יעילות ואיכות מעולות בייצור חלב אגוזים באמצעות אולטרסאונד

חלב אגוזים וחלופות חלב מן הצומח הם פלח שוק צומח בתחום המזון. בייצור חלב אגוזים ותחליפי חלב מן הצומח, מיצוי והומוגניזציה אולטרסוניים הוכיחו יתרונות משמעותיים לעומת שיטות קונבנציונליות. אולטרסאונד בהספק גבוה מגדיל את התפוקה, משפר את יציבות המוצר, מעלה את תכולת רכיבי התזונה ומשפר את יעילות העיבוד הכוללת.

תפוקות גבוהות יותר של חלב אגוזים באמצעות אולטרסאונד בהספק גבוה

מיצוי אולטרסוני מוכר היטב כשיטה אמינה ויעילה ביותר להגדלת תפוקת המיצוי של שמנים, חלבונים, רב־סוכרים ומיקרונוטריינטים מן הצומח. לכן, סוניקציה משמשת בייצור תחליפי חלב מן הצומח, למשל משקדים, קשיו, קוקוס, אגוזי לוז, בוטנים, שומשום, סויה, אגוזי נמר, שיבולת שועל, אורז, קנבוס, אפונה, פיסטוקים, אגוזי מלך, אמרנט או קינואה. חומרי הגלם לחלב אגוזים ולחלופות חלב אחרות מן הצומח יקרים לעיתים קרובות, ותפוקות מיצוי גבוהות יותר מחומרי גלם אלה מפחיתות את עלויות הייצור ומשפרות את יעילותו.

כיצד מיצוי אולטרסוני מגדיל את התפוקה?

עקרון הפעולה של מיצוי אולטרסוני הוא קוויטציה אקוסטית. מנגנון הגברת המיצוי באמצעות אולטרסאונד בתדר נמוך ובעוצמה גבוהה מיוחס בעיקר לתופעת הקוויטציה האקוסטית. כאשר בועות קוויטציה קורסות על פני החומר הצמחי, שחיקה וסונופורציה מפרקות את המטריצה של תאי הצמח (כגון באגוזים, זרעים, קטניות ועלים שרוככו בהשריה), דבר המוביל להרס המבנה התאי ולשחרור חומרים תוך־תאיים כגון חלבונים, ליפידים, רב־סוכרים, סיבים, ויטמינים, מינרלים ופיטוכימיקלים. מעבר המסה המוגבר כתוצאה מכך מקל על שחרור מולקולות כגון חלבונים, ליפידים, רב־סוכרים ופיטוכימיקלים.
כוחות גזירה הנוצרים באמצעות אולטרסאונד משפרים את חדירת הממס למטריצה התאית של החומר הצמחי ומשפרים את חדירות קרומי התאים, בהתאמה. (שימו לב שהמונח ממס משמש כאן במובן רחב וכולל כל נוזל, למשל מים). מנגנונים אלה של אולטרסאונד בהספק גבוה אחראים להגברה המשמעותית של התהליך המושגת כאשר סוניקציה מיושמת למיצוי מוצרי מזון מחומר גלם צמחי. מכיוון שקוויטציה אולטרסונית מייצרת כוחות כה עזים, היא מביאה לפירוק תאים ולערבוב יעילים ביותר ברמת המאקרו והמיקרו. נוסף על כך, חדירת הממס, המסת התרכובות הפעילות ביולוגית ומעבר המסה משתפרים במידה ניכרת. הדבר הופך מיצוי בסיוע אולטרסאונד ליעיל ביותר, ומניב תפוקות מיצוי מעולות בזמן עיבוד קצר.

יציבות משופרת של חלב אגוזים באמצעות אולטרסאונד

סוניקציה בעוצמה גבוהה ובתדר נמוך היא שיטה יעילה ואמינה לשיפור היציבות הפיזיקלית של תרחיפים וכן היציבות המיקרוביאלית של מוצרי מזון (למשל חלב אגוזים ותחליפי חלב אחרים).

