Việc áp dụng siêu âm điện có một số tác dụng có lợi đối với việc sản xuất kem chất lượng cao. Những lợi thế chính của sonication bao gồm giảm kích thước tinh thể và tăng tốc đóng băng trong kem. Qua đó, ultrasonication cải thiện chất lượng và cảm giác của người tiêu dùng đồng thời giảm chi phí sản xuất.

Hiệu ứng siêu âm trên sản xuất kem

Sản xuất kem liên quan đến một chế biến tinh vi để có được một sản phẩm thực phẩm ngọt chất lượng cao đáp ứng nhu cầu của khách hàng. Các bước chế biến được xây dựng công phu chủ yếu là từ thực tế là kem là một trong những thực phẩm phức tạp nhất: kem là một loại bọt cũng như nhũ tương. Nó chứa các tinh thể băng và hỗn hợp chất lỏng không đông lạnh. Siêu âm công suất cao được áp dụng trong quá trình sản xuất kem có thể thúc đẩy hạt nhân tinh thể băng để đẩy nhanh quá trình truyền nhiệt và khối lượng đi kèm với quá trình đông lạnh. Do đó, sonication làm giảm kích thước tinh thể và rút ngắn thời gian đông lạnh trong sản xuất kem. Nghiên cứu của Mortazavi và Tabatabaie cho thấy thời gian đóng băng trong chế biến kem có thể giảm khoảng 30% bằng sonication trong 20 phút.

Sản xuất kem và lợi ích của siêu âm

Để sản xuất kem, cần có hỗn hợp kem. Hỗn hợp kem này bao gồm sữa, sữa bột, kem, bơ hoặc chất béo thực vật, đường, khối khô, chất nhũ hóa, chất ổn định cũng như các chất phụ gia như trái cây, các loại hạt, hương vị và màu sắc. Hỗn hợp đặc biệt này phải được đồng nhất và thanh trùng, sau đó nó được khuấy chậm trong quá trình đóng băng để ngăn chặn sự hình thành tinh thể băng lớn. Qua đó, các bong bóng khí rất nhỏ được trộn lẫn trong (cái gọi là quá trình khí) để tạo bọt kem đạt được một món tráng miệng lạnh có kết cấu mịn. Ultrasonication thúc đẩy sự phân phối đồng đều của tất cả các thành phần của hỗn hợp kem và đóng góp cùng một lúc để thanh trùng. Đọc thêm về thanh trùng siêu âm thực phẩm lỏng tại đây!
Sau đó, ultrasonication được áp dụng trong giai đoạn đóng băng trong quá trình sản xuất kem. Ultrasonication thúc đẩy sự tạo hạt nhân và tăng trưởng của các tinh thể băng, do đó quá trình đóng băng được tăng tốc đáng kể. Đồng thời, sonication làm giảm kích thước của các tinh thể băng để thu được các tinh thể băng nhỏ đồng đều. Điều này mang lại cho kem một kết cấu mịn màng và cảm giác miệng dễ chịu – cả hai thuộc tính chất lượng, được đánh giá cao từ người tiêu dùng.

Các bước sản xuất kem

Việc sản xuất kem có năm giai đoạn:

1. chuẩn bị hỗn hợp kem
2. đồng nhất, thanh trùng, lão hóa hỗn hợp kem
3. đóng băng và sục khí
4. định hình và đúc
5. làm cứng và đóng gói

Các bước sản xuất kem.
Nguồn:Cẩm nang chế biến sữa. Xuất bản bởi Tetra Pak Processing Systems AB, Lund, Thụy Điển. trang 387.

Ultrasonically quảng bá kem đông lạnh

Trong quá trình đóng băng, các tinh thể được hình thành nước siêu lạnh fom. Hình thái của các tinh thể băng đóng một vai trò quan trọng liên quan đến các tính chất văn bản và vật lý của thực phẩm đông lạnh và nửa đông lạnh. Vì kích thước và sự phân bố của các tinh thể băng có tầm quan trọng đặc biệt đối với chất lượng của các sản phẩm mô tan băng, đối với kem, các tinh thể băng nhỏ hơn được ưa thích vì các tinh thể lớn dẫn đến kết cấu băng giá. Hạt nhân là yếu tố quan trọng nhất để kiểm soát sự phân bố kích thước tinh thể trong quá trình kết tinh. Qua đó, tốc độ đóng băng thường là thông số được sử dụng để kiểm soát kích thước và kích thước phân bố của các tinh thể đá trong kem. Trong quá trình đánh bông và đóng băng, không khí được tiêm để đạt được kết cấu mịn của kem. Cái gọi là "chạy quá mức", lượng không khí được tiêm, được cân xứng - đặc biệt là với công thức cụ thể - tỷ lệ thuận với thể tích kết hợp của chất rắn và nước. Vì vậy, việc chạy quá mức khác nhau do các công thức kem khác nhau và các luồng chế biến. Kem tiêu chuẩn cho thấy sự chạy quá mức 100%, có nghĩa là sản phẩm cuối cùng bao gồm một khối lượng tương đương của hỗn hợp kem và bong bóng khí.
Việc sử dụng bộ xử lý siêu âm hiệu suất cao của Hielscher dẫn đến chất lượng kem tốt hơn bằng cách thúc đẩy kết tinh, giảm kích thước tinh thể băng và tránh sự phát triển của bề mặt đóng băng. Một sự nhất quán tốt hơn và cảm giác miệng kem hơn đạt được do kích thước tinh thể kem giảm và phân phối bong bóng khí tăng cường. Đóng băng ngắn hơn đáng kể với thời gian đóng băng giảm khoảng 30% dẫn đến công suất quy trình cao hơn và quy trình sản xuất tiết kiệm năng lượng hơn.

Khoa học đã chứng minh: Cải thiện chất lượng kem do sonication

Aslan và Dogan (2021) đã điều tra tác động của sonication đối với sản xuất kem bằng cách sử dụng sonicator loại đầu dò Hielscher UP400St (xem hình bên trái). Kết quả nghiên cứu đã chứng minh rằng siêu âm thúc đẩy giảm kích thước của các hạt do xâm thực. Rõ ràng là sonication cải thiện chất lượng kem và các sản phẩm thực phẩm đông lạnh vì nó tạo ra kích thước đá pha lê nhỏ hơn. Vì các tinh thể đá mang lại cảm giác miệng độc đáo cho kem, điều rất quan trọng là phải thu được các tinh thể nhỏ nhất trong quá trình đông lạnh để ngăn ngừa cấu trúc sạn, đạt được độ mịn và mềm mong muốn của kem. Nghiên cứu này cũng kết luận rằng siêu âm đồng nhất cung cấp một nhũ tương phân tán tốt. Được thử nghiệm bởi một hội đồng người tiêu dùng về cảm giác và hương vị thực phẩm, nó đã được chứng minh rằng đồng nhất hóa hỏa táng đá siêu âm giúp đáp ứng sở thích của người tiêu dùng với các tinh thể băng nhỏ hơn và cảm giác miệng dễ chịu tương quan của kem.
(xem Aslan và Dogan, 2021)

Bộ vi xử lý thực phẩm siêu âm hiệu suất cao để sản xuất kem

Hielscher Ultrasonics có kinh nghiệm lâu năm trong việc áp dụng siêu âm điện trong thực phẩm & ngành đồ uống cũng như nhiều ngành công nghiệp khác. Bộ vi xử lý siêu âm của chúng tôi được trang bị sonotrodes và tế bào dòng chảy (các bộ phận ướt) dễ làm sạch (CIP tại chỗ / khử trùng tại chỗ).
Hielscher Ultrasonics sonicators công nghiệp có thể cung cấp biên độ rất cao trong hoạt động liên tục 24/7. Việc kiểm soát chính xác biên độ từ cường độ nhẹ đến cường độ cao là rất quan trọng để tinh chỉnh quá trình sonication theo các đặc tính sản phẩm mục tiêu của công thức kem.
Với bộ xử lý thực phẩm siêu âm ở bất kỳ kích thước nào, Hielscher cung cấp các hệ thống đáng tin cậy cho việc xử lý hàng loạt và liên tục các sản phẩm thực phẩm và đồ uống, bao gồm cả kem. Trong khi đối với một gelatery thủ công nhỏ, các mô hình sonicator UP400ST (400 watt) hoặc UIP1000hdT (1000 watt) cung cấp đủ công suất xử lý, một cơ sở sản xuất kem công nghiệp sẽ cài đặt các mô hình sonicator thông lượng cao UIP6000hdT (6000 watt) hoặc UIP16000hdT (16.000 watt).
Bảng dưới đây cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của máy siêu âm:

Văn học/tài liệu tham khảo