Ultrasonikasyon ve Gıda İşlemedeki Çok Yönlü Uygulamaları

Güç ultrasonu, etkili ve güvenilir gıda işleme uygulamaları için çok çeşitli olanaklar sunar. Gıda endüstrisindeki en yaygın uygulamalar arasında karıştırma ve homojenizasyon, emülsifikasyon, dispersiyon, hücre parçalama ve hücre içi materyalin ekstraksiyonu, enzimlerin aktivasyonu veya deaktivasyonu (ultrason yoğunluğuna bağlı olarak), muhafaza, stabilizasyon, çözündürme ve kristalizasyon, hidrojenasyon, et yumuşatma, olgunlaştırma, yıllandırma ve oksidasyon ile gaz giderme ve püskürtmeli kurutma yer alır.

Aşağıda, Hielscher sonikatörlerinin gıda işlemedeki çeşitli seçilmiş uygulamalarını tanıtıyoruz. İlgilendiğiniz uygulama hakkında ayrıntılı bilgi almak için lütfen ilgili bağlantılara tıklayın!

Ultrason Kullanarak Aroma ve Biyoaktif Bileşik Ekstraksiyonu

Ultrasonik ekstraksiyon, kütle transferini artıran ve hücresel yapıları parçalayan yüksek yoğunluklu ultrason uygulanarak biyoaktif bileşiklerin, aroma moleküllerinin ve proteinlerin verimli bir şekilde elde edilmesi için gıda endüstrisinde yaygın olarak kullanılır. Oluşan kavitasyon etkileri, düşük sıcaklıklarda çalışılırken ekstraksiyon verimini ve hızını artırır; hassas bileşiklerin korunmasına yardımcı olur ve agresif çözücüler kullanılmadan temiz, ölçeklenebilir işlemeye olanak tanır.

Ultrasonik ekstraksiyon, biyoaktif bileşikleri ekstrakte etmek için yaygın olarak kullanılır. Ultrasonik ekstraksiyonun öne çıkan örnekleri şunlardır:

 

Bu sunumda bitkisel ekstrakt üretimini tanıtıyoruz. Yüksek kaliteli bitkisel ekstrakt üretmenin zorluklarını ve bir sonikatörün bu zorlukları aşmanıza nasıl yardımcı olabileceğini açıklıyoruz. Bu sunum, ultrasonik ekstraksiyonun nasıl çalıştığını gösterecektir. Ekstraksiyonda sonikatör kullanmanın sağlayabileceği faydaları ve ultrasonik bir ekstraktörü ekstrakt üretiminize nasıl entegre edebileceğinizi öğreneceksiniz.

 

Sosların, Salata Soslarının ve Kremaların Ultrasonik Emülsifikasyonu

Şefler ve gıda bilimcileri, yağ/su karışımlarına sonikasyon uygulayarak aşırı ısı veya sentetik katkı maddeleri kullanmadan ultra ince, kararlı emülsiyonlar elde eder. Kremamsı soslardan kadifemsi vinaigrette soslarına, süt ürünü içermeyen kremalardan narin köpüklere kadar ultrasonik kavitasyon, damlacık boyutunun ve dispersiyonun hassas biçimde kontrol edilmesine olanak tanır.
Ultrasonik gıda emülsiyonları hakkında daha fazla bilgi edinin!

Yoğurdun Ultrasonik Fermantasyonu

Yoğurt, yalnızca sütten veya bakteri kültürleri eklenerek üretilebilen fermente bir süt ürünüdür. Bifidobakteri suşları (ör. BB-12, BB-46, B breve), yoğurt fermantasyonunda kullanılan yaygın probiyotiklerdir. Bakteri hücrelerine uygulanan ultrasonik kavitasyon, bu hücrelerin parçalanmasına ve aynı anda β-galaktosidazın salınmasına neden olabilir. β-galaktosidaz, süt işleme endüstrisinde yoğun olarak kullanılan bir hidrolaz enzimidir. Ultrason destekli fermantasyon, bifidobakteri hücrelerinden ultrasonla indüklenen β-galaktosidaz salınımının yol açtığı daha hızlı laktoz hidrolizi sayesinde hızlanır.
Ultrasonik homojenizasyon, süt yağı küreciklerinin parçalanmasını ve çok ince bir boyut dağılımı elde edilmesini sağlar.
Ultrasonikasyon, fermantasyon hızını artırabilir (toplam üretim süresinde %40’a varan azalma) ve yoğurdun kalite özelliklerini iyileştirerek daha yüksek viskozite, daha güçlü bir pıhtı ve üstün bir doku sağlayabilir.

Sütün Ultrasonik Homojenizasyonu

Süt (ör. inek, manda, keçi veya deve sütü), çözünmüş karbonhidratlar, proteinler ve mineraller içeren su bazlı bir sıvı içindeki süt yağı küreciklerinden oluşan bir emülsiyon veya kolloidal sistemdir. Yağ ve su iki faza ayrılma eğiliminde olduğundan, homojen bir ürün elde etmek için süt homojenize edilmelidir. Homojenizasyon, yağ moleküllerinin süt sıvısı içinde eşit şekilde dağılması anlamına gelir. Ultrason, süt ürünlerinin işlenmesinde çeşitli uygulamalar için kullanılan, iyi bilinen bir yöntemdir. Sütün ultrasonik işlenmesi, eşit ve homojen biçimde dağılmış, homojenize yağ kürecikleri sağlar. Yüksek güçlü ultrasonla homojenizasyon, hindistan cevizi sütü veya soya sütü gibi bitkilerden elde edilen (vegan/ süt ürünü içermeyen) süt alternatifleri için de etkilidir.
Sfakianakis ve Tzia’nın (2012) çalışması, ultrasonik homojenizasyonun süt yağı küreciklerinin (MFG) boyutunu küçülttüğünü göstermektedir. Aşağıdaki mikroskobik görüntüler, sonikasyonun süt yağı damlacıklarının boyutu üzerindeki etkilerini göstermektedir. Düşük genlik (150W), tatmin edici bir homojenizasyon etkisi yaratmamıştır (Şek.2) ; MFG boyutu ve dağılımı, işlenmemiş süttekine benzer bulunmuştur (Şek. 1 ve 2’yi karşılaştırın). Orta genlikli ultrason (267,5, 375 W), iyi bir homojenizasyon etkisi yaratmıştır; ortalama MFG çapı 2 μm olmuştur (Şek. 3, 4). Daha yüksek genlikli (750W) ultrason, MFG boyutunu önemli ölçüde küçülterek (Şek. 6) kürecikleri optik mikroskopta (100x büyütme) neredeyse görünmez hâle getirmiştir; ortalama çapları 0,3 μm olmuştur.

Chandrapala ve ark. (2012), ultrasonikasyonun kazein ve kalsiyum üzerindeki etkisini araştırmıştır. Taze yağsız süt, yeniden sulandırılmış misel kazein ve kazein tozu numunelerine ultrasonik dalgalar (20kHz) uygulamışlardır. Süt yağı kürecikleri yaklaşık 10nm boyutuna küçülene kadar numunelere sonikasyon uygulamışlardır. Sonikasyon uygulanan sütün analizi, kazein misellerinin boyutunun değişmediğini göstermektedir. Sonikasyonun ilk birkaç dakikasında çözünür peynir altı suyu proteininde küçük bir artış ve buna karşılık viskozitede bir azalma da meydana gelmiştir. Çalışmada, kazein misellerinin sonikasyon sırasında kararlı olduğu ve çözünür kalsiyum konsantrasyonunun ultrasonik işlemden etkilenmediği belirlenmiştir. [Chandrapala et al. 2012]

Şekerleme Üretimi için Ultrasonik Şeker Kristalizasyonu

Kontrollü sonikasyon, kristal tohumlamanın (çekirdeklerin oluşturulması) başlatılmasına ve kristal büyümesinin etkilenmesine olanak tanır. Ultrasonik ışınlama altında daha küçük ve dolayısıyla daha fazla kristal oluşur. Ultrason, kristalizasyon sürecini iki şekilde destekler: İlk olarak güç ultrasonu, kristalizasyonun başlangıç maddesi olan homojen bir çözelti oluşturmak için çok etkili bir araçtır. İkinci aşamada ultrason, çok sayıda çekirdeğin oluşmasını destekler. Zayıf çekirdeklenme daha az sayıda büyük kristal oluştururken, verimli çekirdeklenme çok sayıda küçük, ince boyutlu kristal oluşturur. Akustik alanda, normalde kristalleşmeye eğilimli olmayan şekerlerin (ör. D-fruktoz, sorbitol) çekirdeklenmesini başlatmak bile mümkün hâle gelir.
Kristalizasyonun ultrasonik olarak değiştirilmesi; şeker, şekerleme, sürülebilir ürünler, dondurma, çırpılmış krema ve çikolata formülasyonları için ilgi çekicidir.

