Innovationen bei Fruchtmilchgetränken: Die Rolle der Ultraschallbehandlung

Die Herstellung von Milchgetränken mit Fruchtzusätzen (z. B. Fruchtmilch) lässt sich durch Ultraschallbehandlung erheblich verbessern. Diese Technologie zur Lebensmittelverarbeitung bietet bemerkenswerte Vorteile gegenüber herkömmlichen Verfahren. Die Ultraschallverarbeitung mit Sonotroden-Ultraschallgeräten von Hielscher verbessert die Qualität und Stabilität dieser Getränke, indem sie die Partikelgröße reduziert, die Viskosität verbessert und wichtige Nährstoffe erhält. Dieses wirksame Verfahren gewährleistet außerdem den Erhalt natürlicher Farben und bioaktiver Verbindungen und erfüllt damit die Nachfrage der Verbraucher nach nährstoffreichen und optisch ansprechenden Produkten. Als nachhaltige und effiziente Alternative unterstützt die Ultraschallhomogenisierung die Herstellung hochwertiger Fruchtmilchgetränke, die gesundheitliche Vorteile mit hervorragenden sensorischen Eigenschaften verbinden.

Milchgetränke mit Fruchtzusätzen: Verbesserte Herstellung durch Ultraschallbehandlung

Die Ultraschallverarbeitung von Lebensmitteln hat in den letzten Jahren große Aufmerksamkeit erlangt und bietet innovative Lösungen für Herausforderungen bei der Homogenisierung und Haltbarmachung von Lebensmitteln. Der Einsatz eines Sonotroden-Ultraschallgeräts von Hielscher hat sich bei der Herstellung von Milchgetränken mit Fruchtzusätzen als besonders vorteilhaft erwiesen. Diese Getränke verbinden die gesundheitlichen Vorteile von Milchprodukten und Früchten und erfordern fortschrittliche Verarbeitungstechniken, um optimale Qualität, Stabilität und Nährstofferhaltung sicherzustellen. Eine aktuelle Studie des Teams von Professor Tiwari (Teagasc Food Research Centre Ashtown, Irland) beleuchtet die Wirksamkeit der Ultraschallhomogenisierung in diesem Zusammenhang anhand von mit Brombeeren angereicherten Milchgetränken als Modellsystem.

Die Studie: Ultraschallverarbeitung von mit Brombeeren angereicherten Milchgetränken

Der UIP1000hdT ist ein leistungsstarkes Sonotroden-Ultraschallgerät mit 1000 Watt, das zur Aromaextraktion eingesetzt wird. Professor Tiwaris Forschung, die in der Studie „Investigation of ultrasound processing for homogenisation of blackberry dairy-based beverages“ (2024) ausführlich beschrieben wird, verdeutlicht die Möglichkeiten der Ultraschallverarbeitung von Lebensmitteln. In der Studie wurde der UIP1000hdT, ein Sonotroden-Ultraschallgerät mit 1000 W im Pilotmaßstab von Hielscher Ultrasonics GmbH, zur Homogenisierung von Brombeer-Milch-Mischungen eingesetzt. Zentrale Ergebnisse zeigten die Überlegenheit der Ultraschallhomogenisierung gegenüber herkömmlichen Verfahren bei mehreren entscheidenden Parametern:

• Reduzierung der Partikelgröße:
  Die Ultraschallbehandlung bei einer Intensität von 10,37 ± 0,58 W/cm² über eine Dauer von 1, 3 und 5 Minuten führte im Vergleich zur herkömmlichen Homogenisierung zu signifikant kleineren Partikelgrößen.
  Längere Beschallungszeiten (bis zu 5 Minuten) erhöhten den Anteil kleinerer Partikel weiter und verbesserten dadurch die Textur und das Mundgefühl des Getränks.
• Scheinbare Viskosität:
  Alle ultraschallbehandelten Proben wiesen eine höhere Viskosität auf als unbehandelte und konventionell homogenisierte Proben.
  Dieser Viskositätsanstieg wurde auf die stärkere Reduzierung der Partikelgröße und die vergrößerte spezifische Oberfläche zurückgeführt, die eine bessere Wechselwirkung zwischen den Brombeerpartikeln und der Milchmatrix ermöglichten.
• Erhalt der ernährungsphysiologischen und sensorischen Eigenschaften:
  Der Gehalt an phenolischen Verbindungen und die antioxidativen Aktivitäten blieben in den beschallten Proben gut erhalten, vergleichbar mit der herkömmlichen Homogenisierung. Dies verdeutlicht die Fähigkeit der Ultraschallverarbeitung, gesundheitsfördernde bioaktive Verbindungen zu erhalten.
  Das ursprüngliche Farbbild der Getränke blieb erhalten – ein entscheidendes Qualitätsmerkmal für die Verbraucherakzeptanz.
• Veränderungen der Rheologie und des pH-Werts:
  Durch die Ultraschallbehandlung bildeten sich schwach ausgeprägte gelartige Strukturen, die die Viskosität weiter erhöhten.
  Aufgrund der Auflösung saurer Bestandteile im Brombeerpulver wurde ein leichter Rückgang des pH-Werts (von 5,47 auf etwa 4,86–4,80) beobachtet, was auf eine wirksame Homogenisierung hinweist.

