تجنيس حليب الصويا بالموجات فوق الصوتية
- تتمثل تحديات إنتاج حليب الصويا في إنتاج مشروب قائم على الصويا، لذيذ وعالي الجودة الغذائية، في ظل ظروف معالجة عالية الكفاءة.
- يوفر التجنيس والبسترة بالموجات فوق الصوتية مزايا حليب صويا صحي ذي قيمة غذائية عالية وخصائص تتيح ثباته أثناء التخزين، إلى جانب ثبات ميكانيكي وميكروبيولوجي عالٍ.
إنتاج حليب الصويا بمساعدة الموجات فوق الصوتية
تُعدِّل معالجة قاعدة الصويا وحليب الصويا بالموجات فوق الصوتية الخصائص الفيزيائية الكيميائية (تغيرات في الجزيئات الكبيرة، وتعطيل الإنزيمات)، وتحقق تجنيسًا منتظمًا ودقيق الحجم، وتحسِّن الخصائص الريولوجية. الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية ينتج عنه حليب نباتي مستقر ذاتيًا، بينما يضمن الحفظ بالموجات فوق الصوتية وتعطيل الكائنات الحية الدقيقة الثبات الميكروبي. وإلى جانب تحسين القيمة الغذائية والثبات والنكهة، تتميز المعالجة بالموجات فوق الصوتية بكفاءتها في استهلاك الطاقة والوقت. وبالمقارنة مع الطرق التقليدية، تستهلك المعالجة بالموجات فوق الصوتية طاقة أقل وتحقق كفاءة أعلى من حيث الوقت.
تغطي المجانسات بالموجات فوق الصوتية كامل الطاقة الإنتاجية لإنتاج حليب الصويا، وتحقق حفظًا محسَّنًا، وتتيح تنوعًا وظيفيًا لخط الإنتاج. ويمكن ضبط المجانسات بالموجات فوق الصوتية المدمجة في خط الإنتاج بسهولة وفقًا لأهداف الإنتاج، مما يتيح إنتاج سمات نكهة متنوعة (مثل النكهة البقولية وغير البقولية) وخصائص وظيفية متنوعة للمنتج بمجرد تغيير معلمات المعالجة.
تتميز المعالجة بالموجات فوق الصوتية بكفاءة عالية في تجنيس حليب الصويا وحفظه
نكهات الصويا وتأثير الموجات فوق الصوتية
تتيح المعالجة بالموجات فوق الصوتية التأثير في نكهة قاعدة الصويا: يمكن إنتاج منتجات حليب الصويا بنكهة بقولية قوية تجذب العملاء الآسيويين المستهدفين، بينما يفضل المستهلكون الغربيون مذاقًا ناعمًا غير بقولي. ومن خلال ضبط معلمات المعالجة بالموجات فوق الصوتية (السعة، ومدة المعالجة بالموجات فوق الصوتية، ودرجة الحرارة، والضغط)، يمكن الحصول على نكهة قوية أو خفيفة. وهذا يعني أنه يمكن استخدام النظام نفسه القائم على الموجات فوق الصوتية لإنتاج سمات مختلفة لنكهة الصويا بصورة انتقائية، بهدف تصنيع أنواع متنوعة من المنتجات تلبي تفضيلات الأسواق المستهدفة المختلفة.
تعطيل الإنزيمات بالموجات فوق الصوتية
يرتبط مذاق فول الصويا القوي أساسًا بنشاط إنزيم الليبوأوكسيجيناز (LOX). ويُعد تعطيل هذا الإنزيم LOX أحد الأهداف الرئيسية لأنظمة المعالجة الحديثة.
المعالجة بالموجات فوق الصوتية المصحوبة بالحرارة والضغط (MTS) – أي المعالجة بالموجات فوق الصوتية في ظروف ضغط ودرجة حرارة مرتفعين – طريقة مثبتة لتعطيل إنزيم الليبوأوكسيجيناز (LOX). ويسبب نشاط الليبوأوكسيجيناز أكسدة الأحماض الدهنية والأصباغ. وتؤدي الموجات فوق الصوتية الشديدة إلى تعطيل إنزيمات مثل الليبوأوكسيجيناز والبيروكسيداز وأوكسيداز متعدد الفينول، أو تمسُّخها.
ثبت أن MTS أداة فعالة لتعطيل بعض الإنزيمات الأخرى، مثل الليبوأوكسيجيناز والبيروكسيداز، وكذلك البروتياز والليباز الناتجين عن البكتيريا المحبة للبرودة. (Kuldiloke 2002: 2)
مزايا إنتاج حليب الصويا بالموجات فوق الصوتية
- مردود استخلاص مرتفع
- نكهة مستساغة
- ثبات ميكانيكي
- ثبات ميكروبيولوجي / حفظ
- تعطيل الإنزيمات
- كفاءة استهلاك الطاقة
الثبات الميكروبيولوجي من خلال الحفظ بالموجات فوق الصوتية
تُعرف الموجات فوق الصوتية، سواء استُخدمت وحدها أو مع الحرارة (المعالجة بالموجات فوق الصوتية المصحوبة بالحرارة)، أو الضغط (المعالجة بالموجات فوق الصوتية المصحوبة بالضغط)، أو الحرارة والضغط معًا (المعالجة بالموجات فوق الصوتية المصحوبة بالحرارة والضغط)، بأنها طريقة فعالة لتعطيل إنزيمات غذائية متنوعة مثل الليبوأوكسيجيناز والبيروكسيداز وأوكسيداز متعدد الفينول، وكذلك الليباز والبروتياز المقاومين للحرارة. وتدمر الموجات فوق الصوتية القوية الكائنات الحية الدقيقة، مما يؤدي إلى تعطيلها ومن ثم تحقيق الثبات الميكروبي للمنتج. وينتج تعطيل الكائنات الحية الدقيقة الممرضة والمسببة للفساد أو الإنزيمات بواسطة المعالجة بالموجات فوق الصوتية أساسًا عن تأثيرات فيزيائية (التجويف، والقوى الميكانيكية) و/أو كيميائية.
استخلاص بروتين الصويا وعزله باستخدام الموجات فوق الصوتية
يتيح تطبيق الموجات فوق الصوتية عالية القدرة على معزول بروتين الصويا (SPI) ومركَّز بروتين الصويا (SPC) تعديل بروتين الصويا بصورة موجَّهة للحصول على مضاف غذائي ذي خصائص وظيفية عالية. وتتضمن أفكار عديدة لمنتجات جديدة استخدام بروتينات الصويا أساسًا لها، وتتيح المعالجة بمساعدة الموجات فوق الصوتية التصنيع الصناعي لمنتجات فائقة الجودة، مثل مشروبات السموذي النباتية الخالية من الألبان، وبدائل الجبن، والحساء القائم على كريمة الصويا، ومستحضرات الدهن، وتتبيلات السلطة الكريمية.
تؤدي المعالجة بالموجات فوق الصوتية باستخدام جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية قوي (مثل UIP2000hdT) إلى تغيرات كبيرة في الموصلية، وتزيد ذوبانية مركَّزات بروتين الصويا، وتزيد مساحة السطح النوعية بدرجة كبيرة، وهو أمر مهم لقوام الأغذية، وترفع قيم مؤشر نشاط الاستحلاب (EAI). وينخفض متوسط القطر المرجَّح بالكتلة D ومتوسط القطر الحجمي–السطحي D بدرجة كبيرة في معزولات بروتين الصويا (SPI) ومركَّزات بروتين الصويا (SPC).
وبالمقارنة مع المعالجات التقليدية لبروتين الصويا، تستهلك المعالجة بالموجات فوق الصوتية طاقة أقل وتحقق كفاءة أعلى بكثير من حيث الوقت.
تتميز مفاعلات التدفق بالموجات فوق الصوتية بكفاءة عالية في الاستخلاص والتجنيس، مثلًا في معالجة حليب الصويا،
مجانسات بالموجات فوق الصوتية لحليب الصويا وبدائل الحليب النباتية
تتميز أجهزة معالجة الأغذية من Hielscher Ultrasonics بتعدد استخداماتها، ويمكن تركيبها أو إضافتها بسهولة إلى خطوط الإنتاج القائمة. وتجعل القدرة العالية والموثوقية والمتانة أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher بمثابة «عماد العمل» في إنتاج قاعدة الصويا. وتُصنع السونوترودات من التيتانيوم، بينما تُصنع المفاعلات بالموجات فوق الصوتية والأجزاء الأخرى الملامسة للسوائل من الفولاذ المقاوم للصدأ المناسب للاستخدام الغذائي، ويمكن تجهيزها بوصلات صحية. ويتيح ذلك معالجة منتجات الأغذية والمشروبات بأمان وموثوقية.
- كفاءة عالية
- أحدث التقنيات
- الموثوقية والمتانة
- تحكم دقيق وقابل للضبط في المعالجة
- معالجة على دفعات وضمن خط الإنتاج
- لأي حجم
- برمجيات ذكية
- ميزات ذكية (مثل قابلية البرمجة، وتسجيل البيانات، والتحكم عن بُعد)
- سهولة التشغيل وأمانه
- متطلبات صيانة قليلة
- CIP (التنظيف في المكان)
التصميم والتصنيع والاستشارات – جودة صُنعت في ألمانيا
تشتهر أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher بأعلى معايير الجودة والتصميم. وتتيح المتانة وسهولة التشغيل دمج أجهزتنا للمعالجة بالموجات فوق الصوتية بسلاسة في المنشآت الصناعية. وتتعامل أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher بسهولة مع الظروف القاسية والبيئات ذات المتطلبات الصعبة.
Hielscher Ultrasonics شركة حاصلة على شهادة ISO، وتولي اهتمامًا خاصًا لأجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء التي تتميز بأحدث التقنيات وسهولة الاستخدام. وبالطبع، تتوافق أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher مع CE وتلبي متطلبات UL وCSA وRoHs.
يقدم الجدول أدناه مؤشرًا على قدرة المعالجة التقريبية لأجهزتنا للمعالجة بالموجات فوق الصوتية:
| حجم الدفعة | معدل التدفق | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| من 10 إلى 2000mL | من 20 إلى 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| من 0.1 إلى 20L | من 0.2 إلى 4L/min | UIP2000hdT |
| من 10 إلى 100L | من 2 إلى 10L/min | UIP4000hdT |
| من 15 إلى 150L | من 3 إلى 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | من 10 إلى 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | أكبر | مجموعة من أجهزة UIP16000 |
جهاز معالجة الأغذية بالموجات فوق الصوتية UIP16000 للإنتاج الصناعي لبدائل الحليب النباتية.
حقائق جديرة بالمعرفة
حليب الصويا
حليب الصويا بديل نباتي للحليب، يُنتج بالاستخلاص من حبوب فول الصويا الكاملة في الماء. وحليب الصويا مستحلب من الماء والدهون المستمدة من الصويا، يحتوي على بروتينات وكربوهيدرات قابلة للذوبان في الماء. وفي الطريقة التقليدية القديمة لتحضير حليب الصويا، كانت حبوب فول الصويا تُنقع وتُطحن وتُرشح وتُطهى. ولا يتمتع حليب الصويا المحضَّر بهذه الطريقة إلا بفترة صلاحية قصيرة. غير أن المستهلكين اليوم ونمط الحياة الحديث يتطلبون منتجات ذات فترة صلاحية أطول تظل آمنة ومستقرة طوال فترة التخزين. ويُعد استخدام تقنية المعالجة بدرجة حرارة فائقة الارتفاع (UHT) خيارًا واضحًا لإنتاج هذه الأنواع من حليب الصويا ومشروباته. وبهذه الطريقة يمكن الحصول على فترة صلاحية تتراوح من عدة أشهر إلى سنة، بحسب تركيب المنتج. كذلك، يُعد الاختيار الصحيح للمستحلبات والمثبِّتات ضروريًا لضمان منتج متجانس دون انفصال طبقة قشدية أو ترسُّب طوال فترة الصلاحية.
إنتاج حليب الصويا والمشروبات القائمة على الصويا
يُصنع حليب الصويا من حبوب فول الصويا الكاملة أو دقيق الصويا كامل الدسم. وتُنقع الحبوب الجافة في الماء طوال الليل أو لمدة لا تقل عن 3 ساعات أو أكثر. وترتبط مدة النقع ارتباطًا وثيقًا بدرجة حرارة الماء. وبعد ذلك تُطحن الحبوب المنقوعة بعملية طحن رطب. ويُضاف الماء لزيادة المحتوى المائي وفقًا لما يتطلبه منتج حليب الصويا النهائي. ويتميز مشروب الصويا النهائي عمومًا بمحتوى بروتيني يبلغ 1–4%، وبنسبة وزنية للماء إلى حبوب فول الصويا تبلغ 20:1 في مشروب الصويا النموذجي الذي يلقى قبولًا لدى المستهلكين الغربيين. (تبلغ النسبة الوزنية للماء : فول الصويا في حليب الصويا الآسيوي التقليدي ما يصل إلى 5:1). ويُغلى معلَّق حبوب فول الصويا المطحونة لتحسين خصائص النكهة وقابلية الهضم والثبات الميكروبي. وتُعطِّل المعالجة الحرارية مثبِّطات التربسين في فول الصويا، وتُعطِّل الليبوأوكسيجيناز للحصول على نكهة أخف، وتبستر حليب الصويا. وتُجرى المعالجة الحرارية لمدة تقارب 15–20 دقيقة، ثم يتبعها الترشيح لإزالة البقايا غير القابلة للذوبان، مثل ألياف لب الصويا / الأوكارا. وأخيرًا، يمكن إضفاء نكهة على مشروب الصويا اصطناعيًا بإضافة السكر أو الفانيليا أو الشوكولاتة أو الفاكهة أو نكهات أخرى.
مشروبات الصويا والزبادي
تُستخدم حبوب فول الصويا لإنتاج منتجات متنوعة، مثل بدائل الحليب ومشروبات الصويا والعصير ومشروبات الصويا المخلوطة (خاصة في أمريكا اللاتينية)، وكذلك زبادي الصويا. ويستهلك الأشخاص الذين يعانون من عدم تحمُّل اللاكتوز والنباتيون الصرف المشروبات والزبادي القائمين على الصويا على نطاق واسع بوصفهما بديلًا لمنتجات الألبان، لكن المستهلكين يختارون منتجات الصويا أيضًا لفوائدها الصحية ونكهتها.
يتكون حليب الصويا النموذجي تقريبًا من 3.6% بروتين و2% دهون و2.9% كربوهيدرات و0.5% رماد. وتحتوي حبوب فول الصويا على نسبة منخفضة من الدهون المشبعة، وهي خالية من الكوليسترول واللاكتوز. كما تحتوي على كميات كبيرة من الفيتامينات والمعادن، مما يجعل استهلاكها مفيدًا جدًا للصحة.
المعالجة بالموجات فوق الصوتية المصحوبة بالحرارة والضغط
المعالجة بالموجات فوق الصوتية المصحوبة بالحرارة والضغط (MTS) هي الجمع التآزري بين الموجات فوق الصوتية والحرارة والضغط.
المراجع والمصادر
- Mauricio A. Rostagno, Miguel Palma, Carmelo G. Barroso (2003): Ultrasound-assisted extraction of soy isoflavones. Journal of Chromatography A, Volume 1012, Issue 2, 2003. 119-128.
- M. Morales-de la Peña, O. Martín-Belloso, J. Welti-Chanes (2018): High-power ultrasound as pre-treatment in different stages of soymilk manufacturing process to increase the isoflavone content. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 49, 2018. 154-160.
- Berk, Z. (1992): Soymilk and related products. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, Italy; Corporate Document Repository: Technology of Production of Edible Flours and Protein Products from Soybeans. Services Bulletin No. 97, Chapter 8. Retrieved 16 January 2017.
- Bourke, P.; Tiwari, B.; O’Donnell, C.; Cullen, P. J. (2010): Effect of ultrasonic processing on food enzymes of industrial importance. Trends in Food Science and Technology, Vol. 21, Issue 7, 2010.