Yemeklik Yağların Ultrasonik Hidrojenasyonu

Bitkisel yağların hidrojenasyonu, büyük ölçekli önemli bir endüstriyel süreçtir. Hidrojenasyonla sıvı bitkisel yağlar katı veya yarı katı yağlara (ör. margarin) dönüştürülür. Kimyasal açıdan doymamış yağ asitleri, faz transferiyle katalizlenen hidrojenasyon reaksiyonu sırasında çift bağlara hidrojen atomları eklenerek karşılık gelen doymuş yağ asitlerine dönüştürülür. Bu katalitik süreç, yüksek güçlü ultrasonikasyonla hızlandırılabilir. Yaygın olarak kullanılan bir katalizör nikeldir. Hidrojene yağlar, fırıncılık ürünlerinde gevreklik sağlayan yağlar olarak yaygın biçimde kullanılır. Doymuş yağların bir avantajı, oksidasyona daha az eğilimli olmaları ve dolayısıyla daha düşük acılaşma riski taşımalarıdır.

Balın Ultrasonik Sıvılaştırılması

Ultrason, balın kalitesini etkilemeden baldaki kristalleri sıvılaştırmak ve mayayı yok etmek için etkili, ısıl olmayan bir yöntem sunar.
Daha fazla bilgi edinmek için buraya tıklayın!

Meyve Sularının ve Smoothie’lerin Ultrasonik Stabilizasyonu

Isıl olmayan bir gıda işleme tekniği olarak ultrason, aromaları yoğunlaştıran ve meyve sularını, smoothie’leri, sosları ve püreleri stabilize ederek muhafaza eden hafif ancak etkili bir işlem sağlar. Meyve sularına uygulanan ultrasonik işlemlerin sonuçları arasında iyileştirilmiş aromalar, stabilizasyon ve muhafaza yer alır.
Meyve sularının ve smoothie’lerin ultrasonik olarak iyileştirilmesi hakkında daha fazla bilgiyi burada okuyun!
Ultrasonik domates işleme hakkında daha fazla bilgi edinin!
Sonikasyonun, stevia ile tatlandırılmış çilek suyunun besin profilini iyileştirirken bu suyu nasıl muhafaza ettiğini öğrenin!

Şarabın ve Alkollü İçkilerin Ultrasonik Yıllandırılması

Güç ultrasonu, etkili ekstraksiyon kapasitesi ve ahşap dokusu ile alkollü içecek arasındaki kütle transferini önemli ölçüde yoğunlaştırması sayesinde şarabın ve damıtılmış alkollü içkilerin meşe ile olgunlaştırılmasını destekler.
Şarabın ultrasonik işlenmesine yönelik olanaklar hakkında daha fazla bilgi edinmek için buraya tıklayın!
Şarap, şıra, bira ve sake fermantasyonu da önemli ölçüde hızlandırılabilir. %50 ile %65 arasında hızlanma oranları elde edilmiştir!
Ultrason destekli fermantasyon hakkında daha fazla bilgi almak için lütfen buraya tıklayın!

Ultrasonla Hızlandırılmış Dondurma Dondurma İşlemi

Dondurma üretimi için bir dondurma karışımı gereklidir. Bu dondurma karışımı; süt, süt tozu, krema, tereyağı veya bitkisel yağ, şeker, kuru madde, emülgatör, stabilizatör ile meyveler, sert kabuklu yemişler, aromalar ve renklendiriciler gibi katkı maddelerinden oluşur. Bu özel karışım homojenize ve pastörize edilmelidir; ardından büyük buz kristallerinin oluşmasını önlemek için dondurma işlemi sırasında yavaşça karıştırılır. Bu sırada, pürüzsüz dokulu soğuk bir tatlı elde etmek üzere dondurmayı köpürtmek için çok küçük hava kabarcıkları karışıma katılır (havalandırma işlemi olarak adlandırılır). Bu işlem aşamasında, dondurma kalitesini artırmak için ultrasonikasyon uygulanabilir.
Dondurma işlemi sırasında 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 ürünlerinin kalitesi için özellikle önemlidir; dondurmada ise büyük kristaller buzlu bir dokuya yol açtığından daha küçük buz kristalleri tercih edilir. Çekirdeklenme, kristalizasyon sırasında kristal boyutu dağılımını kontrol etmek için en önemli faktördür. Bu nedenle dondurma hızı, genellikle dondurmadaki buz kristallerinin boyutunu ve boyut dağılımını kontrol etmek için 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 değer, katıların ve suyun toplam hacmine orantılı olarak – ilgili tarife özgü biçimde – ayarlanır. Dolayısıyla over-run, farklı dondurma formülasyonlarına ve işleme akışlarına göre değişir. Standart dondurmanın over-run değeri %100’dür; bu, nihai ürünün eşit hacimde dondurma karışımı ve hava kabarcıklarından oluştuğu anlamına gelir.
Hielscher yüksek güçlü ultrasonik homojenizatörlerinin kullanımı, buz kristallerinin boyutunu küçülterek ve dondurma yüzeyinde kabuk oluşumunu önleyerek daha yüksek dondurma kalitesi sağlar. Dondurmadaki kristallerin boyutunun küçülmesi ve hava kabarcıklarının dağılımının iyileşmesi sayesinde daha iyi bir kıvam ve ağızda daha kremamsı bir his elde edilir. Önemli ölçüde daha kısa dondurma süreleri, daha yüksek bir işlem kapasitesine ve enerji açısından daha verimli bir üretim sürecine yol açar.

Kek Hamurunun Ultrasonik Havalandırılması

Pandispanya gibi havalandırılmış gıda ürünleri sonikasyonla önemli ölçüde iyileştirilebilir. Hamurun karıştırılması aşamasında güç ultrasonu uygulanması; daha düşük sertlik, daha yüksek esneklik, iç bağlanma ve toparlanma yeteneği açısından pandispanya kalitesini iyileştirir. Deneylerde tüm bileşenler, “hepsi bir arada” yöntemi izlenerek birlikte karıştırılmıştır; bu, hamuru hazırlamak için düşük proteinli tam un, emülgatör, mısır nişastası, şeker, kabartma tozu, tuz ve taze bütün yumurtaların aynı anda eklendiği anlamına gelir. Sonikasyondan önce bileşenler, ultrasonun homojen bir hamur karışımına uygulanması için eşit şekilde karıştırılmıştır. Ultrasonik olarak havalandırılan kek daha düşük sertlik, sakızımsılık ve çiğnenebilirlik göstermiş; buna karşılık kekin esnekliği, iç bağlanması ve toparlanma yeteneği kontrol kekininkinden biraz daha yüksek olmuştur.

Çikolatanın Ultrasonik Kristalizasyonu ve Konçlanması

Sonikasyon, ekstraksiyon kapasitesiyle iyi bilinir. Kakao çekirdeğindeki kakao yağı, ultrasonik öğütme ve ekstraksiyon yoluyla hücrelerden açığa çıkarılabilir.
Ultrason, çikolatadaki şeker kristallerini parçalamak için alternatif bir tekniktir ve böylece konçlamaya benzer etkiler sağlar.

Etin Ultrasonik Yumuşatılması

Ete güçlü ultrasonik dalgalar uygulanması, et yapısının yumuşamasını sağlar. Kas hücrelerinden miyofibriler proteinlerin salınmasıyla önemli bir yumuşama elde edilir. Ultrason, yumuşatma etkisinin yanı sıra etin su bağlama kapasitesini ve iç bağlanmasını da iyileştirir.
Güç ultrasonu ve MeatBuzzer sonikatörüyle et yumuşatma hakkında daha fazla bilgiyi burada bulabilirsiniz!

Mutfaklarda ve Barlarda Sonikasyon

Ultrasonik gıda işleme cihazları gurme mutfaklara da girmiştir. Hielscher sonikatörleri, iki Michelin yıldızına layık görülen şef Sang-Hoon Degeimbre gibi üst düzey şefler tarafından kullanılır.
Ünlü ultrasonik karides suyu tarifiyle ilgileniyorsanız buraya tıklayın!
Ultrasonik kokteyl tarifleri için buraya tıklayın!

 

Koşer ve Helal Gıda İşleme için Sonikatörler

Hielscher Ultrasonics, talep üzerine sonikatörleri için koşer veya helal sertifikası sağlayabilir. Bu, sonikatörlerin bu dinî beslenme kurallarının katı ilkelerine uygun olarak üretildiği ve işlendiği anlamına gelir. Koşer sertifikası, sonikatörlerin herhangi bir hayvansal yan ürün veya türev kullanılmadan üretildiğini güvence altına alırken helal sertifikası, sonikatörlerin İslami beslenme ilkeleriyle uyumlu bir şekilde işlem gördüğünü doğrular.

Koşer veya helal sertifikalı bir Hielscher sonikatörüne ihtiyacınız varsa lütfen bizimle iletişime geçin; gerekli sertifikasyonun düzenlenmesini memnuniyetle sağlarız.