Partikelgrößenverteilungskurven von konventionell und mittels Ultraschall
(US) homogenisierten Brombeer-Milchgetränken.
Studie und Grafik: ©Putsakum et al., 2024

Vorteile des Einsatzes eines Sonotroden-Ultraschallgeräts von Hielscher

Das Ultraschallgerät UIP1000hdT trug entscheidend zum Erreichen dieser Ergebnisse bei. Seine robuste Bauweise, die Möglichkeit des kontinuierlichen Betriebs und die einstellbare Intensität machen es zu einem idealen Werkzeug für die Lebensmittelverarbeitung im Pilotmaßstab. Zu den konkreten Vorteilen zählen:

1. Effiziente Homogenisierung:
   Die Titansonotrode und der Amplitudenbooster ermöglichten eine präzise Steuerung des Beschallungsprozesses und gewährleisteten dadurch eine gleichmäßige Reduzierung der Partikelgröße und eine verbesserte Stabilität der Milch-Frucht-Mischung.
2. Thermische Effekte:
   Temperaturanstiege während der Beschallung (von 35°C auf 60°C nach 5 Minuten) wirkten sich positiv auf die Viskosität und die Wechselwirkungen zwischen Nährstoffen aus, ohne die Produktqualität zu beeinträchtigen.
3. Skalierbarkeit:
   Ultraschallgeräte für den Labor-, Pilot- und Industriemaßstab ermöglichen einen nahtlosen Übergang von der Laborforschung zur kommerziellen Produktion.
4. Anpassbarkeit:
   Einstellbare Behandlungszeiten und Intensitäten bieten die Flexibilität, den Prozess an spezifische Getränkerezepturen und gewünschte Qualitätsmerkmale anzupassen.

Hochleistungs-Ultraschallgeräte für die Fruchtmilchherstellung

Die Ultraschallgeräte von Hielscher sind fortschrittliche Ultraschallsysteme, die bei der Herstellung von Fruchtmilch, Milchgetränken mit Fruchtzusätzen und Milchshakes vielfach eingesetzt werden. Durch den Einsatz von Ultraschall hoher Intensität gewährleisten die Ultraschallgeräte von Hielscher ein effizientes Mischen, Homogenisieren und Emulgieren von Fruchtbestandteilen mit einer Basis aus Milchprodukten, wodurch feintexturierte und stabile Getränkemischungen entstehen. Der Prozess der Ultraschallkavitation verbessert die Reduzierung der Partikelgröße, verstärkt den Eintrag von Aromen und gewährleistet eine gleichmäßige Verteilung der Zutaten, während empfindliche Nährstoffe und bioaktive Verbindungen erhalten bleiben. Die Ultraschallgeräte von Hielscher werden weltweit für ihre Präzision, Skalierbarkeit und Fähigkeit zur Erhaltung der Produktqualität geschätzt und eignen sich daher ideal sowohl für die Getränkeherstellung in kleinem Maßstab als auch für die industrielle Produktion.

Entwicklung, Fertigung und Beratung – Qualität Made in Germany

Die Ultraschallgeräte von Hielscher sind für ihre höchsten Qualitäts- und Konstruktionsstandards bekannt. Robustheit und einfache Bedienung ermöglichen die reibungslose Integration unserer Ultraschallgeräte in industrielle Anlagen. Die Ultraschallgeräte von Hielscher bewältigen raue Bedingungen und anspruchsvolle Einsatzumgebungen problemlos.

Hielscher Ultrasonics ist ein ISO-zertifiziertes Unternehmen und legt besonderen Wert auf leistungsstarke Ultraschallgeräte mit modernster Technologie und hoher Benutzerfreundlichkeit. Selbstverständlich sind die Ultraschallgeräte von Hielscher CE-konform und erfüllen die Anforderungen von UL, CSA und RoHs.

Die folgende Tabelle gibt Ihnen einen Anhaltspunkt für die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallgeräte: