Hocheffiziente Tomatenverarbeitung in der Lebensmittel-Industrie

Tomatenmark ist eine der meist genutzten Zutaten in Lebensmitteln und Ausgangsstoff für zahlreiche Lebensmittel wie Ketchup, Suppen, Soßen, Säfte und Pürees. Die Verarbeitung von Tomaten mit Ultraschall ist eine milde, nicht-thermische Behandlung, die dem Tomaten-Endprodukt 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, welche in einem verbesserten Tomatenprodukt mit intensiverem Geschmack, verbesserter Textur, besserer Stabilität und Nährwerten resultiert.

Vorteile der Ultraschall-gestützten Tomatenverarbeitung

  • schonende Verarbeitung bei niedrigen Temperaturen
  • erhöhte Viskosität
  • süßer Geschmack durch extrahierten natürlichen Zucker
  • verbesserte Bioverfügbarkeit von Biomolekülen (z.B. Lycopin)
  • verbesserte Textur
  • Pasteurisierung: bessere Stabilität und Haltbarkeit

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Ultraschall-Industrieprozessor für die kontinuierliche Verarbeitung von Tomaten in einer industriellen Inline-Anlage.

Ultraschall-Industrieprozessor UIP4000hdT für die kontinuierliche Verarbeitung von Tomaten im industriellen Maßstab.

Das Video zeigt die Ultraschallhomogenisierung von pürierter Tomatensauce. Der verwendete Ultraschallprozessor ist ein Hielscher UP400St Ultraschallgerät, das sich ideal für die Zubereitung mittlerer Chargen von Saucen und Pürees in kulinarischen Anwendungen eignet. Für den großen Durchsatz in der industriellen Produktion liefert Hielscher Ultrasonics industrielle Ultraschallsysteme für die kontinuierliche Inline-Verarbeitung.

Pürierte Tomatensoße - Ultraschall-Homogenisator

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 Vielzahl flüchtiger Verbindungen. Natürliche Zucker - hauptsächlich Fruktose und Glukose - verleihen der Tomate einen süßen Geschmack, während Säuren ein Gegengewicht zur Süße bilden. Die flüchtigen Verbindungen in Tomatenfrüchten sind sehr komplexe Moleküle, welche Lipide, Aminosäuren und Präkursoren von Carotinoiden enthalten. Da der Zucker, die Säuren und die flüchtigen Stoffe in der Zellmatrix der Tomatenfrucht gebunden sind, sind sie für die ‘ Geschmacksknospen des Konsumenten nicht vollständig verfügbar. Durch die Ultraschall-Behandlung werden diese Aromastoffe aus dem Zellinneren freigesetzt, wodurch ein wesentlich intensiveres Geschmackserlebnis erreicht wird.

Die Ultraschallbehandlung extrahiert Aromastoffe aus den Tomaten und verbessert die Textur durch eine geringere Partikelgrößenverteilung.

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

Die Verarbeitung von Tomaten zur Herstellung von Paste, Püree und Saft kann durch die Behandlung mit Ultraschall erheblich verbessert werden.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 ultraschall-gestützte Inaktivierung des Enzyms Pektinmethylesterase (PME) in einem niedrigeren Temperaturbereich erfolgen kann und gleichzeitig durch die mechanischen Effekte der Thermo-Sonication auch eine höhere Viskosität erreicht wird. Die synergistische Kombination von Ultraschall- und Niedrigtemperaturbehandlung, die so genannte Thermosonication, ermöglicht die Beibehaltung der Eigenschaften von pasteurisiertem Tomatensaft, welche mit frischem Tomatensaft assoziiert werden. Aufgrund der Ergebnisse der Studie kann die Thermosonication als potenzielle Alternative zu den herkömmlichen Behandlungen von Tomatensaft mit "Cold Break" und "Hot Break" eingesetzt 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)

Die Ultraschallbehandlung wird in der industriellen Tomatenverarbeitung eingesetzt, um die Partikelgröße zu verringern und dadurch die Viskosität zu erhöhen sowie die Textur zu verbessern.

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

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Ultraschallsonotroden und Durchflusszellen für die Safthomogenisierung

Industrielles Hochleistungs-Ultraschallsystem für die kontinuierliche Verarbeitung von Tomaten.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.

Ultraschallsonotroden und Durchflusszellen für jedes 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

Hielscher's industrial processors of the hdT series can be comfortable and user-friendly operated via browser remote control.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 Booster-Hörner sind Zubehörteile, die es ermöglichen, die Amplitude in einem noch größeren Bereich zu verändern. Die industriellen Ultraschall-Hochscherhomogenisierer von Hielscher können sehr hohe Amplituden liefern und liefern die erforderliche Ultraschallintensität für anspruchsvolle Anwendungen. Amplituden von bis zu 200µm können problemlos im 24/7 Betrieb kontinuierlich betrieben 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 Ultraschallgeräte ermöglicht einen 24/7-Betrieb unter hoher Last und in anspruchsvollen Umgebungen. Das macht Hielscher Ultraschallgeräte zu einem zuverlässigen Arbeitsgerät, welches die & Anforderungen in der Getränkeherstellung problemlos erfüllt.

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 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
15 bis 150 Liter 3 bis 15 l/min UIP6000hdT
n.a. 10 bis 100l/min UIP16000
n.a. größere Cluster aus UIP16000

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Das Video zeigt die Ultraschall-Homogenisierung von Bio-Tomaten-Gemüsesaft. Der verwendete Ultraschallprozessor ist ein Hielscher UP400St-Ultraschallgerät, das sich ideal für die Zubereitung mittelgroßer Chargen in kulinarischen Anwendungen eignet. Für größere Mengen liefert Hielscher Ultrasonics industrielle Durchflusszellenreaktoren für die kontinuierliche Inline-Verarbeitung.

Ultraschall-Homogenisierung von Tomaten-Gemüsesaft (Bio)

Ultraschall-High-Shear-Homogenisatoren werden im Labor, Technikum, in der Pilotanlage sowie in der industriellen Produktion eingesetzt.

Hielscher Ultrasonics stellt Hochleistungs-Ultraschallhomogenisatoren für Mischanwendungen, Dispergierung, Emulgierung und Extraktion im Labor-, Pilot- und Industriemaßstab her.



Literatur / Literaturhinweise


Hochleistungs-Ultraschall! Die Produktpalette von Hielscher deckt das gesamte Spektrum vom kompakten Labor-Ultraschallgerät über Bench-top-Homogenisatoren bis hin zu vollindustriellen Ultraschallsystemen ab.

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