretiminde kristal boyutunu küçültür ve donma süresini kısaltır. Mortazavi ve Tabatabaie tarafından yapılan araştırma, 20 min boyunca uygulanan sonikasyonla dondurmanın işlenmesindeki donma süresinin yaklaşık %30 azaltılabileceğini göstermiştir.

Dondurma Üretimi ve Ultrasonun Faydaları

Dondurma üretimi için bir dondurma karışımı gereklidir. Bu dondurma karışımı; süt, süt tozu, krema, tereyağı veya bitkisel yağ, şeker, kuru madde, emülgatör, stabilizatör ve meyveler, sert kabuklu yemişler, aroma vericiler ve renklendiriciler gibi katkı maddelerinden oluşur. Bu özel karışım homojenize ve pastörize edilmelidir; ardından büyük buz kristallerinin oluşmasını önlemek için donma sürecinde yavaşça karıştırılır. Bu sırada, dondurmayı köpürterek pürüzsüz dokulu soğuk bir tatlı elde etmek için karışıma çok küçük hava kabarcıkları katılır (havalandırma işlemi olarak adlandırılır). Ultrasonik işlem, dondurma karışımının tüm bileşenlerinin eşit dağılımını destekler ve aynı zamanda pastörizasyona katkıda bulunur. Sıvı gıdaların ultrasonik pastörizasyonu hakkında daha fazla bilgiyi burada okuyun!
Ardından dondurma üretiminin donma aşamasında ultrasonik işlem uygulanır. Ultrasonik işlem, buz kristallerinin çekirdeklenmesini ve büyümesini destekleyerek donma sürecini önemli ölçüde hızlandırır. Aynı zamanda sonikasyon, buz kristallerinin boyutunu küçülterek eşit derecede küçük buz kristalleri elde edilmesini sağlar. Bu, dondurmaya pürüzsüz bir doku ve hoş bir ağız hissi kazandırır – bunların her ikisi de tüketicilerin çok değer verdiği kalite özellikleridir.

Dondurma Üretim Adımları

Dondurma üretimi beş aşamadan oluşur:

1. dondurma karışımının hazırlanması
2. dondurma karışımının homojenizasyonu, pastörizasyonu ve olgunlaştırılması
3. dondurma ve havalandırma
4. şekillendirme ve kalıplama
5. sertleştirme ve ambalajlama

Dondurma Üretiminin Adımları.
Kaynak: Dairy Processing Handbook. Tetra Pak Processing Systems AB, Lund, İsveç tarafından yayımlanmıştır. s.387.

Ultrasonik İşlemle Desteklenen Dondurma Donması

Donma sürecinde, aşırı soğutulmuş sudan kristaller oluşur. Buz kristallerinin morfolojisi, donmuş ve yarı donmuş gıdaların dokusal ve fiziksel özellikleri açısından önemli bir rol oynar. Buz kristallerinin boyutu ve dağılımı, çözündürülmüş doku yapısına sahip ürünlerin kalitesi açısından özel önem taşır; dondurmada ise büyük kristaller buzlu bir dokuya yol açtığından daha küçük buz kristalleri tercih edilir. Çekirdeklenme, kristalleşme sırasında kristal boyutu dağılımını kontrol etmek için en önemli faktördür. Bu nedenle donma hızı, dondurmadaki buz kristallerinin boyutunu ve boyut dağılımını kontrol etmek için genellikle kullanılan parametredir. Çırpma ve dondurma sırasında, dondurmanın pürüzsüz dokusunu elde etmek için hava enjekte edilir. Enjekte edilen hava miktarı olan ve “over-run” olarak adlandırılan hacim artışı, katı maddeler ile suyun toplam hacmine orantılı olarak – ilgili reçeteye özel biçimde – ayarlanır. Dolayısıyla hacim artışı, farklı dondurma formülasyonlarına ve işleme akışlarına göre değişir. Standart dondurmada hacim artışı %100’dür; bu, nihai ürünün eşit hacimlerde dondurma karışımı ve hava kabarcıklarından oluştuğu anlamına gelir.
Hielscher yüksek performanslı ultrason işlemcilerinin kullanılması, kristalleşmeyi destekleyerek, buz kristallerinin boyutunu küçülterek ve dondurma yüzeyinde kabuk oluşumunu önleyerek daha kaliteli dondurma elde edilmesini sağlar. Dondurmadaki buz kristallerinin boyutunun küçülmesi ve hava kabarcıklarının dağılımının iyileşmesi sayesinde daha iyi bir kıvam ve daha kremamsı bir ağız hissi elde edilir. Donma süresinin yaklaşık %30 azaltılmasıyla önemli ölçüde kısalan donma süreci, daha yüksek işlem kapasitesine ve enerji açısından daha verimli bir üretim sürecine yol açar.

Bilimsel Olarak Kanıtlanmıştır: Sonikasyon Sayesinde İyileşen Dondurma Kalitesi

Aslan ve Dogan (2021), Hielscher prob tipi UP400St sonikatörünü kullanarak sonikasyonun dondurma üretimi üzerindeki etkilerini araştırmıştır (soldaki resme bakın). Araştırma sonuçları, ultrasonun kavitasyon yoluyla parçacık boyutunun küçülmesini desteklediğini göstermiştir. Sonikasyonun daha küçük buz kristalleri oluşturması sayesinde dondurmanın ve dondurulmuş gıda ürünlerinin kalitesini iyileştirdiği açıkça görülmüştür. Buz kristalleri dondurmaya kendine özgü bir ağız hissi kazandırdığından, kumlu bir yapıyı önlemek ve dondurmada istenen pürüzsüzlüğü ve yumuşaklığı elde etmek için donma sürecinde en küçük kristallerin elde edilmesi çok önemlidir. Bu çalışmada ayrıca ultrasonik homojenizasyonun iyi dağılmış bir emülsiyon sağladığı sonucuna varılmıştır. Gıdanın duyusal özellikleri ve lezzeti açısından bir tüketici paneli tarafından yapılan değerlendirmede, ultrasonik dondurma homojenizasyonunun daha küçük buz kristalleri ve bunlarla ilişkili hoş dondurma ağız hissi sayesinde tüketici tercihlerini karşılamaya yardımcı olduğu gösterilmiştir.
(bkz. Aslan ve Dogan, 2021)

Dondurma Üretimi için Yüksek Performanslı Ultrasonik Gıda İşlemcileri

Hielscher Ultrasonics, gıda ve içecek endüstrisinin yanı sıra birçok başka endüstri dalında güç ultrasonunun uygulanması konusunda uzun yıllara dayanan deneyime sahiptir. Ultrasonik işlemcilerimiz, kolay temizlenebilen (yerinde temizleme CIP / yerinde sterilizasyon SIP) sonotrotlar ve akış hücreleriyle (sıvıyla temas eden parçalar) donatılmıştır.
Hielscher Ultrasonics endüstriyel sonikatörleri, 24/7 sürekli çalışmada çok yüksek genlikler sağlayabilir. Hafif yoğunluklardan yüksek yoğunluklara kadar genliğin hassas biçimde kontrol edilmesi, sonikasyon sürecinin dondurma formülasyonunun hedeflenen ürün özelliklerine göre ince ayarlanması için önemlidir.
Hielscher, her boyutta ultrasonik gıda işlemcisiyle dondurma dahil gıda ve içecek ürünlerinin kesikli ve sürekli işlenmesi için güvenilir sistemler sunar. Küçük bir zanaat tipi dondurmacı için UP400ST (400 watt) veya UIP1000hdT (1000 watt) sonikatör modelleri yeterli işleme kapasitesi sunarken, endüstriyel bir dondurma üretim tesisi yüksek işleme kapasiteli UIP6000hdT (6000 watt) veya UIP16000hdT (16.000 watt) sonikatör modellerini kuracaktır.
Aşağıdaki tablo, ultrasonik cihazlarımızın yaklaşık işleme kapasitesi hakkında bir fikir verir:

Literatür / Kaynaklar

• 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.