Erinomainen tehokkuus ja laatu Nutmilk-tuotannossa ultraäänellä
Nutmilkit ja kasvipohjaiset maitovaihtoehdot ovat kasvava ruokasegmentti. Nutmilksien ja kasvipohjaisen maitoanalogien tuotannossa ultraääniuutto ja homogenisointi ovat osoittaneet suuria etuja perinteisiin tekniikoihin verrattuna. Suuritehoinen ultraääni lisää saantoa, tuotteen vakautta, ravinnepitoisuutta ja yleistä prosessointitehokkuutta.
Korkeammat nutmilk-tuotot power ultrasonics -tutkimuksella
Ultraääniuutto tunnetaan luotettavana ja erittäin tehokkaana menetelmänä kasviperäisten öljyjen, proteiinien, polysakkaridien ja hivenravinteiden tuoton lisäämiseksi. Siksi sonikaatiota käytetään kasvipohjaisen maidon korvikkeen tuotannossa, esimerkiksi mantelista, cashewpähkinästä, kookospähkinästä, hasselpähkinästä, maapähkinästä, seesamista, soista, tiikeripähkinästä, kaurasta, riisistä, hampusta, hernistä, pistaasipähkinöistä, saksanpähkinästä, amarantista tai kvinoasta. Nutmilksien ja muiden kasvipohjaisen maidon vaihtoehtojen raaka-aine on usein kallista, ja korkeampi louhintatuotto näistä raaka-aineista alentaa tuotantokustannuksia ja parantaa tuotannon tehokkuutta.
Miten ultraääniuutto lisää tuottoa?
Ultraääniuuton toimintaperiaate on akustinen kavitaatio. Matalataajuisen, korkean intensiteetin ultraäänen uuttamista tehostava mekanismi johtuu pääasiassa akustisen kavitaatioilmiön ilmiöstä. Kun kavitaatiokuplat romahtavat kasvitieteellisen materiaalin pinnalle, eroosio ja sonoporaatio katkaisevat kasvisolujen matriisin (kuten maseroidut pähkinät, siemenet, palkokasvit ja lehdet), mikä johtaa solurakenteen tuhoutumiseen ja solunsisäisten aineiden, kuten proteiinien, lipidien, polysakkaridien, kuitujen, vitamiinien, mineraalien ja fytokemikaalien vapautumiseen. Näin tehostettu massasiirto helpottaa molekyylien, kuten proteiinien, lipidien, polysakkaridien ja fytokemikaalien, vapautumista.
Ultraäänellä luodut leikkausvoimat parantavat liuottimen tunkeutumista kasvitieteellisen aineen solumatriisiin ja parantavat solukalvojen läpäisevyyttä. (Huomaa, että termiä liuotin käytetään laajassa merkityksessä ja se sisältää kaiken nesteen, esim. veden). Nämä tehon ultraäänimekanismit ovat vastuussa merkittävästä prosessin tehostamisesta, joka saavutetaan, kun ultraääniä sovelletaan elintarvikkeiden uuttamiseen kasvitieteellisestä raaka-aineesta. Koska ultraäänikavitaatio tuottaa niin voimakkaita voimia, se aiheuttaa erittäin tehokasta solujen häiriötä ja sekoittumista makro- ja mikrotasolla. Lisäksi liuottimen läpäisy, bioaktiivisten yhdisteiden liukeneminen ja massansiirto paranevat merkittävästi. Tämä tekee ultraääniavusteisesta uutteesta erittäin tehokasta, mikä johtaa ylivoimaiseen uutteen saantoon nopeasti prosessiajassa.
Parannettu Nutmilk-vakaus ultraäänellä
Korkea-intensiteetti, matalataajuinen ultraääni on tehokas ja luotettava menetelmä, jolla parannetaan suspensiointien fyysistä stabiiliutta sekä elintarvikkeiden (esim. nutmilkin ja muiden maidonkorvikkeiden) mikrobistabista stabiiliutta.
Nutmilksin ultraäänellä parantunut fysikaalis-kemiallinen stabiilisuus
Laajalti käytetty elintarvikkeiden homogenisointiin ja emulgointiin, suuritehoinen ultraääni on erittäin tehokas ei-lämpötekniikka tuottamaan erittäin homogeenisia ja pitkäaikaisia vakaita elintarvikkeita. Ultraäänihomogenisointi pienentää rasvapisaroita tasaiseen minuuttikokoon ja hajottaa kiinteät hiukkaset, kuten tärkkelykset, sokerit ja kuidut tasaisesti. Siten ultraäänihomofenisointi parantaa merkittävästi nutmilksien ja muiden kasvipohjaisen maidon fysikaalis-kemikaalia niin, että ei-toivottu faasierottelu estetään.
Lu et al. (2019) tutkii suuren tehon ultrasonoinnin vaikutuksia kookosmaitoon. Sonikaatiokäsittely pienensi kookosmaidon hiukkaskokoa ja homogenisoi pisaran ja kiintoaineiden jakautumista järjestelmään. Mekaanisesti emulgoituun kookosmaitoon verrattuna ultraäänikäsittelyllä oli merkittävä vaikutus emulsiojärjestelmän yhtenäisyyteen (p< 0.05). Lisäksi havaittiin, että sonikaatio edisti amyloosin kapselointia entsyymi-amylaasiin interfacial-kerroksessa.
Iswarin ja Permadi (2012) selvittivät, miten ultrasonication vaikuttaa kookospohjaisen maitojuoman pisaran halkaisijaan tutkimalla erilaisia ultraääni-intensiteetin yhdistelmiä. Ultraäänikäsittely vähensi pisaran koon halkaisijaa ja koon pienentäminen kasvoi korkeammalla ultraääniteholla.
Nutmilksin ultraäänellä parantunut mikrobistabistabi stabiilisuus
Ultrasonication on osoitettu vähentävän maitotuotteiden, hedelmämehujen ja muiden nestemäisten elintarvikkeiden mikrobikuormitusta. Siksi maidon vaihtoehtojen säilöntäprosessiin on hyväksytty myös ultraääni pastörointi, jotta voidaan parantaa mikrobien stabiilisuus pähkinä- ja muissa kasvipohjaisissa maidonkorvikkeissa.
Iorio et ai. (2019) tutki Escherichia coli O157:H7: n ja Listeria monocytogenesin ultraääni-inaktivointia mantelimaidossa ja voisi osoittaa ultraääni pastöroinnin aiheuttavan taudinaiheuttajien alikuolleita vaurioita, mikä johtaa lisääntyneeseen säilyvyyteen. Esimerkiksi ultraääni pastörointihoito alensi merkittävästi E. coli O157:H7 -tasoa 5,12:sta 3,81 log CFU/ml:aan ja alensi kasvuvauhtia (μmax) (1,19:stä 0,79:ään (log CFU/ml)/vrk).
- Korkeammat tuotokset
- Ylivoimainen laatu
- Parannettu ravinneprofiili
- Fysikaalis-kemiallinen ja mikrobien stabilointi
- ei terminen hajoaminen
- Prosessin tehostaminen parantaa kokonaistehokkuutta
- Tarkasti hallinnan edellytykset
- kustannustehokas
Multisonoreaktori, jossa on 4x 4kW ultraäänihomygenisoijia nutmilksien jatkuvaan käsittelyyn
Korkeampi ravintoainepitoisuus ultraäänipähkinän uuttamisella
Hivenravit, kuten vitamiinit, polyfenolit ja antioksidantit, sijaitsevat kasvien solumatriisissa. Jotta nämä hivenravit vapautuvat tehokkaasti, tarvitaan täydellistä solujen häiriötä ja voimakasta mikrosekoitusta soluaseen ja liuottimen välillä. Kuten edellä on kuvattu, ultraääniuutto on erittäin tehokas hajoamissoluissa ja vapauttaa lipidejä, proteiineja, polysakkarideja, kuituja ja fytokemikaaleja solumatriisista. Ultraääniuutto on erittäin tehokas menetelmä fytokemikaalien kokonaismäärän eristämiseksi kasvitieteellisistä jätteista nopean uuttoprosessin aikana. Suuritehoisen ultraäänen käyttö tuottaa voimakkaita kavitaatiovaikutuksia, häiriöitä / turbulenssia, nopea nesteen virtaus, joka pesee fytokemikaalit pois solun sisätiloista. Koska näiden herkkien hivenravistien lämpöhajoaminen on ei-lämpöuuttomenetelmä, se estetään ultrasonicationia käytettäessä.
Fenolipitoisuus yhteensä (ilmaistuna esim. mg Naringenin/g manteleita) kinetiikka sonikaatiolla tai ilman UIP1000hdT. Ultraääniuutto lisäsi fenolian kokonaispitoisuutta 258 %.
Tiedot ovat SD±n keinoja, n = 3. Ultraääni (keltainen) vastaan hiljainen (oranssi).
Kuvio ja tutkimus: Tabib et ai., 2020
Erinomainen tehokkuus Nutmilk-tuotannossa ultraäänellä
Korkeammat tuotot, parantunut ravitsemuksellinen profiili ja lyhentynyt prosessointiaika ovat vain muutamia etuja ultraäänipähkinän ja ei-maitotuotteiden käsittelyn ylivoimaisen tehokkuuden suhteen. Alhainen energiankulutus, alhainen huolto ja 24/7-käyttö ovat lisätekijöitä, jotka edistävät ultraäänikäsittelyn poikkeuksellista yleistä tehokkuutta. Hielscher korkean suorituskyvyn ultraäänihomygenisoijat voivat ajaa 24/7 raskaan työn alla ja käsitellä suuria määriä jatkuvassa virtaustilassa. Hielscher ultraääniprosessorit ovat n erinomainen yleinen energiatehokkuus. Kestävyys ja alhainen huolto pitävät myös käyttökustannukset alhaisina.
Mitä tutkimus sanoo ultraääniruoan käsittelystä
"Ultrasonic's on noussut esiin ehdoitta viimeisen vuosikymmenen aikana. Se on löytänyt sovelluksensa hedelmämehu- ja juomateollisuudessa monitoimisten haluttujen vaikutustensa vuoksi. Teknologia on edullista, yksinkertaista, luotettavaa, ympäristöystävällistä ja erittäin tehokasta mehujen säilytykseen, joilla on paremmat laatuominaisuuksia." (Dolas ym., 2019)
“Sonikaatio on tuleva tekniikka, joka voi parantaa elintarvikkeiden laatua ja vähentää ravinteiden häviämistä.” (Cheok ym., 2013)
Ultraääni-elintarvikkeiden jalostajat teolliseen nutmilk-tuotantoon
Hielscher Ultrasonics suunnittelee, valmistaa ja jakelee korkealaatuista ultraääniruoan jalostusjärjestelmää nutmilksien (kuten cashewpähkinän, mantelin, hasselpähkinän, saksanpähkinän, maapähkinän, kookosmaidon) ja kasvipohjaisen maidon korvikkeiden (kuten riisi, soi, speltti, kaura, seesami, pellavansiemen, herne, fermentoitu tiikeripähkinämaito) jatkuvaan teolliseen tuotantoon.
Ultraääniruoan käsittelyn käyttö tarjoaa merkittäviä etuja, koska se on ei-terminen, puhtaasti mekaaninen menetelmä, joka johtaa parempiin lopputuotteisiin, vähentää käsittelyaikaa ja on ympäristöystävällisempi.
Hielscherin ultraääniruoan jalostusjärjestelmiä käytetään moninaisiin sovelluksiin, jotka ovat turvallinen, luotettava ja kustannustehokas tekniikka korkealaatuisten elintarvikkeiden ja juomien tuottamiseksi. Kaikkien Hielscher-ultraääniprosessorien asennus ja toiminta on yksinkertaista: Ne vaativat vain vähän tilaa, voidaan helposti jälkiasentaa olemassa oleviin käsittelylaitoksiin.
Hielscher Ultrasonics on pitkään kokenut tehon ultraääniruoassa & juomateollisuus ja monet muut teollisuudenalat. Ultraääniprosessorimme on varustettu helposti puhdistettavalla (clean-in-place CIP / sterilointi-in-place SIP) -sonottrodeilla ja virtaussoluilla (märkäosat). Hielscher Ultrasonics’ teolliset ultraääniprosessorit voivat tuottaa erittäin korkeita amplitudit. Jopa 200 μm:n amplitudit voidaan helposti käyttää jatkuvasti 24/7-toiminnassa. Korkeat amplitudit ovat tärkeitä, jotta saavutetaan ahomogeeninen hiukkasjakauma ja inaktivoidaan vastustuskykyisempiä mikrobeja (esim. grampositiivisia bakteereja). Vielä korkeampia amplitudit, räätälöity ultraääni ultraääni sonotrodit ovat saatavilla. Kaikkia sonotrodeja ja ultraäänivirtauskennoreaktoreita voidaan käyttää korkeissa lämpötiloissa ja paineissa, mikä mahdollistaa luotettavan lämpömano-sonikoinnin (sonikaatio yhdessä kohonneen lämpötilan ja paineen kanssa) ja erittäin tehokkaan uuttamisen ja stabiloinnin.
Huipputeknologia, suorituskykyinen ja hienostunut ohjelmisto tekevät Hielscher Ultrasonics’ luotettavat työhevoset ruoan louhinta-, homogenisointi- ja pastörointilinjalla. Pienellä jalanjäljellä ja monipuolisilla asennusvaihtoehdoilla Hielscher-ultraäänilaitteistot voidaan helposti integroida tai jälkiasentaa olemassa oleviin tuotantolinjoihin.
Ota meihin yhteyttä tietääksesi lisää ultraääniuutto-, homogenisointi- ja pastörointijärjestelmiemme ominaisuuksista ja kyvystä. Keskustelemme mielellämme hakemuksestasi kanssasi!
Seuraavassa taulukossa on merkintä ultrasonicatorien likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
| erätilavuus | Virtausnopeus | Suositeltavat laitteet |
|---|---|---|
| 1 - 500 ml | 10 - 200 ml / min | UP100H |
| 10 - 2000 ml | 20 - 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 - 20L | 0.2 - 4 l / min | UIP2000hdT |
| 10 - 100 litraa | 2 - 10 l / min | UIP4000hdT |
| n.a | 10 - 100 l / min | UIP16000 |
| n.a | suuremmat | klusterin UIP16000 |
Ota meihin yhteyttä! / Kysy meiltä!
Hielscher Ultrasonics valmistaa korkean suorituskyvyn ultraäänihomygenisoijia sovellusten sekoittamiseen, dispersiointiin, emulgointiin ja uuttamiseen laboratoriossa, pilotissa ja teollisessa mittakaavassa.
Kirjallisuus / Referenssit
- Tabib, Malak, Yang Tao, Christian Ginies, Isabelle Bornard, Njara Rakotomanomana, Adnane Remmal, Farid Chemat (2020): A One-Pot Ultrasound-Assisted Almond Skin Separation/Polyphenols Extraction and its Effects on Structure, Polyphenols, Lipids, and Proteins Quality. Applied Sciences 10, no. 10: 3628.
- Iswarin, S.J.; Permadi, B. (2012): Coconut milk’s fat breaking by means of ultrasound. Int. J. Basic Appl. Sci. 12, 2012. 1–5.
- Maria Clara Iorio, Antonio Bevilacqua, Maria Rosaria Corbo, Daniela Campaniello, Milena Sinigaglia, Clelia Altieri (2019): A case study on the use of ultrasound for the inhibition of Escherichia coli O157:H7 and Listeria monocytogenes in almond milk. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 52, 2019. 477-483.
- Rupali Dolas, Chakkaravarthi Saravanan, Barjinder Pal Kaur (2019): Emergence and era of ultrasonic’s in fruit juice preservation: A review. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 58, 2019.
- Xu Lu, Jinghao Chen, Mingjing Zheng, Juanjuan Guo, Jingxuan Qi, Yingtong Chen, Song Miao, Baodong Zheng (2019): Effect of high-intensity ultrasound irradiation on the stability and structural features of coconut-grain milk composite systems utilizing maize kernels and starch with different amylose contents. Ultrasonics Sonochemistry Volume 55, 2019. 135-148.
Tosiasiat, jotka kannattaa tietää
Nutmilksin ja kasvipohjaisen meijerin korvikkeiden tuotanto
Nutmilksien ja muiden kasviperäisten muiden kuin maitojuomien tuotanto (esim. mantelista, cashewpähkinästä, kookospähkinästä, hasselpähkinästä, maapähkinästä, seesamista, soijasta, tiikeripähkinästä, kaurasta, speltistä, riisistä, hampusta, herneestä, pellavansiemenestä, pellavansiemenestä, pellavansiemenestä), sisältää yleisesti seuraavat käsittelyvaiheet: märkäjyrsintä ja jauhaminen uuttamista, suodattamista, elintarvikelisäaineiden ja ainesosien lisäämistä, pastörointia / sterilointia, homogenisointia ja aseptista pakkausta varten.
laajalti käytettyjä lisäaineita ovat ikenet ja lesitiini, joita käytetään vakauden parantamiseen, sekä suola ja makeutusaineet, joita käytetään tekstuurin ja makuprofiilin muuttamiseen. Usein kasvipohjaiset maidonkorvikkeet on väkevöity ja rikastettu proteiinilla, vitamiineilla ja kivennäisaineilla, jotta saadaan kasvipohjaisen muun kuin maitojuoman tasapainoinen ravitsemuksellinen profiili.
Kasvipohjaisen maidonkorvikkeen tyypistä riippuen pohjana käytetään eri raaka-ainetta (esim. pähkinöitä, jyviä, palkokasveja). Tämä erityinen raaka-aine (esim. mantelit, sojavat tai kaura) sekoitetaan tiettyyn määrään vettä ja jyrsitaan märkähionnassa korkeissa lämpötiloissa. Tämän lämmitetyn jyrsintäprosessin aikana raaka-aineesta uutetaan arvokkaita kasviyhdisteitä, kuten proteiineja, lipidejä, kuituja ja vitamiineja, mikä on aikaa vievää ja usein melko tehotonta. Epätäydellisen uuttamisen vuoksi toinen uuttovaihe voi olla tarpeen nutmilkin tai kasvipohjaisen maidon korvikkeen tuotoksen lisäämiseksi. Kun ultraääniuutto toteutetaan jyrsinnässä, kasviyhdisteiden uuttaminen lisääntyy ja nopeutuu merkittävästi.
Jauhamisen ja uuttamisen jälkeen kasvimaito erotetaan uutetuista kasvikuiduista suurina sentrifugeina. Tekstuurin ja aistiominaisuuksien parantamiseksi kasvimaito voidaan homogenoida syötävällä öljyllä tai paksuntaa lisäämällä ikeniä, sekoittamalla erilaisia addititiveja (vitamiineja, kivennäisaineita), ja se lopulta pastöroidaan lämpökäsittelyllä ja pakataan sitten.
Sonikaatiota voidaan käyttää ikenien ja muiden elintarvikelisäaineiden homogeeniseen hajottamiseen kasvipohjaisessa juomassa ja edistämään mikrobien stabilointia ultraääni pastöroimalla.
Hielscher Ultrasonics valmistaa korkealaatuisia ultraäänihomygenisoijia laboratorio että teollisen koon mukaan.