ジュース改良のためのパワー超音波 & スムージー

ベルリン工科大学の研究チームは、超音波処理が果物や野菜のジュースやスムージーを改善する非常に効果的な処理方法であることを発見した。非加熱の食品加工技術である超音波は、風味を強め、ジュースやピューレを安定させ保存する、穏やかだが効果的な処理を提供する。超音波によるジュース処理の結果、風味の向上、安定化、保存が可能になります。

食品製造工程における超音波の応用は、食品メーカーにとって関心が高まっている分野である。低強度超音波とは対照的に（強度 < 1W/cm²）、パワー超音波（強度 > 5 W/cm²）が材料の変質を引き起こし、食品産業における多様な工程の改善に利用できる。超音波は圧縮波であり、超音波処理中の製品と機械的に相互作用します。周期的な圧縮とレアファクションは細胞構造に影響を与えます。高い圧力振幅では、超音波はキャビテーションを引き起こし、圧力と温度のピークを伴う気泡の成長と内破を起こし、分散系を均質化し安定化させます。Hielscher Ultrasonics社とベルリン工科大学食品バイオテクノロジー・食品プロセス工学科の研究者は、スムージーの品質、安定性、味を改善する超音波の効果について調査しました。

スムージーの原材料を純粋な果物や野菜に限定する法的権利はないが、生産者は健康的で価値のある製品として市場に出すことを意図している。そのため、安定剤、風味調味料、着色料を加えずに製造することが意図されている。しかし、ジュースやピューレには果肉が多く含まれていることが多い。そのため、相分離が起こりやすく、製品の見た目が悪くなる。このため、現在販売されているスムージーのほとんどは、主成分としてバナナを含んでおり、粘度の増加による相分離を抑えている。

 
超音波は、パルプ粒子を破壊し、粒度分布に影響を与えるために適用できる。粒子径が小さくなると沈降速度が低下し、沈殿が減少して保存安定性が向上する。さらに、この粒子の崩壊は、風味成分、着色色素、糖分や揮発性アロマ化合物などの細胞成分のジュースへの放出を増加させる。その結果、色の濃さ、甘さ、アロマの印象が改善される。さらに、粒子径の縮小は口当たりに影響し、全体的に滑らかな印象をもたらす。
スムージーの賞味期限を確保するためには、混合物を低温殺菌しなければならない。しかし、加熱処理は常に製品の品質、色、鮮度の印象に影響を与える。そのため、食品業界では処理温度の低減が重要な課題のひとつとなっている。超音波は、サーモソニケーションと呼ばれる温度や、マノソニケーションと呼ばれる加圧と組み合わせることで、微生物や酵素の不活性化に相乗効果を発揮する。さらに、この3つのパラメーターを組み合わせて、マノーソニケーション（manothermosonication）と呼ぶと、ポジティブな結果が得られることが知られている。超音波で処理された細胞は、圧力や熱といった他のストレス要因に弱くなると推測される。さらに、超音波は境界層を破壊し、混合を誘導することができ、その結果、熱伝達が改善される。従って、研究プロジェクトのもう一つの焦点は、超音波補助保存プロセスの開発による低温殺菌温度の低減である。製品の安全性と賞味期限を維持または延長しながら、製品の品質を向上させ、エネルギーコストを削減することが想定されている。
高付加価値製品であるスムージーの沈殿特性、味、外観、口当たり、微生物学的安定性、酵素的安定性を同時に改善できる超音波の包括的効果は、食品産業と将来の新鮮な果物・野菜飲料のマーケティングにとって重要な利点となる可能性がある。さらに、超音波処理によって製品の安定性が改善されれば、バナナやその他の高粘度成分の割合を減らすことができ、新しいスムージーの品種の創出が可能になる。
 
ベルリン工科大学の連絡先
K.シェスラー
katharina.schoessler(at)tu-berlin.de
電話：+49 (0)30-3147 1847
 

左：未処理のオレンジジュース、右：超音波処理したオレンジジュース
超音波高剪断ホモジナイゼーションにより、沈殿のない安定したジュースを生産