Vrhunska učinkovitost i kvaliteta u proizvodnji orašastog mlijeka s ultrazvukom

Mlijeko od orašastih plodova i mliječne alternative na biljnoj bazi rastu segment hrane. Za proizvodnju mlijeka od orašastih plodova i analoga biljnog mlijeka, ultrazvučna ekstrakcija i homogenizacija su pokazale velike prednosti u odnosu na konvencionalne tehnike. Ultrazvuk velike snage povećava prinos, stabilnost proizvoda, sadržaj hranljivih materija i ukupnu efikasnost obrade.

Veći prinosi orašastog mlijeka uz moć ultrazvuka

Ultrazvučna ekstrakcija je dobro poznata kao pouzdana i visokoefikasna metoda za povećanje prinosa biljnih ulja, proteina, polisaharida i mikronutrijenata. Zbog toga se ultrazvuk koristi u proizvodnji zamjena za mlijeko na biljnoj bazi, npr. napravljenih od badema, indijskog oraha, kokosa, lješnjaka, kikirikija, susama, soje, tigrovog oraha, ovsa, pirinča, konoplje, graška, pistacija, oraha, amaranta ili quinoa. Sirovina mlijeka od oraha i drugih mliječnih alternativa biljnog porijekla je često skupa, a veći prinosi ekstrakcije iz ovih sirovina smanjuju troškove proizvodnje i poboljšavaju efikasnost proizvodnje.

Kako ultrazvučna ekstrakcija povećava prinos?

Princip rada ultrazvučne ekstrakcije je akustična kavitacija. Mehanizam intenziviranja ekstrakcije ultrazvuka niske frekvencije, visokog intenziteta uglavnom se pripisuje fenomenu akustične kavitacije. Kada se kavitacijski mjehurići kolabiraju na površini botaničkog materijala, erozija i sonoporacija razbijaju matriks biljnih stanica (kao što su macerirani orašasti plodovi, sjemenke, mahunarke i lišće), što rezultira uništavanjem ćelijske strukture i oslobađanjem unutarćelijskih supstance kao što su proteini, lipidi, polisaharidi, vlakna, vitamini, minerali i fitokemikalije. Na taj način intenzivirani prijenos mase olakšava oslobađanje molekula kao što su proteini, lipidi, polisaharidi i fitokemikalije.
Ultrazvučno generirane posmične sile poboljšavaju prodiranje rastvarača u ćelijski matriks botaničke materije i poboljšavaju propusnost ćelijskih membrana, respektivno. (Imajte na umu da se izraz rastvarač koristi u širokom smislu značenja i uključuje bilo koju tečnost, npr. vodu). Ovi mehanizmi snage ultrazvuka su odgovorni za značajno intenziviranje procesa koji se postiže kada se ultrazvučna metoda koristi za ekstrakciju prehrambenih proizvoda iz botaničke sirovine. Kako ultrazvučna kavitacija generiše tako intenzivne sile, dovodi do veoma efikasnog razaranja i mešanja ćelija na makro i mikro nivou. Nadalje, penetracija rastvarača, otapanje bioaktivnih spojeva i prijenos mase su značajno poboljšani. Ovo čini ultrazvučnu ekstrakciju vrlo efikasnom, što rezultira vrhunskim prinosima ekstrakta u brzom vremenu procesa.

Poboljšana stabilnost orahanog mlijeka uz ultrazvuk

Ultrazvuk visokog intenziteta, niske frekvencije je efikasna i pouzdana metoda za poboljšanje fizičke stabilnosti suspenzija, kao i mikrobne stabilnosti prehrambenih proizvoda (npr. muškatno mlijeko i druge zamjene za mlijeko).

Ultrazvučno poboljšana fizikalno-hemijska stabilnost mlijeka od orašastih plodova

Široko korišten za homogenizaciju i emulzifikaciju prehrambenih proizvoda, ultrazvuk velike snage je visoko efikasna netermalna tehnika za proizvodnju visoko homogenih i dugotrajno stabilnih prehrambenih proizvoda. Ultrazvučna homogenizacija smanjuje promjer kapljica masti na ujednačenu veličinu i ravnomjerno raspršuje čvrste čestice poput škroba, šećera i vlakana. Na taj način, ultrazvučna homogenizacija značajno poboljšava fizičko-hemijske karakteristike mlijeka od orašastih plodova i drugih biljnih mlijeka, tako da je spriječeno neželjeno odvajanje faza.
Lu et al. (2019) istražuje efekte ultrazvuka velike snage na kokosovo mlijeko. Tretman ultrazvukom smanjio je veličinu čestica kokosovog mlijeka i homogenizirao raspodjelu kapljica i čvrstih tvari u sistemu. U poređenju sa mehanički emulgovanim kokosovim mlekom, ultrazvučni tretman je pokazao značajan uticaj na uniformnost emulzijskog sistema (p< 0.05). Dodatno, uočeno je da ultrazvuk podstiče inkapsulaciju amiloze u enzim amilazu u međufaznom sloju. Iswarin i Permadi (2012) istraživali su kako ultrazvuk utječe na promjer kapljica napitaka na bazi kokosovog mlijeka proučavajući različite kombinacije ultrazvučnog intenziteta. Ultrazvučna obrada smanjila je prečnik veličine kapljice, a smanjenje veličine se povećalo pri većem intenzitetu ultrazvuka.

Ultrazvučno poboljšana mikrobna stabilnost mlijeka od orašastih plodova

Dokazano je da ultrazvuk smanjuje mikrobno opterećenje u mliječnim proizvodima, voćnim sokovima i drugim tekućim namirnicama. Stoga je ultrazvučna pasterizacija također usvojena u procesu konzerviranja mliječnih alternativa kako bi se poboljšala mikrobna stabilnost u orašastim i drugim biljnim zamjenama za mlijeko.
Iorio et al. (2019) proučavali su ultrazvučnu inaktivaciju Escherichia coli O157:H7 i Listeria monocytogenes u bademovom mlijeku i mogli su pokazati da ultrazvučna pasterizacija uzrokuje subletalno oštećenje patogena, što dovodi do produženog roka trajanja. Na primjer, ultrazvučni tretman pasterizacije značajno je smanjio nivo E. coli O157:H7 sa 5,12 na 3,81 log CFU/mL i smanjio stopu rasta (µmax) (sa 1,19 na 0,79 (log CFU/mL)/dan).

Veći sadržaj nutrijenata uz ultrazvučnu ekstrakciju orašastog mlijeka

Mikronutrijenti kao što su vitamini, polifenoli i antioksidansi nalaze se u ćelijskom matriksu biljaka. Za efikasno oslobađanje ovih mikronutrijenata potrebno je potpuno razbijanje ćelija i intenzivno mikro-miješanje između ćelijske materije i rastvarača. Kao što je gore opisano, ultrazvučna ekstrakcija je vrlo efikasna u dezintegraciji ćelija i oslobađanju lipida, proteina, polisaharida, vlakana i fitokemikalija iz ćelijskog matriksa. Ultrazvučna ekstrakcija je visoko efikasna metoda za izolaciju kompletne količine fitokemikalija iz biljaka unutar brzog procesa ekstrakcije. Primjena ultrazvuka velike snage proizvodi jake efekte kavitacije, smetnje/turbulencije, protok tekućine velike brzine, koji ispiru fitokemikalije iz unutrašnjosti ćelije. Budući da je metoda netermalne ekstrakcije, termička degradacija ovih osjetljivih mikronutrijenata je spriječena kada se koristi ultrazvuk.

Kinetika ukupnog sadržaja fenola (izražen kao ekv. mg naringenina/g badema) sa i bez ultrazvuka pomoću UIP1000hdT. Ultrazvučna ekstrakcija povećala je ukupan sadržaj fenola za 258 %.
Podaci su srednja vrijednost ± SD, n = 3. Ultrazvuk (žuto) naspram tiho (narandžasto).
Grafikon i studija: Tabib et al., 2020

Vrhunska efikasnost u proizvodnji orahanog mlijeka uz ultrazvuk

Veći prinosi, poboljšani nutritivni profil i skraćeno trajanje prerade samo su neke od prednosti kada je riječ o vrhunskoj efikasnosti ultrazvučne prerade mlijeka i nemliječnih napitaka. Niska potrošnja energije, nisko održavanje i rad 24/7 dodatni su faktori koji doprinose izuzetnoj ukupnoj efikasnosti ultrazvučne obrade. Hielscher ultrazvučni homogenizatori visokih performansi mogu raditi 24/7 pod teškim uslovima i obrađivati velike količine u kontinuiranom režimu protoka. Hielscher ultrazvučni procesori imaju izvanrednu ukupnu energetsku efikasnost. Robusnost i nisko održavanje održavaju niske operativne troškove.

