Ultraschallhomogenisatoren für die Herstellung von Sojamilch
- Für die Sojamilchproduktion sind intensive Homogenisierungsprozessbedingungen erforderlich, um ein schmackhaftes und qualitativ hochwertige Soja-Getränk mit hohem Nährstoffgehalt zu erhalten.
- Die ultraschall-gestützte Homogenisierung und Pasteurisierung bietet den Vorteil, ein gesunde Sojamilchgetränk mit hohem Nährstoffgehalt & Haltbarkeit sowie mit einer hohen mechanischen und mikrobiologischen Stabilität zu erzeugen.
Ultraschall-unterstützte Herstellung von Sojamilch
Durch die Ultraschallverarbeitung von Sojabohnenpaste und Sojamilch werden die physikalisch-chemischen Eigenschaften (makromolekulare Veränderungen, Inaktivierung von Enzymen) beeinflusst. Zudem werden durch die Ultraschall-Scherkräfte eine gleichmäßige, feine Homogenisierung sowie verbesserte rheologische Produkteigenschaften erreicht. Die die ultraschall-gestütze Herstellung von Emulsionen resultiert in einer stabilen, homogenen Pflanzenmilch. Gleichzeitig sorgen die Haltbarmachung mittels Ultraschall und die Inaktivierung von Mikroorganismen für die mikrobielle Stabilität des Sojagetränkes. Neben dem verbesserten Nährstoffgehalt und feineren Geschmack überzeugt die Ultraschallverarbeitung zudem durch ihre Energie- und Zeiteffizienz. Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden ist die Ultraschallhomogenisierung deutlich energiesparender und erzielt gleiche oder bessere Ergebnisse innerhalb kürzerer Zeit.
Ultraschall-Homogenisatoren ermöglichen es, die Produktionskapazität der Sojamilch-Herstellung zu erhöhen. Sie optimieren die Haltbarmachung und ermöglichen eine flexible Anpassung der Produktionslinie. Ultraschall-Inline-Homogenisatoren können problemlos an variable Produktionsziele angepasst werden, so dass die Herstellung von verschiedenen Geschmacksprofilen (z.B. intensiver oder milder Sojabohnen-Geschmack) und Produkt-Funktionalitäten durch einfaches Ändern der Prozessparameter erreicht werden kann.
Die Sonikation ist ein hocheffizientes Verfahren zur Homogenisierung und Konservierung von Sojamilch
Soja-Aromen und die Wirkung von Ultraschall
Mittels Ultraschall wird es möglich, den Geschmack der Sojabohnen zu modifizieren: Sojamilchprodukte können mit einem intensiven oder milden Bohnengeschmack produziert werden. Asiatische Konsumenten schätzen den intensiven Sojageschmack, während westliche Verbraucher ein mildes Geschmacksprofil vorziehen. Mittels der Einstellung der Ultraschall-Prozessparameter (Amplitude, Beschallungsdauer, Temperatur, Druck), kann entweder ein intensives oder mildes Geschmacksprofil erzielt werden. Mit demselben Ultraschallsystem können durch eine gezielte Anpassung der Parameter verschiedene Soja-Geschmacksprofile erzeugt werden, wodurch auf einer Anlage verschiedene Sojagetränke für verschiedene Zielmärkte produziert werden können.
Enzym-Inaktivierung durch Ultraschall
Der intensive Soja-Geschmack resultiert hauptsächlich aus die Aktivität des Enzyms Lipoxygenase (LOX). Die Inaktivierung dieses Enzyms LOX gehört zu den wichtigsten Ziele moderner Sojabohnen-Verarbeitungsanlagen.
Mano-Thermo-Sonication (MTS) – die Beschallung bei erhöhten Drücken und Temperaturen – ist eine bewährte Methode, das Enzym Lipoxygenase (LOX) zu inaktivieren. Das Lipoxygenase-Enzym ruft die Oxidation von Fettsäuren und Pigmenten hervor, woraus ein intensives Geschmacksprofil resultiert. Intensive Ultraschallwellen dazu führen, dass Enzyme (z.B. Lipoxygenase, Peroxidase und Polyphenol-Oxidase) inaktiviert bzw. denaturiert werden.
Die Mano-Thermo-Sonication (MTS) hat sich im industriellen Maßstab bewährt, um Enzyme wie Lipoxygenase, Peroxidase sowie Proteasen und Lipasen psychrophiler Bakterien zu inaktivieren. (Kuldiloke 2002: 2)
Vorteile der ultraschall-gestützten Sojamilch-Produktion
- hohe Extraktionsausbeute
- angenehmes Aroma
- mechanische Stabilität
- mikrobiologische Stabilität / Haltbarmachung
- Enzym-Inaktivierung
- Energieeffizienz
Mikrobiologische Stabilität mittels Ultraschall-Haltbarmachung
Ultraschall allein oder in Kombination mit Wärme (Thermo-Sonication) oder Druck (Mano-Sonication) bzw. Wärme und Druck (Mano-Thermo-Sonication) hat sich als wirksame Methode bewährt, um verschiedene Enzyme wie Lipoxygenase, Peroxidase und Polyphenol-Oxidase sowie hitzebeständige Lipasen und Proteasen zu inaktivieren. Intensive Ultraschallwellen zerstören die Mikroorganismen, so dass eine mikrobielle Inaktivierung und dadurch eine mikrobielle Produktstabilität erreicht wird. Die Inaktivierung pathogener und verderbnis-erregender Mikroorganismen und Enzymen durch die Ultraschallbehandlung wird vor allem durch physikalische (Kaviation, mechanische Scherkräfte) und/oder chemische Effekte erzielt.
Extraktion und Isolierung von Sojaproteinen mit Ultraschall
Durch die Anwendung von Hochleistungs-Ultraschall bei der Herstellung von Soja-Protein-Isolat (SPI) und Soja-Protein-Konzentrat (SPC) ist es möglich, die Sojaproteine gezielt zu modifizieren und dadurch einen funktionellen Lebensmittelzusatzstoff zu produzieren. Zahlreiche neue Produktkonzepte beinhalten Soja-Proteine als Bestandteil der Rezeptur. Die ultraschall-gestützte Verarbeitung ermöglicht die industrielle Fertigung von qualitativ hochwertigen Produkten wie z.B. milchfreien, veganen Smoothies, Käsealternativen, Suppen, Aufstrichen und cremigen Dressings.
Die Beschallung mit einem leistungsstarken Ultrasonicator (z.B. UIP2000hdT) bewirkt eine erhebliche Veränderungen der Leitfähigkeit, erhöht sich die Löslichkeit des Sojaprotein-Konzentrats, erhöht die spezifische Oberfläche, welche für die Texture wichtig ist und den Emulsions-Aktivitätsindex (EAI) erhöht. Mittels Ultraschall können der durchschnittliche Partikeldurchmesser D und der durchschnittliche Volumen-Oberflächen-Durchmesser D für Soja-Protein-Isolate (SPI) und Soja-Protein-Konzentrate (SPC) erheblich reduziert werden.
Im Vergleich zu herkömmlichen Sojaprotein-Verarbeitung ist die Beschallung energie-effizienter. Zudem benötigt die Ultraschallverarbeitung deutlich weniger Zeit.
Ultraschall-Durchflussreaktoren sind hocheffizient für die Extraktion und Homogenisierung, z. B. bei der Verarbeitung von Sojamilch,
Ultraschallhomogenisatoren für Sojamilch und pflanzliche Milchsubstitute
Hielscher Ultrasonics Lebensmittelprozessoren sind vielseitig einsetzbar und können problemlos in bestehende Produktionslinien eingebaut oder nachgerüstet werden. Hohe Leistung, Zuverlässigkeit und Robustheit machen Hielscher Ultraschallgeräte zu den „Arbeitstier“ in der Sojabasis-Produktion. Sonotroden sind aus Titan, Ultraschallreaktoren und andere Nassteile sind aus lebensmittelechtem Edelstahl und können mit Sanitärarmaturen ausgestattet werden. Dies ermöglicht die sichere und zuverlässige Verarbeitung von Lebensmitteln und Getränken.
- hoher Wirkungsgrad
- Modernste Technik
- Zuverlässigkeit & Robustheit
- einstellbare, präzise Prozesskontrolle
- Batch & Inline
- für jedes Volumen
- intelligente Software
- intelligente Funktionen (z. B. programmierbar, Datenprotokollierung, Fernsteuerung)
- einfach und sicher zu bedienen
- Geringer Wartungsaufwand
- CIP (Clean-in-Place)
Design, Herstellung und Beratung – Qualität Made in Germany
Hielscher Ultraschallgeräte sind bekannt für höchste Qualität und Designstandards. Robustheit und einfache Bedienung ermöglichen die problemlose Integration unserer Ultraschallgeräte in industrielle Anlagen. Raue Bedingungen und anspruchsvolle Umgebungen sind für Hielscher Ultraschallgeräte kein Problem.
Hielscher Ultrasonics ist ein ISO-zertifiziertes Unternehmen und legt großen Wert darauf, Hochleistungs-Ultraschallgeräte zu entwickeln und zu produzieren, die sich durch modernste Technik und Benutzerfreundlichkeit auszeichnen. Selbstverständlich sind Hielscher Ultraschallgeräte CE-konform und erfüllen die Anforderungen von UL, CSA und RoHs.
In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallhomogenisatoren:
| Batch-Volumen | Durchfluss | Empfohlenes Ultraschallgerät |
|---|---|---|
| 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 |
Ultraschall-Küchenmaschine UIP16000 für die industrielle Herstellung von Milchersatzprodukten auf pflanzlicher Basis.
Wissenswertes
Soja-Milch
Sojamilch ist ein Milchersatz auf pflanzlicher Basis, der durch Extraktion aus ganzen Sojabohnen in Wasser hergestellt wird. Sojamilch ist eine Emulsion aus Wasser und aus Soja gewonnenen Lipiden, die wasserlösliche Proteine und Kohlenhydrate enthält. Bei der altmodischen, traditionellen Art der Sojamilchzubereitung wurden die Sojabohnen eingeweicht, gemahlen, gefiltert und gekocht. So zubereitete Sojamilch hat nur eine kurze Haltbarkeit. Die heutigen Verbraucher und der moderne Lebensstil verlangen jedoch Produkte mit einer längeren Haltbarkeit, die während der gesamten Lagerzeit sicher und stabil bleiben. Zur Herstellung solcher Sojamilch und -getränke bietet sich der Einsatz der UHT-Technologie an. Hierdurch kann eine Haltbarkeit von mehreren Monaten bis zu einem Jahr erreicht werden, je nach Zusammensetzung des Produkts. Darüber hinaus ist die richtige Wahl der Emulgatoren und Stabilisatoren notwendig, um ein homogenes Produkt ohne Aufrahmung und Sedimentation während der gesamten Haltbarkeitsdauer zu gewährleisten.
Herstellung von Sojamilch und Soja-Drinks
Soja-Milch wird entweder aus ganzen Sojabohnen oder Sojamehl hergestellt. Die trockenen Bohnen werden über Nacht bzw. für mindestens 3 Stunden oder länger in Wasser eingeweicht. Die benötigte Einwirkzeit hängt stark mit der Wassertemperatur zusammen. Danach werden die eingeweichten Bohnen in Nassmahlprozess zerkleinert. Wasser wird zugefügt, um den Wassergehalt bedarfsabhängig für das endgültige Sojamilchgetränk zu erreichen. Ein Sojamilch-Drink liefert in der Regel einen Eiweißgehalt von 1–4%. Das Gewichtsverhältnis von Wasser zu Sojabohnen liegt bei 20:1 zu einem typischen Sojagetränk für westliche Konsumenten. (Traditionell-asiatische Sojamilch hat eine Wasser: Soja-Gewichtsverhältnis von bis zu 5:1). Die gemahlene Sojabohnen-Slurry wird anschließend gekocht, um Geschmackseigenschaften, Bekömmlichkeit und mikrobielle Stabilität zu verbessern. Durch diese Wärmebehandlung werden Soja-Trypsin-Inhibitoren und Lipoxygenase-enzyme inaktiviert. Dadurch wird eine milderes Geschmacksprofil erzeugt und die Sojamilch wird pasteurisiert. Die Wärmebehandlung dauert ca. 15–20 Minuten. Anschließend erfolgt die Filtration, bei der unlösliche Rückstände wie Soja-Zellstofffasern / Okara entfernt werden. Schließlich kann das Sojagetränk noch durch Zugabe von Zucker, Vanille, Schokolade, Obst oder anderen Aromen aromatisiert werden.
Soja-Drinks und -Joghurt
Sojabohnen werden verwendet, um verschiedene Produkte wie Milchersatz und Sojagetränke, Saft, Soja-Mix-Drinks (vor allem in Lateinamerika) sowie Sojajoghurt zu produzieren. Soja-Drinks und Joghurts sind weitverbreitete Milchersatzprodukte, welche nicht nur von Personen mit Laktoseintolernaz und Veganern konsumiert werden, sondern auch aufgrund ihres Nährstoffgehaltes und Geschmacks gerne gekauft werden.
Typische Sojamilch weist folgende Zusammensetzung auf: ca. 3,6% Eiweiß, 2% Fett, 2,9% Kohlenhydrate und 0,5% Asche. Sojabohnen haben einen niedrigen Gehalt an gesättigten Fettsäuren und cholesterin- und laktosefrei. Darüber hinaus haben sie einen hohen Anteil an Vitaminen und Mineralien, so dass Sojabohnen und Sojaprodukte als gesunde Lebensmittel gelten.
Mano-Thermo-Ultraschall
Die Mano-Thermo-Sonication (MTS) ist die synergetische Kombination von Ultraschall mit Hitze und Druck.
Literatur
- Mauricio A. Rostagno, Miguel Palma, Carmelo G. Barroso (2003): Ultrasound-assisted extraction of soy isoflavones. Journal of Chromatography A, Volume 1012, Issue 2, 2003. 119-128.
- M. Morales-de la Peña, O. Martín-Belloso, J. Welti-Chanes (2018): High-power ultrasound as pre-treatment in different stages of soymilk manufacturing process to increase the isoflavone content. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 49, 2018. 154-160.
- Berk, Z. (1992): Soymilk and related products. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, Italy; Corporate Document Repository: Technology of Production of Edible Flours and Protein Products from Soybeans. Services Bulletin No. 97, Chapter 8. Retrieved 16 January 2017.
- Bourke, P.; Tiwari, B.; O’Donnell, C.; Cullen, P. J. (2010): Effect of ultrasonic processing on food enzymes of industrial importance. Trends in Food Science and Technology, Vol. 21, Issue 7, 2010.