Durch Ultraschall verbessertes Frittieren von Lebensmitteln

Frittierte Lebensmittel wie Pommes frites, Kartoffelchips und andere frittierte Speisen können von einer Ultraschallbehandlung vor oder während des Frittierens profitieren. Erfahren Sie, wie Ultraschall zu gesünderen frittierten Lebensmitteln führt, da diese weniger Öl und weniger Acrylamid enthalten. Gleichzeitig wird die Frittierzeit verkürzt, und Knusprigkeit und Farbe werden verbessert.

Ultraschallunterstütztes Frittieren für gesündere, bessere Pommes frites und Kartoffelchips

Das ultraschallunterstützte Frittieren von Pommes frites und Kartoffelchips bietet mehrere Vorteile, insbesondere hinsichtlich verbesserter Qualität, optimierter Nährwerte und effizienterer Verarbeitung. Ein wesentlicher Vorteil ist die Verringerung der Ölaufnahme und der Frittierzeit bei gleichbleibender oder sogar verbesserter Produktqualität. Dabei sorgt das Frittieren mit Ultraschall dafür, dass Pommes frites außen knuspriger und innen weicher werden, was zu einer angenehmeren Textur führt.

Ultraschallkavitation verbessert das Frittieren

Die Ultraschallbehandlung beeinflusst die Wärmeübertragung, die Blasenbildung und die Verringerung der Feuchtigkeit (Wasserentzug) während des Frittierens.
Der Mechanismus hinter den durch Ultraschall optimierten Frittierergebnissen bei Pommes frites und Kartoffelchips beruht auf dem Phänomen der akustischen Kavitation, die durch Ultraschallwellen erzeugt wird. Wenn die Ultraschallwellen das Frittieröl durchlaufen, erzeugen sie winzige Vakuumblasen, die als Kavitation bezeichnet werden. Diese Blasen kollabieren heftig nahe der Oberfläche des Lebensmittels und verursachen lokal starke Hitze und hohen Druck. Dieser Vorgang unterstützt die schnelle Wärmeübertragung auf das Lebensmittel, fördert ein gleichmäßiges Garen und verkürzt die Frittierzeit.

Darüber hinaus können Ultraschallwellen Stofftransportprozesse wie das Eindringen von Öl und den Feuchtigkeitsentzug verstärken, was zu einer verbesserten Produktqualität führt. Bei der Herstellung von Pommes frites und Kartoffelchips erzeugt die schnelle Bewegung der Kavitationsblasen Mikrokonvektionsströmungen im Frittiermedium. Dies unterstützt den schnellen Feuchtigkeitsentzug und fördert eine gleichmäßige Verteilung von Wärme und Frittieröl um das Lebensmittel.

Ultraschallkavitation bewirkt außerdem ein Aufbrechen der Oberflächenstruktur der Kartoffel, wodurch Mikrokanäle und Poren entstehen. Dies bedeutet eine Vergrößerung der Oberfläche, die zu besseren Frittierergebnissen und damit zu einer erhöhten Knusprigkeit des Endprodukts führt. Das Aufbrechen der Zellmatrizen erleichtert das Eindringen von Öl, was zu einer geringeren Ölaufnahme durch das Lebensmittel führt und für gesundheitsbewusste Verbraucher vorteilhaft ist.

Durch die ultraschallbedingt höhere Diffusionsrate und Wasserentzugsrate kann der endgültige Feuchtigkeitsgehalt schneller erreicht werden.
Die Ultraschallbehandlung fördert die Blasenbildung, sodass eine Beschallung während des Frittierens bis zum Ende des Frittiervorgangs zu höheren Blasenvolumina führt. Die Anzahl und Größe der Blasen sowie der damit verbundene Wasserentzug während des Frittierens werden bei einem ultraschallunterstützten Frittierprozess positiv beeinflusst. Der Wasserentzug aus den Kartoffeln wird durch erhöhte Diffusion sowie verstärkte Wärmeübertragung und verstärkten Stofftransport intensiviert.

