Βελτιωμένη ζύμωση κομπούχα με υπερήχους

Η κατεργασία με υπερήχους προάγει τη ζύμωση σε τρόφιμα που υφίστανται ζύμωση με υπερήχους, όπως η κομπούχα, το κίμτσι και άλλα ζυμωμένα λαχανικά, ενισχύοντας τη μεταφορά μάζας, προκαλώντας διάρρηξη των μικροβιακών κυττάρων, ενεργοποιώντας ένζυμα και βελτιώνοντας την ομοιογένεια, οδηγώντας τελικά σε αυξημένους ρυθμούς ζύμωσης και στην παραγωγή ενός προϊόντος ανώτερης ποιότητας. Η κατεργασία με υπερήχους προκαλεί ευεργετικές αλλαγές στις βιοδραστικές ενώσεις κατά τη γαλακτική ζύμωση, αυξάνοντας την περιεκτικότητα σε θρεπτικές και φυτοχημικές ενώσεις.

Κομπούχα και ζυμωμένα ροφήματα

Η κομπούχα παράγεται με ζύμωση τσαγιού με προσθήκη ζάχαρης, χρησιμοποιώντας μια «Συμβιωτική καλλιέργεια βακτηρίων και ζυμών» (SCOBY), που συχνά αποκαλείται επίσης «μητέρα» ή «μανιτάρι του τσαγιού». Η ποικιλία και η αναλογία των μικροβιακών πληθυσμών σε μια SCOBY μπορούν να διαφέρουν αρκετά σημαντικά. Το τμήμα των ζυμών περιλαμβάνει γενικά τον Saccharomyces cerevisiae, μαζί με άλλα είδη των γενών Zygosaccharomyces, Candida, Kloeckera/Hanseniaspora, Torulaspora, Pichia, Brettanomyces/Dekkera, Saccharomyces, Lachancea, Saccharomycoides, Schizosaccharomyces και Kluyveromyces· το βακτηριακό τμήμα περιλαμβάνει σχεδόν πάντα το Komagataeibacter xylinus (παλαιότερα Gluconacetobacter xylinus), το οποίο μετατρέπει μέσω ζύμωσης τις αλκοόλες που παράγονται από τις ζύμες σε οξικό και άλλα οξέα, αυξάνοντας την οξύτητα και περιορίζοντας την περιεκτικότητα σε αιθανόλη.
Παρομοίως, άλλα ζυμωμένα ροφήματα, όπως οι ζυμωμένοι χυμοί φρούτων και λαχανικών, εμβολιάζονται με βακτήρια και ζύμες.
Η κατεργασία με υπερήχους μπορεί να βελτιώσει την αποδοτικότητα της ζύμωσης και τα ποιοτικά χαρακτηριστικά του ζυμωμένου ροφήματος, συμπεριλαμβανομένης της περιεκτικότητας σε θρεπτικά συστατικά και της γεύσης.

Εντατικοποιημένη ζύμωση κομπούχα με υπερήχους

Είναι ευρέως γνωστό ότι τα υπερηχητικά κύματα διεγείρουν την ανάπτυξη βακτηρίων και ζυμών. Επομένως, η ελεγχόμενη ήπια κατεργασία καλλιεργειών κομπούχα (SCOBY, γνωστής επίσης ως μανιτάρι του τσαγιού, μύκητας του τσαγιού ή μανιτάρι της Μαντζουρίας) με υπερήχους μπορεί να προάγει τη διεργασία ζύμωσης και να οδηγήσει σε υψηλότερες αποδόσεις κομπούχα σε μικρότερο χρόνο ζύμωσης.
Η ζύμωση που διεγείρεται με υπερήχους παρουσιάζει ενισχυμένη διαπερατοποίηση των μεμβρανών και, συνεπώς, αυξημένη μεταφορά μάζας. Η ηχομηχανική κατεργασία με υπερηχητικά κύματα διατρυπά τα κυτταρικά τοιχώματα και τις πλασματικές μεμβράνες των μικροοργανισμών (μια διεργασία που ονομάζεται ηχοπόρωση). Ορισμένα κύτταρα ενδέχεται ακόμη και να υποστούν διάρρηξη. Αυτά τα διαρρηγμένα κύτταρα απελευθερώνουν παράγοντες που προάγουν την ανάπτυξη, όπως βιταμίνες, νουκλεοτίδια, αμινοξέα και ένζυμα, οι οποίοι θα μπορούσαν να διεγείρουν την ανάπτυξη τόσο βακτηρίων με άθικτα κύτταρα όσο και βακτηρίων με βλάβες στη μεμβράνη.
Η κατεργασία με υπερήχους πριν από τη ζύμωση, καθώς και κατά τη λανθάνουσα και τη λογαριθμική φάση, παρουσίασε τις εντονότερες επιδράσεις στη διέγερση της βακτηριακής ανάπτυξης.

