Verbesserte Gelierung von Obst und Gemüse durch Ultraschall

Das Eindicken von Saucen, Säften, Marmeladen und anderen Lebensmitteln durch Gelierung ist ein gängiger Prozess bei der Herstellung von flüssigen Lebensmitteln. Die Ultraschallextraktion von Pektinen und natürlichen intrazellulären Zuckern aus Früchten und Gemüse ist eine hocheffiziente Methode, um die Gelierung von Lebensmitteln ohne Zusatz von raffinierten Zuckern zu fördern. Dabei erhöht die Ultraschallbehandlung nicht nur die Wirtschaftlichkeit durch Senkung der Produktionskosten (da Zucker und Verdickungszusätze überflüssig sind), sondern hilft auch, gesündere, kalorienreduzierte Lebensmittel herzustellen.

Gelierung und Verdickung von Lebensmitteln

Die Herstellung von Gelen aus pektinreichen Früchten ist ein weithin etablierter Prozess für die Produktion verschiedener Lebensmittel wie Saucen, Pürees, Ketchup, Säfte, Smoothies, Marmeladen und Konfitüren. Die Verdickung und Gelierung solcher Lebensmittel erfordert oft die Zugabe von Zucker in hohen Mengen, um den gewünschten Gelierungsgrad zu erreichen. Der Bedarf an raffinierten Zuckern ist meist notwendig, da die Pektine und der natürliche Zucker in Obst und Gemüse in der Zellmatrix der Pflanzenzellen eingeschlossen sind, wo sie meist ungenutzt bleiben.

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The ultrasonicator UIP4000hdT is a powerful extractor for industrial pectin production.

Das Ultraschallgerät UIP4000hdT ist eine 4 kW starke Küchenmaschine für die industrielle Lebensmittelproduktion wie Pektin- und Aromaextraktion sowie Homogenisierung.

Die Lösung: Ultraschall-Extraktion von Pektinen und natürlichen Zuckern

Ultrasonic extraction is highly efficient to produce high-quality pectins from citrus waste.Die Ultraschallbehandlung ist eine etablierte und weit verbreitete Technologie zur Extraktion bioaktiver Moleküle aus Pflanzen wie Obst und Gemüse. Daher ist die Beschallung eine geschätzte Technik in der Lebensmittelverarbeitung wie z. B. bei der Herstellung von Säften, Smoothies, Getränken, Soßen, Pürees, Ketchups, Fruchtaufstrichen, Konfitüren und Marmeladen, wo die Ultraschallwellen helfen, Geschmacksstoffe, Pektine und Zucker (z. B. Fruktose) aus der Zellmatrix des Pflanzenmaterials freizusetzen. Das bedeutet, dass Ultraschall nicht nur die Gelierung fördert, sondern auch Lebensmittelprodukte geschmackvoller und süßer macht, ohne dass Aromen, Zucker und andere Zusatzstoffe zugesetzt werden müssen. Mit der steigenden Nachfrage nach natürlichen, wenig verarbeiteten Lebensmitteln ist die Ultraschallverarbeitung von Lebensmitteln die ideale Technologie, um gesunde und geschmacksintensive Lebensmittel zu erzeugen. Die Ultraschallbehandlung von Lebensmitteln mit Pektin hat sich als eine hocheffiziente, zuverlässige, energiesparende und umweltfreundliche Zubereitungsstrategie erwiesen, insbesondere für Pektin mit niedrigem Methoxylgehalt.
Pektin ist aufgrund seiner gelbildenden Eigenschaften ein beliebter Inhaltsstoff in zuckerarmen und gesunden Lebensmitteln. Durch die Anwendung von Ultraschallbestrahlung auf Flüssigkeiten auf Frucht- und Gemüsebasis kann die Zugabe von raffiniertem Zucker vermieden oder deutlich reduziert werden, da die Funktionalität von Pektin die gewünschten Gelierungseigenschaften aufweist und zu günstigen rheologischen Eigenschaften des Lebensmittels beiträgt.
Weitere Vorteile der Lebensmittelverarbeitung mit Ultraschall sind die Inaktivierung von Enzymen wie Pektinmethylesterase sowie die Homogenisierung (glattere Textur) und Pasteurisierung (verbesserte mikrobielle Stabilität).

