Efisiensi dan Kualitas Unggul dalam Produksi Susu Kacang dengan Ultrasonik

Susu kacang dan alternatif susu nabati merupakan segmen pangan yang terus berkembang. Untuk produksi susu kacang dan analog susu nabati, ekstraksi dan homogenisasi ultrasonik telah menunjukkan keunggulan besar dibandingkan teknik konvensional. Ultrasonik berdaya tinggi meningkatkan rendemen, stabilitas produk, kandungan nutrisi, dan efisiensi pemrosesan secara keseluruhan.

Rendemen Susu Kacang Lebih Tinggi dengan Ultrasonik Berdaya Tinggi

Ekstraksi ultrasonik dikenal luas sebagai metode yang andal dan sangat efisien untuk meningkatkan rendemen minyak, protein, polisakarida, dan mikronutrien yang berasal dari tumbuhan. Oleh karena itu, sonikasi digunakan dalam produksi pengganti susu nabati, misalnya yang terbuat dari almon, kacang mete, kelapa, hazelnut, kacang tanah, wijen, kedelai, umbi teki, oat, beras, hemp, kacang polong, pistachio, walnut, amaranth, atau quinoa. Bahan baku susu kacang dan alternatif susu nabati lainnya sering kali mahal, dan rendemen ekstraksi yang lebih tinggi dari bahan baku ini menurunkan biaya produksi serta meningkatkan efisiensi produksi.

Bagaimana Ekstraksi Ultrasonik Meningkatkan Rendemen?

Prinsip kerja ekstraksi ultrasonik adalah kavitasi akustik. Mekanisme peningkatan ekstraksi oleh ultrasonik berfrekuensi rendah dan berintensitas tinggi terutama berkaitan dengan fenomena kavitasi akustik. Ketika gelembung kavitasi runtuh pada permukaan bahan tumbuhan, erosi dan sonoporasi merusak matriks sel tumbuhan (seperti kacang, biji, legum, dan daun yang telah dimaserasi), sehingga menghancurkan struktur sel dan melepaskan zat intraseluler seperti protein, lipid, polisakarida, serat, vitamin, mineral, dan fitokimia. Perpindahan massa yang meningkat karenanya memudahkan pelepasan molekul seperti protein, lipid, polisakarida, dan fitokimia.
Gaya geser yang dihasilkan secara ultrasonik meningkatkan penetrasi pelarut ke dalam matriks sel bahan tumbuhan serta meningkatkan permeabilitas membran sel. (Perlu diperhatikan bahwa istilah pelarut digunakan dalam arti luas dan mencakup cairan apa pun, misalnya air). Mekanisme ultrasonik berdaya tinggi ini menghasilkan intensifikasi proses yang signifikan ketika ultrasonikasi diterapkan untuk mengekstraksi produk pangan dari bahan baku tumbuhan. Karena kavitasi ultrasonik menghasilkan gaya yang begitu kuat, kavitasi ini mendorong disrupsi sel dan pencampuran yang sangat efektif pada tingkat makro dan mikro. Selain itu, penetrasi pelarut, pelarutan senyawa bioaktif, dan perpindahan massa meningkat secara signifikan. Hal ini membuat ekstraksi berbantuan ultrasonik sangat efektif, menghasilkan rendemen ekstrak yang unggul dalam waktu proses yang singkat.

Peningkatan Stabilitas Susu Kacang dengan Ultrasonik

Ultrasonikasi berintensitas tinggi dan berfrekuensi rendah merupakan metode yang efektif dan andal untuk meningkatkan stabilitas fisik suspensi serta stabilitas mikrobiologis produk pangan (misalnya susu kacang dan pengganti susu lainnya).

Peningkatan Stabilitas Fisikokimia Susu Kacang secara Ultrasonik

Ultrasonik berdaya tinggi, yang banyak digunakan untuk homogenisasi dan emulsifikasi produk pangan, merupakan teknik nontermal yang sangat efisien untuk menghasilkan produk pangan yang sangat homogen dan stabil dalam jangka panjang. Homogenisasi ultrasonik mengurangi diameter droplet lemak hingga berukuran sangat kecil dan seragam serta mendispersikan partikel padat seperti pati, gula, dan serat secara merata. Dengan demikian, homogenisasi ultrasonik meningkatkan stabilitas fisikokimia susu kacang dan susu nabati lainnya secara signifikan sehingga pemisahan fase yang tidak diinginkan dapat dicegah.
Lu et al. (2019) meneliti pengaruh ultrasonikasi berdaya tinggi terhadap santan. Perlakuan sonikasi mengurangi ukuran partikel santan dan menghomogenkan distribusi droplet serta padatan dalam sistem. Dibandingkan dengan santan yang diemulsikan secara mekanis, perlakuan ultrasonik menunjukkan pengaruh signifikan terhadap keseragaman sistem emulsi (p < 0,05). Selain itu, diamati bahwa sonikasi mendorong enkapsulasi amilosa ke dalam enzim amilase pada lapisan antarmuka.
Iswarin dan Permadi (2012) meneliti bagaimana ultrasonikasi memengaruhi diameter droplet minuman susu berbahan dasar kelapa dengan mengkaji berbagai kombinasi intensitas ultrasonik. Pemrosesan ultrasonik mengurangi diameter droplet, dan pengurangan ukuran meningkat pada intensitas ultrasonik yang lebih tinggi.

Peningkatan Stabilitas Mikrobiologis Susu Kacang secara Ultrasonik

Ultrasonikasi telah terbukti mengurangi beban mikroba dalam produk susu, jus buah, dan pangan cair lainnya. Oleh karena itu, pasteurisasi ultrasonik juga telah diterapkan dalam proses pengawetan alternatif susu untuk meningkatkan stabilitas mikrobiologis pengganti susu berbahan kacang dan bahan nabati lainnya.
Iorio et al. (2019) mempelajari inaktivasi ultrasonik Escherichia coli O157:H7 dan Listeria monocytogenes dalam susu almon dan berhasil menunjukkan bahwa pasteurisasi ultrasonik menyebabkan kerusakan subletal pada patogen, yang memperpanjang umur simpan. Sebagai contoh, perlakuan pasteurisasi ultrasonik secara signifikan menurunkan tingkat E. coli O157:H7 dari 5,12 menjadi 3,81 log CFU/mL dan menurunkan laju pertumbuhan (µmax) (dari 1,19 menjadi 0,79 (log CFU/mL)/hari).

Kandungan Nutrisi Lebih Tinggi dengan Ekstraksi Susu Kacang secara Ultrasonik

Mikronutrien seperti vitamin, polifenol, dan antioksidan berada di dalam matriks sel tumbuhan. Untuk melepaskan mikronutrien ini secara efisien, diperlukan disrupsi sel yang menyeluruh dan pencampuran mikro yang intens antara materi sel dan pelarut. Seperti dijelaskan di atas, ekstraksi ultrasonik sangat efisien dalam menghancurkan sel dan melepaskan lipid, protein, polisakarida, serat, dan fitokimia dari matriks sel. Ekstraksi ultrasonik merupakan metode yang sangat efisien untuk mengisolasi seluruh kandungan fitokimia dari bahan tumbuhan dalam proses ekstraksi yang singkat. Penerapan ultrasonik berdaya tinggi menghasilkan efek kavitasi yang kuat, gangguan / turbulensi, dan aliran cairan berkecepatan tinggi, yang membilas fitokimia keluar dari bagian dalam sel. Karena merupakan metode ekstraksi nontermal, degradasi termal mikronutrien yang sensitif ini dapat dicegah dengan menggunakan ultrasonikasi.

Kinetika Kandungan Fenolik Total (dinyatakan sebagai eq mg Naringenin/g almon) dengan dan tanpa sonikasi menggunakan UIP1000hdT. Ekstraksi ultrasonik meningkatkan kandungan fenolik total sebesar 258 %.
Data merupakan nilai rata-rata ± SD, n = 3. Ultrasonik (kuning) dibandingkan tanpa ultrasonik (oranye).
Grafik dan studi: Tabib et al., 2020

Efisiensi Unggul dalam Produksi Susu Kacang dengan Ultrasonik

Rendemen lebih tinggi, profil nutrisi yang lebih baik, dan durasi pemrosesan yang lebih singkat hanyalah beberapa keunggulan terkait efisiensi unggul pemrosesan susu kacang dan minuman nonsusu secara ultrasonik. Konsumsi energi rendah, kebutuhan perawatan rendah, dan pengoperasian 24/7 merupakan faktor tambahan yang berkontribusi terhadap efisiensi keseluruhan pemrosesan ultrasonik yang luar biasa. Homogenizer ultrasonik berkinerja tinggi Hielscher dapat beroperasi 24/7 dalam kondisi kerja berat dan memproses volume besar dalam mode aliran kontinu. Prosesor ultrasonik Hielscher memiliki efisiensi energi keseluruhan yang luar biasa. Konstruksi yang kokoh dan kebutuhan perawatan yang rendah juga menjaga biaya operasional tetap rendah.

Apa Kata Penelitian tentang Pemrosesan Pangan secara Ultrasonik

“Ultrasonik telah berkembang secara luas dalam dekade terakhir. Teknologi ini telah diterapkan dalam industri jus buah dan minuman karena beragam efek fungsional yang diinginkan. Teknologi ini murah, sederhana, andal, dan ramah lingkungan serta sangat efektif dalam pengawetan jus dengan atribut mutu yang lebih baik.” (Dolas et al., 2019)

“Sonikasi merupakan teknologi yang sedang berkembang yang dapat meningkatkan kualitas pangan dan mengurangi kehilangan nutrisi.” (Cheok et al., 2013)

Prosesor Pangan Ultrasonik untuk Produksi Susu Kacang Industri

Hielscher Ultrasonics merancang, memproduksi, dan mendistribusikan sistem pemrosesan pangan ultrasonik berkinerja tinggi untuk produksi industri secara kontinu bagi susu kacang (seperti susu kacang mete, almon, hazelnut, walnut, kacang tanah, dan santan) serta pengganti susu nabati (seperti susu beras, kedelai, spelt, oat, wijen, biji flaks, kacang polong, dan susu umbi teki fermentasi).
Penggunaan pemrosesan pangan ultrasonik menawarkan keunggulan besar sebagai metode nontermal yang sepenuhnya mekanis, yang menghasilkan produk akhir lebih baik, mengurangi waktu pemrosesan, dan lebih ramah lingkungan.
Sistem pemrosesan pangan ultrasonik Hielscher digunakan untuk beragam aplikasi sebagai teknologi yang aman, andal, dan efisien dari segi biaya untuk menghasilkan makanan dan minuman berkualitas tinggi. Pemasangan dan pengoperasian semua prosesor ultrasonik Hielscher sederhana: perangkat ini hanya membutuhkan sedikit ruang dan dapat dengan mudah dipasang pada fasilitas pemrosesan yang sudah ada.
Hielscher Ultrasonics memiliki pengalaman panjang dalam penerapan ultrasonik berdaya tinggi di industri makanan dan minuman serta banyak sektor industri lainnya. Prosesor ultrasonik kami dilengkapi dengan sonotrode dan sel alir (bagian yang bersentuhan dengan cairan) yang mudah dibersihkan (pembersihan di tempat CIP / sterilisasi di tempat SIP). Prosesor ultrasonik industri Hielscher Ultrasonics dapat menghasilkan amplitudo yang sangat tinggi. Amplitudo hingga 200µm dapat dengan mudah dijalankan secara kontinu dalam pengoperasian 24/7. Amplitudo tinggi penting untuk mencapai distribusi partikel yang homogen dan menginaktivasi mikroba yang lebih resisten (misalnya bakteri gram positif). Untuk amplitudo yang lebih tinggi lagi, tersedia sonotrode ultrasonik yang dibuat sesuai kebutuhan. Semua sonotrode dan reaktor sel alir ultrasonik dapat dioperasikan pada suhu dan tekanan tinggi, sehingga memungkinkan termo-mano-sonikasi yang andal (sonikasi yang dikombinasikan dengan suhu dan tekanan tinggi) serta ekstraksi dan stabilisasi yang sangat efektif.
Teknologi mutakhir, kinerja tinggi, dan perangkat lunak canggih menjadikan perangkat Hielscher Ultrasonics andalan yang dapat dipercaya dalam lini ekstraksi, homogenisasi, dan pasteurisasi pangan Anda. Dengan kebutuhan ruang yang kecil dan pilihan pemasangan yang beragam, ultrasonikator Hielscher dapat dengan mudah diintegrasikan atau dipasang pada lini produksi yang sudah ada.
Hubungi kami sekarang untuk mengetahui lebih lanjut tentang fitur dan kemampuan sistem ekstraksi, homogenisasi, dan pasteurisasi ultrasonik kami. Kami dengan senang hati akan mendiskusikan aplikasi Anda bersama Anda!

Tabel di bawah ini memberikan gambaran perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami: