الموجات فوق الصوتية عالية القدرة لتحسين العصائر والسموذي

وجد باحثون من الجامعة التقنية في برلين أن المعالجة بالموجات فوق الصوتية طريقة فعّالة للغاية لتحسين عصائر الفواكه والخضروات وكذلك السموذي. وبوصفها تقنية غير حرارية لمعالجة الأغذية، توفر الموجات فوق الصوتية معالجة لطيفة وفعّالة في الوقت نفسه، تعزز النكهات وتثبّت العصائر والمهروسات وتحفظها. وتشمل نتائج معالجة العصائر بالموجات فوق الصوتية تحسين النكهات والتثبيت والحفظ.

يُعد استخدام الموجات فوق الصوتية في عمليات إنتاج الأغذية مجالًا يحظى باهتمام متزايد من مصنّعي الأغذية. وعلى خلاف الموجات فوق الصوتية منخفضة الشدة (شدات < 1 W/cm²)، التي يمكن استخدامها في الاختبارات غير الإتلافية والتصوير، تُحدث الموجات فوق الصوتية عالية القدرة (شدات > 5 W/cm²) تغييرات في المادة، ويمكن استخدامها لتحسين عمليات متنوعة في صناعة الأغذية. والموجات فوق الصوتية هي موجات انضغاط تتفاعل ميكانيكيًا مع المنتج أثناء المعالجة بالموجات فوق الصوتية. ويمكن لدورات الانضغاط والتخلخل أن تؤثر في بنية الخلايا. وعند سعات ضغط مرتفعة، تُحدث الموجات فوق الصوتية عالية القدرة التجويف، أي نمو فقاعات الغاز وانهيارها إلى الداخل، وهو ما تصاحبه ذروات في الضغط ودرجة الحرارة ويؤدي إلى تجانس الأنظمة المشتتة وتثبيتها. وقد بحثت Hielscher Ultrasonics وباحثون من قسم التكنولوجيا الحيوية الغذائية وهندسة عمليات الأغذية في الجامعة التقنية في برلين التأثيرات الإيجابية للموجات فوق الصوتية في تحسين جودة السموذي وثباته ومذاقه؛ وهو مشروبات مخلوطة ومبرّدة مصنوعة من عصائر الفواكه والخضروات ومهروساتها.

على الرغم من عدم وجود نص قانوني يقصر مكونات السموذي على منتجات الفواكه والخضروات الخالصة، يعتزم المنتجون طرحه في السوق بوصفه منتجات صحية وقيّمة. ولذلك، يسعون إلى إنتاجه دون إضافة مثبتات أو معززات نكهة أو ملونات. غير أن العصائر والمهروسات غالبًا ما تحتوي على نسب مرتفعة من اللب. ومن ثم، فإنها تميل إلى انفصال الأطوار، مما يؤدي إلى مظهر أقل جاذبية للمنتج. ولهذا السبب، تحتوي معظم أنواع السموذي المتاحة حاليًا على الموز بوصفه مكونًا رئيسيًا، إذ يقلل انفصال الأطوار نتيجة زيادة اللزوجة.

 
يمكن استخدام الموجات فوق الصوتية لتفكيك جسيمات اللب والتأثير في توزيع أحجام الجسيمات. ويؤدي صغر حجم الجسيمات إلى انخفاض سرعة الترسب، مما يقلل الترسب ويحسن الثبات أثناء التخزين. علاوة على ذلك، قد يؤدي تفكك الجسيمات هذا إلى زيادة تحرر مكونات النكهة والأصباغ الملونة ومكونات الخلايا، مثل السكر أو مركبات الرائحة المتطايرة، إلى العصير. وتتمثل النتيجة في تحسن شدة اللون والحلاوة والانطباع العطري. كذلك، يؤثر انخفاض حجم الجسيمات في الإحساس داخل الفم، مما يؤدي إلى انطباع عام أكثر نعومة.
لضمان مدة صلاحية محددة للسموذي، يجب بسترة الخلطات. غير أن المعالجات الحرارية تؤثر دائمًا في جودة المنتج ولونه والانطباع عن طزاجته. ولذلك، يُعد خفض درجات حرارة المعالجة أحد محاور الاهتمام الرئيسية في صناعة الأغذية. وللموجات فوق الصوتية تأثير تآزري في تعطيل الكائنات الحية الدقيقة والإنزيمات عند استخدامها بالتزامن مع الحرارة، فيما يُسمى المعالجة الحرارية بالموجات فوق الصوتية، أو مع ضغط مرتفع، فيما يُسمى المعالجة بالموجات فوق الصوتية تحت الضغط. كما أن هناك نتائج إيجابية معروفة للجمع بين العوامل الثلاثة جميعها، فيما يُسمى المعالجة الحرارية بالموجات فوق الصوتية تحت الضغط. ويُفترض أن الخلايا المعالجة بالموجات فوق الصوتية تصبح أكثر تأثرًا بعوامل الإجهاد الأخرى، مثل الضغط والحرارة. كذلك، يمكن للموجات فوق الصوتية تفكيك الطبقات الحدّية وإحداث الخلط، مما يحسن انتقال الحرارة. ولذلك، يتمثل محور آخر للمشروع البحثي في خفض درجات حرارة البسترة من خلال تطوير عملية حفظ بمساعدة الموجات فوق الصوتية. ويُستهدف تحسين جودة المنتج وخفض تكاليف الطاقة مع الحفاظ على سلامة المنتج ومدة صلاحيته أو تعزيزهما.
قد تمثل التأثيرات الشاملة للموجات فوق الصوتية، التي يمكن أن تتيح التحسين المتزامن لخصائص الترسب والمذاق والمظهر والإحساس داخل الفم والثبات الميكروبيولوجي والإنزيمي للسموذي بوصفه منتجات عالية القيمة، ميزة مهمة لصناعة الأغذية وتسويق مشروبات الفواكه والخضروات الطازجة مستقبلًا. علاوة على ذلك، يمكن خفض نسبة الموز أو غيره من المكونات عالية اللزوجة عند تحسين ثبات المنتج بواسطة المعالجة بالموجات فوق الصوتية، مما يتيح ابتكار أنواع جديدة من السموذي.
جهة الاتصال في الجامعة التقنية في برلين:
K. Schoessler
katharina.schoessler(at)tu-berlin.de
الهاتف:+49 (0)30-3147 1847
 

يسارًا: عصير برتقال غير معالج؛ يمينًا: عصير برتقال معالج بالموجات فوق الصوتية
ينتج التجانس عالي القص بالموجات فوق الصوتية عصيرًا ثابتًا دون ترسب