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Vorteile der Pektinextraktion und Gelierung mit Ultraschall

  • mildes Verfahren
  • Kein oder weniger Zuckerzusatz
  • Schnelle Behandlung
  • Keine oder weniger Zusatzstoffe
  • Gesunde Lebensmittel
  • Rein mechanische Behandlung
  • Wirtschaftlich vorteilhaft / kosteneffizient
  • einfach und sicher zu bedienen
  • Einfache Installation oder Nachrüstung
  • lineares Scale-Up
  • Verarbeitungskapazität eines beliebigen Volumens

Die Pektin-, Aroma- und Zuckerextraktion mit Ultraschall aus der pflanzlichen Zellmatrix wurde bereits erfolgreich bei Zitrusfrüchten, Orangen, Zitronen, Mangos, Passionsfrüchten, Äpfeln, Birnen, Pfirsichen, Tomaten und vielen anderen Früchten und Gemüsesorten angewendet.

Wie man die Zerstörung der molekularen Pektinstruktur vermeidet

Ultrasonic inline homogenizer for juice, dairy and liquid egg pasteurizationDie Ultraschallbehandlung kann die Gelbildung in pektinhaltigen Obst- und Gemüseprodukten stark fördern. Eine Überbeschallung, d. h. eine Ultraschallbehandlung mit zu hoher Intensität oder über einen zu langen Zeitraum, kann jedoch die Molekularstruktur des Pektins zerstören und damit die Gelierqualität mindern. Hielscher Ultrasonics liefert modernste Ultraschallgeräte, die eine exakte Einstellung, Steuerung und Überwachung des Pektinextraktionsprozesses ermöglichen. Leicht zugängliche Einstellungen, die Möglichkeit der Voreinstellung und Speicherung von Behandlungsparametern sowie die Fernsteuerung über jeden Internet-Browser stellen sicher, dass Ihr Produkt unter optimalen Bedingungen beschallt wird. Darüber hinaus werden die Daten aller Ultraschallläufe automatisch auf einer eingebauten SD-Karte aufgezeichnet, so dass jede einzelne Behandlung zur Qualitätssicherung und zur Erfüllung der Good Manufacturing Practices (GMP) überwacht und überarbeitet werden kann.
Hielscher Ultrasonics‘ industrielle Ultraschallprozessoren können sehr hohe Amplituden liefern. Amplituden von bis zu 200µm können problemlos im 24/7/365-Betrieb kontinuierlich betrieben werden. Für noch höhere Amplituden sind kundenspezifische Ultraschall-Sonotroden erhältlich.
In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallsysteme:

Batch-Volumen Durchfluss Empfohlenes Ultraschallgerät
1 bis 500ml 10 bis 200ml/min UP100H
10 bis 2000ml 20 bis 400ml/min UP200Ht, UP400St
0.1 bis 20l 0,2 bis 4l/min UIP2000hdT
10 bis 100l 2 bis 10l/min UIP4000hdT
n.a. 10 bis 100l/min UIP16000
n.a. größere Cluster aus UIP16000

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Ultrasonic extractor UIP4000hdT with flow-through setup for pectin extraction

Ultraschall-Inline-Prozessor zur Behandlung von Lebensmitteln, z. B. zur Extraktion von Pektinen, Aromen und Fruchtzuckern.



Literatur / Literaturhinweise


Wissenswertes

Pektine in Lebensmittelprodukten

Pektin ist ein Polysaccharid, das in der Zellwand der meisten Gemüse und Früchte vorhanden ist. Pektine sind für ihre bemerkenswerten gelierenden und verdickenden Eigenschaften bekannt, die Pektine zu einem weit verbreiteten Zusatzstoff in der Lebensmittelindustrie machen. Außerdem sind Pektine für ihre gesundheitsfördernden Eigenschaften bekannt.
Die Herstellung von Gelen mit Früchten oder Gemüse, die einen hohen Pektingehalt aufweisen, ist keine besondere Herausforderung. Die Zugabe von Zucker fördert die Pektingelierung mit Low Methoxyl (LM) Pektin. Die Verwendung von Low-Methoxyl (LM)-Pektin erfordert jedoch in der Regel hohe Mengen an zugesetztem Zucker (ca. 50 Gew.-%). Daher sind Pektine mit niedrigem Methoxylgehalt (LM) in Kombination mit sehr hohen Mengen zugesetzten Zuckers nur für Desserts, Konfitüren und Marmeladen relevant.
So gehören die Enzyme Polygalacturonasen, Pektinlyase und Pektinmethylesterase (PME) zur Gruppe der pektinolytischen Enzyme oder Pektinasen, die die glykosidischen Bindungen von Pektinstoffen hydrolysieren. Die Ultraschallbehandlung wird eingesetzt, um Enzyme wie Pektinasen zu inaktivieren, um stabilere Lebensmittel zu erhalten. Lesen Sie mehr über die Enzyminaktivierung mit Ultraschall!


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics fertigt Hochleistungs-Ultraschall-Homogenisatoren vom Labor bis zum voll-kommerziellen Industriemaßstab.