초음파를 이용한 견과류 우유 생산의 탁월한 효율성과 품질

견과류 우유와 식물성 우유 대체품은 성장하고 있는 식품 부문입니다. 견과류 우유와 식물성 우유 대체품 생산에서 초음파 추출과 균질화는 기존 기술에 비해 큰 이점을 보여 왔습니다. 고출력 초음파는 수율, 제품 안정성, 영양소 함량 및 전반적인 공정 효율성을 높입니다.

고출력 초음파를 통한 견과류 우유 수율 향상

초음파 추출은 식물 유래 오일, 단백질, 다당류 및 미량 영양소의 수율을 높이는 신뢰할 수 있는 고효율 방법으로 잘 알려져 있습니다. 따라서 초음파 처리는 아몬드, 캐슈넛, 코코넛, 헤이즐넛, 땅콩, 참깨, 대두, 타이거넛, 귀리, 쌀, 대마, 완두콩, 피스타치오, 호두, 아마란스 또는 퀴노아 등으로 만드는 식물성 우유 대체품 생산에 사용됩니다. 견과류 우유와 기타 식물성 우유 대체품의 원료는 가격이 비싼 경우가 많으며, 이러한 원료의 추출 수율을 높이면 생산 비용이 줄어들고 생산 효율성이 향상됩니다.

초음파 추출은 어떻게 수율을 높일까요?

초음파 추출의 작동 원리는 음향 캐비테이션입니다. 저주파 고강도 초음파의 추출 강화 메커니즘은 주로 음향 캐비테이션 현상에 기인합니다. 캐비테이션 기포가 식물 원료 표면에서 붕괴하면 침식과 초음파 천공이 식물 세포의 매트릭스(예: 침연된 견과류, 종자, 콩류 및 잎의 세포 매트릭스)를 파괴하여 세포 구조가 파괴되고 단백질, 지질, 다당류, 섬유질, 비타민, 무기질 및 식물성 화학물질과 같은 세포 내 물질이 방출됩니다. 이에 따라 강화된 물질 전달은 단백질, 지질, 다당류 및 식물성 화학물질과 같은 분자의 방출을 촉진합니다.
초음파로 발생한 전단력은 용매가 식물 원료의 세포 매트릭스로 침투하는 것을 개선하고 세포막의 투과성도 높입니다. (여기서 용매라는 용어는 넓은 의미로 사용되며, 물과 같은 모든 액체를 포함합니다). 고출력 초음파의 이러한 메커니즘은 식물 원료에서 식품 성분을 추출하는 데 초음파 처리를 적용할 때 달성되는 상당한 공정 강화의 원인이 됩니다. 초음파 캐비테이션은 이처럼 강력한 힘을 발생시키므로 거시적 및 미시적 수준에서 매우 효과적인 세포 파쇄와 혼합을 유도합니다. 또한 용매 침투, 생리활성 화합물의 용해 및 물질 전달이 크게 개선됩니다. 이로 인해 초음파 보조 추출은 매우 효과적이며, 짧은 공정 시간 내에 탁월한 추출 수율을 달성합니다.

초음파를 통한 견과류 우유의 안정성 향상

고강도 저주파 초음파 처리는 현탁액의 물리적 안정성과 식품(예: 견과류 우유 및 기타 우유 대체품)의 미생물학적 안정성을 향상시키는 효과적이고 신뢰할 수 있는 방법입니다.

초음파로 향상된 견과류 우유의 물리화학적 안정성

식품의 균질화와 유화에 널리 사용되는 고출력 초음파는 균질성이 매우 높고 장기간 안정적인 식품을 생산하는 데 매우 효율적인 비열적 기술입니다. 초음파 균질화는 지방 액적의 직경을 균일하고 미세한 크기로 줄이고 전분, 당류, 섬유질과 같은 고체 입자를 고르게 분산시킵니다. 이를 통해 초음파 균질화는 견과류 우유와 기타 식물성 우유의 물리화학적 안정성을 크게 향상시켜 원치 않는 상분리를 방지합니다.
Lu et al. (2019)은 고출력 초음파 처리가 코코넛 밀크에 미치는 영향을 조사했습니다. 초음파 처리는 코코넛 밀크의 입자 크기를 줄이고 시스템 내 액적과 고체의 분포를 균일하게 했습니다. 기계적으로 유화한 코코넛 밀크와 비교했을 때, 초음파 처리는 유화 시스템의 균일성에 유의한 영향을 미쳤습니다(p < 0.05). 또한 초음파 처리가 계면층에서 아밀로스가 아밀라아제 효소 내부로 캡슐화되는 것을 촉진하는 것으로 관찰되었습니다.
Iswarin과 Permadi(2012)는 초음파 강도의 다양한 조합을 연구하여 초음파 처리가 코코넛 기반 우유 음료의 액적 직경에 미치는 영향을 조사했습니다. 초음파 처리는 액적의 직경을 줄였으며 초음파 강도가 높을수록 크기 감소 정도가 커졌습니다.

초음파로 향상된 견과류 우유의 미생물학적 안정성

초음파 처리는 유제품, 과일 주스 및 기타 액상 식품의 미생물 부하를 줄이는 것으로 입증되었습니다. 따라서 견과류 및 기타 식물성 우유 대체품의 미생물학적 안정성을 향상시키기 위해 우유 대체품의 보존 공정에도 초음파 저온살균이 도입되었습니다.
Iorio et al. (2019)은 아몬드 우유에서 Escherichia coli O157:H7과 Listeria monocytogenes의 초음파 불활성화를 연구했으며, 초음파 저온살균이 병원체에 준치사적 손상을 일으켜 저장 수명을 연장한다는 것을 입증할 수 있었습니다. 예를 들어 초음파 저온살균 처리는 E. coli O157:H7 수준을 5.12에서 3.81 log CFU/mL로 유의하게 낮추고 성장률(µmax)을 감소시켰습니다(1.19에서 0.79 (log CFU/mL)/day로).

초음파 견과류 우유 추출을 통한 영양소 함량 증대

비타민, 폴리페놀, 항산화 물질과 같은 미량영양소는 식물의 세포 기질 내부에 존재합니다. 이러한 미량영양소를 효율적으로 방출하려면 완전한 세포 파쇄와 세포 물질 및 용매 사이의 강력한 미세 혼합이 필요합니다. 위에서 설명한 바와 같이 초음파 추출은 세포를 파쇄하고 세포 기질에서 지질, 단백질, 다당류, 섬유질 및 식물화학물질을 방출하는 데 매우 효율적입니다. 초음파 추출은 신속한 추출 공정을 통해 식물 원료에서 식물화학물질 전량을 분리하는 데 매우 효율적인 방법입니다. 고출력 초음파를 가하면 강력한 캐비테이션 효과, 교란 / 난류, 고속 액체 흐름이 발생하여 세포 내부의 식물화학물질을 씻어냅니다. 초음파 추출은 비열적 추출 방법이므로 초음파 처리를 사용하면 이러한 민감한 미량영양소의 열적 분해를 방지할 수 있습니다.

초음파 처리 유무에 따른 총 페놀 함량(eq mg Naringenin/g almonds로 표시)의 동역학. 사용 장치: UIP1000hdT. 초음파 추출은 총 페놀 함량을 258 % 증가시켰습니다.
데이터는 평균 ± SD이며, n = 3입니다. 초음파 처리(노란색)와 초음파 무처리(주황색)의 비교.
그래프 및 연구: Tabib et al., 2020

초음파를 이용한 견과류 우유 생산의 탁월한 효율성

더 높은 수율, 개선된 영양 성분 구성, 단축된 처리 시간은 견과류 우유 및 비유제품 음료의 초음파 가공이 제공하는 탁월한 효율성의 장점 중 일부에 불과합니다. 낮은 에너지 소비, 적은 유지보수 필요성, 24/7 운전 역시 초음파 처리의 탁월한 전반적 효율성에 기여하는 요소입니다. Hielscher 고성능 초음파 균질기는 고부하 조건에서 24/7 가동할 수 있으며, 연속 흐름 모드로 대용량을 처리할 수 있습니다. Hielscher 초음파 프로세서는 전반적인 에너지 효율이 탁월합니다. 견고성과 적은 유지보수 필요성은 운영 비용을 낮게 유지하는 데도 기여합니다.

초음파 식품 가공에 관한 연구 결과

“초음파 기술은 지난 십 년 동안 전면적으로 부상해 왔습니다. 다양한 바람직한 효과를 제공하므로 과일 주스 및 음료 산업에 적용되고 있습니다. 이 기술은 저렴하고 간단하며 신뢰할 수 있고 환경친화적이며, 품질 특성을 향상시키면서 주스를 보존하는 데 매우 효과적입니다.” (Dolas et al., 2019)

“초음파 처리는 식품 품질을 향상시키고 영양소 손실을 줄일 수 있는 유망한 기술입니다.” (Cheok et al., 2013)

산업용 견과유 생산을 위한 초음파 식품 프로세서

Hielscher Ultrasonics는 견과유(캐슈너트유, 아몬드유, 헤이즐넛유, 호두유, 땅콩유, 코코넛유 등)와 식물성 우유 대체품(쌀유, 두유, 스펠트밀유, 귀리유, 참깨유, 아마씨유, 완두콩유, 발효 타이거넛유 등)의 연속적인 산업 생산을 위한 고성능 초음파 식품 가공 시스템을 설계, 제조 및 공급합니다.
초음파 식품 가공은 비열적이며 순수하게 기계적인 방법으로, 최종 제품의 품질을 개선하고 처리 시간을 단축하며 환경에 더 친화적이라는 주요 이점을 제공합니다.
Hielscher 초음파 식품 가공 시스템은 고품질 식품과 음료를 생산하기 위한 안전하고 신뢰할 수 있으며 비용 효율적인 기술로서 다양한 용도에 사용됩니다. 모든 Hielscher 초음파 프로세서는 설치와 운전이 간단합니다. 공간을 적게 차지하며 기존 가공 시설에 쉽게 추가 설치할 수 있습니다.
Hielscher Ultrasonics는 식품 및 음료 산업을 비롯한 여러 산업 분야에서 고출력 초음파를 적용해 온 오랜 경험을 보유하고 있습니다. 당사의 초음파 프로세서에는 세척이 쉬운 소노트로드와 플로우 셀(접액부)이 장착되어 있으며, 정치 세척(CIP) / 정치 멸균(SIP)이 가능합니다. Hielscher Ultrasonics의 산업용 초음파 프로세서는 매우 높은 진폭을 제공할 수 있습니다. 최대 200µm의 진폭으로 24/7 연속 운전을 손쉽게 수행할 수 있습니다. 높은 진폭은 균일한 입자 분포를 달성하고 저항성이 더 높은 미생물(예: 그람 양성균)을 불활성화하는 데 중요합니다. 더 높은 진폭이 필요한 경우 맞춤형 초음파 소노트로드를 사용할 수 있습니다. 모든 소노트로드와 초음파 플로우 셀 반응기는 높은 온도와 압력에서 작동할 수 있어, 신뢰할 수 있는 열·압력 병용 초음파 처리(높은 온도 및 압력과 초음파 처리를 결합한 공정)와 매우 효과적인 추출 및 안정화가 가능합니다.
최첨단 기술, 고성능 및 정교한 소프트웨어를 갖춘 Hielscher Ultrasonics의 장비는 식품 추출, 균질화 및 저온살균 라인에서 믿음직한 주력 장비로 활약합니다. 설치 면적이 작고 설치 방식이 다양하므로 Hielscher 초음파 처리기는 기존 생산 라인에 쉽게 통합하거나 추가 설치할 수 있습니다.
당사의 초음파 추출, 균질화 및 저온 살균 시스템의 기능과 성능에 대해 자세히 알아보려면 지금 문의해 주십시오. 고객님의 적용 분야에 대해 기꺼이 상담해 드리겠습니다!

아래 표는 당사 초음파 처리기의 대략적인 처리 용량을 보여 줍니다: