Ülim efektiivsus ja kvaliteet pähklipiima tootmisel ultraheli abil

Pähklipiimad ja taimsed piimaalternatiivid on kasvav toidusegment. Pähklipiimade ja taimsete piimaanaloogide tootmisel on ultraheliekstraktsioon ja -homogeniseerimine näidanud suuri eeliseid tavapäraste meetodite ees. Suure võimsusega ultraheli suurendab saagist, toote stabiilsust, toitainete sisaldust ja töötlemise üldist efektiivsust.

Suurem pähklipiima saagis võimsa ultraheli abil

Ultraheliekstraktsioon on tuntud kui usaldusväärne ja väga efektiivne meetod taimsete õlide, valkude, polüsahhariidide ja mikrotoitainete saagise suurendamiseks. Seetõttu kasutatakse ultraheli töötlust (sonikeerimist) taimsete piimaasendajate tootmisel, mida valmistatakse nt mandlitest, india pähklitest, kookospähklitest, sarapuupähklitest, maapähklitest, seesamist, sojast, maapähklitest (tiigerpähkel), kaerast, riisist, kanepist, hernestest, pistaatsiapähklitest, kreeka pähklitest, amarandist või kinoast. Pähklipiimade ja muude taimsete piimaalternatiivide tooraine on sageli kallis ning nendest toorainetest saadav suurem ekstraktsioonisaagis alandab tootmiskulusid ja parandab tootmise efektiivsust.

Kuidas ultraheliekstraktsioon saagist suurendab?

Ultraheliekstraktsiooni tööpõhimõte on akustiline kavitatsioon. Madala sagedusega ja suure intensiivsusega ultraheli ekstraktsiooni intensiivistavat mehhanismi seostatakse peamiselt akustilise kavitatsiooni nähtusega. Kui kavitatsioonimullid kollapseeruvad taimse materjali pinnal, lõhuvad erosioon ja sonoporatsioon taimerakkude maatriksi (näiteks purustatud pähklite, seemnete, kaunviljade ja lehtede rakkude maatriksi), mille tulemusena rakustruktuur hävib ja vabanevad rakusisesed ained, nagu valgud, lipiidid, polüsahhariidid, kiudained, vitamiinid, mineraalained ja fütokemikaalid. Sellega intensiivistunud massiülekanne soodustab selliste molekulide nagu valgud, lipiidid, polüsahhariidid ja fütokemikaalid vabanemist.
Ultraheli tekitatud nihkejõud parandavad vastavalt lahusti tungimist taimse materjali rakumaatriksisse ja rakumembraanide läbilaskvust. (Palun arvestage, et mõistet lahusti kasutatakse siin laias tähenduses ning see hõlmab mis tahes vedelikku, nt vett). Need võimsa ultraheli mehhanismid vastutavad märkimisväärse protsessi intensiivistumise eest, mis saavutatakse, kui ultraheli töötlust rakendatakse toiduainete ekstraheerimiseks taimsest toorainest. Kuna ultraheli kavitatsioon tekitab sedavõrd tugevaid jõude, soodustab see väga tõhusat rakkude lõhkumist (desintegreerimist) ja segunemist makro- ja mikrotasandil. Lisaks paranevad oluliselt lahusti tungimine, bioaktiivsete ühendite lahustumine ja massiülekanne. See muudab ultraheliga toetatud ekstraktsiooni väga tõhusaks, andes kiires protsessiajas suurema ekstraktisaagise.

Parem pähklipiima stabiilsus ultraheli abil

Suure intensiivsusega ja madala sagedusega ultraheli töötlus (sonikeerimine) on tõhus ja usaldusväärne meetod suspensioonide füüsikalise stabiilsuse ning toiduainete (nt pähklipiima ja muude piimaasendajate) mikrobioloogilise stabiilsuse parandamiseks.

Ultraheli abil parandatud pähklipiimade füüsikalis-keemiline stabiilsus

Toiduainete homogeniseerimisel ja emulgeerimisel laialdaselt kasutatav suure võimsusega ultraheli on väga tõhus mittetermiline meetod, millega toota väga homogeenseid ja pikaajaliselt stabiilseid toidutooteid. Ultraheli homogeniseerimine vähendab rasvatilkade läbimõõtu ühtlaselt väikeseks ning hajutab tahked osakesed, näiteks tärklised, suhkrud ja kiudained, ühtlaselt. Seeläbi parandab ultraheli homogeniseerimine pähklipiimade ja teiste taimsete piimade füüsikalis-keemilist stabiilsust oluliselt, nii et soovimatu faaside eraldumine välditakse.
Lu et al. (2019) uurib suure võimsusega ultraheli töötluse mõju kookospiimale. Sonikeerimine vähendas kookospiima osakeste suurust ning homogeniseeris tilkade ja tahkete osakeste jaotuse süsteemis. Võrreldes mehaaniliselt emulgeeritud kookospiimaga oli ultraheli töötlusel oluline mõju emulsioonisüsteemi ühtlusele (p < 0,05). Lisaks täheldati, et sonikeerimine soodustas amüloosi kapseldumist ensüümi amülaasi faasidevahelises kihis.
Iswarin ja Permadi (2012) uurisid, kuidas ultraheli töötlus mõjutab kookospõhiste piimajookide tilkade läbimõõtu, kasutades erinevaid ultraheli intensiivsuse kombinatsioone. Ultraheli töötlus vähendas tilkade läbimõõtu ning suuruse vähenemine suurenes suurema ultraheli intensiivsuse korral.

Ultraheli abil parandatud pähklipiimade mikrobioloogiline stabiilsus

Ultraheli töötlus on tõestatult vähendanud mikroobide hulka piimatoodetes, puuviljamahlades ja teistes vedelates toiduainetes. Seetõttu on ultraheli pastöriseerimist hakatud kasutama ka piimaalternatiivide säilitamisprotsessis, et parandada pähklipiimade ja muude taimsete piimaasendajate mikrobioloogilist stabiilsust.
Iorio et al. (2019) uurisid Escherichia coli O157:H7 ja Listeria monocytogenes’e ultraheliga inaktiveerimist mandlipiimas ning suutsid näidata, et ultraheli pastöriseerimine põhjustab patogeenidele subletaalset kahjustust, mis pikendab säilivusaega. Näiteks vähendas ultraheli pastöriseerimine E. coli O157:H7 taset oluliselt väärtuselt 5,12 väärtuseni 3,81 log CFU/mL ning langetas kasvukiirust (µmax) (väärtuselt 1,19 väärtuseni 0,79 (log CFU/mL)/päevas).

Suurem toitainete sisaldus ultraheliga pähklipiima ekstraheerimisel

Mikrotoitained, näiteks vitamiinid, polüfenoolid ja antioksüdandid, paiknevad taimede rakumaatriksis. Nende mikrotoitainete tõhusaks vabastamiseks on vaja rakkude täielikku lõhkumist ning rakumaterjali ja lahusti intensiivset mikrosegamist. Nagu eespool kirjeldatud, on ultraheliga ekstraheerimine väga tõhus rakkude desintegreerimisel ning lipiidide, valkude, polüsahhariidide, kiudainete ja fütokemikaalide vabastamisel rakumaatriksist. Ultraheliga ekstraheerimine on väga tõhus meetod fütokemikaalide kogu koguse isoleerimiseks taimsest materjalist kiires ekstraheerimisprotsessis. Suure võimsusega ultraheli kasutamine tekitab tugevaid kavitatsiooniefekte, häiringuid / turbulentsi ja suure kiirusega vedelikuvoolu, mis uhuvad fütokemikaalid raku seest välja. Kuna tegemist on mittetermilise ekstraheerimismeetodiga, väldib ultraheli töötlus nende tundlike mikrotoitainete termilist lagunemist.

Üldfenoolide sisalduse (väljendatud ekvivalentse mg naringeniini/g mandlite kohta) kineetika sonikeerimisega ja ilma kasutades seadet UIP1000hdT. Ultraheliga ekstraheerimine suurendas üldfenoolide sisaldust 258 %.
Andmed on keskmised ± SD, n = 3. Ultraheli (kollane) versus vaikus (oranž).
Graafik ja uuring: Tabib et al., 2020

Ultraheli tagab pähklipiima tootmisel parema tõhususe

Suuremad saagised, parem toitumisprofiil ja lühem töötlusaeg on vaid mõned eelised, kui räägime pähklipiima ja piimavabade jookide ultraheli töötluse suurepärasest efektiivsusest. Madal energiatarve, väike hooldusvajadus ja 24/7 töö on lisategurid, mis aitavad kaasa ultraheli töötluse erakordsele üldisele efektiivsusele. Hielscheri suure jõudlusega ultraheli homogenisaatorid võivad töötada 24/7 raskeis tingimustes ja töödelda suuri koguseid pidevvoolurežiimis. Hielscheri ultraheli protsessoritel on silmapaistev üldine energiatõhusus. Töökindlus ja väike hooldusvajadus hoiavad ka käituskulud madalad.

Mida uuringud ütlevad ultraheli abil toidu töötlemise kohta

“Ultraheli tehnoloogia on viimasel kümnendil levinud tingimusteta ulatuses. See on leidnud rakendust puuviljamahla- ja joogitööstuses oma mitmefunktsiooniliste soovitud toimete tõttu. Tehnoloogia on odav, lihtne, töökindel ja keskkonnasõbralik ning väga tõhus mahlade säilitamisel, parandades nende kvaliteediomadusi.” (Dolas et al., 2019)

“Sonikeerimine on tärkav tehnoloogia, mis võib parandada toidu kvaliteeti ja vähendada toitainete kadu.” (Cheok et al., 2013)

Ultraheli toiduprotsessorid pähklipiima tööstuslikuks tootmiseks

Hielscher Ultrasonics projekteerib, valmistab ja turustab suure jõudlusega ultraheli toidutöötlussüsteeme pähklipiimade (näiteks india pähkli-, mandli-, sarapuupähkli-, kreeka pähkli-, maapähkli- ja kookospiim) ning taimsete piimaasendajate (näiteks riisi-, sojaoa-, speltanisu-, kaera-, seesami-, linaseemne-, herne- ja fermenteeritud maamandlipiim) pidevaks tööstuslikuks tootmiseks.
Ultraheli toidutöötluse kasutamine pakub olulisi eeliseid, kuna tegemist on mittetermilise, puhtalt mehaanilise meetodiga, mis annab paremaid lõpptooteid, lühendab töötlusaega ja on keskkonnasõbralikum.
Hielscheri ultraheli toidutöötlussüsteeme kasutatakse mitmesugusteks rakendusteks, kuna need on ohutu, töökindel ja kuluefektiivne tehnoloogia kvaliteetsete toitude ja jookide tootmiseks. Kõigi Hielscheri ultraheli protsessorite paigaldamine ja kasutamine on lihtne: need nõuavad vähe ruumi ja neid saab hõlpsasti paigaldada olemasolevatesse töötlusrajatistesse.
Hielscher Ultrasonicsil on pikaajaline kogemus võimsa ultraheli rakendamisel toidu- ja joogitööstuses ning paljudes teistes tööstusharudes. Meie ultraheli protsessorid on varustatud kergesti puhastatavate (kohapealne puhastus CIP / kohapealne steriliseerimine SIP) sonotroodide ja läbivoolukambritega (märjad osad). Hielscher Ultrasonicsi tööstuslikud ultraheli protsessorid suudavad pakkuda väga suuri amplituude. Kuni 200µm amplituude saab hõlpsasti pidevalt kasutada 24/7 töörežiimis. Suured amplituudid on olulised homogeense osakeste jaotuse saavutamiseks ja vastupidavamate mikroobide (nt grampositiivsete bakterite) inaktiveerimiseks. Veelgi suuremate amplituudide jaoks on saadaval kohandatud ultraheli sonotroodid. Kõiki sonotroode ja ultraheli läbivoolukamber-reaktoreid saab kasutada kõrgendatud temperatuuril ja rõhul, mis võimaldab usaldusväärset termo-mano-sonikeerimist (sonikeerimine koos kõrgendatud temperatuuri ja rõhuga) ning väga tõhusat ekstraktsiooni ja stabiliseerimist.
Tipptasemel tehnoloogia, suur jõudlus ja keerukas tarkvara muudavad Hielscher Ultrasonicsi seadmed teie toidu ekstraktsiooni-, homogeniseerimis- ja pastöriseerimisliinis töökindlateks tööhobusteks. Väikese paigaldusalaga ja mitmekülgsete paigaldusvõimaluste tõttu saab Hielscheri sonikaatoreid hõlpsasti integreerida olemasolevatesse tootmisliinidesse või neid sinna järelpaigaldada.
Võtke meiega nüüd ühendust, et saada lisateavet meie ultraheli ekstraktsiooni-, homogeniseerimis- ja pastöriseerimissüsteemide omaduste ja võimekuse kohta. Arutame hea meelega teiega teie rakendust!

Allolev tabel annab ülevaate meie sonikaatorite ligikaudsest töötlusvõimsusest: