Ultraschallhomogenisierung von Sojamilch
- Die Herausforderung bei der Herstellung von Sojamilch besteht darin, unter hocheffizienten Prozessbedingungen ein schmackhaftes, ernährungsphysiologisch hochwertiges Getränk auf Sojabasis herzustellen.
- Die Homogenisierung und Pasteurisierung mittels Ultraschall bieten die Vorteile einer gesunden Sojamilch mit hohem Nährwert und guter Lagerfähigkeit sowie hoher mechanischer und mikrobiologischer Stabilität.
Ultraschallgestützte Herstellung von Sojamilch
Die Ultraschallbehandlung von Sojabasis und Sojamilch verändert die physikochemischen Eigenschaften (makromolekulare Veränderungen, Enzyminaktivierung), bewirkt eine gleichmäßige, feindisperse Homogenisierung und verbessert die rheologischen Eigenschaften. Ultraschallemulgierung führt zu einer von sich aus stabilen Pflanzenmilch, während Ultraschallkonservierung und die Inaktivierung von Mikroorganismen die mikrobielle Stabilität gewährleisten. Neben der Verbesserung von Nährwert, Stabilität und Geschmack überzeugt die Beschallung durch ihre Energie- und Zeiteffizienz. Im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren benötigt die Ultraschallbehandlung weniger Energie und Zeit.
Ultraschallhomogenisatoren decken die gesamte Produktionskapazität der Sojamilchherstellung ab, optimieren die Konservierung und ermöglichen eine funktionell vielseitige Nutzung der Produktionslinie. Ultraschall-Inline-Homogenisatoren lassen sich leicht an die Produktionsziele anpassen, sodass durch einfache Änderung der Prozessparameter unterschiedliche Geschmacksprofile (z. B. mit oder ohne Bohnengeschmack) und Produkteigenschaften erzielt werden können.
Die Beschallung ist ein hocheffizientes Verfahren zur Homogenisierung und Konservierung von Sojamilch
Sojageschmack und die Wirkung von Ultraschall
Die Ultraschallverarbeitung ermöglicht es, den Geschmack der Sojabasis zu beeinflussen: Sojamilchprodukte können mit einem ausgeprägten Bohnengeschmack hergestellt werden, der die asiatische Zielgruppe anspricht, während westliche Verbraucher einen milden Geschmack ohne Bohnennote bevorzugen. Durch Anpassung der Ultraschallprozessparameter (Amplitude, Beschallungsdauer, Temperatur, Druck) lässt sich entweder ein kräftiges oder ein mildes Geschmacksprofil erzielen. Das bedeutet, dass mit demselben Ultraschallsystem gezielt unterschiedliche Sojageschmacksprofile erzeugt werden können, um verschiedene Produkttypen für unterschiedliche Zielmärkte herzustellen.
Enzyminaktivierung durch Ultraschall
Der intensive Sojabohnengeschmack hängt hauptsächlich mit der Aktivität des Enzyms Lipoxygenase (LOX) zusammen. Die Inaktivierung dieses Enzyms LOX ist eines der wichtigsten Ziele moderner Verarbeitungssysteme.
Die Manothermosonikation (MTS) – die Beschallung bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur – ist ein bewährtes Verfahren zur Inaktivierung des Enzyms Lipoxygenase (LOX). Die Lipoxygenaseaktivität bewirkt die Oxidation von Fettsäuren und Pigmenten. Intensive Ultraschallwellen führen zur Inaktivierung oder Denaturierung von Enzymen wie Lipoxygenase, Peroxidase und Polyphenoloxidase.
MTS hat sich als effizientes Verfahren zur Inaktivierung einiger weiterer Enzyme erwiesen, darunter Lipoxygenase, Peroxidase sowie Proteasen und Lipasen psychrophiler Bakterien. (Kuldiloke 2002: 2)
Vorteile der Sojamilchherstellung mittels Ultraschall
- hohe Extraktionsausbeute
- angenehmer Geschmack
- mechanische Stabilität
- mikrobiologische Stabilität / Konservierung
- Enzyminaktivierung
- Energieeffizienz
Mikrobiologische Stabilität durch Ultraschallkonservierung
Ultraschall allein oder in Kombination mit Wärme (Thermosonikation), Druck (Manosonikation) oder sowohl Wärme als auch Druck (Manothermosonikation) ist als wirksames Verfahren zur Inaktivierung verschiedener Lebensmittelenzyme wie Lipoxygenase, Peroxidase und Polyphenoloxidase sowie hitzebeständiger Lipase und Protease bekannt. Leistungsstarke Ultraschallwellen zerstören Mikroorganismen und führen so zur mikrobiellen Inaktivierung und damit zur mikrobiellen Produktstabilität. Die Inaktivierung krankheitserregender und verderbniserregender Mikroorganismen oder von Enzymen durch Beschallung beruht hauptsächlich auf physikalischen (Kavitation, mechanische Kräfte) und/oder chemischen Effekten.
Extraktion und Isolierung von Sojaprotein mittels Ultraschall
Die Anwendung von Leistungsultraschall auf Sojaproteinisolat (SPI) und Sojaproteinkonzentrat (SPC) ermöglicht eine gezielte Modifikation des Sojaproteins, um einen hochfunktionellen Lebensmittelzusatzstoff zu erhalten. Zahlreiche neue Produktkonzepte nutzen Sojaproteine als Basis, und die ultraschallgestützte Verarbeitung ermöglicht die industrielle Herstellung hochwertiger Produkte wie milchfreier, veganer Smoothies, Käsealternativen, Suppen auf Sojasahnebasis, Aufstriche und cremiger Dressings.
Die Beschallung mit einem leistungsstarken Ultraschallgerät (z. B. UIP2000hdT) bewirkt signifikante Veränderungen der Leitfähigkeit, erhöht die Löslichkeit von Sojaproteinkonzentraten, vergrößert die für die Textur von Lebensmitteln wichtige spezifische Oberfläche signifikant und erhöht die Werte des Emulsionsaktivitätsindex (EAI). Der massengewichtete mittlere Durchmesser D und der mittlere Volumen-Oberflächen-Durchmesser D nehmen bei Sojaproteinisolaten (SPI) und Sojaproteinkonzentraten (SPC) signifikant ab.
Im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren zur Behandlung von Sojaprotein benötigt die Beschallung weniger Energie und deutlich weniger Zeit.
Ultraschall-Durchflussreaktoren sind hocheffizient bei der Extraktion und Homogenisierung, z. B. bei der Sojamilchverarbeitung.
Ultraschallhomogenisatoren für Sojamilch und pflanzliche Milchalternativen
Die Geräte zur Lebensmittelverarbeitung von Hielscher Ultrasonics sind vielseitig einsetzbar und lassen sich problemlos in bestehende Produktionslinien integrieren oder nachrüsten. Hohe Leistung, Zuverlässigkeit und Robustheit machen die Ultraschallgeräte von Hielscher zum „Arbeitspferd“ bei der Herstellung von Sojabasis. Die Sonotroden bestehen aus Titan. Die Ultraschallreaktoren und andere produktberührte Teile bestehen aus lebensmitteltauglichem Edelstahl und können mit hygienischen Anschlüssen ausgestattet werden. Dies ermöglicht die sichere und zuverlässige Verarbeitung von Lebensmitteln und Getränken.
- hohe Effizienz
- modernste Technologie
- Zuverlässigkeit und Robustheit
- einstellbare, präzise Prozesssteuerung
- Chargen- und Inline-Betrieb
- für jedes Volumen
- intelligente Software
- intelligente Funktionen (z. B. Programmierbarkeit, Datenprotokollierung, Fernsteuerung)
- einfach und sicher zu bedienen
- wartungsarm
- CIP (Clean-in-Place)
Konstruktion, Fertigung und Beratung – Qualität Made in Germany
Die Ultraschallgeräte von Hielscher sind für höchste Qualitäts- und Konstruktionsstandards bekannt. Robustheit und einfache Bedienung ermöglichen die reibungslose Integration unserer Ultraschallgeräte in industrielle Anlagen. Auch raue Betriebsbedingungen und anspruchsvolle Umgebungen bewältigen die Ultraschallgeräte von Hielscher 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.
Die folgende Tabelle gibt Ihnen einen Überblick über 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 | UIP16000 |
| n.a. | höher | Verbund aus UIP16000 |
Ultraschallgerät UIP16000 zur Lebensmittelverarbeitung für die industrielle Herstellung pflanzlicher Milchalternativen.
Wissenswertes
Sojamilch
Sojamilch ist eine pflanzliche Milchalternative, die durch Extraktion ganzer Sojabohnen in Wasser hergestellt wird. Sojamilch ist eine Emulsion aus Wasser und aus Soja gewonnenen Lipiden, die wasserlösliche Proteine und Kohlenhydrate enthält. Bei der herkömmlichen, traditionellen Zubereitung von Sojamilch wurden Sojabohnen eingeweicht, gemahlen, filtriert und gekocht. Auf diese Weise zubereitete Sojamilch ist nur kurz haltbar. Heutige Verbraucher und der moderne Lebensstil verlangen jedoch Produkte mit längerer Haltbarkeit, die während der gesamten Lagerdauer sicher und stabil bleiben. Für die Herstellung solcher Sojamilchprodukte und Getränke liegt der Einsatz der UHT-Technologie nahe. Damit lässt sich je nach Produktzusammensetzung eine Haltbarkeit von mehreren Monaten bis zu einem Jahr erzielen. Darüber hinaus ist die richtige Auswahl von Emulgatoren und Stabilisatoren erforderlich, um während der gesamten Haltbarkeitsdauer ein homogenes Produkt ohne Aufrahmung und Sedimentation zu gewährleisten.
Herstellung von Sojamilch und Getränken auf Sojabasis
Sojamilch wird aus ganzen Sojabohnen oder vollfettem Sojamehl hergestellt. Die trockenen Bohnen werden über Nacht oder mindestens 3 Stunden lang in Wasser eingeweicht. Die Einweichdauer hängt stark von der Wassertemperatur ab. Anschließend werden die eingeweichten Bohnen im Nassmahlverfahren gemahlen. Durch Zugabe von Wasser wird der Wassergehalt entsprechend den Anforderungen an das fertige Sojamilchprodukt erhöht. Das fertige Sojagetränk weist im Allgemeinen einen Proteingehalt von 1–4% auf; bei einem typischen Sojagetränk für westliche Verbraucher beträgt das Massenverhältnis von Wasser zu Sojabohnen 20:1. (Traditionelle asiatische Sojamilch weist ein Massenverhältnis von Wasser zu Sojabohnen von bis zu 5:1 auf.) Die gemahlene Sojabohnensuspension wird gekocht, um Geschmackseigenschaften, Verdaulichkeit und mikrobielle Stabilität zu verbessern. Die Wärmebehandlung inaktiviert die Trypsininhibitoren der Sojabohnen, inaktiviert die Lipoxygenase für einen milderen Geschmack und pasteurisiert die Sojamilch. Die Wärmebehandlung erfolgt etwa 15–20 Minuten lang; anschließend werden durch Filtration unlösliche Rückstände wie Fasern des Sojatresters / Okara entfernt. Abschließend kann das Sojagetränk durch Zugabe von Zucker, Vanille, Schokolade, Früchten oder anderen Aromastoffen künstlich aromatisiert werden.
Sojagetränke und Sojajoghurt
Sojabohnen werden zur Herstellung verschiedener Produkte wie Milchalternativen und Sojagetränken, Saft, Sojamischgetränken (insbesondere in Lateinamerika) sowie Sojajoghurt verwendet. Getränke und Joghurts auf Sojabasis werden von Menschen mit Laktoseintoleranz und Veganern häufig als Alternative zu Milchprodukten verzehrt. Verbraucher entscheiden sich jedoch auch wegen der gesundheitlichen Vorteile und des Geschmacks für Sojaprodukte.
Typische Sojamilch weist folgende Zusammensetzung auf: etwa 3,6% Protein, 2% Fett, 2,9% Kohlenhydrate und 0,5% Asche. Sojabohnen haben einen geringen Gehalt an gesättigten Fetten und sind cholesterin- und laktosefrei. Darüber hinaus enthalten sie viele Vitamine und Mineralstoffe, wodurch ihr Verzehr sehr gesundheitsfördernd ist.
Manothermosonikation
Manothermosonikation (MTS) ist die synergistische Kombination von Ultraschall mit Wärme und Druck.
Literatur/Quellen
- 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.