Saft- und Smoothie-Homogenisierung mittels Leistungsultraschall

Die Herstellung von Säften, Smoothies und Getränken erfordern eine zuverlässige und effiziente Homogenisierung, um den gewünschten Geschmack und die gewünschte Textur sowie eine langfristige Stabilität zu erzielen. Ultraschall-Hochscherhomogenisatoren werden in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie häufig zur Herstellung von Säften, Getränken, Pürees und Soßen von höchster Qualität eingesetzt. Als nicht-thermische Behandlung verhindert die Ultraschall-Hochscher-Homogenisierung die thermischen Zersetzung von Vitaminen und bioaktiven Verbindungen und erzeugt gleichzeitig eine hervorragende Stabilität und gleichmäßige Konsistenz.

Ultraschall-Hochscher-Homogenisierung von Säften, Smoothies und Getränken

Durch Ultraschall verbesserte Stabilität – die Vermeidung von Phasentrennung und Sedimentation: Durch die Ultraschallhomogenisierung werden die Partikel in der Obst- und Gemüsepulpe einheitlich zerkleinert, wodurch eine hohe Stabilität erreicht, Sedimentation vermieden und eine gleichmäßige Konsistenz erzielt werden.
Ultraschallmodifikation der Saftviskosität und -textur: Obst und Gemüse wie z.B. Äpfel, Karotten, Orangen, Grapefruits, Zitronen und Tomaten sind reich an Pektinen. Pektine sind Polysaccharide, die als natürliche Stabilisatoren wirken. Ultraschall-Homogenisierer extrahieren die Pektine aus der Zellmatrix und geben sie in den Saft ab, wodurch die Viskosität und Stabilität erhöht wird. Ultraschall-Homogenisatoren eignen sich daher hervorragend, um natürliche Stabilisatoren wie Pektine auszunutzen.
Verbessertes Phytonährstoffprofil mittels Ultraschallextraktion: Ultraschall-Homogenisatoren brechen Zellmatrizen auf und fördern die Freisetzung von eingeschlossenen Molekülen wie Vitaminen, Antioxidantien, Polyphenolen und Flavonoiden in das Saftprodukt. Die Phytonährstoffe werden dadurch beim Verzehr bioverfügbarer und verwertbarer.
Intensiviertes Geschmacksprofil durch Beschallung: Ultraschall-Hochscher-Homogenisatoren setzen nicht nur Pektine, sondern auch Aromamoleküle, ätherische Öle, natürliche Zucker und Phytonährstoffe frei. (Für ein durch Ultraschall verbessertes Nährstoffprofil siehe auch Fallstudie unten). Die Ultraschallextraktion setzt bioaktive Moleküle wie Aromastoffe und Vitamine aus der Zellmatrix frei und macht sie dadurch für die Geschmacksnerven des Konsumenten verfügbar.
Verstärktes Farbprofil durch Ultraschall: Pflanzenpigmente sind ebenfalls in der Zellmatrix der Pflanze eingeschlossen. Ultraschall-Homogenisatoren setzen Pflanzenpigmente wie Carotinoide, Chlorophyll, Betalanine und Anthocyanine frei und reduzieren deren Partikelgröße. Die reduzierte Pigmentgrösse streut das Licht besser als grössere Partikel und verleiht dadurch Säften, Pürees und Saucen eine intensivierte Farbe.

Safthomogenisierung mittels Ultraschall – Zahlreiche Vorteile

Ultraschall-Hochscherhomogenisatoren sind zuverlässig und effizient beim Mischen von Getränken wie Fruchtsäften, Nektaren, Gemüsesäften, Smoothies, Limonaden mit Fruchtanteil, aromatisierten Milchgetränken, Proteinshakes, Mischgetränken und mehr.
Bei der Saftgewinnung und -pressung kann Ultraschall die Saftausbeute erhöhen. Zum Beispiel erhöhte die Ultraschallbehandlung die Traubensaftausbeute um bis zu 3,4 %, während die Behandlungszeit um das Dreifache verkürzt wurde. Die Ultraschallbehandlung in Kombination mit einer enzymatischer Behandlung erhöhte die Saftausbeute um bis zu 2 % und verkürzte die Behandlungszeit im Vergleich zur herkömmlichen enzymatischen Behandlung um mehr als das Vierfache. Die stufenweise Anwendung von Ultraschall und enzymatischer Behandlung erhöhte die Saftausbeute um bis zu 7,3%. In ähnlicher Weise erhöhte die alleinige Ultraschallverarbeitung bei Ananassaft die Extraktionsausbeute bei Saft aus Ananasmaische um 10,8 %. Die Ultraschallbehandlung erhöhte auch den Gehalt an Zuckern, Gesamtsäuren, Phenolen und Vitamin C. (vgl. Baslar et al. 2015)
Die Herstellung von Getränken wie Säften, mit Saft gespritzten Limonaden und anderen Getränken erfordert eine zuverlässige Homogenisierung und Emulgierung für Stabilität, verbesserten Geschmack und Textur, ansprechende optische Erscheinung und verbesserte Funktionalität. So sorgt die Ultraschall-Homogenisierung beispielsweise für eine sehr hohe Stabilität, verhindert die Phasentrennung und verbessert Geschmack sowie Textur von Säften, Smoothies sowie milch- und proteinhaltigen Getränken. Darüber hinaus emulgieren Ultraschall-Hochscher-Homogenisatoren problemlos verschiedene Inhaltsstoffe, um klare Emulsionen herzustellen. Eine häufige Anwendung der Ultraschall-Emulgierung ist die Herstellung von mit Cannabis angereicherten Mineralwässern und anderen Getränken. Klare Getränke auf Mineralwasserbasis sowie andere Getränke können per Ultraschall mit Cannabinoiden (z.B. CBD, CBG, THC) angereichert werden. Um klare Emulsionen mit einer hohen Bioverfügbarkeit der Wirkstoffe zu erhalten, müssen die bioaktiven Verbindungen in Nanogrösse emulgiert werden. Die Ultraschall-Emulgierung ist die überlegene Technik zur Herstellung von Nano-Emulsionen mit klarer Erscheinung, aussergewöhnlich hoher Stabilität, Bioverfügbarkeit und Funktionalitäten. Daher wird die Ultraschall-Nanoemulgierung auch weitreichend für die Herstellung von Arzneimitteln und Nahrungsergänzungsmitteln (z.B. CBD-Tinkturen usw.) eingesetzt.
Zudem extrahieren Ultraschall-Homogenisatoren Aromamoleküle, bioaktive Verbindungen und Phyto-Nährstoffe und machen sie dadurch bioverfügbarer und biozugänglicher. Ultraschall-Homogenisatoren lösen auch Zucker, Sirupe oder Süßstoffe auf und dispergieren und hydratisieren Xanthan, Stärke und andere Zusatzstoffe, so dass langzeitstabile Suspensionen entstehen. Ein einem einzelnes Hielscher-Ultraschallgerät erfüllt all die verschiedenen Aufgaben des Homogenisieren, Nanoemulgierens, Extrahierend, Dispergierens, Lösen, Hydratisierens und Mischens und ist eine Bereicherung in der Saft- und Getränkeherstellung.

Effekte der Beschallung mit dem UP400S bei einer Amplitude von 100μm auf die Mikrostruktur von Apfelsaft.
Studie und Bild: Ertugay & Baslar, 2014

Fallstudie: Verbessertes Nährstoffprofil in sonifiziertem Orangensaft

Die Ultraschall-High-Shear-Homogenisierung ist eine nicht-thermische Methode der Lebensmittelkonservierung und -verarbeitung, welche den Vorteil hat, die Stabilisierung und Inaktivierung von Mikroorganismen in Fruchtsäften zu verbessern, ohne die üblichen unerwünschten Nebenwirkungen zu verursachen, die mit konventionellen Wärmebehandlungen verbunden sind. Guerrouj et al. (2016) untersuchten die Auswirkungen der Ultraschallbehandlung auf den Gesamtphenol- und Flavonoidgehalt sowie auf Carotinoide und Ascorbinsäure (Vitamin C) in Orangensaft unter Verwendung eines Hielscher Ultraschall-Homogenisators UP200S. Sie fanden einen signifikanten Anstieg des Gesamtphenolgehalts in den beschallten Orangensaftproben im Vergleich zu einer Kontrolle (siehe Tabelle unten). Dieser Anstieg betrug von 42,74 bis zu 69,45 mg GAE/100 ml bei einer Ultraschallbehandlung von 30 Minuten. Diese Ergebnisse zeigen eine signifikante Verbesserung der phenolischen Verbindungen durch die Ultraschallbehandlung.
Die Ergebnisse zur DPPH-Radikalfängeraktivität von Orangensaft sind ebenfalls in der untenstehenden Tabelle dargestellt. Beschallte Proben zeigten eine signifikante Zunahme der prozentualen DPPH-Hemmung im Vergleich zur Kontrolle, was auf einen höheren Gehalt an Antioxidantien hinweist. Die prozentuale Hemmung von DPPH betrug 37,48%, 35,70%, 34,70% und 35,21% in 1, 10, 20 und 30 Minuten beschallten Proben, jeweils im Vergleich zu den Kontrollproben (21,67%). Diese Ergebnisse sind deckungsgleich mit den Ergebnissen, die in beschalltem Kasturi-Limettensaft gefunden wurden (Bhat et al., 2011). Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass die Ultraschallbehandlung die Verfügbarkeit von antioxidativen Verbindungen verbessert.
Die Forscher kommen zu dem Schluss, dass die Ultraschallbehandlung von Orangensaft zu einer allgemeinen Verbesserung der bioaktiven Verbindungen wie Gesamtphenole, Flavonoide, Carotinoide, Anthocyane und Ascorbinsäure bei gleichzeitiger signifikanter Verringerung der mikrobiellen Belastung führte.

Ultraschallsonotroden und Durchflusszellen für die Safthomogenisierung

Hielscher Ultrasonics ist ein langjährig erfahrener Hersteller von Hochleistungs-Ultraschall-Homogenisatoren, die weltweit in der industriellen Produktion von Frucht- und Gemüsesäften, Nektaren, Smoothies, Proteindrinks sowie für Pürees und Saucen eingesetzt werden. Die zuverlässige und effiziente Homogenisierung von Fruchtsäften, Getränken und Lebensmittelprodukten ist eine anspruchsvolle Anwendung, die Hochleistungs-Ultraschallysteme und -sonotroden erfordert, welche konstante Amplituden erzeugen und genügend Scherung liefern, um homogene Lebensmittel- und Getränkeprodukte zu produzieren. Alle Hielscher Ultraschallgeräte sind so konstruiert und gefertigt, dass sie rund um die Uhr unter Volllast betrieben werden können. Die Ultraschallprozessoren sind von kompakten 50 Watt-Labor-Ultraschallgeräten bis hin zu 16.000 Watt-Inline-Ultraschallsystemen erhältlich. Eine Vielzahl von Boosterhörnern, Sonotroden und Durchflusszellen ermöglichen den kundenspezifischen Aufbau eines Ultraschall-High-Shear-Homogenisators, der auf das Rohmaterial (z.B. Obst, Gemüse, andere Zutaten etc.) und die gewünschten Eigenschaften des Endproduktes optimal zugeschnitten ist.
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-Safthomogenisierung 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 Zuführung mehrerer Zuflussströme, welche unabhängig voneinander in das kontinuierliche Ultraschall-Homogenisiersystem dosiert werden können, ist die Inline-Homogenisierung mittels Ultraschall eine äußerst zeit- und arbeitseffiziente Methode, die sich äußerst gut für die Verarbeitung industrieller Mengen von Säften und Getränken eignet.

Ultraschallsonotroden und Durchflusszellen für jedes Volumen

Die Produktpalette von Hielscher Ultrasonics deckt das gesamte Spektrum der Ultraschallprozessoren ab - vom kompakten Labor-Ultraschallgerät über Benchtop- und Pilotsysteme bis hin zu vollindustriellen Ultraschallprozessoren mit der Kapazität zur Verarbeitung von LKW-Ladungen pro Stunde. Diese ausgereifte Produktpalette ermöglicht es uns, Ihnen das am besten geeignete Ultraschallsystem für Ihr Getränke- bzw. Lebensmittelprodukt, die vorgesehene Prozesskapazität und das Produktionsziel 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 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 optimierten Bedingungen zu verarbeiten. Optimale Beschallung für eine überaus effiziente Safthomogenisierung!
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: