超音波による食品フライの改良

フライドポテト、ポテトチップスなどの揚げ物は、揚げる前や揚げる間に超音波をかけると効果的です。超音波処理によって、油の量が減り、アクリルアミドが減少し、よりヘルシーなフライ食品になることをご覧ください。同時に、揚げ時間が短縮され、カリッとした食感と色合いが向上します。

よりヘルシーでおいしいフライドポテトとポテトチップスのための超音波アシストフライ

フライドポテトやポテトチップスを超音波で揚げることで、品質向上、栄養価の最適化、加工効率の改善を中心に、いくつかの利点が得られます。重要な利点の一つは、製品の品質を維持あるいは向上させながら、油の摂取量とフライ時間を短縮できることです。これにより、超音波フライは、フライドポテトの外側をよりサクサクに、内側をよりソフトにし、より好ましい食感をもたらします。

超音波キャビテーションがフライを改善する

超音波処理は、フライ中の熱伝導、気泡形成、水分減少（水分除去）に影響する。
フライドポテトやポテトチップスにおいて、超音波で最適化されたフライの仕上がりのメカニズムは、超音波によって発生する音響キャビテーション現象にある。超音波が揚げ油を通過すると、キャビテーションと呼ばれる小さな真空の気泡が発生する。この気泡は食品の表面付近で激しく崩壊し、局所的に強い熱と圧力を発生させる。この作用により、食材への迅速な熱伝達を助け、均一な調理を促進し、揚げ時間を短縮します。

さらに、超音波は油の浸透や水分の除去といった物質移動プロセスを促進し、製品の品質向上につながる。フライドポテトやポテトチップスの製造では、キャビテーション気泡の急速な移動により、フライ媒体内に微小対流が発生します。これは、水分の迅速な除去に役立ち、食品の周りに熱と揚げ油の均一な分布を促進します。

超音波キャビテーションはまた、ジャガイモの表面構造を破壊し、マイクロチャネルと細孔を形成します。これは表面積の増加を意味し、その結果、フライの仕上がりが良くなり、最終製品のサクサク感が向上する。細胞マトリックスが破壊されることで、油の浸透が促進され、その結果、食品による油の取り込みが減少し、健康志向の消費者にとって有益となる。

超音波により高い拡散率と水分除去率が誘導されるため、最終的な含水率をより早く達成することができる。
超音波は気泡の形成を促進するため、フライ中に超音波を当てると、フライが終わるまで気泡の体積が大きくなる。気泡の数、気泡の大きさ、フライ中の水分除去は、超音波を利用したフライ工程に良い影響を与えます。ポテトからの水分の除去は、拡散の増大と熱および物質移動の増大によって強化される。

超音波による油の削減

揚げる際の油の吸着が少ないため、フライドポテトやポテトチップスがよりヘルシーになる。
 
ポテトフライ中の油の吸収を超音波がどのように抑えるのか？
ジャガイモの薄切りが熱い油に浸されると、ジャガイモの細胞内で水分が急速に膨張するため、周囲に小さな気泡ができる。これらの気泡はやがて破裂し、ポテトの構造に小さな孔を形成する。超音波を揚げ油に導入すると、微細なキャビテーション気泡が発生する。これらの気泡は、ポテトの表面付近で非常に大きな力で崩壊し、いわゆるマイクロジェットを引き起こす。
超音波で発生するマイクロジェットにより、余分なでんぷんが取り除かれ、油の吸収が少なくなる。さらに、超音波による激しい攪拌は、ポテトの表面と高温の油との接触を促進し、熱伝達を強めます。つまり、ポテトがより早く揚がり、油の中で過ごす時間が短くなり、全体的な油の吸収量が減るのです。

超音波フライによるアクリルアミド低減効果

アクリルアミドは潜在的発がん性物質に分類される化合物である。そのため、食品中のアクリルアミドの濃度は規制されており、減らす必要がある。アクリルアミドは、食品が120℃以上の温度で加工されると発生し、アミノ酸のアスパラギンと還元糖が変化する、いわゆるメイラード反応によってアクリルアミド分子が生成される。フライドポテトやチップスなどのフライドポテトは、アクリルアミドの主な発生源のひとつである。より健康的な食品を製造するために、低周波高強度超音波（約20～26kHzの範囲）は、フライドポテトのアクリルアミド含有量を減らすために、数分間水中で揚げる前処理として有益である。
超音波処理により、ジャガイモの細胞から還元糖とアスパラギンが抽出され、除去される。超音波で抽出された還元糖とアスパラギンは、ジャガイモから周囲の水に洗い流される。還元糖とアスパラギンは、メイラード反応とアクリルアミド生成の前駆体であるため、フライ前の超音波前処理は、アクリルアミドと5-ヒドロキシメチルフルフラール生成を効率的に減少させる。
その結果、超音波前処理は還元糖の含量を減少させ、アクリルアミドと5-ヒドロキシメチルフルフラールの生成を少なくした。

Brunoら(2024)は、Hielscher UIP2000hdTソニケーターを用いた2分間の短時間超音波処理と、それに続く温水洗浄によって、アクリルアミド生成を67.1%まで減少させることに成功した。

Antunes-Rohlingら（2018）は、ポテトスティックを揚げる（171◦C、10分）前にウォーターバスで30分間超音波処理することにより、糖抽出が増加し、その結果アクリルアミドレベルが44％減少することを示した。

超音波澱粉洗浄とブランチング

でんぷんを多く含むじゃがいもは、揚げたり焼いたりすると、柔らかく崩れやすいフライドポテトになってしまう。そのため、じゃがいもを洗うことで表面からでんぷんを取り除くのです。 超音波処理は、ポテトの表面だけでなく、より深い層からもでんぷんを除去することができる。超音波処理によって気孔が形成され、デンプン顆粒の表面浸食とジャガイモ内部からのデンプン抽出が組み合わされる。
これにより、超音波による澱粉の洗浄が行われ、焼き色のコントロールが向上し、均等に揚げられたフライドポテトが出来上がります。この超音波による澱粉除去の改善により、よりサクサクで黄金色のフライドポテトが出来上がります。

メイラード反応における超音波効果

還元糖とタンパク源との間で起こるメイラード反応と、フライ中の油の取り込みが、フライ製品の最終的な色に影響する。
焼成製品の色調改善：超音波浸透圧脱水（UAOD）処理したフライドポテトでは、a*の値は未処理のフライドサンプルよりも有意に低かった（p≦0.05）。ΔE*とa*の値を観察すると、UAODはフライにする前に適用することで、より良い色を提供した。揚げる前に食品を超音波で前処理することで、酵素活性が低下し、揚げる際の色の変化が良好になる。

超音波浸透脱水

超音波アシスト浸透圧脱水(UAOD)は、フライドポテトの色を良くするという利点がある。さらに、浸透圧脱水の前処理時間を約67％短縮した。超音波は浸透圧脱水の効率と速度を向上させる。さらに、超音波浸透圧脱水は、未処理のサンプルと比較して、油分と水分を減らすことにより、フライドポテトの品質を向上させた。

フライドポテトの超音波空気乾燥

空気乾燥は、ジャガイモから水分を除去するための代替方法であり、初期含水率を下げ、それによって油の吸収を最小限に抑え、フライ食品の特性を向上させる。ポテトチップスを揚げる前の前処理として超音波アシスト対流式空気乾燥を行うと、超音波により水分の除去が促進されるため、最終的なポテトチップスの特性と吸油率が向上します。

ソニケーター

食品加工に超音波を応用することで、製品の歩留まりが向上し、加工時間が短縮され、メンテナンスコストが削減され、より健康的な品質特性が得られる。超音波処理は、フライ前の前処理として、またはフライ工程中に直接行うことができます。
Hielscher Ultrasonics社は、あらゆるサイズのフライヤーやポテト洗浄バシンに組み込むための高性能ソニケーターを提供しています。ソノトロードと超音波プローブは、ベルトコンベア上だけでなく、バッチにも実装できます。
ソニッケーターを組み込むことで、よりおいしく健康的なフライドポテトやポテトチップスの製造が可能になります！

デザイン、製造、コンサルティング – 品質 ドイツ製

Hielscher社の超音波装置は、その最高の品質と設計基準でよく知られています。頑丈で操作が簡単なため、産業設備にスムーズに組み込むことができます。過酷な条件や厳しい環境でも、Hielscherの超音波装置は容易に対応できます。

Hielscher Ultrasonics社は、ISO認証取得企業であり、最先端の技術と使いやすさを特徴とする高性能超音波振動子に特に重点を置いています。もちろん、Hielscherの超音波装置はCEに準拠しており、UL、CSA、RoHsの要件を満たしています。