Šta istraživanje kaže o ultrazvučnoj preradi hrane

„Ultrasonic se pojavio u bezuslovnoj meri u poslednjoj deceniji. Svoju primjenu je pronašao u industriji voćnih sokova i pića zbog svojih višenamjenskih željenih učinaka. Tehnologija je jeftina, jednostavna, pouzdana, ekološki prihvatljiva i vrlo efikasna u očuvanju sokova sa poboljšanim kvalitetima.” (Dolas et al., 2019.)

“Sonikacija je nadolazeća tehnologija koja može poboljšati kvalitetu hrane i smanjiti gubitak nutrijenata.” (Cheok et al., 2013.)

Ultrazvučni prerađivači hrane za industrijsku proizvodnju muškatnog mlijeka

Hielscher Ultrasonics dizajnira, proizvodi i distribuira ultrazvučni sistem za preradu hrane visokih performansi za kontinuiranu industrijsku proizvodnju mlijeka od oraha (kao što su indijski orah, bademi, lješnjaci, orasi, kikiriki, kokosovo mlijeko) i zamjene za mlijeko na biljnoj bazi (kao što su pirinač, soja , pira, zob, susam, laneno seme, grašak, fermentisano mleko od tigrovih oraha).
Upotreba ultrazvučne obrade hrane nudi velike prednosti jer je netermalna, čisto mehanička metoda, koja rezultira poboljšanim konačnim proizvodima, skraćuje vrijeme obrade i ekološki je prihvatljivija.
Hielscher ultrazvučni sistemi za preradu hrane koriste se za različite aplikacije kao sigurna, pouzdana i isplativa tehnologija za proizvodnju visokokvalitetnih namirnica i pića. Instalacija i rad svih Hielscher ultrazvučnih procesora je jednostavan: zahtijevaju samo malo prostora, lako se mogu naknadno ugraditi u postojeće pogone za obradu.
Hielscher Ultrasonics ima dugogodišnje iskustvo u primjeni ultrazvuka snage u hrani & industriju pića kao i mnoge druge industrijske grane. Naši ultrazvučni procesori opremljeni su sonotrodama i protočnim ćelijama (mokrim dijelovima) koje se lako čiste (CIP za čišćenje na mjestu / sterilizacija na mjestu SIP). Hielscher Ultrasonics’ industrijski ultrazvučni procesori mogu isporučiti vrlo velike amplitude. Amplitude do 200 µm mogu se lako raditi u kontinuitetu u radu 24/7. Velike amplitude važne su za postizanje homogene distribucije čestica i za inaktivaciju otpornijih mikroba (npr. gram-pozitivne bakterije). Za još veće amplitude, dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Sve sonotrode i reaktori ultrazvučnih protočnih ćelija mogu raditi pod povišenim temperaturama i pritiscima, što omogućava pouzdanu termo-mano-sonizaciju (sonifikacija u kombinaciji s povišenom temperaturom i pritiskom) i visoko efikasnu ekstrakciju i stabilizaciju.
Najmodernija tehnologija, visoke performanse i sofisticirani softver čine Hielscher Ultrasonics’ pouzdani radni konji u vašoj liniji za ekstrakciju, homogenizaciju i pasterizaciju hrane. Uz mali otisak i raznovrsne mogućnosti ugradnje, Hielscher ultrasonikatori se mogu lako integrirati ili naknadno ugraditi u postojeće proizvodne linije.
Molimo kontaktirajte nas da saznate više o karakteristikama i mogućnostima naših ultrazvučnih sistema za ekstrakciju, homogenizaciju i pasterizaciju. Bilo bi nam drago da razgovaramo o vašoj prijavi s vama!

Tabela ispod daje vam indikaciju približnih kapaciteta obrade naših ultrazvučnih aparata: