超音波によるナッツミルク製造の優れた効率と品質

ナッツミルクと植物性ミルク代替品は、成長中の食品分野である。ナッツミルクと植物性ミルク代替品の製造において、超音波抽出とホモジナイゼーションは、従来の技術よりも大きな利点を示している。ハイパワー超音波は、歩留まり、製品の安定性、栄養含有量、全体的な処理効率を向上させる。

パワー超音波によるナッツミルクの歩留まり向上

超音波抽出は、植物由来の油、タンパク質、多糖類、微量栄養素の収量を増加させる、信頼性が高く非常に効率的な方法としてよく知られている。したがって、超音波処理は、植物由来の代用乳、例えばアーモンド、カシューナッツ、ココナッツ、ヘーゼルナッツ、ピーナッツ、ゴマ、大豆、タイガーナッツ、オート麦、米、麻、エンドウ豆、ピスタチオ、クルミ、アマランサス、またはキヌアから作られる代用乳の製造に使用される。ナッツミルクやその他の植物性代替ミルクの原料は高価であることが多く、これらの原料からの抽出収率を高めることで生産コストを下げ、生産効率を向上させることができる。

超音波抽出はどのように歩留まりを向上させるのか？

超音波抽出の作動原理は音響キャビテーションである。低周波高強度超音波の抽出強化メカニズムは、主に音響キャビテーション現象に起因する。キャビテーション気泡が植物原料の表面で崩壊すると、浸食と超音波浸透によって植物細胞（浸軟した木の実、種子、豆類、葉など）のマトリックスが破壊され、その結果、細胞構造が破壊され、タンパク質、脂質、多糖類、繊維、ビタミン、ミネラル、フィトケミカルなどの細胞内物質が放出されます。それによって質量移動が激しくなり、タンパク質、脂質、多糖類、植物化学物質などの分子の放出が促進される。
超音波により発生するせん断力は、植物体の細胞マトリックスへの溶媒の浸透を改善し、細胞膜の透過性をそれぞれ改善する。(溶媒という用語は広義の意味で使われており、あらゆる液体、例えば水を含むことに注意されたい）。このようなパワー超音波のメカニズムが、植物原料からの食品抽出に超音波処理を適用した場合に達成される大幅なプロセス強化の原因となっている。超音波キャビテーションはこのような強力な力を発生させるため、マクロおよびミクロレベルで非常に効果的な細胞破砕と混合を促進する。さらに、溶媒の浸透、生理活性化合物の溶解、物質移動が著しく改善される。このため、超音波アシスト抽出は非常に効率的であり、迅速なプロセス時間内に優れた抽出物収率をもたらします。

超音波によるナッツミルクの安定性向上

高強度、低周波数の超音波処理は、懸濁液の物理的安定性と食品（ナッツミルクや他の代用乳など）の微生物的安定性を改善する効果的で信頼性の高い方法である。

超音波によるナッツミルクの物理化学的安定性の改善

食品の均質化と乳化に広く使用されているハイパワー超音波は、非常に均質で長期安定した食品を製造するための非常に効率的な非加熱技術である。超音波ホモジナイゼーションは、脂肪滴の直径を均一な微小サイズに縮小し、デンプン、糖、繊維などの固体粒子を均一に分散させる。これにより、超音波ホモジナイゼーションは、ナッツミルクやその他の植物性ミルクの物理化学的性質を著しく改善し、不要な相分離を防止します。
Luら（2019）は、ココナッツミルクに対する高出力超音波処理の効果を調査している。超音波処理はココナッツミルクの粒子径を小さくし、系内の液滴と固形分の分布を均一化した。機械的に乳化したココナッツミルクと比較して、超音波処理は乳化系の均一化に有意な効果を示した（p < 0.05). Additionally, it was observed that sonication promoted the encapsulation of amylose into the enzyme amylase in the interfacial layer. Iswarin and Permadi (2012) investigated how ultrasonication affects the droplet diameter of coconut-based milk drinks studying various combinations of ultrasonic intensity. Ultrasonic processing reduced the diameter of the droplet size and size reduction increased at higher ultrasound intensity.

超音波によるナッツミルクの微生物安定性の改善

超音波殺菌は、乳製品、果汁、その他の液体食品の微生物負荷を低減することが証明されている。したがって、超音波殺菌は、ナッツやその他の植物由来の代用乳の微生物安定性を改善するために、代用乳の保存プロセスにも採用されている。
Iorioら（2019）は、アーモンドミルク中の大腸菌O157:H7とリステリア菌の超音波不活性化について研究し、超音波低温殺菌が病原菌に亜致死的なダメージを与え、保存期間の延長につながることを実証できた。例えば、超音波殺菌処理は、大腸菌O157:H7レベルを5.12から3.81 log CFU/mLに有意に減少させ、増殖速度（μmax）を低下させた（1.19から0.79（log CFU/mL）/日）。

超音波ナッツミルク抽出でより高い栄養素含有量

ビタミン、ポリフェノール、抗酸化物質などの微量栄養素は、植物の細胞マトリックス内に存在する。これらの微量栄養素を効率的に放出するには、細胞を完全に破壊し、細胞物質と溶媒を激しくマイクロミキシングする必要がある。上述したように、超音波抽出は細胞を崩壊させ、細胞マトリックスから脂質、タンパク質、多糖類、繊維、植物化学物質を放出させるのに非常に効率的である。超音波抽出は、迅速な抽出プロセスで植物から完全な量のファイトケミカルを分離する非常に効率的な方法である。高出力の超音波を印加することで、強いキャビテーション効果、乱気流、高速液体流が発生し、細胞内部からファイトケミカルが洗い流される。非加熱抽出法であるため、超音波を使用すると、これらの敏感な微量栄養素の熱劣化が防止される。

総フェノール含量（ナリンゲニンmg/gアーモンドとして表示）は、超音波処理を行った場合と行わなかった場合のキネティックスを用いて測定した。 UIP1000hdT.超音波抽出は総フェノール含量を258％増加させた。
データは平均値±SD、n=3。超音波（黄色）と無音（オレンジ色）。
グラフと研究タビブら、2020年

超音波によるナッツミルク製造の優れた効率性

歩留まりの向上、栄養プロフィールの改善、処理時間の短縮は、超音波ナッツミルクおよび非乳飲料処理の優れた効率に関して言えば、ほんの一握りの利点に過ぎない。低エネルギー消費、低メンテナンス、24時間365日稼働は、超音波処理の卓越した総合効率に貢献するさらなる要因です。Hielscher社の高性能超音波ホモジナイザーは、24時間365日、高負荷の下での運転が可能で、連続フローモードで大量の処理を行うことができます。 Hielscherの超音波プロセッサーは、総合的なエネルギー効率に優れています。堅牢性と低メンテナンス性により、運転コストも低く抑えられます。

超音波食品加工についての研究結果

“超音波は過去10年間に無条件に出現した。その多機能な望ましい効果により、果汁や飲料産業への応用が見られるようになった。この技術は安価で、シンプルで、信頼性が高く、環境に優しく、品質が向上したジュースの保存に非常に効果的である。” (ドラスら、2019年）

“ソニケーションは、食品の品質を向上させ、栄養損失を減らすことができる、これからの技術である。” (Cheok et al.）

工業用ナッツミルク製造用超音波フードプロセッサー

Hielscher Ultrasonics社は、ナッツミルク（カシューナッツ、アーモンド、ヘーゼルナッツ、クルミ、ピーナッツ、ココナッツミルクなど）や植物性ミルク代替品（米、大豆、スペルト小麦、オート麦、ゴマ、亜麻仁、エンドウ豆、発酵タイガーナッツミルクなど）を工業的に連続生産するための高性能超音波食品加工システムを設計、製造、販売している。
超音波による食品加工は、非加熱で純粋に機械的な方法であるため、最終製品の品質向上、加工時間の短縮、環境への配慮といった大きな利点がある。
Hielscher社の超音波食品加工システムは、安全で信頼性が高く、コスト効率に優れた技術として、様々な用途に使用され、高品質の食品や飲料を生産しています。すべてのHielscher超音波プロセッサーのインストールと操作は簡単です：わずかなスペースしか必要とせず、既存の加工設備に簡単に組み込むことができます。
Hielscher Ultrasonics社は、食品分野でのパワー超音波の応用において長年の経験を有しています。 & 飲料業界をはじめ、多くの産業分野で使用されています。当社の超音波処理装置は、洗浄が容易な（CIP/SIP）ソノトロードとフローセル（ウェットパーツ）を装備しています。Hielscher Ultrasonics’ 工業用超音波プロセッサは、非常に高い振幅を提供することができます。最大200µmの振幅は、24時間365日の連続運転が容易である。高振幅は、均一な粒子分布を実現し、より耐性の高い微生物（グラム陽性菌など）を不活性化するために重要です。さらに高い振幅を得るために、カスタマイズされた超音波ソノトロードが利用可能です。すべてのソノトロードと超音波フローセルリアクターは、高温・高圧下で作動させることができ、信頼性の高いサーモマノソニケーション（高温・高圧と組み合わせた超音波処理）と非常に効果的な抽出と安定化を可能にします。
最先端技術、高性能、洗練されたソフトウェアが、Hielscher Ultrasonicsを実現します。’ 食品抽出、ホモジナイズ、低温殺菌ラインにおける信頼性の高いワークホースです。設置面積が小さく、多様な設置オプションがあるため、Hielscherの超音波発生装置は、既存の生産ラインに簡単に統合したり、後付けしたりすることができます。
超音波抽出、ホモジナイズ、低温殺菌システムの特徴や能力については、お気軽にお問い合わせください。お客様のアプリケーションについて喜んでご相談させていただきます！

下の表は、超音波処理装置の処理能力の目安です：