Ultrasonication và các ứng dụng đa dạng của nó trong chế biến thực phẩm

Siêu âm điện cung cấp khả năng đa dạng cho các ứng dụng chế biến thực phẩm hiệu quả và đáng tin cậy. Các ứng dụng phổ biến nhất trong ngành công nghiệp thực phẩm bao gồm trộn & đồng nhất, nhũ hóa, phân tán, phá vỡ tế bào và chiết xuất vật liệu nội bào, kích hoạt hoặc khử hoạt tính của các enzyme (phụ thuộc vào cường độ siêu âm), bảo quản, ổn định, hòa tan và kết tinh, hydro hóa, làm mềm thịt, trưởng thành, lão hóa và oxy hóa, cũng như khử khí và sấy phun.

Chúng tôi giới thiệu cho bạn dưới đây các ứng dụng được lựa chọn khác nhau của Hielscher sonicators trong chế biến thực phẩm. Vui lòng nhấp vào các liên kết cụ thể để có được thông tin chuyên sâu về ứng dụng mà bạn quan tâm!

Khai thác hương vị và các hợp chất hoạt tính sinh học bằng siêu âm

Chiết xuất siêu âm được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm để thu hồi hiệu quả các hợp chất sinh học hoạt tính, phân tử hương vị và protein bằng cách áp dụng sóng siêu âm cường độ cao, giúp tăng cường quá trình chuyển khối và phá vỡ cấu trúc tế bào. Các hiệu ứng cavitation sinh ra từ quá trình này làm tăng năng suất và tốc độ chiết xuất, đồng thời hoạt động ở nhiệt độ thấp, giúp bảo toàn các hợp chất nhạy cảm và cho phép quá trình xử lý sạch, có thể mở rộng quy mô mà không cần sử dụng dung môi mạnh.

Chiết xuất siêu âm thường được sử dụng để chiết xuất các hợp chất sinh học hoạt tính. Các ví dụ nổi bật về chiết xuất siêu âm bao gồm:

 

 

Quá trình emulsification bằng sóng siêu âm của sốt, nước sốt và kem

Bằng cách áp dụng siêu âm vào hỗn hợp dầu/nước, các đầu bếp và nhà khoa học thực phẩm đang đạt được các hỗn hợp nhũ tương siêu mịn và ổn định. – Không sử dụng nhiệt độ quá cao hoặc chất phụ gia tổng hợp. Từ sốt kem mịn màng, nước sốt giấm mượt mà đến kem không chứa sữa và bọt kem tinh tế, công nghệ siêu âm cavitation cho phép kiểm soát chính xác kích thước giọt và độ phân tán.
Tìm hiểu thêm về các hỗn hợp thực phẩm bằng sóng siêu âm!

Lên men siêu âm sữa chua

Sữa chua là một sản phẩm sữa lên men có thể được sản xuất bằng sữa một mình hoặc bằng cách bổ sung nuôi cấy vi khuẩn. Các chủng Bifidobacteria (ví dụ BB-12, BB-46, B breve) là những chế phẩm sinh học phổ biến được sử dụng để lên men sữa chua. Siêu âm cavitation áp dụng cho các tế bào vi khuẩn có thể gây ra sự phá hủy của họ và đồng thời, giải phóng β-galactosidase. β-galactosidase là một enzyme hydrolase được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp chế biến sữa. Quá trình lên men hỗ trợ siêu âm được tăng tốc do thủy phân lactose nhanh hơn do sự giải phóng siêu âm gây ra β-galactosidase từ các tế bào bifidobacteria.
Sự đồng nhất siêu âm ảnh hưởng đến sự phá vỡ các khối chất béo sữa và phân phối kích thước rất tốt.
Ultrasonication có thể tăng tốc độ lên men (giảm tổng thời gian sản xuất lên đến 40%) và cải thiện các đặc tính chất lượng của sữa chua, dẫn đến độ nhớt cao hơn, coagulum mạnh hơn và kết cấu vượt trội.

Siêu âm đồng nhất sữa

Sữa (ví dụ: sữa bò, trâu, dê hoặc lạc đà) là một hệ nhũ tương hoặc chất keo bao gồm các hạt bơ trong chất lỏng gốc nước có chứa carbohydrate hòa tan, protein và khoáng chất. Vì chất béo và nước có xu hướng tách thành hai giai đoạn, sữa phải được đồng nhất để có được một sản phẩm đồng đều. Đồng nhất hóa có nghĩa là sự phân bố đồng đều của các phân tử chất béo trong chất lỏng sữa. Siêu âm là một phương pháp nổi tiếng được sử dụng cho các ứng dụng khác nhau trong chế biến sữa. Điều trị siêu âm sữa dẫn đến các khối chất béo đồng nhất, được phân phối đồng đều và đồng đều. Việc đồng nhất hóa bằng siêu âm công suất cao cũng có hiệu quả đối với các chất thay thế sữa (thuần chay / không chứa sữa) có nguồn gốc từ thực vật như sữa dừa hoặc sữa đậu nành.
Nghiên cứu của Sfakianakis và Tzia (2012) cho thấy đồng nhất siêu âm làm giảm kích thước của khối chất béo sữa (MFG). Những hình ảnh hiển vi dưới đây cho thấy ảnh hưởng của sonication đến kích thước giọt chất béo sữa. Biên độ thấp (150W) không có hiệu ứng đồng nhất thỏa đáng (Hình 2) ; kích thước MFG và sự phân bố của chúng tương tự như sữa chưa được xử lý (so sánh hình 1 và 2). Siêu âm biên độ trung bình (267,5, 375 W) có tác dụng đồng nhất tốt; Đường kính trung bình MFG là 2 μm (Hình 3, 4). Siêu âm biên độ cao hơn (750W) làm giảm kích thước MFG chủ yếu (Hình 6), khiến chúng hầu như không nhìn thấy được ở kính hiển vi quang học (độ phóng đại 100x); Kích thước đường kính trung bình của chúng là 0,3 μm.

Chandrapala et al. (2012) đã điều tra ảnh hưởng của ultrasonication trên casein và canxi. Họ đã áp dụng sóng siêu âm (20kHz) cho các mẫu sữa tách kem tươi, casein micellar hoàn nguyên và bột casein. Họ sonicated các mẫu cho đến khi các khối chất béo sữa được giảm xuống còn khoảng 10nm. Phân tích sữa sonicated cho thấy kích thước của các micelle casein không thay đổi. Một sự gia tăng nhỏ trong whey protein hòa tan và giảm độ nhớt tương ứng cũng xảy ra trong vài phút đầu tiên của sonication. Nghiên cứu đã xác định rằng các micelle casein ổn định trong quá trình sonication và nồng độ canxi hòa tan không bị ảnh hưởng bởi việc điều trị bằng siêu âm. [Chandrapala và cộng sự 2012]

Kết tinh đường siêu âm cho bánh kẹo

Kiểm soát sonication cho phép bắt đầu gieo hạt tinh thể (tạo ra hạt nhân) và ảnh hưởng đến sự phát triển tinh thể. Dưới chiếu xạ siêu âm, nhỏ hơn và do đó nhiều tinh thể được hình thành. Siêu âm hỗ trợ quá trình kết tinh theo hai cách: Thứ nhất, siêu âm điện là một công cụ rất hiệu quả để tạo ra một giải pháp đồng đều, đó là chất khởi đầu cho sự kết tinh. Trong giai đoạn thứ hai, siêu âm hỗ trợ sự hình thành một số lượng lớn hạt nhân. Trong khi tạo mầm kém tạo ra số lượng tinh thể lớn thấp hơn, tạo mầm hiệu quả tạo thành một lượng lớn tinh thể nhỏ có kích thước mịn. Trong lĩnh vực âm thanh, thậm chí có thể bắt đầu tạo mầm cho các loại đường thường không thích kết tinh (ví dụ D-fructose, sorbitol).
Việc sửa đổi siêu âm kết tinh là thú vị cho việc xây dựng kẹo, bánh kẹo, lây lan, kem, kem đánh bông và sô cô la.

Siêu âm hydrogenation của dầu ăn

Quá trình hydro hóa dầu thực vật là một quá trình quy mô lớn công nghiệp quan trọng. Bằng cách hydro hóa, dầu thực vật lỏng được chuyển đổi thành chất béo rắn hoặc bán rắn (ví dụ bơ thực vật). Về mặt hóa học, các axit béo không bão hòa được chuyển đổi trong quá trình Chuyển pha xúc tác phản ứng hydro hóa thành axit béo bão hòa tương ứng của chúng bằng cách thêm các nguyên tử hydro vào các liên kết đôi. Quá trình xúc tác này có thể được tăng tốc bằng siêu âm công suất cao. Một chất xúc tác thường được sử dụng là niken. Chất béo hydro hóa được sử dụng rộng rãi làm chất rút ngắn trong các sản phẩm bánh. Một lợi thế của chất béo bão hòa là xu hướng oxy hóa thấp hơn và do đó giảm nguy cơ ôi thiu.

Siêu âm hóa lỏng mật ong

Siêu âm cung cấp một phương pháp không nhiệt hiệu quả, tinh thể trong mật ong để hóa lỏng và phá hủy men, mà không ảnh hưởng đến chất lượng mật ong.
Bấm vào đây để tìm hiểu thêm!

Siêu âm ổn định nước ép và sinh tố

Là một kỹ thuật xử lý thực phẩm không nhiệt, siêu âm cung cấp một phương pháp điều trị nhẹ nhưng hiệu quả, tăng cường hương vị, ổn định và bảo quản nước ép, sinh tố, nước sốt và xay nhuyễn. Kết quả của phương pháp điều trị nước ép siêu âm bao gồm cải thiện hương vị, ổn định và bảo quản.
Đọc ở đây thêm về sự cải thiện siêu âm của nước ép & Smoothies!
Đọc thêm về chế biến cà chua siêu âm!
Tìm hiểu cách siêu âm bảo quản nước ép dâu tây có đường stevia đồng thời tăng cường thành phần dinh dưỡng!

Siêu âm lão hóa rượu vang & Rượu

Siêu âm điện hỗ trợ việc ngâm rượu vang và rượu mạnh do khả năng khai thác hiệu quả của nó và tăng cường đáng kể chuyển khối lượng giữa mô gỗ và đồ uống có cồn.
Nhấn vào đây để tìm hiểu thêm về khả năng xử lý rượu vang siêu âm!
Quá trình lên men của rượu vang, phải, bia và rượu sake cũng có thể được tăng lên đáng kể. Tốc độ tăng tốc từ 50% đến 65% đã đạt được!
Để biết thêm thông tin về quá trình lên men hỗ trợ siêu âm, vui lòng nhấp vào đây!

Ultrasonically tăng tốc kem đông lạnh

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 phẩm màu. Hỗn hợp đặc biệt này phải được đồng nhất hóa và tiệt trùng, sau đó nó được khuấy từ từ trong quá trình đóng băng để ngăn chặn sự hình thành của tinh thể băng lớn. Qua đó, các bọt khí rất nhỏ được trộn vào (được gọi là quá trình sục khí) để tạo bọt cho kem đạt được một món tráng miệng lạnh có kết cấu mịn. Đây là bước quá trình, nơi ultrasonication có thể được áp dụng để nâng cao chất lượng kem.
Trong quá trình đông lạnh, các tinh thể được hình thành từ nước siêu lạnh. Hình thái của các tinh thể băng đóng vai trò quan trọng đối với các đặc tính cấu trúc và vật lý của thực phẩm đông lạnh và bán đông lạnh. Kích thước và phân bố của các tinh thể băng có ý nghĩa đặc biệt đối với chất lượng của sản phẩm thịt đông lạnh sau khi rã đông. Đối với kem, các tinh thể băng nhỏ được ưa chuộng vì các tinh thể lớn gây ra kết cấu băng giá. Quá trình kết tinh là yếu tố quan trọng nhất để kiểm soát phân bố kích thước tinh thể trong quá trình kết tinh. Do đó, tốc độ đông lạnh thường là thông số được sử dụng để kiểm soát kích thước và phân bố kích thước của tinh thể băng trong kem. Trong quá trình đánh bông và đông lạnh, không khí được bơm vào để đạt được kết cấu mịn màng của kem. Cái gọi là “vượt quá”Lượng không khí được bơm vào được điều chỉnh tỷ lệ – cụ thể theo công thức cụ thể – theo tỷ lệ với thể tích tổng của chất rắn và nước. Do đó, tỷ lệ bọt khí thay đổi tùy thuộc vào công thức kem và quy trình sản xuất. Kem tiêu chuẩn có tỷ lệ bọt khí 100%, nghĩa là sản phẩm cuối cùng có thể tích bằng nhau giữa hỗn hợp kem và bọt khí.
Việc sử dụng máy đồng nhất siêu âm công suất cao Hielscher cung cấp chất lượng kem tốt hơn bằng cách giảm kích thước tinh thể đá và tránh sự xâm nhập 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 bọt khí tăng cường. Thời gian đóng băng ngắn hơn đáng kể dẫn đến công suất quy trình cao hơn và quy trình sản xuất tiết kiệm năng lượng hơn.

Sục khí siêu âm của bột

Các sản phẩm thực phẩm có cấu trúc xốp như bánh bông lan có thể được cải thiện đáng kể bằng công nghệ siêu âm. Việc áp dụng siêu âm công suất cao trong giai đoạn trộn bột giúp nâng cao chất lượng bánh bông lan về độ cứng thấp hơn, độ đàn hồi, độ kết dính và độ bền cao hơn. Trong các thử nghiệm, tất cả các nguyên liệu đã được trộn đều theo phương pháp "all-in".” Phương pháp này bao gồm bột mì nguyên cám ít protein, chất nhũ hóa, bột ngô, đường, bột nở, muối và trứng tươi nguyên quả được thêm vào cùng lúc để tạo thành hỗn hợp bột. Trước khi siêu âm, các nguyên liệu đã được trộn đều để đảm bảo sóng siêu âm được áp dụng đều trên hỗn hợp bột. Bánh được siêu âm có độ cứng thấp hơn, độ dính thấp hơn và độ dai thấp hơn, trong khi độ đàn hồi, độ kết dính và độ đàn hồi của bánh cao hơn so với bánh đối chứng.

Kết tinh siêu âm và conching của sô cô la

Sonication nổi tiếng với khả năng khai thác của nó. Từ hạt ca cao, bơ ca cao có thể được giải phóng khỏi các tế bào bằng cách xay xát và chiết xuất siêu âm.
Siêu âm là một kỹ thuật thay thế để phá vỡ các tinh thể đường trong sô cô la và do đó cung cấp các hiệu ứng tương tự như conching.

Siêu âm làm mềm thịt

Việc áp dụng sóng siêu âm mạnh mẽ cho thịt dẫn đến làm mềm cấu trúc thịt. Một sự làm mềm đáng kể đạt được bằng cách giải phóng protein myofibrillar từ các tế bào cơ. Bên cạnh hiệu quả làm mềm, siêu âm cũng cải thiện khả năng liên kết nước và độ gắn kết của thịt.
Tìm thêm thông tin về làm mềm thịt bằng siêu âm điện và sonicator MeatBuzzer tại đây!

Sonication trong nhà bếp và quán bar

Bộ xử lý thực phẩm siêu âm cũng đã tìm đường đến nhà bếp dành cho người sành ăn. Hielscher ultrasonicators được sử dụng bởi đầu bếp cao cấp như bởi hai đầu bếp được trao giải thưởng sao Michelin Sang-Hoon Degeimbre.
Bấm vào đây, nếu bạn quan tâm đến công thức của kho tôm siêu âm nổi tiếng của mình!
Đối với công thức pha chế cocktail siêu âm, bấm vào đây!

 

Sonicators cho chế biến thực phẩm Kosher và Halal

Hielscher Ultrasonics có thể cung cấp chứng nhận kosher hoặc halal cho sonicators của nó theo yêu cầu. Điều này có nghĩa là sonicators đã được sản xuất và xử lý theo các hướng dẫn nghiêm ngặt của các luật chế độ ăn uống tôn giáo này. Chứng nhận Kosher đảm bảo rằng sonicators đã được sản xuất mà không có bất kỳ sản phẩm phụ động vật hoặc dẫn xuất nào, trong khi chứng nhận halal xác minh rằng sonicators đã được xử lý theo cách phù hợp với các nguyên tắc ăn kiêng Hồi giáo.

Nếu bạn yêu cầu một sonicator Hielscher được chứng nhận kosher hoặc halal, vui lòng liên hệ với chúng tôi và chúng tôi sẽ sẵn lòng sắp xếp cho các chứng nhận cần thiết.