Industrielle Herstellung von Yerba-Mate-Getränken mittels Ultraschallbehandlung

Yerba Mate hat sich von einem traditionellen südamerikanischen Aufguss zu einem weltweit anerkannten funktionellen Getränk entwickelt. Angesichts der wachsenden Nachfrage nach trinkfertigen (RTD) Mate-Getränken, Clean-Label-Energy-Drinks und konzentrierten Pflanzenextrakten suchen Hersteller nach Technologien, die einen gleichbleibenden Geschmack, optimierte phytochemische Profile und wirtschaftliche Skalierbarkeit bieten.
Eine der fortschrittlichsten Verarbeitungslösungen ist die Ultraschallextraktion (Beschallung) – eine Technologie, die eine kontrollierte Kaltextraktion, die Inline-Produktion von Konzentraten und eine lineare Maßstabsvergrößerung für industrielle Durchsätze ermöglicht.

Warum die Ultraschallextraktion die Verarbeitung von Yerba Mate verändert

Bei der Beschallung wird hochintensiver Ultraschall eingesetzt, um akustische Kavitation in Flüssigkeiten zu erzeugen. Während der Kavitation bilden sich mikroskopisch kleine Blasen und kollabieren, wodurch lokal Scherkräfte und Mikrostrahlen entstehen. Bei der Pflanzenextraktion bewirken diese Effekte:

Aufbrechen pflanzlicher Zellwände
Verbessertes Eindringen des Lösungsmittels
Beschleunigung des Stofftransports
Effiziente Freisetzung intrazellulärer Verbindungen

In diesem kurzen Video stellen wir Ihnen die Leistungsfähigkeit der Ultraschallextraktion mit dem Hielscher Ultraschallgerät UIP1000hdT mit Sonotrode vor! Sehen Sie, wie sich die Ultraschallbehandlung als überlegenes Verfahren zur Extraktion wertvoller sekundärer Pflanzenstoffe, Lipide und Nährstoffe aus Kräutern und Pflanzenmaterialien bewährt. Dieses nichtthermische, schonende Verfahren bricht Zellstrukturen auf und gewährleistet hohe Ausbeuten und eine schnellere Extraktion, ohne die Extraktqualität zu beeinträchtigen. Die Ultraschallextraktion ist mit jedem Lösungsmittel kompatibel, einfach durchzuführen und umweltfreundlich. Sie liefert Vollspektrumextrakte von höchster Qualität bei kurzen Verarbeitungszeiten und ermöglicht eine Maßstabsvergrößerung der Ergebnisse. Nutzen Sie die Vorteile der Ultraschallextraktion und setzen Sie ein Hielscher Ultraschallgerät für die Extraktion pflanzlicher Stoffe mit unübertroffener Effizienz und Nachhaltigkeit ein!

Bei Yerba Mate (Ilex paraguariensis) ermöglicht die Ultraschallextraktion eine schnellere und besser kontrollierbare Freisetzung von:

Koffein
Theobromin
Chlorogensäuren
Polyphenolen
Saponinen
Aromaverbindungen

Im Vergleich zum herkömmlichen Ziehenlassen oder zur Heißextraktion verkürzt die Ultraschallverarbeitung die Extraktionszeit erheblich und bietet gleichzeitig eine bisher unerreichte Kontrolle über die Temperatur und die Ausbeute an phytochemischen Verbindungen.

Die Vorteile der Kaltextraktion / des Cold-Brew-Verfahrens mit Ultraschall

Cold-Brew-Yerba-Mate erfreut sich aufgrund seines milderen Geschmacks, seiner geringeren Bitterkeit und seines besseren Aromaerhalts zunehmender Beliebtheit. Das traditionelle kalte Ziehenlassen ist jedoch im industriellen Maßstab langsam und ineffizient.
Die Ultraschallkaltextraktion überwindet diese Einschränkungen.

Präzise Temperaturkontrolle zur Geschmacksoptimierung
Im Gegensatz zu thermischen Extraktionsverfahren, die auf hohen Temperaturen beruhen (wodurch empfindliche Verbindungen abgebaut werden können), ermöglichen Ultraschallsysteme:
- Kontrollierte Verarbeitungstemperaturen (z. B. 5–25°C)
- Integration einer Inline-Kühlung
- Minimale thermische Belastung
Diese Präzision ermöglicht es Herstellern, die Extraktionsparameter gezielt anzupassen, um:
- Eine übermäßige Tanninextraktion zu reduzieren
- Die Bitterkeit zu mildern
- Flüchtige Aromastoffe zu erhalten
- Die Integrität der Antioxidantien zu bewahren
Das Ergebnis ist ein klares, mildes Geschmacksprofil eines hochwertigen Cold-Brew-Mate.
Gezielt abgestimmte phytochemische Zusammensetzung
Die Ultraschallparameter – Amplitude, Leistungsdichte, Volumenstrom und Verweilzeit – lassen sich anpassen, um die Extraktionseffizienz gezielt zu beeinflussen.

Hersteller können den Prozess auf folgende Ziele hin optimieren:
- Höhere Koffeinausbeute für Energy-Drinks
- Erhöhter Polyphenolgehalt für funktionelle Getränke
- Ausgewogene Saponinextraktion zur Steuerung des Mundgefühls
- Geringerer Chlorophylleintrag für klarere RTD-Produkte
Diese Prozesskontrolle macht die Beschallung ideal für eine an der Rezeptur ausgerichtete Getränkeproduktion, bei der die Standardisierung entscheidend ist.
Schnelle Extraktionskinetik
Herkömmliches kaltes Ziehenlassen kann Stunden dauern. Die Ultraschallextraktion verkürzt die Verarbeitungszeit auf Minuten und erzielt dabei gleich hohe oder höhere Ausbeuten.

Zu den Vorteilen gehören:
- Höherer Durchsatz
- Kleinere Extraktionstanks
- Kürzere Haltezeiten
- Geringeres mikrobielles Risiko
Für Getränkehersteller führt dies unmittelbar zu einer verbesserten Produktionseffizienz und einer Kostensenkung.

Inline-Produktion von Yerba-Mate-Konzentraten

Einer der überzeugendsten Vorteile der industriellen Beschallung ist die Möglichkeit des kontinuierlichen Durchflussbetriebs.
Anstelle des chargenweisen Ziehenlassens werden gemahlener Mate und Lösungsmittel (üblicherweise Wasser) durch einen Ultraschalldurchflussreaktor gepumpt. Dies ermöglicht:

Inline-Extraktion
Gleichbleibende Verweilzeit
Reproduzierbare Produktqualität
Prozesskontrolle in Echtzeit

Herstellung hochkonzentrierter Mate-Konzentrate

Die Beschallung ermöglicht die Herstellung konzentrierter Extrakte mit:

Höherem Feststoffgehalt
Erhöhter Konzentration aktiver Verbindungen
Geringerem Bedarf an nachgeschalteter Eindampfung

Diese Konzentrate können anschließend:

Zu RTD-Getränken verdünnt werden
In kohlensäurehaltigen Mate-Getränken verwendet werden
In funktionelle Rezepturen eingearbeitet werden
Für pulverförmige Produkte sprühgetrocknet werden

Die hohe Extraktionseffizienz verbessert die Rohstoffausnutzung – und senkt dadurch die Gesamtkosten der Zutaten.

Energieeffizienz und Nachhaltigkeit

Die Ultraschallextraktion lässt sich gut mit Nachhaltigkeitszielen vereinbaren:

Niedrigere Temperaturen reduzieren den Energieverbrauch
Kürzere Verarbeitungszeiten senken die Betriebskosten
Eine verbesserte Ausbeute reduziert pflanzliche Abfälle
Der Wasserverbrauch lässt sich durch eine Extraktion mit hohem Feststoffgehalt optimieren

Im Vergleich zu heißen Dekoktionsverfahren bietet Ultraschall einen energieeffizienteren Weg zur Herstellung hochwertiger Mate-Getränke.

Prozessintegration in industrielle Getränkeproduktionslinien

Industrielle Ultraschallextraktionssysteme sind für die nahtlose Integration in Getränkeproduktionslinien ausgelegt.
Typischer Prozessablauf:

Mahlen der Yerba-Mate-Blätter
Herstellung einer Suspension mit gekühltem Wasser
Kontinuierliche Ultraschallextraktion
Fest-Flüssig-Trennung (Filtration oder Zentrifugation)
Standardisierung und Mischen
Pasteurisierung (falls erforderlich)
Abfüllen und Verpacken

Da Ultraschallreaktoren kompakt sind, benötigen sie weniger Stellfläche als große Tanks zum Ziehenlassen.

Hielscher Ultrasonics: Beschallung im industriellen Maßstab mit linearer Skalierbarkeit

Hielscher Ultrasonics stellt leistungsstarke industrielle Ultraschallgeräte her, die für anspruchsvolle Anwendungen in der Lebensmittel- und Getränkeverarbeitung entwickelt wurden. Die Systeme reichen von Geräten im Pilotmaßstab bis zu industriellen Prozessoren im Multi-Kilowatt-Bereich, die für einen kontinuierlichen 24/7-Betrieb geeignet sind.

Zu den wesentlichen Vorteilen gehören:

Durchflusszellenreaktoren für die kontinuierliche Inline-Extraktion
Präzise Amplituden- und Energiekontrolle
Hygienisches Design für die Lebensmittelverarbeitung
Integration mit Kühlsystemen für die Kaltextraktion
Lineare Skalierbarkeit vom Labor bis zum vollständigen Produktionsmaßstab

Lineare Skalierbarkeit bedeutet, dass Prozessparameter, die mit einem Labor- oder Pilotgerät entwickelt wurden, durch eine proportionale Erhöhung der Ultraschallleistung und der Durchflusskapazität direkt auf industrielle Systeme übertragen werden können. Dadurch werden Unsicherheiten bei der Maßstabsvergrößerung beseitigt und die Markteinführung beschleunigt.
Ob kleine Spezialchargen oder große Mengen trinkfertiger Mate-Getränke hergestellt werden: Die Ultraschallsysteme von Hielscher bieten über alle Maßstäbe hinweg eine reproduzierbare Leistung.

Wettbewerbsvorteile für Hersteller von Yerba-Mate-Getränken

Durch den Einsatz der Ultraschallkaltextraktion profitieren Hersteller von:

Schnellerer Markteinführung
Gleichbleibender Geschmacksstandardisierung
Höheren Ausbeuten an phytochemischen Verbindungen
Geringerer Bitterkeit und verbesserter sensorischer Qualität
Niedrigeren Betriebskosten
Skalierbarer Inline-Produktion von Konzentraten

In einem schnell wachsenden globalen Markt für funktionelle Getränke bieten diese Vorteile eine deutliche Differenzierung.

Warum Yerba Mate mit Ultraschall verarbeiten?

Da Verbraucher zunehmend funktionelle Energy-Drinks mit Clean Label und Inhaltsstoffen natürlichen Ursprungs nachfragen, wird die Verarbeitungstechnologie zu einem entscheidenden Wettbewerbsfaktor. Die Ultraschallextraktion ist ein modernes, präzises und wirtschaftlich skalierbares Verfahren zur Herstellung hochwertiger Yerba-Mate-Getränke.
Durch die Kombination von kontrollierter Cold-Brew-Zubereitung, hocheffizienter Extraktion phytochemischer Verbindungen und kontinuierlicher Inline-Produktion von Konzentraten versetzt die Beschallung Hersteller in die Lage, die wachsende Nachfrage zu bedienen und gleichzeitig eine überlegene Produktqualität aufrechtzuerhalten.

Für zukunftsorientierte Getränkeunternehmen ist die Ultraschallverarbeitung mehr als eine schrittweise Verbesserung – sie ist eine technologische Weiterentwicklung, die die industrielle Yerba-Mate-Produktion neu definiert und zu einer besseren Getränkequalität sowie einer höheren Effizienz führt.

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

Chargenvolumen	Volumenstrom	Empfohlene Geräte
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 150L	3 bis 15L/min	UIP6000hdT
n.a.	10 bis 100L/min	UIP16000hdT
n.a.	höher	Cluster aus UIP16000hdT

In diesem Video demonstrieren wir die Ultraschallextraktion von Brennnesselblättern mit dem Hielscher UIP2000hdT, einem 2000-Watt-Ultraschallgerät, in einer 30L-Charge. Dieses Sonotrodengerät eignet sich hervorragend für die nichtthermische Extraktion bioaktiver Verbindungen aus Brennnesseln (Urtica dioica) und anderen Pflanzen.

Entwicklung, Fertigung und Beratung – Qualität Made in Germany

Die Ultraschallgeräte von Hielscher sind für höchste Qualitäts- und Designstandards bekannt. Robustheit und einfache Bedienung ermöglichen die reibungslose Integration unserer Ultraschallgeräte in industrielle Anlagen. Die Ultraschallgeräte von Hielscher bewältigen raue Bedingungen und anspruchsvolle Umgebungen 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.

Literatur / Quellen

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Häufig gestellte Fragen

Was ist Yerba Mate?

Yerba Mate ist ein traditionelles südamerikanisches Getränk, das aus den getrockneten und gemahlenen Blättern von Ilex paraguariensis zubereitet wird, einem immergrünen Baum, der in den subtropischen Regionen Argentiniens, Paraguays, Brasiliens und Uruguays heimisch ist. Der Aufguss entsteht durch das Ziehenlassen der verarbeiteten Blätter in Wasser und ist chemisch durch eine komplexe Mischung aus Methylxanthinen, Polyphenolen, Saponinen und flüchtigen Aromaverbindungen gekennzeichnet. Aufgrund seines Koffeingehalts und seiner bioaktiven phytochemischen Verbindungen wird Yerba Mate üblicherweise als natürliches anregendes Getränk mit funktionellen Eigenschaften eingeordnet.

Was sind die wichtigsten Inhaltsstoffe von Yerba Mate?

Zu den wichtigsten Inhaltsstoffen von Yerba Mate gehören Koffein (der wichtigste stimulierende Stoff für das zentrale Nervensystem), Theobromin und Theophyllin (weitere Methylxanthine), Chlorogensäuren und andere Polyphenole (Antioxidantien), triterpenoide Saponine (die zur Bitterkeit und zu einer potenziellen entzündungshemmenden Wirkung beitragen) sowie verschiedene Mineralstoffe wie Kalium und Magnesium. Chlorogensäuren sind für die antioxidative Kapazität besonders relevant, während Koffein und Theobromin für die psychostimulierenden Wirkungen verantwortlich sind.

Ist das Trinken von Mate-Tee gesundheitsfördernd?

Ein maßvoller Konsum von Mate-Tee kann aufgrund seiner antioxidativen Aktivität, seiner milden stimulierenden Wirkung und seines möglichen Einflusses auf den Stoffwechsel physiologische Vorteile bieten. Wissenschaftliche Studien deuten darauf hin, dass seine Polyphenole helfen können, oxidativen Stress zu reduzieren, während Koffein die Wachheit, die kognitive Leistungsfähigkeit und die körperliche Ausdauer verbessern kann. Einige Befunde weisen zudem auf mögliche positive Auswirkungen auf den Fettstoffwechsel und die Blutzuckerregulation hin. Übermäßiger Konsum, insbesondere über lange Zeiträume bei sehr hoher Trinktemperatur, wurde jedoch in epidemiologischen Studien mit einem erhöhten Risiko für Reizungen der Speiseröhre in Verbindung gebracht. Dies unterstreicht die Bedeutung eines maßvollen Konsums und einer kontrollierten Temperatur.

Wie wird Mate konsumiert?

Traditionell wird Mate zubereitet, indem lose Yerba-Mate-Blätter in eine ausgehöhlte Kalebasse (auch „Mate“ genannt) gegeben werden, warmes Wasser (üblicherweise unterhalb des Siedepunkts) hinzugefügt und der Aufguss durch einen mit einem Filter versehenen Metalltrinkhalm, die sogenannte Bombilla, getrunken wird. Dieselben Blätter werden durch erneutes Nachfüllen von Wasser mehrfach aufgegossen. Heute wird Mate auch als Tee aus Teebeuteln, als Cold-Brew-Getränk, in trinkfertigen Rezepturen, als kohlensäurehaltiges Mate-Getränk, als Energy-Drink und in Form konzentrierter Extrakte konsumiert, die in funktionellen Produkten verwendet werden.