Κατεργασία με υπερήχους για τη διατήρηση του χυμού και την ενίσχυση των θρεπτικών ουσιών
Στη σύγχρονη επεξεργασία τροφίμων, η διατήρηση της φρεσκάδας με παράλληλη ενίσχυση της θρεπτικής αξίας αποτελεί κεντρική πρόκληση. Υπερήχους υψηλής απόδοσης - χρησιμοποιώντας υπερήχους τύπου καθετήρα - έχει κερδίσει έλξη ως μια ισχυρή μη θερμική μέθοδος επεξεργασίας. Αυτό το άρθρο παρουσιάζει ευρήματα από μια επιστημονική μελέτη που διερευνά πώς το διατροφικό προφίλ του χυμού φράουλας που γλυκαίνεται με Stevia rebaudiana ενισχύεται από Hielscher υπερήχων επεξεργαστές.
Βασικές πληροφορίες: Κατεργασία με υπερήχους ενισχύει το φαινολικό περιεχόμενο, τα επίπεδα φλαβονοειδών και την αντιοξειδωτική ικανότητα - όλα υπό κλιμακούμενες συνθήκες κατάλληλες για βιομηχανική ανάπτυξη.
Γιατί να αντικαταστήσετε τη θερμότητα με υπερήχους;
Η παραδοσιακή παστερίωση μπορεί να υποβαθμίσει θερμοευαίσθητες ενώσεις όπως οι πολυφαινόλες και τα φλαβονοειδή. Υπερήχους, αντίθετα, είναι μια τεχνική μη θερμικής επεξεργασίας που χρησιμοποιεί ακουστική σπηλαίωση για την ενίσχυση της κυτταρικής διαταραχής και της μοριακής διάχυσης χωρίς θερμική βλάβη.
Υπερήχων συντήρηση χυμού και θρεπτική εκχύλιση
Μια πρόσφατη μελέτη από ομοτίμους από τους Šic Žlabur et al. (2019) που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό “Molecules” παρέχει ισχυρά στοιχεία σχετικά με την αποτελεσματικότητα των υπερήχων υψηλής έντασης, χρησιμοποιώντας το μοντέλο υπερήχων Hielscher UP400St, για τη θεραπεία χυμού φράουλας που γλυκαίνεται με Stevia rebaudiana. Τα ευρήματα έχουν σημαντικές επιπτώσεις στην επεξεργασία βιομηχανικών χυμών, δεδομένου ότι οι πειραματικές συνθήκες είναι γραμμικά κλιμακούμενες με τα συστήματα υπερήχων Hielscher που χρησιμοποιούνται.
Οφέλη από την επεξεργασία χυμού υπερήχων:
- Ενισχυμένη εκχύλιση βιοδραστικών ενώσεων
- Διατήρηση γεύσης και χρώματος
- Μείωση μικροβιακού φορτίου
- Κλιμακούμενο και ενεργειακά αποδοτικό
- Διαδικασία καθαρής ετικέτας, χωρίς πρόσθετα
Η πειραματική ρύθμιση: Juice Sonication
Η μελέτη χρησιμοποίησε έναν επεξεργαστή υπερήχων Hielscher UP400St (400 W, 24 kHz) για τη θεραπεία του χυμού φράουλας παρουσία σκόνης πράσινης στέβιας.
Οι ερευνητές αξιολόγησαν τα αποτελέσματα της υπερήχησης probetype κάτω από διάφορα πλάτη (50%, 75%, 100%), διαμέτρους ανιχνευτή (sonotrode S24d7 με 7 mm και S24d22 με μέγεθος άκρου 22 mm), και χρόνους υπερήχων (15, 20, και 25 λεπτά). Σε όλες τις δοκιμασμένες συνθήκες, η πιο έντονη θεραπεία - 100% πλάτος, ανιχνευτής 22 mm, 25 λεπτά - έδωσε τα πιο έντονα αποτελέσματα.
Επισκόπηση αποτελεσμάτων – Επεξεργασία χυμού υπερήχων
Ενισχυμένη ολική φαινολική περιεκτικότητα σε φαινόλες (TPC)
Οι χυμοί με υπερήχους έδειξαν έως και 23% υψηλότερο TPC σε σύγκριση με την ήπια υπερήχηση και 18% υψηλότερο από τους χυμούς χωρίς υπερήχους με στέβια.
| δείγμα | TPC (mg GAE/L) | Φλαβονοειδή (mg GAE/L) | Αντιοξειδωτική ικανότητα (mmol TE/L) |
|---|---|---|---|
| Έλεγχος | 927,3 ± 55,6 | 659,0 ± 39,6 | 3,77 ± 0,28 |
| JGSP | 1003,2 ± 13,6 | 685,2 ± 40,7 | 3,84 ± 0,09 |
| Γ18 | 1185,6 ± 0,2 | 791,5 ± 1,1 | 3,89 ± 1,15 |
C18: Υπερήχηση με αισθητήρα 22 mm, πλάτος 100%, 25 λεπτά
Πίνακας: Επίδραση της υπερήχησης στο φαινολικό περιεχόμενο και την αντιοξειδωτική δράση
Η συνολική φαινολική περιεκτικότητα (TPC) αυξήθηκε κατά 23% σε σύγκριση με την ηπιότερη υπερήχηση και 18% σε σύγκριση με τα μη υπερηχητικά δείγματα με στέβια.
Οι βασικές φαινολικές ουσίες που ενισχύθηκαν περιελάμβαναν λουτεολίνη, απιγενίνη, κουερσετίνη, μυρικετίνη και καμπφερόλη, με αυξήσεις που κυμαίνονται από 3 έως 7 φορές.
Η αντιοξειδωτική ικανότητα (μέσω ανάλυσης ABTS) αυξήθηκε επίσης, εμφανίζοντας την αύξηση των βιοδραστικών.
Φαινολικά οξέα και φλαβονοειδή προφίλ
Ο υπέρηχος επέτρεψε την ανώτερη εκχύλιση φαινολικών οξέων όπως η πυρογαλλόλη και η 4-μεθυλο-κατεχόλη, με την πυρογαλλόλη να φτάνει σχεδόν τα 2 mg / g στον πιο έντονα υπερηχητικό χυμό - πάνω από 3,5× υψηλότερη από ό, τι σε μη υπερήχους αντίστοιχα.
Ο σχηματισμός ριζών υδροξυλίου κατά τη διάρκεια της ακουστικής σπηλαίωσης πιθανώς συμβάλλει στην ενισχυμένη υδροξυλίωση και απελευθέρωση φαινολικών ενώσεων, η οποία ευθυγραμμίζεται με προηγούμενες μηχανιστικές μελέτες για την εκχύλιση με υπερήχους.
Βελτιωμένη γλυκύτητα με λειτουργικά οφέλη
Συγκεκριμένα, η μελέτη διερεύνησε τις γλυκοζίτες στεβιόλης, ιδιαίτερα τη στεβιοσίδη και τη ρεβαουδιοζίτη Α (Reb A) - τις κύριες γλυκαντικές ουσίες στη Stevia rebaudiana. Κατεργασία με υπερήχους αύξησε σημαντικά τις συγκεντρώσεις τους:
- Η περιεκτικότητα σε στεβιοσίδη αυξήθηκε κατά 61%.
- Η περιεκτικότητα σε Reb A διπλασιάστηκε (+114%).
Αυτή η ενίσχυση δεν είναι μόνο ευεργετική από την άποψη της γλυκύτητας, αλλά και από αισθητηριακή και μεταβολική άποψη. Τα υψηλότερα επίπεδα Reb A βελτιώνουν τη γευστικότητα μειώνοντας την πικρία που συχνά συνδέεται με το stevioside.
Επεξεργασία χυμού υπερήχων: Βιομηχανική συνάφεια και επεκτασιμότητα
Hielscher υπερήχων επιτρέπουν τον ακριβή έλεγχο όλων των σημαντικών παραμέτρων της διαδικασίας. Με αυτόν τον τρόπο, όλα τα αποτελέσματα είναι γραμμικά κλιμακούμενα, λόγω του σχεδιασμού των επεξεργαστών υπερήχων Hielscher, οι οποίοι διατηρούν σταθερή ενεργειακή ένταση κατά τη διάρκεια της κλιμάκωσης. Αυτό καθιστά τη μετάβαση από τα επιτραπέζια στα συνεχή βιομηχανικά συστήματα τόσο τεχνικά εφικτή όσο και οικονομικά ελκυστική.
Αυτή η μελέτη προστίθεται σε ένα αυξανόμενο σύνολο στοιχείων που υποστηρίζουν τους υπερήχους υψηλής έντασης ως βιώσιμη, μη θερμική μέθοδο επεξεργασίας. Τα συνδυασμένα οφέλη που παρατηρήθηκαν - ενίσχυση θρεπτικών ουσιών, βελτιωμένη αντιοξειδωτική ικανότητα και βελτιστοποιημένες οργανοληπτικές ιδιότητες - υπογραμμίζουν την αξία του στην ανάπτυξη λειτουργικών ποτών.
Τι σημαίνει λοιπόν αυτό για τη βιομηχανία;
Με κλιμακούμενες τεχνολογικές πλατφόρμες όπως αυτές της Hielscher, οι κατασκευαστές χυμών μπορούν τώρα να εξετάσουν την υπερήχηση όχι μόνο ως εναλλακτική λύση, αλλά ως αναβάθμιση - τόσο για την ποιότητα των προϊόντων όσο και για την υγεία των καταναλωτών.
- υψηλή απόδοση
- Τεχνολογία αιχμής
- αξιοπιστία & Ευρωστία
- Ρυθμιζόμενος, ακριβής έλεγχος της διαδικασίας
- δέσμη & Ενσωματωμένη
- για κάθε τόμο
- έξυπνο λογισμικό
- έξυπνες λειτουργίες (π.χ. προγραμματιζόμενες, πρωτόκολλο δεδομένων, τηλεχειριστήριο)
- εύκολο και ασφαλές στη λειτουργία
- χαμηλή συντήρηση
- CIP (επιτόπιος καθαρισμός)
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση ικανότητας επεξεργασίας των υπερήχων μας:
| Όγκος παρτίδας | Ροή | Προτεινόμενες συσκευές |
|---|---|---|
| 10 έως 2000mL | 20 έως 400mL / λεπτό | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 έως 20L | 0.2 έως 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 έως 100L | 2 έως 10L / λεπτό | UIP4000hdT |
| 15 έως 150L | 3 έως 15L / λεπτό | UIP6000hdT |
| μ.δ. | 10 έως 100L / λεπτό | UIP16000hdT |
| μ.δ. | μεγαλύτερου | σύμπλεγμα UIP16000hdT |
Σχεδιασμός, Κατασκευή και Συμβουλευτική – Ποιότητα Made in Germany
Hielscher υπερήχων είναι γνωστή για την υψηλότερη ποιότητα και τα πρότυπα σχεδιασμού τους. Η ευρωστία και η εύκολη λειτουργία επιτρέπουν την ομαλή ενσωμάτωση των υπερήχων μας σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Οι σκληρές συνθήκες και τα απαιτητικά περιβάλλοντα αντιμετωπίζονται εύκολα από τους υπερήχους Hielscher.
Hielscher Υπέρηχοι είναι μια πιστοποιημένη εταιρεία ISO και δίνουν ιδιαίτερη έμφαση σε υψηλής απόδοσης υπερήχων που διαθέτουν state-of-the-art τεχνολογία και φιλικότητα προς το χρήστη. Φυσικά, Hielscher υπερήχων είναι CE συμβατό και πληρούν τις απαιτήσεις των UL, CSA και RoHs.
Υπερήχων ομογενοποιητής τροφίμων UIP16000 για τη βιομηχανική επεξεργασία τροφίμων και ποτών.
Βιβλιογραφία / Αναφορές
- Šic Žlabur, J.; Dobričević, N.; Brnčić, M.; Barba, F.J.; Lorenzo, J.M.; Franco, D.; Atanasov, A.G.; Voća, S.; Rimac Brnčić, S. (2019): Evaluation of the Behavior of Phenolic Compounds and Steviol Glycosides of Sonicated Strawberry Juice Sweetened with Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni). Molecules 2019, 24, 1202.
- Alex Patist, Darren Bates (2008): Ultrasonic innovations in the food industry: From the laboratory to commercial production. Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 9, Issue 2, 2008. 147-154.
- Mehmet Başlar, Mustafa F. Ertugay (2013): The effect of ultrasound and photosonication treatment on polyphenoloxidase (PPO) activity, total phenolic component and colour of apple juice. International Journal of Food Science and Technology, Volume 48, Issue 4, April 2013. 886–892.
- Morteza Rouhani (2019): Modeling and optimization of ultrasound-assisted green extraction and rapid HPTLC analysis of stevioside from Stevia Rebaudiana. Industrial Crops and Products, Volume 132, 2019. 226-235.
- Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk(2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
Συχνές Ερωτήσεις
Πώς διατηρούνται οι χυμοί;
Οι χυμοί συνήθως διατηρούνται μέσω θερμικής παστερίωσης, όπου η θερμότητα αδρανοποιεί τους μικροοργανισμούς και τα ένζυμα αλλοίωσης. Εναλλακτικές μέθοδοι περιλαμβάνουν επεξεργασία υψηλής πίεσης (HPP), κατεργασία με υπερήχους, παλμικά ηλεκτρικά πεδία (PEF), και χημικά συντηρητικά όπως σορβικά ή βενζοϊκά. Αυτές οι προσεγγίσεις στοχεύουν στην παράταση της διάρκειας ζωής διατηρώντας παράλληλα την ασφάλεια και την οργανοληπτική ποιότητα.
Διαβάστε περισσότερα σχετικά με τη συντήρηση χυμού υπερήχων!
Γιατί είναι ευεργετική η επεξεργασία μη θερμικού χυμού;
Μη θερμική επεξεργασία - όπως HPP, PEF, ή υπερήχους - ελαχιστοποιεί τη θερμική υποβάθμιση των ευαίσθητων στη θερμότητα θρεπτικών ουσιών, γεύσεις, και βιοδραστικές ενώσεις. Επιτρέπει τη μικροβιακή αδρανοποίηση διατηρώντας παράλληλα τη διατροφική ποιότητα και τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά, προσφέροντας μια εναλλακτική λύση καθαρότερης ετικέτας στις συμβατικές θερμικές επεξεργασίες. Μάθετε περισσότερα σχετικά με τα πλεονεκτήματα της υπερηχητικά υποβοηθούμενης συντήρησης χυμού HPP!
Είναι υγιεινά τα ποτά με στέβια;
Η στέβια, ένα φυσικό μη θρεπτικό γλυκαντικό που προέρχεται από τη Stevia rebaudiana, αναγνωρίζεται γενικά ως ασφαλές (GRAS) από το FDA. Έχει αμελητέο θερμιδικό περιεχόμενο και δεν αυξάνει τα επίπεδα γλυκόζης ή ινσουλίνης στο αίμα, καθιστώντας το κατάλληλη εναλλακτική λύση για άτομα με διαβήτη ή άτομα που επιδιώκουν να μειώσουν την πρόσληψη ζάχαρης. Ωστόσο, τα οφέλη για την υγεία εξαρτώνται από τη συνολική σύνθεση του ποτού - τα ποτά με στέβια μπορεί να εξακολουθούν να περιέχουν πρόσθετα ή να μην έχουν θρεπτική αξία.
Διαβάστε περισσότερα για την εκχύλιση με υπερήχους στέβια!
Hielscher Υπέρηχοι κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές από εργαστήριο προς βιομηχανικό μέγεθος.