Τα οφέλη της κατεργασίας με υπερήχους στη ζύμωση της κομπούχα

Πώς προάγουν οι υπέρηχοι τη διεργασία ζύμωσης και συμβάλλουν στην παραγωγή καλύτερης κομπούχα, ζυμωμένων λαχανικών, κότζι κ.λπ.; Η κατεργασία με υπερήχους εντατικοποιεί τη ζύμωση με διάφορους τρόπους, οι οποίοι παρουσιάζονται παρακάτω στο πλαίσιο της ζύμωσης της κομπούχα. Η κομπούχα είναι ένα ζυμωμένο ρόφημα που παρασκευάζεται παραδοσιακά με τσάι με προσθήκη ζάχαρης και μια συμβιωτική καλλιέργεια βακτηρίων και ζυμών (SCOBY). Οι αραιωμένοι πουρέδες φρούτων παρέχουν μια πλούσια σε θρεπτικά συστατικά και γεύση βάση για την παραγωγή κομπούχα. Παρακάτω θα μάθετε πώς η κατεργασία με υπερήχους προάγει την παραγωγή ενός

• Αυξημένη μεταφορά μάζας: Τα υπερηχητικά κύματα δημιουργούν μικροσκοπικές φυσαλίδες σπηλαίωσης στο υγρό, οδηγώντας στον σχηματισμό μικρορευμάτων, πιδάκων υγρού και στροβιλισμών. Αυτή η ανάδευση ενισχύει τη μεταφορά μάζας αυξάνοντας την επαφή μεταξύ των μικροοργανισμών που είναι υπεύθυνοι για τη ζύμωση και των θρεπτικών συστατικών του μέσου. Ως αποτέλεσμα, τα θρεπτικά συστατικά απορροφώνται αποδοτικότερα από τους μικροοργανισμούς που πραγματοποιούν τη ζύμωση, οδηγώντας σε αυξημένους ρυθμούς ζύμωσης.
• Κυτταρική διάρρηξη: Οι συσκευές κατεργασίας με υπερήχους είναι γνωστές για την αποτελεσματικότητά τους στην κυτταρική λύση και την εκχύλιση. Κατά τη ζύμωση τροφίμων, οι συσκευές κατεργασίας με υπερήχους διαρρηγνύουν τα μικροβιακά κυτταρικά τοιχώματα, απελευθερώνοντας ενδοκυτταρικά ένζυμα και μεταβολίτες που μπορούν να καταλύσουν περαιτέρω τις αντιδράσεις ζύμωσης. Αυτή η διάρρηξη ενισχύει την απελευθέρωση γευστικών και αρωματικών ενώσεων, βιταμινών και οργανικών οξέων από τα μικροβιακά κύτταρα, συμβάλλοντας στη γευστική πολυπλοκότητα και στον πλούτο θρεπτικών συστατικών του προϊόντος ζύμωσης. Στην κομπούχα ιπποφαούς που έχει υποστεί ζύμωση με υπερήχους, μπορεί να μετρηθεί σημαντικά υψηλότερο κλάσμα φαινολικών ενώσεων. (πρβλ. Dornan et al., 2020)
• Παρασκευή υποστρωμάτων ζύμωσης πλούσιων σε θρεπτικά συστατικά: Η εκχύλιση με υπερήχους βοηθά στην παρασκευή ενός υποστρώματος ζύμωσης που παρέχει πολλά θρεπτικά συστατικά σε μορφή διαθέσιμη για μικροβιακή πέψη. Αυτό σημαίνει ότι, στα υποστρώματα ζύμωσης που έχουν υποστεί κατεργασία με υπερήχους (π.χ. πουρέδες φρούτων και λαχανικών), βιοδραστικές ενώσεις όπως τα άμυλα και τα σάκχαρα απελευθερώνονται από την ενδοκυτταρική μήτρα των φυτικών κυττάρων. Τα μικρόβια μπορούν εύκολα να τραφούν από το υπόστρωμα, γεγονός που επιταχύνει τη διαδικασία ζύμωσης και μειώνει τη διάρκειά της. Το ίδιο ισχύει για τις πολυφαινόλες, τα φλαβονοειδή και τις βιταμίνες, που απελευθερώνονται από τις ενδοκυτταρικές μήτρες και συμβάλλουν στη συνολική διατροφική αξία των τροφίμων ή ποτών που έχουν υποστεί ζύμωση.
• Ενισχυμένη ενζυμική δραστικότητα: Η κατεργασία με υπερήχους ενεργοποιεί ή ενισχύει τη δραστικότητα ορισμένων ενζύμων που εμπλέκονται στις διεργασίες ζύμωσης. Για παράδειγμα, αυξάνει τη δραστικότητα της κυτταρινάσης και της αμυλάσης, ενζύμων καθοριστικών για τη διάσπαση των σύνθετων υδατανθράκων σε απλούστερα σάκχαρα, τα οποία στη συνέχεια υφίστανται ζύμωση από τους μικροοργανισμούς που υπάρχουν στην καλλιέργεια κομπούχα.
• Βελτιωμένη ομοιογένεια: Καθώς οι δυνάμεις της κατεργασίας με υπερήχους οδηγούν πάντα σε ανάδευση και ανάμιξη, η κατεργασία με υπερήχους εξασφαλίζει καλύτερη ομογενοποίηση του μίγματος ζύμωσης, με αποτέλεσμα την ομοιόμορφη κατανομή των θρεπτικών συστατικών και των μικροοργανισμών σε όλο το μέσο. Αυτή η ομοιομορφία προάγει τη σταθερή κινητική της ζύμωσης και την παραγωγή ενός προϊόντος κομπούχα υψηλής ποιότητας με επιθυμητά οργανοληπτικά χαρακτηριστικά.

Η διέγερση της μικροβιακής ανάπτυξης με υπερήχους είναι πιο αποτελεσματική όταν οι υπέρηχοι εφαρμόζονται πριν από τη ζύμωση ή κατά τη φάση προσαρμογής και τη λογαριθμική φάση.

Μελέτη περίπτωσης: Διέγερση της ζύμωσης χυμού μήλου με υπερήχους

Έρευνα έδειξε ότι η κατεργασία με υπερήχους κατά τη φάση προσαρμογής και τη λογαριθμική φάση κατά τη ζύμωση χυμού μήλου προήγαγε τη μικροβιακή ανάπτυξη και ενίσχυσε τη βιομετατροπή του μηλικού οξέος σε γαλακτικό οξύ. Για παράδειγμα, μετά από κατεργασία με υπερήχους κατά τη φάση προσαρμογής για 0,5 h, ο μικροβιακός πληθυσμός και η περιεκτικότητα σε γαλακτικό οξύ στα δείγματα που υποβλήθηκαν σε κατεργασία με υπερήχους στα 58,3 W/L έφτασαν τα 7,91 ± 0,01 Log CFU/mL και 133,70 ± 7,39 mg/L, αντίστοιχα, τιμές σημαντικά υψηλότερες από εκείνες των δειγμάτων που δεν υποβλήθηκαν σε κατεργασία με υπερήχους. Επιπλέον, η κατεργασία με υπερήχους κατά τη φάση προσαρμογής και τη λογαριθμική φάση είχε σύνθετες επιδράσεις στον μεταβολισμό φαινολικών ενώσεων του μήλου, όπως το χλωρογενικό οξύ, το καφεϊκό οξύ, η προκυανιδίνη B2, η κατεχίνη και το γαλλικό οξύ. Οι υπέρηχοι θα μπορούσαν να επηρεάσουν θετικά την υδρόλυση του χλωρογενικού οξέος σε καφεϊκό οξύ, τον μετασχηματισμό της προκυανιδίνης B2 και την αποκαρβοξυλίωση του γαλλικού οξέος. Ο μεταβολισμός των οργανικών οξέων και των ελεύθερων αμινοξέων στα δείγματα που υποβλήθηκαν σε κατεργασία με υπερήχους συσχετίστηκε στατιστικά με τον μεταβολισμό των φαινολικών ενώσεων, υποδηλώνοντας ότι οι υπέρηχοι ενδέχεται να ευνοούν τον σχηματισμό φαινολικών παραγώγων βελτιώνοντας τον μικροβιακό μεταβολισμό των οργανικών οξέων και των αμινοξέων. (πρβλ. Wang et al., 2021)

Μελέτη περίπτωσης: Βελτίωση της ζύμωσης γάλακτος σόγιας με υπερήχους

Η ερευνητική ομάδα των Ewe et al. (2012) διερεύνησε τις επιδράσεις των υπερήχων στη μεταβολική αποδοτικότητα στελεχών γαλακτοβακίλλων (Lactobacillus acidophilus BT 1088, L. fermentum BT 8219, L. acidophilus FTDC 8633, L. gasseri FTDC 8131) κατά τη ζύμωση γάλακτος σόγιας. Παρατηρήθηκε ότι η κατεργασία με υπερήχους αύξησε τη διαπερατότητα των κυτταρικών μεμβρανών των βακτηρίων. Η αυξημένη διαπερατότητα των κυτταρικών μεμβρανών είχε ως αποτέλεσμα τη βελτιωμένη πρόσληψη θρεπτικών συστατικών και την επακόλουθη ενίσχυση της ανάπτυξης (P ≺ 0,05). Τα υψηλότερα πλάτη ταλάντωσης και οι μεγαλύτερες διάρκειες κατεργασίας με υπερήχους προήγαγαν την ανάπτυξη των γαλακτοβακίλλων στο γάλα σόγιας, με τους πληθυσμούς βιώσιμων κυττάρων να υπερβαίνουν τα 9 log CFU/mL. Η ενδοκυτταρική και η εξωκυτταρική ειδική δραστικότητα της β-γλυκοσιδάσης των γαλακτοβακίλλων ενισχύθηκαν επίσης (P ≺ 0,05) με την κατεργασία με υπερήχους, οδηγώντας σε αυξημένη βιομετατροπή των ισοφλαβονών στο γάλα σόγιας, ιδιαίτερα της γενιστίνης και της μαλονυλογενιστίνης σε γενιστεΐνη. Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης δείχνουν ότι η κατεργασία των κυττάρων γαλακτοβακίλλων με υπερήχους προάγει (P ≺ 0,05) τη δραστικότητα της β-γλυκοσιδάσης των κυττάρων, ευνοώντας την ενισχυμένη (P ≺ 0,05) βιομετατροπή των γλυκοζιτών των ισοφλαβονών σε βιοδραστικές αγλυκόνες στο γάλα σόγιας. (βλ. Ewe et al., 2012)

Μικροφωτογραφίες ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης γαλακτοβακίλλων χωρίς κατεργασία (A) και γαλακτοβακίλλων που υποβλήθηκαν σε κατεργασία με υπερήχους σε πλάτος ταλάντωσης 60% για 3 min (B). Οι κύκλοι δείχνουν κύτταρα που έχουν υποστεί διάρρηξη και κύτταρα με πόρους.
(Μελέτη και εικόνες: ©Ewe et al., 2012)

Εκχύλιση θρεπτικών και αρωματικών ενώσεων στην κομπούχα και στα ποτά που έχουν υποστεί ζύμωση

Τα ποτά τσαγιού, χυμών και λαχανικών που έχουν υποστεί ζύμωση, π.χ. χυμός μήλου ή μούρων που έχει υποστεί ζύμωση ή κομπούχα εμπλουτισμένη με φρούτα μέσω εκχύλισης, ωφελούνται σημαντικά από την κατεργασία με υπερήχους ως προς τη γεύση και τα θρεπτικά συστατικά. Τα υπερηχητικά κύματα διαρρηγνύουν τις κυτταρικές δομές των φυτικών υλικών και απελευθερώνουν ενδοκυτταρικές ενώσεις, όπως αρωματικές ενώσεις, πολυφαινόλες, αντιοξειδωτικά και φλαβονοειδή. Ταυτόχρονα, η ομογενοποίηση με υπερήχους παρέχει ένα ομοιόμορφα διεσπαρμένο και γαλακτωματοποιημένο ποτό, αποτρέποντας τον διαχωρισμό των φάσεων και προσφέροντας ελκυστική εμφάνιση για τους καταναλωτές. Παρακάτω μπορείτε να δείτε ένα παράδειγμα κομπούχα από καρπούς ιπποφαούς που έχει υποβληθεί σε κατεργασία με υπερήχους χωρίς διαχωρισμό φάσεων, σε σύγκριση με μια εκδοχή που δεν έχει υποβληθεί σε κατεργασία.
Διαβάστε περισσότερα για την εκχύλιση αρωματικών και θρεπτικών συστατικών με υπερήχους!

Μελέτη περίπτωσης: Κομπούχα συντηρημένη με υπερήχους

Η κατεργασία με υπερήχους μπορεί να επηρεάσει τους μικροοργανισμούς είτε διεγείροντάς τους είτε αδρανοποιώντας τους. Τα ένζυμα επηρεάζονται επίσης από την κατεργασία με υπερήχους: Οι υπέρηχοι μπορούν να αλλάξουν τα χαρακτηριστικά των ενζύμων, των υποστρωμάτων και των αντιδράσεών τους. Αυτές οι επιδράσεις των υπερήχων χαμηλής συχνότητας χρησιμοποιούνται στην επεξεργασία τροφίμων ως μη θερμική εναλλακτική μέθοδος παστερίωσης τροφίμων και ποτών. Η κατεργασία με υπερήχους προσφέρει το πλεονέκτημα του ακριβούς ελέγχου των παραμέτρων της διεργασίας, όπως το πλάτος ταλάντωσης, ο χρόνος, η θερμοκρασία και η πίεση, επιτρέποντας τη στοχευμένη αδρανοποίηση των μικροοργανισμών. Η αδρανοποίηση του μικροβιακού φορτίου στην κομπούχα και στα ποτά που έχουν υποστεί ζύμωση επιτρέπει την αύξηση της διάρκειας ζωής και της σταθερότητας του προϊόντος. Η μείωση των μικροοργανισμών και των ενζύμων διευκολύνει την εμπορική διανομή χάρη στην παρατεταμένη διάρκεια ζωής του τελικού προϊόντος. Η κατεργασία με υπερήχους είναι μια μη θερμική μέθοδος παστερίωσης, η οποία χρησιμοποιείται ήδη στην εμπορική επεξεργασία τροφίμων, όπως στην παστερίωση χυμών. Ειδικά σε υψηλότερα πλάτη ταλάντωσης, οι υπέρηχοι αδρανοποιούν τα βακτήρια και τις ζύμες προκαλώντας βλάβες στα κυτταρικά τοιχώματα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την επιβράδυνση ή τη διακοπή της μικροβιακής ανάπτυξης. Για παράδειγμα, οι Kwaw et al. (2018) διερεύνησαν τους υπερήχους ως στρατηγική μη θερμικής παστερίωσης χυμού μούρων που είχε υποστεί γαλακτική ζύμωση. Ο ζυμωμένος χυμός μούρων που υποβλήθηκε σε κατεργασία με υπερήχους είχε υψηλότερη περιεκτικότητα σε φαινολικές ενώσεις (1700,07 ± 2,44 μg/mL) από το δείγμα ελέγχου, έναν ζυμωμένο χυμό μούρων που δεν είχε υποβληθεί σε κατεργασία. «Μεταξύ των επιμέρους μη θερμικών κατεργασιών, η κατεργασία με υπερήχους προκάλεσε σημαντική (p < 0,05) αύξηση των φαινολικών και αντιοξειδωτικών ιδιοτήτων του χυμού μούρων που είχε υποστεί γαλακτική ζύμωση σε σύγκριση με την κατεργασία με παλμικό φως.» (Kwaw et al., 2018)
Παρότι η κομπούχα είναι ένα ρόφημα γνωστό για τις ζωντανές καλλιέργειές του, η ελεγχόμενη μείωση των μικροβίων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παράταση της διάρκειας ζωής των ροφημάτων κομπούχα που διατίθενται στο εμπόριο.
Η συνήθης θερμική παστερίωση θανατώνει όλες τις ζωντανές ζύμες και τα βακτήρια που υπάρχουν κανονικά στην κομπούχα και αποτελούν έναν από τους κύριους παράγοντες για τις ευεργετικές επιδράσεις της στην υγεία. Η παστερίωση με υπερήχους είναι μια μη θερμική μέθοδος συντήρησης, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε για τη μείωση των μικροβιακών πληθυσμών είτε για την πλήρη εξάλειψη των μικροοργανισμών. Αυτό σημαίνει ότι οι εμπορικοί παραγωγοί μπορούν να εφαρμόζουν υπερήχους σε χαμηλότερα πλάτη και για μικρότερα χρονικά διαστήματα, ώστε να μειώνουν τον αριθμό των βακτηρίων και των ζυμών χωρίς να τα εξαλείφουν πλήρως. Έτσι, οι ζωντανές καλλιέργειες εξακολουθούν να υπάρχουν στην κομπούχα, αν και σε μικρότερους πληθυσμούς, με αποτέλεσμα να βελτιώνονται η διάρκεια ζωής και οι χρόνοι αποθήκευσης.

Επιστημονικά αποδεδειγμένα αποτελέσματα στην κομπούχα που έχει υποστεί κατεργασία με υπερήχους

Οι Dornan et al. (2020) διερεύνησαν τις επιδράσεις των υπερήχων χαμηλής συχνότητας στην κομπούχα από καρπούς ιπποφαούς, χρησιμοποιώντας τη συσκευή υπερήχων UIP500hdT. Η ερευνητική ομάδα μπόρεσε να καταδείξει πολλαπλές ευεργετικές επιδράσεις της κατεργασίας με υπερήχους στην παρασκευή του παρασκευάσματος από καρπούς ιπποφαούς και στην επακόλουθη ζύμωση της κομπούχα.

Εκχύλιση καρπών ιπποφαούς με υπερήχους

Για την κατεργασία με υπερήχους, φρέσκοι ολόκληροι καρποί ιπποφαούς (γνωστού και ως sanddorne· H. rhamnoides cv. Sunny) πολτοποιήθηκαν με αναμικτήρα Vitamix για 2 min. Προστέθηκε όγκος dH2O ίσος με το 30% του αρχικού όγκου του πουρέ και ακολούθησε ανάμειξη. Εφαρμόστηκαν υπέρηχοι (90 W, 20 kHz, 10 min) σε 200 mL του αραιωμένου πουρέ με τον επεξεργαστή υπερήχων UIP500hdT (βλ. εικόνα αριστερά). Ο χρόνος κατεργασίας επιλέχθηκε για τη βελτιστοποίηση των θρεπτικών συστατικών και τη διατήρηση του δείγματος σε κατάσταση παρόμοια με τη φρέσκια. Τα αποτελέσματα της εκχύλισης με υπερήχους καταδεικνύουν σημαντική (P ≺ 0,05) αύξηση της απόδοσης εκχύλισης κατά 10% από τη σάρκα (από 19,04 ± 0,08 σε 20,97 ± 0,29%) και κατά 7% από τους σπόρους (από 14,81 ± 0,08 σε 15,83 ± 0,28%). Αυτή η αύξηση της απόδοσης ελαίου αναδεικνύει τη λειτουργικότητα της κατεργασίας με υπερήχους ως αποτελεσματικής και πράσινης τεχνολογίας για τη μεγιστοποίηση της αξίας της πρώτης ύλης. Η εκχύλιση με υπερήχους από καρπούς ιπποφαούς είχε ως αποτέλεσμα υψηλότερη απόδοση ελαίου, μειωμένο χρόνο επεξεργασίας και κατανάλωση ενέργειας, καθώς και αποφυγή επικίνδυνων διαλυτών.

Μελέτη περίπτωσης: Ομογενοποίηση κομπούχα από καρπούς ιπποφαούς με υπερήχους

Η κομπούχα από καρπούς ιπποφαούς (sanddorne) που υποβλήθηκε σε κατεργασία με υπερήχους παρουσίασε σημαντικά βελτιωμένη σταθερότητα του προϊόντος. Την ημέρα 21 της αποθήκευσης, η κομπούχα από καρπούς που είχε υποστεί κατεργασία με υπερήχους παρέμενε ομοιογενής. Το γεγονός ότι δεν παρατηρήθηκε συναίρεση στην κομπούχα από καρπούς που είχε υποστεί κατεργασία με υπερήχους καθ’ όλη τη διάρκεια της μελέτης (21 ημέρες, βλ. εικόνα παρακάτω) δείχνει ότι οι υπέρηχοι από μόνοι τους αποτελούν αποτελεσματική τεχνική γαλακτωματοποίησης, ικανή να εξασφαλίζει σταθερότητα του προϊόντος και να αποτρέπει τον διαχωρισμό φάσεων.

Πουρές ιπποφαούς (P) χωρίς και με κατεργασία με υπερήχους (P+US) την ημέρα 0 και την ημέρα 21.
Μελέτη και εικόνα:©Dornan et al., 2020.

Κατεργασία με υπερήχους για τη διακοπή της ζύμωσης

Παρασκευάστηκαν τέσσερα δείγματα κομπούχα: K (κομπούχα), K+US (κομπούχα + υπέρηχοι), K+S (κομπούχα + σακχαρόζη) και K+S+US (κομπούχα + σακχαρόζη + υπέρηχοι). Όλα τα δείγματα παρασκευάστηκαν με 200 mL πουρέ ιπποφαούς (P) ή P+US και 12,5 g SCOBY. Το K αποτελούνταν από P και SCOBY. Το K+US αποτελούνταν από P+US και SCOBY. Το K+S αποτελούνταν από P, 15,0 g σακχαρόζης και SCOBY. Το K+S+US αποτελούνταν από P+US, 15,0 g σακχαρόζης και SCOBY. Όλα τα δείγματα αφέθηκαν να ζυμωθούν σε σκοτεινό μέρος σε θερμοκρασία δωματίου για πέντε ημέρες. Μια δεύτερη κατεργασία με υπερήχους (90 W, 20 kHz, 10 min) εφαρμόστηκε στα K+US και K+S+US για να διακοπεί η ζύμωση την ημέρα 5.

Επιδράσεις των υπερήχων στη συντήρηση της κομπούχα

Στην κομπούχα από ιπποφαές, η κατεργασία με υπερήχους μείωσε το αρχικό μικροβιακό φορτίο κατά 2,6 log CFU/mL, διακόπτοντας έτσι τη διαδικασία ζύμωσης σε επιλεγμένο χρόνο, ώστε να αποτραπεί η υπερβολική ζύμωση. Επιπλέον, η ελεγχόμενη μείωση των μικροβίων συμβάλλει στην αύξηση της διάρκειας ζωής και της σταθερότητας του τελικού προϊόντος, γεγονός που διευκολύνει την εμπορική διανομή της κομπούχα.
Διαβάστε περισσότερα για την κατεργασία με υπερήχους ως μέθοδο μη θερμικής παστερίωσης χυμών!

Συνολικά αποτελέσματα στην κομπούχα που υποβλήθηκε σε κατεργασία με υπερήχους

Η κατεργασία με υπερήχους μείωσε το αρχικό μικροβιακό φορτίο κατά 2,6 log CFU/mL, αύξησε την τιμή ORAC κατά 3% και αύξησε τον δείκτη υδατοδιαλυτότητας (WSI) κατά 40% (από 6,64 σε 9,29 g/g) χωρίς συναίρεση. Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης υποδηλώνουν ότι η εφαρμογή κατεργασίας με υπερήχους μπορεί να ενισχύσει τη λειτουργικότητα των φαινολικών ενώσεων κατά τη ζύμωση και είναι ικανή να επιτύχει μείωση της συναίρεσης, αύξηση της απόδοσης σε έλαιο, μείωση του μικροβιακού φορτίου και αύξηση της τιμής ORAC με ελάχιστη απώλεια διατροφικής ποιότητας. (πρβλ. Dornan et al., 2020)

Εξοπλισμός υπερήχων για βελτιωμένη παρασκευή κομπούχας

Η Hielscher Ultrasonics σχεδιάζει, κατασκευάζει και διανέμει συσκευές υπερήχων υψηλών επιδόσεων, βιοαντιδραστήρες υπερήχων και παρελκόμενα για βελτιωμένες διεργασίες ζύμωσης, εκχύλισης και παστερίωσης που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή τροφίμων και ποτών. Τα συστήματα επεξεργασίας τροφίμων με υπερήχους της Hielscher χρησιμοποιούνται σε ποικίλες εφαρμογές, αποτελώντας μια ασφαλή, αξιόπιστη και οικονομικά αποδοτική τεχνολογία για την παραγωγή τροφίμων και ποτών υψηλής ποιότητας. Η εγκατάσταση και η λειτουργία όλων των επεξεργαστών υπερήχων της Hielscher είναι απλές: Απαιτούν ελάχιστο χώρο και μπορούν εύκολα να ενσωματωθούν εκ των υστέρων σε υφιστάμενες εγκαταστάσεις επεξεργασίας.
Η Hielscher Ultrasonics διαθέτει πολυετή εμπειρία στην εφαρμογή υπερήχων ισχύος στη βιομηχανία τροφίμων και ποτών, καθώς και σε πολλούς άλλους βιομηχανικούς κλάδους. Οι επεξεργαστές υπερήχων μας είναι εξοπλισμένοι με ηχοτρόδια και κυψελίδες ροής (τα μέρη που έρχονται σε επαφή με το υγρό) που καθαρίζονται εύκολα (επιτόπιος καθαρισμός CIP / επιτόπια αποστείρωση SIP). Οι βιομηχανικοί επεξεργαστές υπερήχων της Hielscher Ultrasonics μπορούν να παρέχουν πολύ υψηλά πλάτη ταλάντωσης. Πλάτη ταλάντωσης έως και 200µm μπορούν εύκολα να διατηρούνται συνεχώς σε λειτουργία 24/7. Η ακριβής ρύθμιση των πλατών ταλάντωσης και η δυνατότητα εναλλαγής μεταξύ χαμηλών και υψηλών πλατών ταλάντωσης είναι σημαντικές για τη διέγερση ή την αδρανοποίηση μικροοργανισμών. Έτσι, η ίδια συσκευή υπερήχων μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε για τη διέγερση μικροβίων, ενισχύοντας τη ζύμωση, είτε για την αδρανοποίηση μικροοργανισμών για παστερίωση.
Η τεχνολογία αιχμής, οι υψηλές επιδόσεις και το εξελιγμένο λογισμικό καθιστούν τις συσκευές υπερήχων της Hielscher Ultrasonics αξιόπιστα εργαλεία εντατικής εργασίας στη διεργασία ζύμωσης τροφίμων σας. Χάρη στον μικρό απαιτούμενο χώρο και τις ευέλικτες επιλογές εγκατάστασης, οι συσκευές υπερήχων της Hielscher μπορούν εύκολα να ενσωματωθούν σε υφιστάμενες γραμμές παραγωγής, ακόμη και εκ των υστέρων.

Τυποποίηση διεργασιών με τη Hielscher Ultrasonics

Τα προϊόντα ποιότητας κατάλληλης για τρόφιμα θα πρέπει να παράγονται σύμφωνα με τις Ορθές Πρακτικές Παραγωγής (GMP) και βάσει τυποποιημένων προδιαγραφών επεξεργασίας. Τα ψηφιακά συστήματα εκχύλισης της Hielscher Ultrasonics διαθέτουν ευφυές λογισμικό, το οποίο διευκολύνει την ακριβή ρύθμιση και τον έλεγχο της διεργασίας κατεργασίας με υπερήχους. Η αυτόματη καταγραφή δεδομένων αποθηκεύει όλες τις παραμέτρους της διεργασίας υπερήχων, όπως την ενέργεια υπερήχων (συνολική και καθαρή ενέργεια), το πλάτος ταλάντωσης, τη θερμοκρασία και την πίεση (όταν έχουν τοποθετηθεί αισθητήρες θερμοκρασίας και πίεσης), με σήμανση ημερομηνίας και ώρας στην ενσωματωμένη κάρτα SD. Αυτό σας επιτρέπει να ελέγχετε κάθε παρτίδα που έχει υποβληθεί σε επεξεργασία με υπερήχους. Ταυτόχρονα, διασφαλίζονται η αναπαραγωγιμότητα και η σταθερά υψηλή ποιότητα του προϊόντος.
Οι βιομηχανικοί επεξεργαστές υπερήχων της Hielscher Ultrasonics μπορούν να παρέχουν πολύ υψηλά πλάτη ταλάντωσης. Πλάτη ταλάντωσης έως και 200µm μπορούν εύκολα να διατηρούνται συνεχώς σε λειτουργία 24/7. Για ακόμη υψηλότερα πλάτη ταλάντωσης, διατίθενται εξατομικευμένα ηχοτρόδια υπερήχων. Η στιβαρότητα του εξοπλισμού υπερήχων της Hielscher επιτρέπει τη λειτουργία 24/7 υπό υψηλά φορτία και σε απαιτητικά περιβάλλοντα.
Επικοινωνήστε μαζί μας τώρα για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τα χαρακτηριστικά και τις δυνατότητες των συστημάτων παστερίωσης με υπερήχους που διαθέτουμε. Θα χαρούμε να συζητήσουμε μαζί σας την εφαρμογή σας!

Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση δυναμικότητας επεξεργασίας των συσκευών υπερήχων μας: