주스와 스무디의 품질 개선을 위한 고출력 초음파

베를린 공과대학교 연구진은 초음파 처리가 과일 및 채소 주스와 스무디의 품질을 개선하는 데 매우 효과적인 가공 방법임을 발견했습니다. 비열 식품 가공 기술인 초음파는 부드러우면서도 효과적인 처리를 통해 풍미를 강화하고 주스와 퓌레를 안정화하며 보존합니다. 주스의 초음파 처리 결과에는 풍미 개선, 안정화 및 보존이 포함됩니다.

식품 생산 공정에 초음파를 적용하는 것은 식품 제조업체의 관심이 점차 높아지고 있는 분야입니다. 비파괴 검사와 영상화에 사용할 수 있는 저강도 초음파(강도 < 1 W/cm²)와 달리, 고출력 초음파(강도 > 5 W/cm²)는 물질의 변화를 일으키며 식품 산업의 다양한 공정을 개선하는 데 사용할 수 있습니다. 초음파는 초음파 처리 중인 제품과 기계적으로 상호작용하는 압축파입니다. 주기적인 압축과 희박화는 세포 구조에 영향을 줄 수 있습니다. 높은 압력 진폭에서 고출력 초음파는 기체 기포의 성장과 내파인 캐비테이션을 일으킵니다. 이 과정에는 압력과 온도의 피크가 수반되며, 분산계를 균질화하고 안정화합니다. Hielscher Ultrasonics와 베를린 공과대학교 식품생명공학 및 식품공정공학과 연구진은 과일 및 채소 주스와 퓌레를 혼합하고 냉각하여 만든 음료인 스무디의 품질, 안정성 및 맛을 개선하는 데 초음파가 미치는 긍정적인 효과를 조사했습니다.

스무디의 원료를 순수한 과일 및 채소 제품으로 제한하는 법적 규정은 없지만, 생산자들은 스무디를 건강하고 가치 있는 제품으로 시장에 내놓고자 합니다. 이에 따라 안정제, 향미증진제 또는 착색료를 첨가하지 않고 생산하는 것을 목표로 합니다. 그러나 주스와 퓌레는 과육 함량이 높은 경우가 많습니다. 따라서 상분리가 일어나기 쉬우며, 그 결과 제품의 외관이 덜 매력적으로 보입니다. 이러한 이유로 현재 판매되는 스무디 대부분에는 바나나가 주원료로 들어가며, 바나나는 점도를 높여 상분리를 줄여 줍니다.

 
초음파를 적용하여 과육 입자를 파쇄하고 입도 분포에 영향을 줄 수 있습니다. 입자 크기가 작아지면 침강 속도가 낮아져 침전이 감소하고 저장 안정성이 향상됩니다. 또한 이러한 입자 파쇄는 향미 성분, 색소, 당이나 휘발성 향기 화합물과 같은 세포 구성 성분이 주스로 더 많이 방출되도록 할 수 있습니다. 그 결과 색의 강도, 단맛 및 향의 인상이 개선됩니다. 또한 입자 크기의 감소는 입안에서 느껴지는 질감에 영향을 주어 전반적으로 더 부드러운 느낌을 줍니다.
스무디의 일정한 보존 기간을 확보하려면 혼합물을 저온살균해야 합니다. 그러나 열처리는 항상 제품의 품질, 색상 및 신선한 느낌에 영향을 미칩니다. 따라서 가공 온도를 낮추는 것은 식품 산업의 주요 관심사 중 하나입니다. 초음파를 온도와 결합하는 열 초음파 처리 또는 높은 압력과 결합하는 가압 초음파 처리를 적용하면 미생물과 효소의 불활성화에 상승효과가 나타납니다. 또한 세 가지 매개변수를 모두 결합하는 가압 열 초음파 처리에서도 긍정적인 결과가 알려져 있습니다. 초음파로 처리한 세포는 압력과 열 같은 다른 스트레스 요인에 더 민감해지는 것으로 추정됩니다. 또한 초음파는 경계층을 파괴하고 혼합을 유도하여 열전달을 개선할 수 있습니다. 따라서 이 연구 프로젝트의 또 다른 중점 과제는 초음파 보조 보존 공정을 개발하여 저온살균 온도를 낮추는 것입니다. 제품의 안전성과 보존 기간을 유지하거나 향상 및 연장하면서 제품 품질을 개선하고 에너지 비용을 절감하는 것을 목표로 합니다.
고부가가치 제품인 스무디의 침전 특성, 맛, 외관, 입안에서 느껴지는 질감, 미생물학적 안정성 및 효소적 안정성을 동시에 개선할 수 있는 초음파의 종합적인 효과는 향후 식품 산업과 신선한 과일 및 채소 음료의 마케팅에서 중요한 이점이 될 수 있습니다. 또한 초음파 처리로 제품 안정성이 향상되면 바나나나 기타 고점도 원료의 비율을 줄일 수 있으며, 새로운 스무디 종류를 개발할 수 있습니다.
 
베를린 공과대학교 담당자:
K. Schoessler
katharina.schoessler(at)tu-berlin.de
전화:+49 (0)30-3147 1847
 

왼쪽: 미처리 오렌지 주스; 오른쪽: 초음파 처리한 오렌지 주스
초음파 고전단 균질화는 침전 없이 안정적인 주스를 만듭니다