Mit Ultraschall verbessertes Frittieren von Lebensmitteln

Frittierte Lebensmittel wie Pommes frites, Kartoffelchips und andere frittierte Lebensmittel können vor oder während des Bratens von der Beschallung profitieren. Erfahren Sie, wie Ultraschall zu gesünderen frittierten Lebensmitteln führt, da sie weniger Öl und weniger Acrylamid enthalten. Gleichzeitig wird die Frittierzeit verkürzt und Knusprigkeit und Farbe verbessert.

Ultraschallgestütztes Braten für gesündere, bessere Pommes und Kartoffelchips

Das ultraschallgestützte Frittieren von Pommes frites und Kartoffelchips bietet mehrere Vorteile, die sich vor allem auf eine verbesserte Qualität, optimierte Nährwerte und Verarbeitungseffizienz konzentrieren. Ein wesentlicher Vorteil ist die Reduzierung der Ölaufnahme und der Frittierzeit bei gleichbleibender oder sogar verbesserter Produktqualität. Dadurch erzeugt das Ultraschallfrittieren ein knusprigeres Äußeres und ein weicheres Inneres bei Pommes frites, was zu einer wünschenswerteren Textur führt.

Ultraschallkavitation verbessert das Frittieren

Die Ultraschallbehandlung beeinflusst die Wärmeübertragung, die Blasenbildung und die Feuchtigkeitsreduzierung (Wasserentzug) während des Bratens.
Der Mechanismus hinter den ultraschalloptimierten Frittierergebnissen von Pommes frites und Chips liegt im Phänomen der akustischen Kavitation, die durch Ultraschallwellen erzeugt wird. Wenn die Ultraschallwellen das Frittieröl durchdringen, erzeugen sie winzige Vakuumblasen, die als Kavitation bekannt sind. Diese Blasen kollabieren heftig in der Nähe der Oberfläche der Lebensmittel und verursachen lokal intensive Hitze und Druck. Diese Aktion unterstützt die schnelle Wärmeübertragung auf die Lebensmittel, fördert ein gleichmäßiges Garen und verkürzt die Frittierzeit.

Darüber hinaus können Ultraschallwellen Stoffaustauschprozesse wie das Eindringen von Öl und die Entfernung von Feuchtigkeit verbessern, was zu einer verbesserten Produktqualität führt. Bei der Herstellung von Pommes frites und Kartoffelchips entstehen durch die schnelle Bewegung der Kavitationsblasen Mikrokonvektionsströme innerhalb des Frittiermediums. Dies hilft bei der schnellen Entfernung von Feuchtigkeit und fördert eine gleichmäßige Verteilung von Hitze und Frittieröl auf den Lebensmitteln.

Die Ultraschallkavitation bewirkt auch eine Störung der Oberflächenstruktur der Kartoffel, wodurch Mikrokanäle und Poren entstehen. Dies bedeutet eine Vergrößerung der Oberfläche, was zu besseren Frittierergebnissen und damit zu einer verbesserten Knusprigkeit des Endprodukts führt. Die Störung der Zellmatrizen ermöglicht eine bessere Öldurchdringung, was zu einer geringeren Ölaufnahme durch die Nahrung führt, was für gesundheitsbewusste Verbraucher von Vorteil ist.

Durch eine durch Ultraschall induzierte höhere Diffusions- und Wasserentwässerungsrate kann der endgültige Feuchtigkeitsgehalt schneller erreicht werden.
Die Beschallung fördert die Blasenbildung, d.h. die Beschallung während des Bratens führt zu höheren Blasenvolumina bis zum Ende des Bratens. Die Anzahl der Blasen, die Größe der Blasen und die damit verbundene Wasserentnahme beim Frittieren werden bei einem ultraschallgestützten Frittierprozess positiv beeinflusst. Die Wasserentnahme aus Kartoffeln wird durch eine erhöhte Diffusion sowie einen erhöhten Wärme- und Stofftransport intensiviert.

Ultraschall-Frittieren führt zu einer Ölreduzierung

Eine geringere Öladsorption während des Bratens führt zu gesünderen Pommes Frites und Kartoffelchips.
 
Wie reduziert Ultraschall die Ölaufnahme beim Braten von Kartoffeln?
Wenn die Kartoffelscheiben in heißes Öl getaucht werden, bilden sich aufgrund der schnellen Ausdehnung des Wassers in den Kartoffelzellen winzige Bläschen um sie herum. Diese Blasen platzen schließlich und bilden kleine Poren in der Kartoffelstruktur. Wenn Ultraschallwellen in das Frittieröl eingebracht werden, erzeugen sie mikroskopisch kleine Kavitationsblasen. Diese Blasen kollabieren mit immenser Kraft in der Nähe der Oberfläche der Kartoffel, was zu einem sogenannten Microjetting führt.
Diese ultraschallerzeugten Mikrostrahlen entfernen überschüssige Stärke, so dass weniger Öl absorbiert wird. Darüber hinaus fördert die intensive Bewegung, die durch die Ultraschallwellen verursacht wird, auch einen besseren Kontakt zwischen der Kartoffeloberfläche und dem heißen Öl, wodurch die Wärmeübertragung intensiviert wird. Das bedeutet, dass die Kartoffeln schneller frittieren, weniger Zeit im Öl verbringen und dadurch die Gesamtölaufnahme reduziert wird.

Ultraschall-Frittieren führt zu einer Acrylamid-Reduktion

Acrylamid ist eine Verbindung, die als potenziell krebserregend eingestuft ist. Daher sind die Acrylamidgehalte in Lebensmitteln reguliert und sollten reduziert werden. Acrylamid entsteht, wenn Lebensmittel bei Temperaturen über 120 °C verarbeitet werden, und Acrylamidmoleküle werden durch die sogenannte Maillard-Reaktion gebildet, bei der die Aminosäure Asparagin und reduzierende Zucker umgewandelt werden. Bratkartoffeln wie Pommes frites und Pommes frites sind eine der Hauptquellen für Acrylamid. Um gesündere Lebensmittel herzustellen, ist niederfrequenter, hochintensiver Ultraschall (im Bereich von ca. 20-26kHz) eine vorteilhafte Vorbehandlung beim Braten in Wasser für einige Minuten, um den Acrylamidgehalt von Bratkartoffeln zu reduzieren.
Die Beschallung führt zu einer Extraktion und damit zur Entfernung von reduzierenden Zuckern und Asparagin aus den Kartoffelzellen. Der mit Ultraschall extrahierte reduzierende Zucker und das Asparagin werden aus der Kartoffel in das umgebende Wasser gewaschen. Da reduzierende Zucker und Asparagin die Vorstufen für die Maillard-Reaktion und für die Bildung von Acrylamid sind, reduziert eine Ultraschall-Vorbehandlung vor dem Frittieren effizient die Bildung von Acrylamid und 5-Hydroxymethylfurfural.
Folglich verringert die Ultraschall-Vorbehandlung den Gehalt an reduzierenden Zuckern, was zu einer geringeren Bildung von Acrylamid und 5-Hydroxymethylfurfural führte.

Bruno et al. (2024) erreichten eine um bis zu 67,1 % reduzierte Acrylamidbildung durch eine kurze Ultraschallbehandlung von 2 Minuten mit dem Hielscher UIP2000hdT Ultraschallgerät mit anschließender Heißwasserwäsche.

Antunes-Rohling et al. (2018) zeigten eine Zunahme der Zuckerextraktion und damit eine um 44% reduzierte Acrylamidgehalte, indem sie Kartoffelsticks vor dem Braten 30 min lang in einem Wasserbad beschallten (171 °C, 10 min).

Ultraschall-Auswaschen und Blanchieren von Stärke

Aus stärkereichen Kartoffeln werden beim Braten oder Backen weiche und krümelige Pommes frites. Aus diesem Grund wird die Stärke von der Oberfläche der Kartoffeln durch Waschen entfernt. Ultraschall verbessert die Entfernung von Stärke nicht nur von der Oberfläche, sondern auch von tieferen Schichten der Kartoffel. Durch die Beschallung entstehen Poren, so dass die Oberflächenerosion von Stärkegranulaten mit der Stärkeextraktion aus dem Inneren der Kartoffel kombiniert wird.
Dabei führt eine ultraschallgestützte Stärkeauswaschung zu einer verbesserten Kontrolle des Bräunungsprozesses, was zu gleichmäßig frittierten Pommes frites führt. Diese durch Ultraschall verbesserte Stärkeentfernung führt zu knusprigeren und goldeneren Pommes.

Ultraschalleffekte auf die Maillard-Reaktion

Die Maillard-Reaktion, die zwischen der Reduzierung von Zucker und Proteinquellen sowie der Ölaufnahme während des Bratens auftritt, beeinflusst die endgültige Farbe der frittierten Produkte.
Verbesserte Farbe in gebrannten Produkten: Bei mit ultraschallgestützter osmotischer Dehydrierung (UAOD) behandelten Bratkartoffeln waren die Werte von a* signifikant niedriger (p ≤ 0,05) als die von unbehandelten frittierten Proben. Unter Einhaltung der ΔE*- und a*-Werte lieferte UAOD eine bessere Farbe, wenn es vor dem Frittieren aufgetragen wurde. Die Ultraschall-Vorbehandlung der Lebensmittel vor dem Frittieren reduziert die Enzymaktivität und erzielt positive Farbveränderungen während des Bratens.

Ultraschall-osmotische Dehydratisierung

Eine ultraschallgestützte osmotische Dehydrierung (UAOD) hat den Vorteil, dass sie die Farbe von Pommes frites verbessert. Darüber hinaus verkürzte es die Vorbehandlungszeit der osmotischen Dehydratisierung um etwa 67 %. Die Beschallung erhöht die Effizienz und Geschwindigkeit der osmotischen Dehydratisierung. Darüber hinaus verbesserte die osmotische Ultraschall-Dehydrierung die Qualität von Bratkartoffeln, indem sie den Öl- und Feuchtigkeitsgehalt im Vergleich zu den unbehandelten Proben reduzierte.

Ultraschall-Lufttrocknung von Pommes frites

Die Lufttrocknung ist eine alternative Methode, um Kartoffeln Feuchtigkeit zu entziehen, um den anfänglichen Wassergehalt zu reduzieren und dadurch die Ölaufnahme zu minimieren und die Eigenschaften von frittierten Lebensmitteln zu verbessern. Die ultraschallgestützte konvektive Lufttrocknung als Vorbehandlung vor dem Frittieren der Kartoffelchips verbessert die Eigenschaften und die Ölaufnahme der fertigen Kartoffelchips, da der Ultraschall die Wasserentfernung intensiviert.

Ultraschallgeräte für besseres Braten

Die Anwendung von Ultraschall in der Lebensmittelverarbeitung führt zu besseren Produktausbeuten, kürzeren Verarbeitungszeiten, geringeren Wartungskosten und besseren, gesünderen Qualitätsmerkmalen. Die Beschallung kann entweder als Vorbehandlung vor dem Frittieren oder direkt während des Frittiervorgangs durchgeführt werden.
Hielscher Ultrasonics bietet Hochleistungs-Ultraschallgeräte für die Integration in Fritteusen und Kartoffelwaschbecken aller Größen. Sonotroden und Ultraschallsonden können sowohl in Chargen als auch über Förderbänder implementiert werden.
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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.

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