שיפור היציבות הפיזיקוכימית של חלב אגוזים באמצעות אולטרסאונד

אולטרסאונד בהספק גבוה, הנמצא בשימוש נרחב להומוגניזציה וליצירת תחליבים במוצרי מזון, הוא טכניקה לא תרמית יעילה ביותר לייצור מוצרי מזון אחידים מאוד ויציבים לאורך זמן. הומוגניזציה אולטרסונית מקטינה את קוטר טיפות השומן לגודל זעיר ואחיד ומפזרת באופן שווה חלקיקים מוצקים כגון עמילנים, סוכרים וסיבים. בכך, הומוגניזציה אולטרסונית משפרת באופן משמעותי את היציבות הפיזיקוכימית של חלב אגוזים ושל סוגי חלב אחרים מן הצומח, וכך מונעת הפרדת פאזות בלתי רצויה.
Lu et al. (2019) בחנו את השפעות הסוניקציה בהספק גבוה על חלב קוקוס. הטיפול בסוניקציה הקטין את גודל החלקיקים בחלב הקוקוס והפך את פיזור הטיפות והמוצקים במערכת לאחיד. בהשוואה לחלב קוקוס שעבר תחלוב מכני, הטיפול האולטרסוני הראה השפעה משמעותית על אחידות מערכת התחליב (p < 0.05). נוסף על כך, נצפה כי הסוניקציה עודדה את הכימוס של עמילוז בתוך האנזים עמילאז בשכבת הממשק.
Iswarin and Permadi (2012) בחנו כיצד סוניקציה משפיעה על קוטר הטיפות במשקאות חלב על בסיס קוקוס, תוך בחינת שילובים שונים של עוצמת אולטרסאונד. העיבוד האולטרסוני הקטין את קוטר הטיפות, והקטנת הגודל הייתה רבה יותר בעוצמת אולטרסאונד גבוהה יותר.

שיפור היציבות המיקרוביאלית של חלב אגוזים באמצעות אולטרסאונד

הוכח שסוניקציה מפחיתה את העומס המיקרוביאלי במוצרי חלב, במיצי פירות ובמזונות נוזליים אחרים. לכן, פסטור אולטרסוני שולב גם בתהליך השימור של חלופות לחלב, כדי לשפר את היציבות המיקרוביאלית בתחליפי חלב המבוססים על אגוזים ועל מקורות צמחיים אחרים.
Iorio et al. (2019) חקרו את ההשבתה האולטרסונית של Escherichia coli O157:H7 ושל Listeria monocytogenes בחלב שקדים והצליחו להראות כי הפסטור האולטרסוני גורם לפתוגנים נזק תת־קטלני, המוביל להארכת חיי המדף. לדוגמה, טיפול בפסטור אולטרסוני הפחית באופן משמעותי את רמת E. coli O157:H7 מ־5.12 ל־3.81 log CFU/mL והוריד את קצב הגידול (µmax) (מ־1.19 ל־0.79 (log CFU/mL)/day).

תכולת רכיבי תזונה גבוהה יותר באמצעות מיצוי אולטרסוני של חלב אגוזים

מיקרונוטריינטים כגון ויטמינים, פוליפנולים ונוגדי חמצון נמצאים בתוך המטריצה התאית של צמחים. כדי לשחרר מיקרונוטריינטים אלה ביעילות, נדרשים פירוק תאים מלא וערבוב אינטנסיבי ברמת המיקרו בין החומר התאי לממס. כפי שתואר לעיל, מיצוי אולטרסוני יעיל מאוד בפירוק תאים ובשחרור ליפידים, חלבונים, רב־סוכרים, סיבים ופיטוכימיקלים מהמטריצה התאית. מיצוי אולטרסוני הוא שיטה יעילה ביותר לבידוד מלוא כמות הפיטוכימיקלים מחומרים צמחיים בתהליך מיצוי מהיר. הפעלת אולטרסאונד בהספק גבוה יוצרת השפעות קוויטציה חזקות, הפרעות / מערבולות וזרימת נוזל במהירות גבוהה, השוטפות את הפיטוכימיקלים אל מחוץ לפנים התא. מכיוון שזוהי שיטת מיצוי לא תרמית, השימוש בסוניקציה מונע פירוק תרמי של מיקרונוטריינטים רגישים אלה.

קינטיקה של תכולת הפנולים הכוללת (מבוטאת כ־eq mg Naringenin/g שקדים) עם סוניקציה ובלעדיה באמצעות UIP1000hdT. המיצוי האולטרסוני הגדיל את תכולת הפנולים הכוללת ב־258 %.
הנתונים הם ממוצעים ± סטיית תקן, n = 3. אולטרסאונד (צהוב) לעומת ללא אולטרסאונד (כתום).
גרף ומחקר: Tabib et al., 2020

יעילות מעולה בייצור חלב אגוזים באמצעות אולטרסאונד

תפוקות גבוהות יותר, פרופיל תזונתי משופר ומשך עיבוד קצר יותר הם רק כמה מהיתרונות התורמים ליעילות המעולה של עיבוד אולטרסוני של חלב אגוזים ומשקאות שאינם חלביים. צריכת אנרגיה נמוכה, דרישות תחזוקה מועטות והפעלה 24/7 הם גורמים נוספים התורמים ליעילות הכוללת יוצאת הדופן של עיבוד אולטרסוני. ההומוגנייזרים האולטרסוניים עתירי הביצועים של Hielscher יכולים לפעול 24/7 בתנאי עבודה תובעניים ולעבד נפחים גדולים במצב זרימה רציפה. למעבדים האולטרסוניים של Hielscher יעילות אנרגטית כוללת יוצאת דופן. גם עמידותם ודרישות התחזוקה המועטות שלהם שומרות על עלויות תפעול נמוכות.

מה אומר המחקר על עיבוד מזון אולטרסוני

"טכנולוגיית האולטרסאונד התפתחה בהיקף נרחב בעשור האחרון. היא מצאה את מקומה בתעשיית מיצי הפירות והמשקאות בזכות מגוון השפעותיה הרצויות. הטכנולוגיה זולה, פשוטה, אמינה וידידותית לסביבה, ויעילה מאוד בשימור מיצים תוך שיפור מאפייני האיכות שלהם." (Dolas et al., 2019)

"סוניקציה היא טכנולוגיה מתפתחת שיכולה לשפר את איכות המזון ולהפחית אובדן של רכיבי תזונה." (Cheok et al., 2013)

מעבדי מזון אולטרסוניים לייצור תעשייתי של חלב אגוזים

Hielscher Ultrasonics מתכננת, מייצרת ומשווקת מערכות עתירות ביצועים לעיבוד מזון אולטרסוני, לייצור תעשייתי רציף של חלב אגוזים (כגון חלב קשיו, שקדים, אגוזי לוז, אגוזי מלך, בוטנים וקוקוס) ותחליפי חלב מן הצומח (כגון חלב אורז, סויה, כוסמין, שיבולת שועל, שומשום, זרעי פשתן ואפונה, וחלב מותסס מפקעות גומא נאכל).
השימוש בעיבוד מזון אולטרסוני מציע יתרונות משמעותיים בהיותו שיטה לא תרמית, מכנית בלבד, המניבה מוצרי קצה משופרים, מקצרת את זמן העיבוד וידידותית יותר לסביבה.
מערכות עיבוד המזון האולטרסוניות של Hielscher משמשות למגוון יישומים, כטכנולוגיה בטוחה, אמינה וחסכונית לייצור מזונות ומשקאות באיכות גבוהה. ההתקנה וההפעלה של כל המעבדים האולטרסוניים של Hielscher פשוטות: הם דורשים שטח מועט בלבד וניתן לשלבם בקלות במתקני עיבוד קיימים.
ל־Hielscher Ultrasonics ניסיון רב ביישום אולטרסאונד רב עוצמה בתעשיית המזון והמשקאות, וכן בענפי תעשייה רבים אחרים. המעבדים האולטרסוניים שלנו מצוידים בסונוטרודות ובתאי זרימה (החלקים הבאים במגע עם הנוזל) הקלים לניקוי (ניקוי במקום CIP / עיקור במקום SIP). המעבדים האולטרסוניים התעשייתיים של Hielscher Ultrasonics יכולים לספק משרעות גבוהות מאוד. ניתן להפעילם בקלות וברציפות במשרעות של עד 200µm בהפעלה 24/7. משרעות גבוהות חשובות להשגת פיזור חלקיקים אחיד ולהשבתת מיקרואורגניזמים עמידים יותר (למשל חיידקים גרם־חיוביים). להשגת משרעות גבוהות אף יותר, זמינות סונוטרודות אולטרסוניות בהתאמה אישית. ניתן להפעיל את כל הסונוטרודות והריאקטורים האולטרסוניים בעלי תאי הזרימה בטמפרטורות ובלחצים מוגברים, דבר המאפשר תרמו־מנו־סוניקציה אמינה (סוניקציה בשילוב טמפרטורה ולחץ מוגברים) ומיצוי וייצוב יעילים ביותר.
טכנולוגיה מתקדמת ביותר, ביצועים גבוהים ותוכנה מתוחכמת הופכים את הציוד של Hielscher Ultrasonics לסוסי עבודה אמינים בקו המיצוי, ההומוגניזציה והפסטור של המזון שלכם. בזכות שטח הצבה קטן ואפשרויות התקנה מגוונות, ניתן לשלב בקלות את מכשירי האולטרסאונד של Hielscher בקווי ייצור קיימים או להוסיף אותם במסגרת שדרוג.
צרו איתנו קשר כעת כדי ללמוד עוד על התכונות והיכולות של מערכות המיצוי, ההומוגניזציה והפסטור האולטרסוניות שלנו. נשמח לדון איתכם ביישום שלכם!

הטבלה שלהלן מציגה את כושר העיבוד המשוער של מכשירי האולטרסאונד שלנו: