Vrhunska učinkovitost i kvaliteta u proizvodnji mlijeka od orašastih plodova uz ultrazvuk
Mlijeka od orašastih plodova i biljne alternative mlijeku rastući su segment hrane. U proizvodnji mlijeka od orašastih plodova i biljnih analoga mlijeka ultrazvučna ekstrakcija i homogenizacija pokazale su velike prednosti u odnosu na konvencionalne tehnike. Ultrazvuk velike snage povećava prinos, stabilnost proizvoda, sadržaj hranjivih tvari i ukupnu učinkovitost obrade.
Veći prinosi mlijeka od orašastih plodova uz snažni ultrazvuk
Ultrazvučna ekstrakcija poznata je kao pouzdana i vrlo učinkovita metoda za povećanje prinosa biljnih ulja, proteina, polisaharida i mikronutrijenata. Stoga se ultrazvučna obrada (sonikacija) koristi u proizvodnji biljnih zamjena za mlijeko, npr. od badema, indijskog oraha, kokosa, lješnjaka, kikirikija, sezama, soje, čufe (tigrovog oraha), zobi, riže, konoplje, graška, pistacija, oraha, amaranta ili kvinoje. Sirovina za mlijeka od orašastih plodova i druge biljne alternative mlijeku često je skupa, a veći prinosi ekstrakcije iz tih sirovina snižavaju troškove proizvodnje i poboljšavaju učinkovitost proizvodnje.
Industrijski ultrazvučni procesor UIP2000hdT za homogenizaciju mlijeka od orašastih plodova.
Kako ultrazvučna ekstrakcija povećava prinos?
Princip rada ultrazvučne ekstrakcije je akustična kavitacija. Mehanizam intenziviranja ekstrakcije niskofrekventnim ultrazvukom visokog intenziteta uglavnom se pripisuje fenomenu akustične kavitacije. Kada kavitacijski mjehurići kolabiraju na površini botaničkog materijala, erozija i sonoporacija razaraju matriks biljnih ćelija (kao što su macerirani orašasti plodovi, sjemenke, mahunarke i lišće), što rezultira razaranjem ćelijske strukture i oslobađanjem intracelularnih tvari kao što su proteini, lipidi, polisaharidi, vlakna, vitamini, minerali i fitokemikalije. Time pojačan prijenos mase olakšava oslobađanje molekula kao što su proteini, lipidi, polisaharidi i fitokemikalije.
Ultrazvukom generirane smične sile poboljšavaju prodiranje otapala u ćelijski matriks botaničke tvari, odnosno poboljšavaju propusnost ćelijskih membrana. (Imajte na umu da se pojam otapalo koristi u širem smislu i obuhvata svaku tekućinu, npr. vodu.) Ovi mehanizmi snažnog ultrazvuka odgovorni su za značajnu intenzifikaciju procesa koja se postiže kada se ultrazvučna obrada primjenjuje za ekstrakciju prehrambenih proizvoda iz botaničke sirovine. Budući da ultrazvučna kavitacija stvara tako intenzivne sile, ona pokreće vrlo učinkovitu razgradnju ćelija i miješanje na makro- i mikronivou. Nadalje, prodiranje otapala, otapanje bioaktivnih spojeva i prijenos mase značajno su poboljšani. Zbog toga je ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom vrlo djelotvorna, što rezultira vrhunskim prinosima ekstrakta u kratkom vremenu procesa.
Poboljšana stabilnost mlijeka od orašastih plodova uz ultrazvuk
Ultrazvučna obrada niske frekvencije i visokog intenziteta djelotvorna je i pouzdana metoda za poboljšanje fizičke stabilnosti suspenzija, kao i mikrobiološke stabilnosti prehrambenih proizvoda (npr. mlijeka od orašastih plodova i drugih zamjena za mlijeko).
Ultrazvukom poboljšana fizičko-hemijska stabilnost mlijeka od orašastih plodova
Ultrazvuk velike snage, koji se široko koristi za homogenizaciju i emulgiranje prehrambenih proizvoda, vrlo je učinkovita netermička tehnika za proizvodnju vrlo homogenih i dugoročno stabilnih prehrambenih proizvoda. Ultrazvučna homogenizacija smanjuje promjer kapljica masti na ujednačeno sićušnu veličinu i ravnomjerno raspršuje čvrste čestice kao što su škrobovi, šećeri i vlakna. Time ultrazvučna homogenizacija značajno poboljšava fizičko-hemijsku stabilnost mlijeka od orašastih plodova i drugih biljnih mlijeka, tako da se sprječava neželjeno razdvajanje faza.
Lu i sur. (2019) istražuju učinke ultrazvučne obrade velike snage na kokosovo mlijeko. Sonikacija je smanjila veličinu čestica kokosovog mlijeka i homogenizirala raspodjelu kapljica i čvrstih tvari u sistemu. U poređenju s mehanički emulgiranim kokosovim mlijekom, ultrazvučna obrada pokazala je značajan učinak na ujednačenost emulzijskog sistema (p < 0,05). Osim toga, uočeno je da je sonikacija potpomogla inkapsulaciju amiloze u enzim amilazu u međufaznom sloju.
Iswarin i Permadi (2012) istražili su kako ultrazvučna obrada utječe na promjer kapljica mliječnih napitaka na bazi kokosa, ispitujući različite kombinacije ultrazvučnog intenziteta. Ultrazvučna obrada smanjila je promjer kapljica, a smanjenje veličine raste pri većem intenzitetu ultrazvuka.
Ultrazvukom poboljšana mikrobiološka stabilnost mlijeka od orašastih plodova
Dokazano je da ultrazvučna obrada smanjuje mikrobno opterećenje u mliječnim proizvodima, voćnim sokovima i drugim tekućim namirnicama. Stoga je ultrazvučna pasterizacija također usvojena u procesu konzerviranja alternativa mlijeku kako bi se poboljšala mikrobiološka stabilnost mlijeka od orašastih plodova i drugih biljnih zamjena za mlijeko.
Iorio i sur. (2019) proučavali su ultrazvučnu inaktivaciju bakterija Escherichia coli O157:H7 i Listeria monocytogenes u bademovom mlijeku i uspjeli su pokazati da ultrazvučna pasterizacija uzrokuje subletalno oštećenje patogena, što dovodi do produženog roka trajanja. Na primjer, ultrazvučna pasterizacija značajno je smanjila razinu E. coli O157:H7 s 5,12 na 3,81 log CFU/mL i snizila stopu rasta (µmax) (s 1,19 na 0,79 (log CFU/mL)/dan).
- Veći prinosi
- Vrhunska kvaliteta
- Poboljšan nutritivni profil
- Fizičko-hemijska i mikrobiološka stabilizacija
- Bez termičke degradacije
- Intenzifikacija procesa za veću ukupnu učinkovitost
- Precizno kontrolirljivi uvjeti
- Isplativo
Multisonoreaktor s 4x 4kW ultrazvučnih homogenizatora za kontinuiranu obradu mlijeka od orašastih plodova
Veći sadržaj hranjivih tvari uz ultrazvučnu ekstrakciju mlijeka od orašastih plodova
Mikronutrijenti kao što su vitamini, polifenoli i antioksidansi nalaze se unutar ćelijskog matriksa biljaka. Za učinkovito oslobađanje tih mikronutrijenata potrebni su potpuna razgradnja ćelija i intenzivno mikromiješanje ćelijske tvari i otapala. Kao što je gore opisano, ultrazvučna ekstrakcija vrlo je učinkovita u razgradnji ćelija i oslobađanju lipida, proteina, polisaharida, vlakana i fitokemikalija iz ćelijskog matriksa. Ultrazvučna ekstrakcija vrlo je učinkovita metoda za izolaciju cjelokupne količine fitokemikalija iz botaničkog materijala u brzom procesu ekstrakcije. Primjena ultrazvuka velike snage stvara snažne kavitacijske učinke, poremećaje / turbulencije i brzo strujanje tekućine velikom brzinom, što ispire fitokemikalije iz unutrašnjosti ćelija. Budući da je riječ o netermičkoj metodi ekstrakcije, pri upotrebi ultrazvučne obrade sprječava se termička degradacija tih osjetljivih mikronutrijenata.
Kinetika ukupnog sadržaja fenola (izraženo kao ekvivalent mg naringenina/g badema) sa sonikacijom i bez nje pomoću uređaja UIP1000hdT. Ultrazvučna ekstrakcija povećala je ukupni sadržaj fenola za 258 %.
Podaci su srednje vrijednosti ± SD, n = 3. Ultrazvuk (žuto) naspram bez ultrazvuka (narančasto).
Grafikon i studija: Tabib i sur., 2020
Vrhunska učinkovitost u proizvodnji mlijeka od orašastih plodova uz ultrazvuk
Veći prinosi, poboljšan nutritivni profil i skraćeno trajanje obrade samo su neke od prednosti kada je riječ o vrhunskoj učinkovitosti ultrazvučne obrade mlijeka od orašastih plodova i bezmliječnih napitaka. Niska potrošnja energije, nizak nivo održavanja i rad 24/7 dodatni su faktori koji doprinose izvanrednoj ukupnoj učinkovitosti ultrazvučne obrade. Hielscher visokoučinkoviti ultrazvučni homogenizatori mogu raditi 24/7 u zahtjevnim uvjetima i obrađivati velike količine u kontinuiranom protočnom režimu. Hielscher ultrazvučni procesori imaju izvanrednu ukupnu energetsku učinkovitost. Robusnost i nizak nivo održavanja također održavaju niske pogonske troškove.
Šta istraživanja kažu o ultrazvučnoj obradi hrane
“Ultrazvuk se u posljednjoj deceniji pojavio u neupitnoj mjeri. Našao je primjenu u industriji voćnih sokova i napitaka zbog svojih višefunkcionalnih poželjnih učinaka. Tehnologija je jeftina, jednostavna, pouzdana, ekološki prihvatljiva i vrlo djelotvorna u konzerviranju sokova s poboljšanim atributima kvalitete.” (Dolas i sur., 2019)
“Sonikacija je tehnologija u nastajanju koja može poboljšati kvalitetu hrane i smanjiti gubitak hranjivih tvari.” (Cheok i sur., 2013)
Ultrazvučni procesori hrane za industrijsku proizvodnju mlijeka od orašastih plodova
Hielscher Ultrasonics projektuje, proizvodi i distribuira visokoučinkovite ultrazvučne sisteme za obradu hrane za kontinuiranu industrijsku proizvodnju mlijeka od orašastih plodova (kao što su mlijeko od indijskog oraha, badema, lješnjaka, oraha, kikirikija i kokosa) i biljnih zamjena za mlijeko (kao što su mlijeko od riže, soje, pira, zobi, sezama, lanenog sjemena, graška i fermentirano mlijeko od čufe).
Primjena ultrazvučne obrade hrane nudi velike prednosti jer je riječ o netermičkoj, isključivo mehaničkoj metodi koja rezultira poboljšanim konačnim proizvodima, skraćuje vrijeme obrade i ekološki je prihvatljivija.
Hielscher ultrazvučni sistemi za obradu hrane koriste se za brojne primjene kao sigurna, pouzdana i isplativa tehnologija za proizvodnju visokokvalitetne hrane i napitaka. Ugradnja i rad svih Hielscher ultrazvučnih procesora jednostavni su: zahtijevaju samo malo prostora i mogu se lako naknadno ugraditi u postojeće pogone za obradu.
Hielscher Ultrasonics ima dugogodišnje iskustvo u primjeni snažnog ultrazvuka u industriji hrane i pića, kao i u mnogim drugim industrijskim granama. Naši ultrazvučni procesori opremljeni su sonotrodama i protočnim ćelijama (dijelovima u kontaktu s medijem) koje se lako čiste (clean-in-place CIP / sterilize-in-place SIP). Industrijski ultrazvučni procesori Hielscher Ultrasonics mogu isporučiti vrlo visoke amplitude. Amplitude do 200µm mogu se lako kontinuirano koristiti u radu 24/7. Visoke amplitude važne su za postizanje homogene raspodjele čestica i za inaktivaciju otpornijih mikroba (npr. gram-pozitivnih bakterija). Za još više amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Sve sonotrode i ultrazvučni reaktori s protočnom ćelijom mogu raditi pri povišenim temperaturama i tlakovima, što omogućuje pouzdanu termo-mano-sonikaciju (ultrazvučnu obradu u kombinaciji s povišenom temperaturom i tlakom) te vrlo učinkovitu ekstrakciju i stabilizaciju.
Najsavremenija tehnologija, visoke performanse i sofisticiran softver čine opremu Hielscher Ultrasonics pouzdanim radnim konjima u vašoj liniji za ekstrakciju, homogenizaciju i pasterizaciju hrane. Zahvaljujući maloj površini koju zauzimaju i raznolikim opcijama ugradnje, Hielscher ultrazvučni uređaji mogu se lako integrirati ili naknadno ugraditi u postojeće proizvodne linije.
Kontaktirajte nas sada kako biste saznali više o karakteristikama i mogućnostima naših sistema za ultrazvučnu ekstrakciju, homogenizaciju i pasterizaciju. Rado ćemo s vama razgovarati o vašoj primjeni!
Tabela u nastavku daje vam orijentaciju o približnom kapacitetu obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Zapremina šarže | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | veći | klaster od UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Hielscher Ultrasonics proizvodi visokoučinkovite ultrazvučne homogenizatore za primjene miješanja, disperzije, emulgiranja i ekstrakcije u laboratorijskom, pilot i industrijskom mjerilu.
Literatura / reference
- Tabib, Malak, Yang Tao, Christian Ginies, Isabelle Bornard, Njara Rakotomanomana, Adnane Remmal, Farid Chemat (2020): A One-Pot Ultrasound-Assisted Almond Skin Separation/Polyphenols Extraction and its Effects on Structure, Polyphenols, Lipids, and Proteins Quality. Applied Sciences 10, no. 10: 3628.
- Iswarin, S.J.; Permadi, B. (2012): Coconut milk's fat breaking by means of ultrasound. Int. J. Basic Appl. Sci. 12, 2012. 1–5.
- Maria Clara Iorio, Antonio Bevilacqua, Maria Rosaria Corbo, Daniela Campaniello, Milena Sinigaglia, Clelia Altieri (2019): A case study on the use of ultrasound for the inhibition of Escherichia coli O157:H7 and Listeria monocytogenes in almond milk. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 52, 2019. 477-483.
- Rupali Dolas, Chakkaravarthi Saravanan, Barjinder Pal Kaur (2019): Emergence and era of ultrasonic's in fruit juice preservation: A review. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 58, 2019.
- Xu Lu, Jinghao Chen, Mingjing Zheng, Juanjuan Guo, Jingxuan Qi, Yingtong Chen, Song Miao, Baodong Zheng (2019): Effect of high-intensity ultrasound irradiation on the stability and structural features of coconut-grain milk composite systems utilizing maize kernels and starch with different amylose contents. Ultrasonics Sonochemistry Volume 55, 2019. 135-148.
Činjenice vrijedne znanja
Proizvodnja mlijeka od orašastih plodova i biljnih zamjena za mliječne proizvode
Proizvodnja mlijeka od orašastih plodova i drugih biljnih, bezmliječnih napitaka (npr. od badema, indijskog oraha, kokosa, lješnjaka, kikirikija, sezama, soje, čufe, zobi, pira, riže, konoplje, graška, lanenog sjemena, sjemena lana, oraha) uobičajeno uključuje sljedeće korake obrade: mokro mljevenje i usitnjavanje radi ekstrakcije, filtraciju, dodavanje prehrambenih aditiva i sastojaka, pasterizaciju / sterilizaciju, homogenizaciju i aseptično pakiranje.
Široko korišteni aditivi su gume i lecitin, koji se koriste za poboljšanje stabilnosti, te sol i zaslađivači, koji se koriste za modifikaciju teksture i profila okusa. Biljne zamjene za mlijeko često se fortificiraju i obogaćuju proteinima, vitaminima i mineralima kako bi se postigao uravnotežen nutritivni profil biljnog bezmliječnog napitka.
Ovisno o vrsti biljne zamjene za mlijeko, kao osnova se koristi različita sirovina (npr. orašasti plodovi, žitarice, mahunarke). Ta specifična sirovina (npr. bademi, zrna soje ili zob) miješa se s određenom količinom vode i melje u procesu mokrog mljevenja pri povišenim temperaturama. Tokom tog zagrijanog procesa mljevenja iz sirovine se ekstrahiraju vrijedni biljni spojevi kao što su proteini, lipidi, vlakna i vitamini, što je dugotrajno i često prilično neučinkovito. Zbog nepotpune ekstrakcije može biti potreban drugi korak ekstrakcije kako bi se povećao prinos mlijeka od orašastih plodova ili biljne zamjene za mlijeko. Kada se ultrazvučna ekstrakcija uvede u proces mljevenja, ekstrakcija biljnih spojeva značajno se povećava i ubrzava.
Nakon mljevenja i ekstrakcije biljno mlijeko se odvaja od ekstrahiranih biljnih vlakana u velikim centrifugama. Radi poboljšanja teksture i senzornih svojstava biljno mlijeko može se homogenizirati s jestivim uljem ili zgusnuti dodavanjem guma, pomiješati s raznim aditivima (vitamini, minerali), a na kraju se pasterizira toplinskom obradom i zatim pakira.
Ultrazvučna obrada (sonikacija) može se koristiti za homogeno raspršivanje guma i drugih prehrambenih aditiva u biljnom napitku i za promicanje mikrobiološke stabilizacije ultrazvučnom pasterizacijom.
Nadalje, sonikacija se koristi za ekstrakciju i modifikaciju proteina radi dobivanja visokofunkcionalnih prehrambenih aditiva i dodataka prehrani. Saznajte više o ultrazvučnoj obradi biljnih proteina!
Hielscher Ultrasonics proizvodi visokoučinkovite ultrazvučne homogenizatore od laboratorijske do industrijske veličine.