Hocheffiziente Tomatenverarbeitung in der Lebensmittel-Industrie

Tomatenmark ist eine häufige Zutat in Lebensmitteln und ein Hauptrohstoff für zahlreiche Lebensmittel wie Ketchup, Suppen, Soßen, Säfte und Pürees. Die Tomatenverarbeitung mit Ultraschall ist eine milde, nicht-thermische Behandlung, die dem Tomatenendprodukt einen intensiveren Geschmack, eine bessere Textur und eine längere Haltbarkeit verleiht.

Verbesserte Tomatenverarbeitung mittels Hochleistungs-Ultraschall

Die Ultraschallbehandlung als Verarbeitungsmethode für Tomatenprodukte bringt zahlreiche positive Effekte mit sich, die zu einem verbesserten Tomatenprodukt mit besserem Geschmack, besserer Textur, besserer Stabilität und besseren Nährwerten führen.

Durch Ultraschall erhöhte Viskosität in Tomatenpüree

Bei Gemüsepürees wie z.B. Tomatenpüree ermöglicht Ultraschall ein besseres Eindringen von Feuchtigkeit in das Fasernetz, wodurch die Viskosität des Tomatenpürees erhöht wird. Durch die Beschallung werden zudem die intrazellulären Pektine freigesetzt, so dass sich die Viskosität ohne Zusatzstoffe erhöht.

Extraktion von Tomatenaromen mit Ultraschall

Tomaten erhalten ihren einzigartigen Geschmack durch eine komplexe Kombination von Zuckern, Säuren und einer großen Anzahl flüchtiger Verbindungen. Natürliche Zucker - hauptsächlich Fruktose und Glukose - verleihen der Tomate einen süßen Geschmack, während die Säuren ein Gegengewicht zur Süße bilden. Die flüchtigen Verbindungen in Tomatenfrüchten sind die komplexesten Moleküle, die Lipide, Aminosäuren und Vorstufen von Carotinoiden enthalten. Da der Zucker, die Säuren und die flüchtigen Stoffe in der Zellmatrix der Tomatenfrucht gebunden sind, sind sie für den Verbraucher nicht vollständig verfügbar.‘ Geschmacksknospen. Durch die Beschallung werden diese Aromastoffe aus dem Zellinneren freigesetzt, was zu einem wesentlich intensiveren Geschmackserlebnis führt.

Mikroskopische Aufnahme von mit Ultraschall behandeltem, nicht erhitztem Tomatensaft zeigt die aufgebrochenen Zellwände und die stärkere Bindung der demethylierten Pektinen.
Die Studie wurde mit dem Ultraschallgerät UP400S durchgeführt.
(Bild und Studie: © Wu wt al., 2008)

Ultraschallextraktion von Biomolekülen in Tomate

Tomaten (Solanum lycopersicum) sind reich an bioaktiven Verbindungen (z. B. Carotinoide, Vitamin C, Phenole und Tocopherole), die bekanntermaßen positive Effekte auf die Gesundheit haben. Da diese Biomoleküle in Zellkompartimenten eingeschlossen sind, ist ihre Bioverfügbarkeit oftmals begrenzt. Durch die Ultraschallextraktion werden die Biomoleküle aus den zellulären Strukturen freigesetzt, wodurch die Bioverfügbarkeit vieler Stoffe erhöht wird.
Während bei der Wärmebehandlung viele Vitamine und Mikronährstoffe zerstört werden, ist die Ultraschallbehandlung als nicht-thermische Behandlung wesentlich milder und erhält diese Biomoleküle.
Synergistische Behandlung: Thermosonication
Piazza et al. (2021) untersuchten die Auswirkungen von Ultraschall in Kombination mit konventioneller Wärmebehandlung (Pasteurisierung). Das Forscherteam weist nach, dass eine Inline-Beschallung vor der thermischen Verarbeitung eine positive Wirkung auf die Freisetzung und Solubilisierung von Gesamtcarotinoiden (TCC) und Lycopin (LC) hat. Das deutet darauf hin, dass die Ultraschallbehandlung in Kombination mit erhöhten Temperaturen die Entfaltung von Proteinen bzw. die an Protein-Carotinoid-Komplexe gebundene Carotinoide bewirkt, was zu einer besseren Extrahierbarkeit der Carotinoidverbindungen führt.

Pasteurisierung und Stabilisierung von Tomatenpüree mittel Leistungsultraschall

Sonifizierung als Alternative zur Enzymaktivierung über Cold Break / Hot Break
Wu et al. (2008) wiesen erfolgreich nach, dass die ultraschallunterstützte Inaktivierung des Enzyms Pektinmethylesterase (PME) in einem niedrigeren Temperaturbereich erfolgen kann und durch die mechanischen Effekte der Thermosonication auch eine höhere Viskosität erreicht wird. Die synergistische Kombination von Ultraschall- und Niedrigtemperaturbehandlung, die so genannte Thermosonication, ermöglicht die Beibehaltung der frischähnlichen Eigenschaften von Tomatensaft. Aufgrund der Ergebnisse der Studie könnte die Thermosonication als potenzielle Alternative zu den herkömmlichen Behandlungen von Tomatensaft mit "Cold Break" und "Hot Break" in Betracht gezogen werden.
Nach der Thermosonication verringerte sich die durchschnittliche Partikelgröße deutlich (auf weniger als 30 μm), und die Viskosität stieg im Vergleich zum hitzebehandelten oder unbehandelten Saft (180 μm) um das 2 bis 4-fache. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Thermosonication bei 60 und 65°C sehr effektiv ist, um Tomatensaft mit einer geringen Restaktivität der Pektinmethylesterase (PME) und einer hohen Viskosität herzustellen.
(vgl. Wu et al., 2008)

Effekte der Beschallungsamplitude auf die Partikelgrößenverteilung von Tomatensaft bei 60°C für 15 Minuten.
(Bild und Studie: © Wu wt al., 2008)

Ultraschallsonotroden und Durchflusszellen für die Safthomogenisierung

Hielscher Ultrasonics ist ein langjährig erfahrener Hersteller von Hochleistungs-Ultraschall-Homogenisatoren, die weltweit in der industriellen Produktion von Obst- und Gemüsepürees, Suppen, Saucen, Säften und Ketchups eingesetzt werden. Die zuverlässige und effiziente Homogenisierung von Gemüsepürees, Säften und anderen Lebensmitteln ist eine anspruchsvolle Anwendung, welche leistungsstarke Ultraschallsonptroden erfordert, die konstante Amplituden erzeugen und eine ausreichende Scherung liefern, um homogene Lebensmittel- und Getränkeprodukte zu erhalten. Alle Hielscher Ultraschallgeräte sind für den 24/7-Betrieb unter Volllast ausgelegt und gefertigt. Ultraschallprozessoren sind vom kompakten 50Watt Labor-Ultraschallgerät bis zum 16.000 Watt starken Inline-Ultraschallhomogenisator erhältlich. Eine große Auswahl an Boosterhörnern, Sonotroden und Durchflusszellen ermöglicht die individuelle Abstimmung des Ultraschall-High-Shear-Homogenisators auf das Rohmaterial (z.B. Gemüse, Obst, andere Zutaten etc.) und die gewünschten Eigenschaften des Endproduktes.
Hielscher Ultrasonics stellt Hochleistungs-Ultraschallsonotroden her, die speziell so eingestellt werden können, dass sie das gesamte Spektrum von sehr milden bis sehr hohen Amplituden liefern. Wenn Ihre Homogenisierungsanwendung ungewöhnliche Spezifikationen erfordert (z.B. in Kombination mit erhöhten Drücken und/oder erhöhten Temperaturen), sind kundenspezifische Ultraschallsonotroden erhältlich. Die Robustheit der Ultraschallgeräte von Hielscher ermöglicht einen 24/7-Betrieb bei hoher Beanspruchung und in anspruchsvollen Umgebungen.

Ultraschall-Homogenisierung von Tomaten im Batch- und Inline-Modus

Hielscher Ultraschall-Hochscher-Homogenisatoren können für die Batch- und kontinuierliche Inline-Beschallung eingesetzt werden. Je nach Produktionsvolumen und Verarbeitungsgeschwindigkeit empfehlen wir Ihnen das am besten geeignete Ultraschallsystem.
Durch die kontinuierliche Beschickung und die Inline-Beschallung mit einem effizienten Ultraschall-Hochschermischer ist der Homogenisierungsprozess äußerst zeit- und arbeitseffizient, und damit geeignet für die industrielle Verarbeitung von Tomatenpüree, Soßen, Pasten, Säften, Ketchup, Gewürzen und Konfitüren.

Ultraschallhomogenisatoren für die Verarbeitung von Tomaten in jedem Volumen

Hielscher Ultrasonics' Produktpalette deckt das gesamte Spektrum an Ultraschallprozessoren ab - von kompakten Labor-Ultraschallgeräten über Benchtop- und Pilotanlagen bis hin zu vollindustriellen Ultraschallprozessoren mit einer Kapazität von LKW-Ladungen pro Stunde. Die gesamte Produktpalette ermöglicht es uns, Ihnen die am besten geeignete Ultraschallanlage für Ihr tomaten-basiertes Getränke- oder Lebensmittelprodukt, Ihre geplante Prozesskapazität und Ihre Produktionsziele anzubieten.

Präzise kontrollierbare Amplituden für optimale Ergebnisse

Alle Hielscher Ultraschall-Homogenisatoren sind präzise steuerbar und damit zuverlässige Produktionsmaschinen. Die Amplitude ist einer der entscheidenden Prozessparameter, welcher die Effizienz und Effektivität von sonomechanischen Effekten wie Homogenisieren, Emulgieren, Extrahieren, Hydratisieren, Lösen und Konservieren beeinflussen. Alle Hielscher Ultrasonics‘ Prozessoren ermöglichen die präzise Einstellung der Amplitude. Sonotroden und Boosterhörner sind Zubehörteile, mit denen sich die Amplitude in einem noch größeren Bereich verändern lässt. Die industriellen Ultraschall-High-Shear-Homogenisatoren von Hielscher sind in der Lage, sehr hohe Amplituden zu erzeugen und die erforderliche Ultraschallintensität für anspruchsvolle Anwendungen zu liefern. Amplituden von bis zu 200µm können problemlos im 24/7-Betrieb gefahren werden.
Präzise Amplitudeneinstellungen und die permanente Überwachung der Ultraschall-Prozessparameter über eine intelligente Software geben Ihnen die Möglichkeit, Ihr Saft-, Getränke- oder Lebensmittelprodukt unter optimalen Bedingungen zu verarbeiten. Optimale Beschallung für die effizienteste Homogenisierung von Tomatensaft,-sauce, und -püree!
Die Robustheit der Hielscher Ultraschall-Homogenisatoren ermöglicht einen 24/7-Betrieb bei hoher Belastung und in anspruchsvollen Umgebungen. Das macht Hielscher Ultraschall-Homogenisatoren zu einem zuverlässigen Arbeitsgerät, das Ihre Anforderungen erfüllt. & Anforderungen in der Getränkeherstellung problemlos erfüllt.
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Höchste Qualität – entwickelt und hergestellt in Deutschland

Als familiengeführtes Unternehmen setzt Hielscher bei seinen Ultraschallprozessoren auf höchste Qualitätsstandards. Alle Ultraschallgeräte werden in unserem Hauptsitz in Teltow bei Berlin konstruiert, gefertigt und gründlich getestet. Die Robustheit und Zuverlässigkeit der Hielscher Ultraschallgeräte machen diese zu einem zuverlässigen Verarbeitungswerkzeug in Ihrer Produktion. Der 24/7-Betrieb unter Volllast und in anspruchsvollen Umgebungen ist ein natürliches Merkmal der Hielscher Ultraschall-High-Shear-Homogenisierer.

In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallhomogenisatoren: