Ультразвукова обробка меду
Мед користується великим попитом як продукт харчування та лікарський засіб. Ультразвукова обробка є ефективним засобом знищення небажаних компонентів, таких як кристали та мікробні клітини в меді. Як нетермічна технологія обробки, ультразвукова декомпозиція кристалів меду запобігає небажаному зростанню HFM, а також забезпечує краще збереження діастази, аромату та смаку.
Переваги ультразвукової декомпозиції кристалів меду
Ультразвукова декомпозиція кристалів є ефективною альтернативою традиційним методам нагрівання для декомпозиції кристалів меду. Ультразвукова декомпозиція кристалів меду пропонує численні переваги порівняно з традиційним методом нагрівання, що робить ультразвукову обробку меду найкращим методом для зрідження, декомпозиції кристалів та стабілізації меду:
Ультразвукова декомпозиція кристалів пропонує кілька переваг і може бути адаптована до всіх типів меду та масштабів виробництва. Ультразвукові гомогенізатори Hielscher точно контролюються та можуть бути налаштовані на такі фактори, як в’язкість меду, розмір кристалів та стандарти якості. Таким чином, ультразвукові гомогенізатори Hielscher забезпечують високу ефективність та просту, безпечну експлуатацію.
Мікроскопічні зображення обробленого меду:
(a) Контрольний зразок. До обробки мед виглядає як мережа голкоподібних кристалів. Темні кола – це повітряні бульбашки. (b) Зразки, оброблені теплом при 40°C, після 20 хв термічної обробки; (c) Зразки, оброблені при 40°C + ультразвуком, після 20 хв обробки.
(Наукова стаття та зображення: ©Deora et al., 2013)
Ультразвукова обробка меду
Ультразвукова обробка є альтернативою нетермічної обробки для багатьох рідких харчових продуктів. Її механічна потужність використовується для м’якої, але ефективної інактивації мікробів та зменшення розміру частинок. При впливі ультразвукової обробки на мед більшість дріжджових клітин знищується. Дріжджові клітини, які вижили після ультразвукової обробки, зазвичай втрачають здатність до росту. Це суттєво знижує швидкість ферментації меду.
Ультразвукова обробка також розріджує мед, усуваючи наявні кристали та пригнічуючи подальшу кристалізацію в меді. У цьому аспекті вона порівнянна з нагріванням меду. Розрідження за допомогою ультразвуку може відбуватися при значно нижчих температурах процесу, приблизно 35°C, і може скоротити час розрідження до менш ніж 30 секунд. Kai (2000) вивчав ультразвукове розрідження австралійських медів (Brush box, Stringy bark, Yapunyah та Yellow box). Дослідження показали, що ультразвукова обробка на частоті 20kHz повністю розріджила кристали в меді. Зразки, оброблені ультразвуком, залишалися в рідкому стані приблизно 350 днів (+20% у порівнянні з термічною обробкою). Завдяки мінімальній експозиції нагрівання, ультразвукове розрідження забезпечує краще збереження аромату та смаку. Зразки після ультразвукової обробки демонструють лише дуже незначне збільшення HMF та невелике зниження активності діастази. Оскільки потрібно менше теплової енергії, застосування ультразвуку допомагає заощадити витрати на обробку у порівнянні зі звичайним нагріванням та охолодженням.
Промисловий ультразвуковий обробник UIP6000hdT для розрідження та мікробної стабілізації меду.
Дослідження Kai (2000) також виявили, що різні типи меду потребують різної інтенсивності та тривалості ультразвукової обробки. З цієї причини ми рекомендуємо проводити випробування, використовуючи систему ультразвукової обробки настільного розміру. Попередні тести слід проводити в режимі партії, тоді як подальші випробування з обробки потребують проточної комірки для рециркуляції під тиском або тестування в лінії.
Що кажуть дослідження про ультразвукове видалення кристалів з меду
Мед є пересиченим розчином глюкози, і він має тенденцію до спонтанної кристалізації при кімнатній температурі у формі глюкози моногідрату. Традиційно для розчинення кристалів D-глюкози моногідрату в меді та затримки кристалізації застосовувалася термічна обробка. Однак цей підхід негативно впливає на тонкий смак меду. Багато дослідників повідомляли про корисне застосування потужного ультразвуку в обробці меду. Було показано, що застосування ультразвуку усуває наявні кристали, а також уповільнює процес кристалізації, що призводить до економічно ефективної технології. Аналіз процесу кристалізації свідчить про те, що зразки меду, оброблені ультразвуком, залишалися в рідкому стані протягом довших періодів, ніж мед, оброблений термічно. Крім того, не спостерігалося суттєвого впливу на параметри якості меду, такі як вміст вологи, електропровідність або pH. Дослідження показали, що, загалом, ультразвукова обробка (наприклад, за допомогою 24 kHz ультразвукового зонда моделі UP400St, у партійному режимі) призводить до швидшого розчинення кристалів, ніж термічна обробка.
(пор. Deora et al., 2013)
Basmacı (2010) порівнював ультразвукову обробку та високий гідростатичний тиск як варіанти обробки для рідкого стану меду. Хоча обробка високим гідростатичним тиском виявилася занадто дорогою та неефективною, ультразвук дав дуже хороші результати. Тому ультразвукову обробку рекомендували як альтернативу традиційній термічній обробці меду.
Önur et al. (2018) дійшли того самого висновку, порівнюючи conventional heat treatment at 50ºC, ultrasonic liquefaction and… Вони рекомендують ультразвукову обробку меду замість термічної обробки та обробки тиском завдяки зручності, коротшим часам обробки та меншій втраті якості.
Sidor et al. (2021) порівнювали ультразвукове рідке стан з нагріванням мікрохвилями для розчинення кристалів цукру в липовому, акацієвому та поліфлорному меді. Основним недоліком нагрівання мікрохвилями були значно підвищені значення HMF, зміни ферментативної активності та великі втрати діастазного числа. Натомість ультразвукове рідке стан призвело лише до найменших змін у властивостях меду, тому дослідницька група чітко рекомендувала ультразвукову обробку меду для затримки процесу кристалізації.
Ультразвукова обробка скорочує час рідкого стану твердого меду без погіршення його якості.
Верхній ультразвуковий апарат UIP2000hdT з каскадним сонотродом на мобільній стійці для рідкого стану меду та розчинення цукру в партійному та потоковому режимах.
Високоефективні ультразвукові апарати для декакристалізації та стабілізації меду
Hielscher Ultrasonics виробляє та постачає високоефективні ультразвукові апарати для обробки рідких харчових продуктів, таких як рідкий стан меду, зменшення кристалів (розчинення цукру, декакристалізація) та мікробна стабілізація. Спеціально розроблене ультразвукове обладнання для обробки меду дозволяє здійснювати рівномірну та надійну обробку. Це гарантує виробництво меду вищої якості при збережених стандартах якості. Для обробки меду Hielscher Ultrasonics пропонує спеціальні сонотроди (ультразвукові зонди), які ідеально підходять для дуже рівномірної обробки в’язких рідин, таких як мед.
Нижче наведена таблиця дає вам уявлення про приблизну продуктивність обробки наших ультразвукових апаратів:
| Об’єм партії | Об’ємна витрата | Рекомендовані пристрої |
|---|---|---|
| 10 to 2000mL | 20 to 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 to 20L | 0,2 to 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 to 100L | 2 to 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 to 150L | 3 to 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 to 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | більший | кластер UIP16000 |
Зв’яжіться з нами! / Запитайте нас!
Дизайн, виробництво та консалтинг – Якість, зроблена в Німеччині
Ультразвукові гомогенізатори Hielscher відомі своїми найвищими стандартами якості та дизайну. Надійність і простота експлуатації забезпечують легку інтеграцію наших ультразвукових гомогенізаторів у промислові об’єкти. Ультразвукові гомогенізатори Hielscher легко витримують суворі умови та складне середовище.
Hielscher Ultrasonics – це компанія, сертифікована за стандартом ISO, яка приділяє особливу увагу високоефективним ультразвуковим гомогенізаторам, що характеризуються передовими технологіями та зручністю використання. Звісно, ультразвукові гомогенізатори Hielscher відповідають вимогам CE та вимогам UL, CSA і RoHs.
- висока ефективність
- передові технології
- надійність і міцність
- партійний і потоковий режим
- для будь-якого об’єму – від малих партій до великих потоків за годину
- науково доведено
- інтелектуальне програмне забезпечення
- просте лінійне масштабування
- розумні функції (наприклад, протоколювання даних)
- CIP (очищення на місці)
Література / Посилання
- 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.
Цікаві факти
Передумови обробки меду
Мед – це продукт із високою в’язкістю, що має характерний смак і аромат, колір та текстуру.
Мед складається з глюкози, фруктози, води, мальтози, тріацхаридів та інших вуглеводів, сахарози, мінералів, білків, вітамінів і ферментів, дріжджів та інших термостійких мікроорганізмів, а також невеликої кількості органічних кислот (див. таблицю нижче). Високий рівень тетрациклінів, фенольних сполук і перекису водню в меді надає йому антимікробних властивостей.
Ферменти меду
Мед містить ферменти, що перетравлюють крохмаль. Ферменти чутливі до нагрівання, тому вони служать показником якості меду та ступеня термічної обробки. Основні ферменти включають інвертазу (α-глюкозидазу), діастазу (α-амілазу) та глюкозооксидазу. Це важливі з харчової точки зору ферменти. Діастаза гідролізує вуглеводи для полегшення перетравлювання. Інвертаза гідролізує сахарозу та мальтозу до глюкози та фруктози. Глюкозооксидаза каталізує глюкозу з утворенням глюконової кислоти та перекису водню. Мед також містить каталазу та кислотну фосфатазу. Активність ферментів зазвичай вимірюється як активність діастази та виражається в діастазному числі (DN). Стандарти на мед встановлюють мінімальне діастазне число 8 у обробленому меді.
Дріжджі та мікроорганізми в меді
Видобутий мед містить небажані матеріали, такі як дріжджі (зазвичай осмодіофільні, стійкі до цукру) та інші термостійкі мікроорганізми. Вони є причиною псування меду під час зберігання. Висока кількість дріжджів призводить до швидкого бродіння меду. Швидкість бродіння меду також корелює з вмістом води/вологості. Вміст вологи 17% вважається безпечним рівнем для гальмування активності дріжджів. З іншого боку, ймовірність кристалізації зростає зі зменшенням вмісту вологи. Кількість дріжджів 500 cfu/mL або менше вважається комерційно прийнятним рівнем.
Кристалізація / Грануляція в меді
Мед природним чином кристалізується, оскільки є пересиченим розчином цукру, з вмістом цукру понад 70% відносно вмісту води близько 18%. Глюкоза спонтанно випадає в осад із пересиченого стану, втрачаючи воду, оскільки переходить у більш стабільний насичений стан глюкози моногідрату. Це призводить до утворення двох фаз – рідкої фази зверху та більш твердої кристалічної форми знизу. Кристали утворюють ґратку, яка іммобілізує інші компоненти меду в суспензії, створюючи напівтвердий стан (National Honey Board, 2007). Кристалізація або грануляція є небажаною, оскільки це серйозна проблема при обробці та реалізації меду. Крім того, кристалізація обмежує потік необробленого меду з контейнерів для зберігання.
Термічна обробка при переробці меду
Після екстракції та фільтрації мед піддають термічній обробці, щоб знизити рівень вологи та знищити дріжджі. Нагрівання дійсно допомагає розріджувати кристали в меді. Хоча термічна обробка може ефективно зменшити зменшення вологи, зменшити та уповільнити кристалізацію, а також повністю знищити клітини дріжджів, вона також призводить до погіршення якості продукту. Нагрівання значно підвищує рівень гідроксиметилфурфуролу (HMF). Максимально допустимий законодавчий рівень HMF становить 40mg/kg. Крім того, нагрівання знижує активність ферментів (наприклад, діастази), впливає на сенсорні якості та зменшує свіжість меду. Термічна обробка також потемнює природний колір меду (коричніння). Зокрема, нагрівання вище 90°C призводить до карамелізації цукру. Через нерівномірну передачу температури та експозицію термічна обробка не забезпечує знищення термостійких мікроорганізмів.
Через обмеження термічної обробки дослідницькі зусилля зосереджені на нетермічних альтернативах, таких як мікрохвильове випромінювання, інфрачервоне нагрівання, ультрафільтрація та ультразвукова обробка. Ультразвукова обробка пропонує як нетермічна обробка великі переваги порівняно з альтернативними техніками переробки меду.
Hielscher Ultrasonics виробляє високоефективні ультразвукові гомогенізатори від лабораторного до промислового розміру.


