Siêu âm trong ngành công nghiệp thực phẩm

Việc áp dụng siêu âm điện được sử dụng cho nhiều ứng dụng trong chế biến thực phẩm, bao gồm khai thác, đồng nhất, thanh trùng và lên men. Là một điều trị không nhiệt, ultrasonication cải thiện quá trình sản xuất thực phẩm bằng năng suất cao hơn, chất lượng cao hơn, cải thiện chất dinh dưỡng và hương vị hồ sơ cũng như chế biến tiết kiệm thời gian và chi phí.

Ứng dụng siêu âm trong chế biến thực phẩm

Siêu âm điện có một loạt các ứng dụng trong chế biến thực phẩm, bao gồm khai thác, trộn, nhũ hóa, thanh trùng, khử khí và làm mềm thịt. Bên cạnh những ứng dụng chính này, siêu âm điện cũng được áp dụng để cải thiện việc đông lạnh, rã đông và sấy khô các sản phẩm thực phẩm.
Những ưu điểm chính của siêu âm cường độ cao có liên quan đến việc cải thiện các hoạt động chế biến thực phẩm khác nhau, chẳng hạn như giảm thời gian chế biến, tăng năng suất, cải thiện chất lượng sản phẩm và cho phép tiết kiệm chi phí và thời gian hơn, chế biến kinh tế.

Trong đoạn sau, bạn có thể tìm thấy các ứng dụng chính của siêu âm cường độ cao trong ngành công nghiệp thực phẩm:

• Khai thác: Siêu âm có thể được sử dụng để chiết xuất các hợp chất hoạt tính sinh học từ nguyên liệu thực vật, chẳng hạn như chất chống oxy hóa, sắc tố và tinh dầu. Quá trình này được gọi là chiết xuất hỗ trợ sonication và có thể được sử dụng để sản xuất chiết xuất chất lượng cao trong thời gian ngắn hơn và với mức tiêu thụ dung môi thấp hơn so với các phương pháp truyền thống.
• Đồng nhất hóa và nhũ tương hóa: Siêu âm homogenization có thể được sử dụng để sản xuất nhũ tương ổn định và đình chỉ, chẳng hạn như salad trộn, mayonnaise, kem, và các sản phẩm từ sữa. Quá trình này liên quan đến việc sử dụng sóng âm thanh tần số cao để phá vỡ các khối chất béo trong chất lỏng, dẫn đến kết cấu mịn và đồng đều.
  Find the step-by-step instruction and a video for ultrasonic mayonnaise emulsification here!
• Bảo tồn: Siêu âm cường độ cao có thể được sử dụng để bất hoạt vi sinh vật, chẳng hạn như vi khuẩn và nấm men, trong các sản phẩm thực phẩm. Quá trình này, được gọi là thanh trùng hỗ trợ sonication, có thể kéo dài thời hạn sử dụng của các sản phẩm thực phẩm và giảm nguy cơ mắc các bệnh do thực phẩm. Là một kỹ thuật xử lý không nhiệt, sonication tránh sử dụng nhiệt độ rất cao do đó ngăn chặn sự xuống cấp liên quan của các chất dinh dưỡng nhạy cảm với nhiệt.

• Khử khí: Với việc áp dụng siêu âm vào chất lỏng, bong bóng khí bị mắc kẹt trong chất lỏng bị khuấy trộn. Kết quả là, các bong bóng khí và khí này đến gần nhau và kết hợp lại. Theis có nghĩa là chúng phát triển đến kích thước bong bóng lớn hơn cho phép chúng nổi lên trên cùng của chất lỏng và có thể dễ dàng loại bỏ.
• Giải thể: Do khả năng trộn và pha trộn vượt trội của nó, siêu âm có hiệu quả cao để tạo ra các giải pháp bão hòa cao và thậm chí siêu bão hòa. Điều này được sử dụng trong các quá trình kết tinh, cũng như trong sản xuất nước muối.
• Lên men: Khi sóng siêu âm đục lỗ và phá vỡ thành tế bào của vi sinh vật, chúng dễ bị ảnh hưởng bởi quá trình lên men. Đồng thời, siêu âm đẩy nhanh quá trình vận chuyển chất dinh dưỡng và oxy đến các vi sinh vật, từ đó tăng cường hoạt động trao đổi chất của chúng. Nhìn chung, ultrasonication làm tăng tỷ lệ lên men, giảm thời gian lên men, và cải thiện năng suất của sản phẩm cuối cùng mong muốn. Công nghệ này đặc biệt hữu ích cho việc sản xuất các sản phẩm thực phẩm và đồ uống, chẳng hạn như sữa, sữa chua, bia, kombucha và rượu vang.
• Giảm độ nhớt trước khi sấy phun: Lực cắt siêu âm có thể làm giảm độ nhớt trong bùn cắt mỏng và thixotropic đáng kể. Áp dụng cắt siêu âm mỏng trước khi phun và phun sấy cho phép tăng thông lượng đưa qua thiết bị phun đáng kể. Tháp sấy phun thường là nút cổ chai trong dây chuyền sản xuất. Với siêu âm, công suất của máy sấy phun hiện có có thể được tăng lên.

• Đóng băng: Đóng băng siêu âm có thể được sử dụng để giảm sự hình thành các tinh thể băng trong các sản phẩm thực phẩm trong quá trình đóng băng. Quá trình này liên quan đến việc đưa thực phẩm vào sóng âm thanh tần số cao trong khi nó đang được đông lạnh. Sóng siêu âm tạo ra các rung động ngăn chặn sự hình thành các tinh thể băng lớn, dẫn đến một sản phẩm có kết cấu mịn hơn và chất lượng tốt hơn.
• Tan: Siêu âm tan băng có thể được sử dụng để giảm thời gian tan băng của các sản phẩm thực phẩm đông lạnh. Quá trình này liên quan đến việc đưa sản phẩm đông lạnh vào sóng siêu âm, tạo ra nhiệt và đẩy nhanh quá trình tan băng. Kể từ khi siêu âm thúc đẩy một sự phân phối năng lượng rất đồng đều, tan băng siêu âm có thể đặc biệt hữu ích cho các sản phẩm khó tan băng đều, chẳng hạn như thịt, hải sản, trái cây và rau quả.
  Trong đóng băng, tan băng và sấy khô, siêu âm điện gây ra những cải tiến đáng kể trong quá trình truyền khối lượng và năng lượng, làm tăng tốc các quá trình này và làm cho chúng kinh tế hơn.
• Phát hiện rò rỉ chai: Siêu âm là một cách rất hiệu quả để phát hiện rò rỉ và vết nứt trong chai và lon đồ uống carbonic như soda, bia, rượu vang sủi tăm, v.v. Ultrasonics cũng được áp dụng trong việc khử khí của đồ uống có ga, ví dụ, bia trước khi đóng chai, một quá trình được gọi là de-fobbing.
• Ngâm nước muối / ngâm: Ngâm nước muối là quá trình phổ biến trong bảo quản và sản xuất thực phẩm, đặc biệt là thịt, cá, phô mai và rau. Ultrasonication rút ngắn thời gian ngâm nước muối và cho phép sử dụng giảm lượng natri clorua so với thực phẩm ngâm nước muối truyền thống và dưa chua.
• Hydrat hóa / Bù nước: Siêu âm điện là một phương pháp đơn giản nhưng hiệu quả cao để hydrat hóa hoặc tái hydrat hóa các sản phẩm thực phẩm như đậu khô (ví dụ như đậu, đậu xanh) hoặc nấm mất nước. Vì siêu âm mở lỗ chân lông tế bào trong thực phẩm, nước có thể xâm nhập nhanh chóng. Điều này dẫn đến sưng xung nhanh và sau đó thời gian nấu ngắn hơn.
• Khử kết tinh mật ong: Là một phương pháp điều trị không nhiệt, siêu âm được sử dụng hiệu quả để ngăn chặn sự hình thành các tinh thể đường lớn trong mật ong. Hơn nữa, các tinh thể lớn đã hình thành trong mật ong có thể được khử kết tinh bằng cách điều trị siêu âm. Như kỹ thuật hòa tan hiệu quả cao, ultrasonicators loại thăm dò hòa tan các tinh thể đường dẫn đến một mật ong mịn đồng đều. Ngoài ra, siêu âm cải thiện chất lượng vi sinh của mật ong vì các vi khuẩn không mong muốn bị bất hoạt do ảnh hưởng của sự gián đoạn tế bào siêu âm.
• Chiên: Siêu âm chiên có thể được sử dụng để giảm hấp thụ dầu trong các sản phẩm thực phẩm chiên. Quá trình này liên quan đến việc ngâm thịt hoặc rau trong dầu nóng trong khi chịu sóng âm thanh tần số cao. Các sóng siêu âm tạo ra các bong bóng nhỏ trên bề mặt thực phẩm, làm giảm diện tích tiếp xúc giữa rau / thịt và dầu, dẫn đến sự hấp thụ dầu ít hơn và sản phẩm cuối cùng lành mạnh hơn. Chiên siêu âm cho phép nấu thức ăn ở nhiệt độ thấp hơn tạo ra hương vị vượt trội, bảo quản chất dinh dưỡng.
  Tìm hiểu làm thế nào ultrasonically hỗ trợ chiên sản xuất khoai tây chiên và khoai tây chiên lành mạnh hơn, hương vị hơn, giòn hơn!

Ultrasonicators hiệu suất cao cho chế biến thực phẩm

Bộ vi xử lý siêu âm công nghiệp Hielscher Ultrasonics là ultrasonicators hiệu suất cao, có thể kiểm soát chính xác và cho phép do đó cho kết quả tái sản xuất và chất lượng sản phẩm liên tục. Có khả năng cung cấp biên độ rất cao, bộ vi xử lý siêu âm Hielscher có thể được sử dụng cho các ứng dụng rất khắt khe.
Khách hàng hài lòng bởi sự mạnh mẽ và độ tin cậy vượt trội của hệ thống siêu âm Hielscher. Hielscher ultrasonicators đáng tin cậy chạy trong các lĩnh vực ứng dụng nặng, đòi hỏi môi trường và hoạt động 24/7 và đảm bảo do đó chế biến thực phẩm hiệu quả và kinh tế. Tăng cường quá trình siêu âm làm giảm thời gian xử lý và đạt được kết quả tốt hơn, tức là chất lượng cao hơn, năng suất cao hơn, sản phẩm mới.
Bằng cách áp dụng nhất quán các vật liệu đặc biệt, ví dụ như titan, thép không gỉ, gốm hoặc thủy tinh các loại khác nhau, tính tương thích của kỹ thuật với quy trình được đảm bảo.
Bộ vi xử lý siêu âm là máy thân thiện với người vận hành và tiện lợi với bảo trì thấp và chi phí tương đối thấp.

Bảng dưới đây cung cấp cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của ultrasonicators của chúng tôi:

Thiết kế, sản xuất và tư vấn – Chất lượng Sản xuất tại Đức

Hielscher ultrasonicators nổi tiếng với chất lượng cao nhất và tiêu chuẩn thiết kế của họ. Mạnh mẽ và hoạt động dễ dàng cho phép tích hợp trơn tru của ultrasonicators của chúng tôi vào các cơ sở công nghiệp. Điều kiện khắc nghiệt và môi trường đòi hỏi dễ dàng được xử lý bởi Hielscher ultrasonicators.

Hielscher Ultrasonics là một công ty được chứng nhận ISO và đặc biệt nhấn mạnh vào ultrasonicators hiệu suất cao có công nghệ tiên tiến và thân thiện với người dùng. Tất nhiên, Hielscher ultrasonicators là CE tuân thủ và đáp ứng các yêu cầu của UL, CSA và RoHs.

Sự thật đáng biết

Làm thế nào để Ultrasonics trong chế biến thực phẩm làm việc?

Chế biến thực phẩm siêu âm là một công nghệ được thiết lập tốt được sử dụng cho các ứng dụng chế biến thực phẩm như trộn và đồng nhất, nhũ hóa, khai thác, hòa tan, khử khí & khử khí, làm mềm thịt, kết tinh cũng như chức năng hóa và sửa đổi các sản phẩm thực phẩm trung gian và cuối cùng. Được cài đặt từ nhiều thập kỷ trong các nhà máy sản xuất thực phẩm, bộ vi xử lý thực phẩm siêu âm Hielscher rất tinh vi và được phát triển để đáp ứng các yêu cầu của ngành. Bộ vi xử lý siêu âm áp dụng các lực vật lý được tạo ra bởi sóng siêu âm công suất, dẫn đến việc tạo ra cavitation.

Acoustic Cavitation là gì?

Acoustic cavitation, còn được gọi là siêu âm cavitation, là sự tăng trưởng và sụp đổ của bong bóng chân không phút trong một trường siêu âm được tạo ra trong chất lỏng hoặc bùn. Các bong bóng xâm thực phát triển trong các chu kỳ áp suất cao / áp suất thấp xen kẽ, lần lượt là các pha nén và hiếm. Sau khi được phát triển qua nhiều chu kỳ áp suất xen kẽ, bong bóng chân không đạt đến điểm mà nó không thể hấp thụ nhiều năng lượng hơn để bong bóng nổ tung dữ dội trong chu kỳ áp suất cao. Trong quá trình sụp đổ bong bóng, các điều kiện khắc nghiệt cục bộ xảy ra bao gồm nhiệt độ khắc nghiệt lên tới 5.000K với tốc độ sưởi ấm và làm mát rất cao, áp suất lên tới 2000atm và chênh lệch áp suất tương ứng, và các tia chất lỏng với vận tốc lên tới 280m / s. Trong những cavitational “hot-spots”, các lực cực đoan cục bộ tạo ra các điều kiện vật lý, dẫn đến sự pha trộn, chiết xuất và tăng khối lượng truyền.

Xâm thực âm thanh, được tạo ra bởi siêu âm tần số thấp, cường độ cao, tạo ra lực cắt mạnh và chênh lệch nhiệt độ và áp suất cao xảy ra cục bộ, cung cấp tác động cần thiết cho sự pha trộn và truyền khối lượng mạnh. Những lực cắt siêu âm này được áp dụng thành công cho chế biến thực phẩm.

Văn học/Tài liệu tham khảo

• 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.