Xử lý mật ong bằng siêu âm
Mật ong có nhu cầu sử dụng cao làm thực phẩm và dược liệu. Xử lý bằng siêu âm là một phương pháp hiệu quả để phá hủy các thành phần không mong muốn, chẳng hạn như tinh thể và tế bào vi sinh vật trong mật ong. Là một công nghệ xử lý phi nhiệt, phá kết tinh mật ong bằng siêu âm ngăn ngừa sự gia tăng HFM không mong muốn, đồng thời giữ lại diastase, hương thơm và hương vị tốt hơn.
Ưu điểm của việc phá kết tinh mật ong bằng siêu âm
Phá kết tinh bằng siêu âm là một giải pháp thay thế hiệu quả cho các phương pháp gia nhiệt truyền thống để phá kết tinh mật ong. Phá kết tinh mật ong bằng siêu âm mang lại nhiều ưu điểm so với phương pháp gia nhiệt thông thường, khiến xử lý mật ong bằng siêu âm trở thành phương pháp ưu việt để hóa lỏng, phá kết tinh và ổn định mật ong:
Phá kết tinh bằng siêu âm mang lại nhiều ưu điểm và có thể được điều chỉnh để phù hợp với mọi loại mật ong và quy mô sản xuất. Các thiết bị siêu âm Hielscher có thể được điều khiển chính xác và điều chỉnh theo các yếu tố như độ nhớt của mật ong, kích thước tinh thể và tiêu chuẩn chất lượng. Nhờ đó, các thiết bị siêu âm Hielscher mang lại hiệu quả cao và khả năng vận hành đơn giản, an toàn.
Thiết bị siêu âm công nghiệp để phá kết tinh và ổn định mật ong bằng quá trình xử lý trực tiếp trên đường ống có độ đồng đều cao.
Ảnh hiển vi của mật ong đã qua xử lý:
(a) Mẫu đối chứng. Trước khi được xử lý, mật ong có dạng mạng lưới các tinh thể hình kim. Các vòng tròn tối màu là bọt khí. (b) Các mẫu được xử lý nhiệt ở 40°C sau 20 min xử lý nhiệt; (c) các mẫu được xử lý ở 40°C+ siêu âm sau 20 min xử lý.
(Bài báo nghiên cứu và hình ảnh: ©Deora và cộng sự, 2013)
Xử lý mật ong bằng siêu âm
Xử lý bằng siêu âm là một phương án xử lý phi nhiệt thay thế cho nhiều sản phẩm thực phẩm dạng lỏng. Năng lượng cơ học của siêu âm được sử dụng để bất hoạt vi sinh vật và giảm kích thước hạt một cách nhẹ nhàng nhưng hiệu quả. Khi mật ong được xử lý bằng siêu âm, phần lớn tế bào nấm men bị tiêu diệt. Các tế bào nấm men sống sót sau quá trình xử lý siêu âm thường mất khả năng phát triển. Điều này làm giảm đáng kể tốc độ lên men của mật ong.
Xử lý bằng siêu âm cũng hóa lỏng mật ong bằng cách loại bỏ các tinh thể hiện có và ức chế sự kết tinh tiếp diễn trong mật ong. Xét về khía cạnh này, phương pháp này có tác dụng tương đương với việc gia nhiệt mật ong. Quá trình hóa lỏng có hỗ trợ siêu âm có thể diễn ra ở nhiệt độ xử lý thấp hơn đáng kể, khoảng 35°C, và có thể rút ngắn thời gian hóa lỏng xuống dưới 30 giây. Kai (2000) đã nghiên cứu quá trình hóa lỏng bằng siêu âm đối với các loại mật ong của Úc (Brush box, Stringy bark, Yapunyah và Yellow box). Các nghiên cứu cho thấy việc xử lý bằng siêu âm ở tần số 20kHz đã hóa lỏng hoàn toàn các tinh thể trong mật ong. Các mẫu được xử lý bằng siêu âm duy trì trạng thái lỏng trong khoảng 350 ngày (+20% so với xử lý nhiệt). Do mức độ tiếp xúc với nhiệt rất thấp, quá trình hóa lỏng bằng siêu âm giúp giữ lại hương thơm và mùi vị tốt hơn. Các mẫu được xử lý bằng siêu âm chỉ cho thấy mức tăng HMF rất thấp và mức giảm nhỏ về hoạt tính diastase. Do cần ít nhiệt năng hơn, việc ứng dụng siêu âm giúp tiết kiệm chi phí xử lý so với gia nhiệt và làm nguội thông thường.
Máy siêu âm công nghiệp UIP6000hdT để hóa lỏng và ổn định vi sinh cho mật ong.
Các nghiên cứu của Kai (2000) cũng cho thấy các loại mật ong khác nhau đòi hỏi cường độ và thời gian xử lý siêu âm khác nhau. Vì lý do này, chúng tôi khuyến nghị tiến hành thử nghiệm bằng hệ thống xử lý siêu âm để bàn. Các thử nghiệm sơ bộ nên được tiến hành ở chế độ theo mẻ, trong khi các thử nghiệm xử lý tiếp theo cần có buồng dòng chảy để tuần hoàn có áp suất hoặc thử nghiệm trên đường ống.
Nghiên cứu nói gì về quá trình phá kết tinh mật ong bằng siêu âm
Mật ong là dung dịch glucose quá bão hòa và có xu hướng tự kết tinh ở nhiệt độ phòng dưới dạng glucose monohydrat. Xử lý nhiệt từ lâu đã được sử dụng để hòa tan các tinh thể D-glucose monohydrat trong mật ong và trì hoãn quá trình kết tinh. Tuy nhiên, phương pháp này ảnh hưởng tiêu cực đến hương vị tinh tế của mật ong. Nhiều nhà nghiên cứu đã báo cáo những lợi ích của việc ứng dụng siêu âm công suất cao trong mật ong. Việc ứng dụng siêu âm đã được chứng minh là có thể loại bỏ các tinh thể hiện có và làm chậm quá trình kết tinh, tạo nên một công nghệ có hiệu quả về chi phí. Phân tích quá trình kết tinh cho thấy các mẫu mật ong được xử lý bằng siêu âm duy trì trạng thái lỏng lâu hơn so với mật ong được xử lý nhiệt. Ngoài ra, không ghi nhận ảnh hưởng đáng kể nào đến các thông số chất lượng mật ong như độ ẩm, độ dẫn điện hay pH. Các nghiên cứu đã cho thấy rằng, nhìn chung, xử lý bằng siêu âm (ví dụ với đầu dò siêu âm 24 kHz của thiết bị UP400St trong xử lý theo mẻ) giúp hòa tan tinh thể nhanh hơn so với xử lý nhiệt.
(xem Deora và cộng sự, 2013)
Basmacı (2010) đã so sánh xử lý bằng siêu âm và xử lý bằng áp suất thủy tĩnh cao như các phương án hóa lỏng mật ong. Trong khi xử lý bằng áp suất thủy tĩnh cao được chứng minh là quá tốn kém và không hiệu quả, siêu âm lại cho kết quả rất tốt. Do đó, xử lý bằng siêu âm được khuyến nghị để thay thế phương pháp xử lý nhiệt truyền thống đối với mật ong.
Önur và cộng sự (2018) cũng đi đến cùng kết luận khi so sánh xử lý nhiệt thông thường ở 50ºC, hóa lỏng bằng siêu âm và họ khuyến nghị xử lý mật ong bằng siêu âm thay cho xử lý nhiệt và xử lý bằng áp suất nhờ sự thuận tiện, thời gian xử lý ngắn hơn và mức suy giảm chất lượng thấp hơn.
Sidor và cộng sự (2021) đã so sánh hóa lỏng bằng siêu âm với gia nhiệt bằng vi sóng nhằm hòa tan tinh thể đường trong mật ong hoa đoạn, hoa keo và đa hoa. Một nhược điểm lớn của gia nhiệt bằng vi sóng là các giá trị HMF tăng đáng kể, hoạt tính enzyme thay đổi và chỉ số diastase giảm mạnh. Ngược lại, hóa lỏng bằng siêu âm chỉ gây ra những thay đổi nhỏ nhất đối với các đặc tính của mật ong, vì vậy nhóm nghiên cứu đã khuyến nghị rõ ràng việc xử lý mật ong bằng siêu âm để trì hoãn quá trình kết tinh.
Xử lý bằng siêu âm rút ngắn thời gian hóa lỏng mật ong ở thể rắn mà không làm suy giảm chất lượng.
Máy siêu âm lắp phía trên UIP2000hdT với cascatrode trên giá đỡ di động để hóa lỏng mật ong và hòa tan đường ở chế độ theo mẻ và trong dòng chảy.
Máy siêu âm hiệu suất cao để phá kết tinh và ổn định mật ong
Hielscher Ultrasonics sản xuất và cung cấp các máy siêu âm hiệu suất cao để chế biến thực phẩm dạng lỏng, chẳng hạn như hóa lỏng mật ong, giảm tinh thể (hòa tan đường, phá kết tinh) và ổn định vi sinh. Thiết bị siêu âm được phát triển chuyên biệt để xử lý mật ong cho phép xử lý đồng đều và đáng tin cậy. Điều này bảo đảm sản xuất mật ong chất lượng vượt trội đồng thời duy trì các tiêu chuẩn chất lượng. Để xử lý mật ong, Hielscher Ultrasonics cung cấp các sonotrode (đầu dò siêu âm) chuyên dụng, lý tưởng cho việc xử lý rất đồng đều các chất lỏng có độ nhớt cao như mật ong.
Bảng dưới đây cho biết năng lực xử lý gần đúng của các máy siêu âm của chúng tôi:
| Thể tích mẻ | Lưu lượng | Thiết bị được khuyến nghị |
|---|---|---|
| 10 đến 2000mL | 20 đến 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 đến 20L | 0,2 đến 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 đến 100L | 2 đến 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 đến 150L | 3 đến 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 đến 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | lớn hơn | cụm thiết bị UIP16000 |
Liên hệ với chúng tôi! / Đặt câu hỏi cho chúng tôi!
Thiết kế, sản xuất và tư vấn – Chất lượng sản xuất tại Đức
Các thiết bị siêu âm Hielscher nổi tiếng với chất lượng và tiêu chuẩn thiết kế cao nhất. Độ bền và khả năng vận hành dễ dàng cho phép tích hợp thuận lợi các thiết bị siêu âm của chúng tôi vào các cơ sở công nghiệp. Các thiết bị siêu âm Hielscher dễ dàng đáp ứng các điều kiện khắc nghiệt và môi trường đòi hỏi cao.
Hielscher Ultrasonics là công ty được chứng nhận ISO và đặc biệt chú trọng đến các thiết bị siêu âm hiệu suất cao với công nghệ tiên tiến nhất và tính thân thiện với người dùng. Tất nhiên, các thiết bị siêu âm Hielscher tuân thủ CE và đáp ứng các yêu cầu của UL, CSA và RoHs.
- hiệu suất cao
- công nghệ tiên tiến nhất
- độ tin cậy và độ bền
- xử lý theo mẻ và trên dòng chảy
- phù hợp với mọi thể tích – từ các mẻ nhỏ đến lưu lượng lớn mỗi giờ
- đã được chứng minh khoa học
- phần mềm thông minh
- mở rộng quy mô đơn giản, tuyến tính
- các tính năng thông minh (ví dụ: ghi nhật ký dữ liệu)
- CIP (vệ sinh tại chỗ)
Hielscher Ultrasonics sản xuất các thiết bị đồng nhất hóa bằng siêu âm hiệu suất cao cho các ứng dụng trộn, phân tán, nhũ hóa và chiết xuất ở quy mô phòng thí nghiệm, thí điểm và công nghiệp.
Tài liệu / Tài liệu tham khảo
- 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.
Những thông tin đáng biết
Kiến thức nền tảng về chế biến mật ong
Mật ong là sản phẩm có độ nhớt cao với vị, hương thơm, màu sắc và kết cấu đặc trưng.
Mật ong gồm glucose, fructose, nước, maltose, trisaccharide và các carbohydrate khác, sucrose, khoáng chất, protein, vitamin và enzyme, nấm men và các vi sinh vật chịu nhiệt khác cùng một lượng nhỏ axit hữu cơ (xem biểu đồ bên dưới). Hàm lượng cao các tetracycline, hợp chất phenolic và hydrogen peroxide trong mật ong tạo nên đặc tính kháng vi sinh vật của mật ong.
Thành phần dinh dưỡng và thành phần đường của mật ong (©www.honey.com)
Các enzyme trong mật ong
Mật ong chứa các enzyme tiêu hóa tinh bột. Enzyme nhạy cảm với nhiệt, do đó được dùng làm chỉ thị cho chất lượng mật ong và mức độ xử lý nhiệt. Các enzyme chính gồm invertase (α-glucosidase), diastase (α-amylase) và glucose oxidase. Đây là những enzyme quan trọng về mặt dinh dưỡng. Diastase thủy phân carbohydrate để dễ tiêu hóa. Invertase thủy phân sucrose và maltose thành glucose và fructose. Glucose oxidase xúc tác quá trình chuyển hóa glucose để tạo thành axit gluconic và hydrogen peroxide. Mật ong cũng chứa catalase và phosphatase axit. Hoạt tính enzyme thường được đo dưới dạng hoạt tính diastase và được biểu thị bằng chỉ số diastase (DN). Các tiêu chuẩn về mật ong quy định chỉ số diastase tối thiểu là 8 trong mật ong đã qua chế biến.
Nấm men và vi sinh vật trong mật ong
Mật ong sau khi thu hoạch chứa các thành phần không mong muốn, như nấm men (thường là loại ưa áp suất thẩm thấu cao, chịu đường) và các vi sinh vật chịu nhiệt khác. Chúng gây hư hỏng mật ong trong quá trình bảo quản. Số lượng nấm men cao khiến mật ong lên men nhanh. Tốc độ lên men của mật ong cũng tương quan với hàm lượng nước/độ ẩm. Độ ẩm 17% được coi là mức an toàn để làm chậm hoạt động của nấm men. Mặt khác, khả năng kết tinh tăng khi độ ẩm giảm. Số lượng nấm men từ 500cfu/mL trở xuống được coi là mức chấp nhận được về mặt thương mại.
Sự kết tinh / tạo hạt trong mật ong
Mật ong kết tinh tự nhiên vì đây là dung dịch đường quá bão hòa, với hàm lượng đường trên 70% so với hàm lượng nước khoảng 18%. Glucose tự kết tủa khỏi trạng thái quá bão hòa thông qua quá trình mất nước khi chuyển sang trạng thái bão hòa ổn định hơn của glucose monohydrate. Điều này dẫn đến sự hình thành hai pha – pha lỏng ở trên và dạng tinh thể rắn hơn ở dưới. Các tinh thể tạo thành một mạng lưới, giữ cố định các thành phần khác đang lơ lửng trong mật ong, từ đó tạo ra trạng thái bán rắn (National Honey Board, 2007). Sự kết tinh hoặc tạo hạt là hiện tượng không mong muốn vì gây ra vấn đề nghiêm trọng trong chế biến và tiếp thị mật ong. Ngoài ra, sự kết tinh còn hạn chế dòng chảy của mật ong chưa qua chế biến ra khỏi các thùng chứa bảo quản.
Xử lý nhiệt trong chế biến mật ong
Sau khi được thu lấy và lọc, mật ong được xử lý nhiệt để giảm độ ẩm và tiêu diệt nấm men. Việc gia nhiệt thực sự giúp hóa lỏng các tinh thể trong mật ong. Mặc dù xử lý nhiệt có thể làm giảm sự giảm độ ẩm một cách hiệu quả, giảm và trì hoãn sự kết tinh, đồng thời tiêu diệt hoàn toàn các tế bào nấm men, phương pháp này cũng làm suy giảm chất lượng sản phẩm. Việc gia nhiệt làm tăng đáng kể hàm lượng hydroxymethylfurfural (HMF). Giới hạn HMF tối đa được pháp luật cho phép là 40mg/kg. Ngoài ra, việc gia nhiệt làm giảm hoạt tính enzyme (ví dụ: diastase), ảnh hưởng đến các đặc tính cảm quan và làm giảm độ tươi của mật ong. Xử lý nhiệt cũng làm sẫm màu tự nhiên của mật ong (hóa nâu). Đặc biệt, việc gia nhiệt trên 90°C khiến đường bị caramen hóa. Do sự truyền nhiệt và tiếp xúc với nhiệt không đồng đều, xử lý nhiệt không tiêu diệt được đầy đủ các vi sinh vật chịu nhiệt.
Do những hạn chế của xử lý nhiệt, các nỗ lực nghiên cứu tập trung vào những phương pháp thay thế không dùng nhiệt, như bức xạ vi sóng, gia nhiệt hồng ngoại, siêu lọc và xử lý siêu âm. Là một phương pháp xử lý không dùng nhiệt, xử lý siêu âm mang lại những ưu điểm lớn so với các kỹ thuật xử lý mật ong thay thế khác.
Hielscher Ultrasonics sản xuất các máy đồng hóa siêu âm hiệu suất cao từ quy mô phòng thí nghiệm đến quy mô công nghiệp.