Frittieren mit Ultraschall führt zu einer Verringerung des Ölgehalts

Eine geringere Öladsorption während des Frittierens führt zu gesünderen Pommes frites und Kartoffelchips.
 
Wie verringert Ultraschall die Ölaufnahme beim Frittieren von Kartoffeln?
Wenn die Kartoffelscheiben in heißes Öl eingetaucht werden, bilden sich aufgrund der schnellen Ausdehnung des Wassers in den Kartoffelzellen winzige Blasen um sie herum. Diese Blasen platzen schließlich und bilden kleine Poren in der Kartoffelstruktur. Werden Ultraschallwellen in das Frittieröl eingeleitet, erzeugen sie mikroskopisch kleine Kavitationsblasen. Diese Blasen kollabieren mit enormer Kraft nahe der Kartoffeloberfläche und verursachen sogenanntes Microjetting.
Diese durch Ultraschall erzeugten Mikrostrahlen entfernen überschüssige Stärke, sodass weniger Öl aufgenommen wird. Darüber hinaus fördert die durch die Ultraschallwellen verursachte intensive Bewegung einen besseren Kontakt zwischen der Kartoffeloberfläche und dem heißen Öl, wodurch die Wärmeübertragung intensiviert wird. Das bedeutet, dass die Kartoffeln schneller frittiert werden und weniger Zeit im Öl verbringen, wodurch die gesamte Ölaufnahme verringert wird.

Frittieren mit Ultraschall führt zu einer Verringerung des Acrylamidgehalts

Acrylamid ist eine Verbindung, die als potenziell krebserregend eingestuft wird. Daher sind die Acrylamidgehalte in Lebensmitteln reguliert und sollten verringert werden. Acrylamid entsteht, wenn Lebensmittel bei Temperaturen über 120°C verarbeitet werden. Dabei werden Acrylamidmoleküle durch die sogenannte Maillard-Reaktion gebildet, bei der die Aminosäure Asparagin und reduzierende Zucker umgewandelt werden. Frittierte Kartoffeln wie Pommes frites und Kartoffelchips gehören zu den Hauptquellen für Acrylamid. Um gesündere Lebensmittel herzustellen, ist niederfrequenter Ultraschall hoher Intensität (im Bereich von etwa 20–26kHz) als wenige Minuten dauernde Vorbehandlung in Wasser vor dem Frittieren vorteilhaft, um den Acrylamidgehalt frittierter Kartoffeln zu verringern.
Die Ultraschallbehandlung bewirkt eine Extraktion und damit eine Entfernung reduzierender Zucker und von Asparagin aus den Kartoffelzellen. Die durch Ultraschall extrahierten reduzierenden Zucker und das Asparagin werden aus der Kartoffel in das umgebende Wasser ausgewaschen. Da reduzierende Zucker und Asparagin die Vorläuferstoffe für die Maillard-Reaktion und die Bildung von Acrylamid sind, verringert eine Ultraschallvorbehandlung vor dem Frittieren effizient die Bildung von Acrylamid und 5-Hydroxymethylfurfural.
Folglich senkt die Ultraschallvorbehandlung den Gehalt an reduzierenden Zuckern, was zu einer geringeren Bildung von Acrylamid und 5-Hydroxymethylfurfural führte.

Bruno et al. (2024) erreichten eine Verringerung der Acrylamidbildung um bis zu 67,1% durch eine kurze Ultraschallbehandlung von 2 Minuten mit dem Ultraschallgerät UIP2000hdT von Hielscher und anschließendem Waschen mit heißem Wasser.

Antunes-Rohling et al. (2018) zeigten eine erhöhte Zuckerextraktion und dadurch um 44% verringerte Acrylamidgehalte, indem sie Kartoffelstäbchen vor dem Frittieren (171◦C, 10 min) für 30 min in einem Wasserbad beschallten.

Auswaschen von Stärke und Blanchieren mit Ultraschall

Stärkereiche Kartoffeln werden beim Frittieren oder Backen zu weichen und bröckeligen Pommes frites. Deshalb wird Stärke durch Waschen von der Kartoffeloberfläche entfernt. Die Ultraschallbehandlung verbessert die Entfernung von Stärke nicht nur von der Oberfläche, sondern auch aus tieferen Schichten der Kartoffel. Die Beschallung erzeugt Poren, sodass die Oberflächenerosion der Stärkekörner mit der Extraktion von Stärke aus dem Kartoffelinneren kombiniert wird.
Dadurch ermöglicht das ultraschallunterstützte Auswaschen von Stärke eine bessere Kontrolle des Bräunungsprozesses und führt zu gleichmäßig frittierten Pommes frites. Diese durch Ultraschall verbesserte Stärkeentfernung ergibt knusprigere und goldgelbere Pommes frites.

Auswirkungen von Ultraschall auf die Maillard-Reaktion

Die Maillard-Reaktion, die zwischen reduzierenden Zuckern und Proteinquellen stattfindet, sowie die Ölaufnahme während des Frittierens beeinflussen die endgültige Farbe der frittierten Produkte.
Verbesserte Farbe bei frittierten Produkten: Bei frittierten Kartoffeln, die durch ultraschallunterstützte osmotische Dehydratisierung (UAOD) behandelt wurden, waren die a*-Werte signifikant niedriger (p ≤ 0,05) als bei unbehandelten frittierten Proben. Bei Betrachtung der ΔE*- und a*-Werte führte UAOD zu einer besseren Farbe, wenn sie vor dem Frittieren angewendet wurde. Die Ultraschallvorbehandlung von Lebensmitteln vor dem Frittieren verringert die Enzymaktivität und erzielt positive Farbveränderungen während des Frittierens.

Ultraschallunterstützte osmotische Dehydratisierung

Eine ultraschallunterstützte osmotische Dehydratisierung (UAOD) hat den Vorteil, die Farbe von Pommes frites zu verbessern. Darüber hinaus verkürzte sie die Vorbehandlungszeit der osmotischen Dehydratisierung um etwa 67 %. Die Ultraschallbehandlung erhöht die Effizienz und Geschwindigkeit der osmotischen Dehydratisierung. Zusätzlich verbesserte die ultraschallunterstützte osmotische Dehydratisierung die Qualität frittierter Kartoffeln, indem sie den Öl- und Feuchtigkeitsgehalt im Vergleich zu den unbehandelten Proben verringerte.

Ultraschallunterstützte Lufttrocknung von Pommes frites

Die Lufttrocknung ist eine alternative Methode zum Feuchtigkeitsentzug aus Kartoffeln, um den anfänglichen Wassergehalt zu verringern und dadurch die Ölaufnahme zu minimieren sowie die Eigenschaften frittierter Lebensmittel zu verbessern. Eine ultraschallunterstützte konvektive Lufttrocknung als Vorbehandlung vor dem Frittieren von Kartoffelchips verbessert die Eigenschaften und die Ölaufnahme der fertigen Kartoffelchips, da Ultraschall den Wasserentzug intensiviert.

Ultraschallgeräte für verbessertes Frittieren

Der Einsatz von Ultraschall in der Lebensmittelverarbeitung führt zu höheren Produktausbeuten, kürzeren Verarbeitungszeiten, geringeren Wartungskosten und besseren, gesünderen Qualitätsmerkmalen. Die Ultraschallbehandlung kann entweder als Vorbehandlung vor dem Frittieren oder direkt während des Frittierprozesses eingesetzt werden.
Hielscher Ultrasonics bietet Hochleistungsultraschallgeräte zur Integration in Fritteusen und Kartoffelwaschbecken aller Größen an. Sonotroden können sowohl im Chargenbetrieb als auch über Förderbändern eingesetzt werden.
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Entwicklung, Fertigung und Beratung – Qualität Made in Germany

Die Ultraschallgeräte von Hielscher sind für ihre höchsten Qualitäts- und Konstruktionsstandards 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 Hochleistungsultraschallgeräte mit modernster Technologie und Benutzerfreundlichkeit. Selbstverständlich sind die Ultraschallgeräte von Hielscher CE-konform und erfüllen die Anforderungen von UL, CSA und RoHs.