Mates dzērienu rūpnieciskā ražošana, izmantojot apstrādi ar ultraskaņu

Mate no tradicionāla Dienvidamerikas uzlējuma ir kļuvusi par visā pasaulē atzītu funkcionālu dzērienu. Pieaugot pieprasījumam pēc lietošanai gataviem (RTD) mates dzērieniem, tīrā marķējuma enerģijas dzērieniem un koncentrētiem augu ekstraktiem, ražotāji meklē tehnoloģijas, kas nodrošina nemainīgu garšu, optimizētu fitoķīmisko sastāvu un ekonomiski izdevīgu ražošanas mēroga palielināšanu.
Viens no vismodernākajiem apstrādes risinājumiem ir ultraskaņas ekstrakcija (apstrāde ar ultraskaņu) – tehnoloģija, kas ļauj veikt kontrolētu auksto ekstrakciju, ražot koncentrātus plūsmā un lineāri palielināt mērogu, sasniedzot rūpniecisku ražīgumu.

Kāpēc ultraskaņas ekstrakcija pārveido mates apstrādi

Apstrādē ar ultraskaņu izmanto augstas intensitātes ultraskaņu, lai šķidrumos radītu akustisko kavitāciju. Kavitācijas laikā veidojas un sabrūk mikroskopiski burbuļi, radot lokālus bīdes spēkus un mikrostrūklas. Augu ekstrakcijā šie efekti:

Sagrauj augu šūnu sieniņas
Palielina šķīdinātāja iespiešanos
Paātrina masas pārnesi
Efektīvi atbrīvo šūnu iekšienē esošos savienojumus

Šajā īsajā videoklipā iepazīstinām ar ultraskaņas ekstrakcijas iespējām, izmantojot Hielscher zondes tipa sonikatoru UIP1000hdT! Skatieties, kā apstrāde ar ultraskaņu nodrošina izcilus rezultātus vērtīgu fitoķīmisko savienojumu, lipīdu un uzturvielu ekstrahēšanā no ārstniecības augiem un augu izejvielām. Šis netermiskais, saudzīgais process noārda šūnu struktūras, nodrošinot lielu iznākumu un ātrāku ekstrakciju, nepasliktinot ekstrakta kvalitāti. Ekstrakcija ar ultraskaņu ir saderīga ar jebkuru šķīdinātāju, vienkārši īstenojama un videi draudzīga; tā ļauj iegūt pilna spektra augstākās kvalitātes ekstraktus īsā apstrādes laikā ar mērogojamiem rezultātiem. Izmantojiet ultraskaņas ekstrakcijas priekšrocības un Hielscher sonikatoru augu izejvielu ekstrakcijai ar nepārspējamu efektivitāti un ilgtspēju!

Matei (Ilex paraguariensis) ultraskaņas ekstrakcija nodrošina ātrāku un labāk kontrolējamu šādu vielu atbrīvošanos:

Kofeīns
Teobromīns
Hlorogēnskābes
Polifenoli
Saponīni
Aromātvielas

Salīdzinājumā ar tradicionālo mērcēšanu vai karsto ekstrakciju apstrāde ar ultraskaņu krasi saīsina ekstrakcijas laiku, vienlaikus nodrošinot vēl nebijušas iespējas kontrolēt temperatūru un fitoķīmisko vielu iznākumu.

Aukstās ekstrakcijas / aukstās uzlēšanas priekšrocības, izmantojot ultraskaņu

Auksti uzlēta mate ir kļuvusi populāra tās maigākās garšas, mazākā rūgtuma un labākas aromāta saglabāšanas dēļ. Tomēr tradicionālā aukstā mērcēšana rūpnieciskā mērogā ir lēna un neefektīva.
Aukstā ekstrakcija ar ultraskaņu pārvar šos ierobežojumus.

Precīza temperatūras kontrole garšas optimizēšanai
Atšķirībā no termiskās ekstrakcijas metodēm, kurās izmanto augstu temperatūru (kas var noārdīt jutīgus savienojumus), ultraskaņas sistēmas nodrošina:
- Kontrolētu apstrādes temperatūru (piemēram, 5–25°C)
- Dzesēšanas integrēšanu plūsmas procesā
- Minimālu termisko slodzi
Šāda precizitāte ļauj ražotājiem pielāgot ekstrakcijas parametrus, lai:
- Samazinātu pārmērīgu tanīnu ekstrakciju
- Mazinātu rūgtumu
- Saglabātu gaistošās aromātvielas
- Saglabātu antioksidantu integritāti
Rezultātā iegūst augstākās kvalitātes auksti uzlētu mati ar tīru un maigu garšas profilu.
Pielāgots fitoķīmiskais sastāvs
Ultraskaņas parametrus – amplitūdu, jaudas blīvumu, plūsmas ātrumu un uzturēšanās laiku – var pielāgot, lai selektīvi ietekmētu ekstrakcijas efektivitāti.

Ražotāji var optimizēt procesu, lai panāktu:
- Lielāku kofeīna iznākumu enerģijas dzērieniem
- Paaugstinātu polifenolu saturu funkcionālajiem dzērieniem
- Līdzsvarotu saponīnu ekstrakciju, lai regulētu sajūtu mutē
- Mazāku hlorofila nonākšanu ekstraktā, lai iegūtu dzidrākus RTD produktus
Šāda procesa kontrole padara apstrādi ar ultraskaņu ideāli piemērotu dzērienu ražošanai pēc noteiktas receptūras, kur standartizācijai ir izšķiroša nozīme.
Ātra ekstrakcijas kinētika
Tradicionālajai aukstajai mērcēšanai var būt nepieciešamas vairākas stundas. Ultraskaņas ekstrakcija saīsina apstrādes laiku līdz minūtēm, vienlaikus nodrošinot tādu pašu vai lielāku iznākumu.

Ieguvumi ir šādi:
- Lielāks ražīgums
- Mazākas ekstrakcijas tvertnes
- Īsāks izturēšanas laiks
- Mazāks mikrobioloģiskais risks
Dzērienu ražotājiem tas tieši nozīmē augstāku ražošanas efektivitāti un izmaksu samazinājumu.

Mates koncentrātu ražošana plūsmā

Viena no būtiskākajām rūpnieciskās apstrādes ar ultraskaņu priekšrocībām ir iespēja darboties nepārtrauktas plūsmas režīmā.
Tā vietā, lai veiktu mērcēšanu pa partijām, samaltu mati un šķīdinātāju (parasti ūdeni) sūknē caur ultraskaņas plūsmas reaktoru. Tas nodrošina:

Ekstrakciju plūsmā
Nemainīgu uzturēšanās laiku
Atkārtojamu produkta kvalitāti
Procesa kontroli reāllaikā

Augstas koncentrācijas mates koncentrātu ražošana

Apstrāde ar ultraskaņu ļauj iegūt koncentrētus ekstraktus ar:

Lielāku sausnas saturu
Palielinātu aktīvo savienojumu koncentrāciju
Mazāku nepieciešamību pēc iztvaicēšanas turpmākajos apstrādes posmos

Šos koncentrātus pēc tam var:

Atšķaidīt, lai iegūtu lietošanai gatavus (RTD) dzērienus
Izmantot gāzētos mates dzērienos
Iekļaut funkcionālo produktu sastāvos
Žāvēt izsmidzinot, lai iegūtu pulverveida produktus

Augstā ekstrakcijas efektivitāte uzlabo izejvielu izmantošanu – samazinot kopējās sastāvdaļu izmaksas.

Energoefektivitāte un ilgtspēja

Ultraskaņas ekstrakcija labi atbilst ilgtspējas mērķiem:

Zemāka temperatūra samazina enerģijas patēriņu
Īsāks apstrādes laiks samazina ekspluatācijas izmaksas
Lielāks iznākums samazina augu izcelsmes atkritumu daudzumu
Ūdens patēriņu var optimizēt, veicot ekstrakciju ar augstu cietvielu saturu

Salīdzinājumā ar karstā novārījuma pagatavošanas metodēm ultraskaņa nodrošina energoefektīvāku veidu, kā ražot augstākās kvalitātes mates dzērienus.

Procesa integrēšana rūpnieciskajās dzērienu ražošanas līnijās

Rūpnieciskās ultraskaņas ekstrakcijas sistēmas ir izstrādātas netraucētai integrēšanai dzērienu ražošanas līnijās.
Tipiskā procesa secība:

Yerba mate lapu malšana
Suspensijas sagatavošana ar atdzesētu ūdeni
Nepārtraukta ultraskaņas ekstrakcija
Cietās un šķidrās fāzes atdalīšana (filtrēšana vai centrifugēšana)
Standartizēšana un sajaukšana
Pasterizēšana (ja nepieciešams)
Pildīšana un iepakošana

Tā kā ultraskaņas reaktori ir kompakti, tiem nepieciešams mazāk grīdas platības nekā lielām mērcēšanas tvertnēm.

Hielscher Ultrasonics: rūpnieciska mēroga apstrāde ar ultraskaņu un lineāras mērogošanas iespējas

Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas rūpnieciskās ultraskaņas apstrādes iekārtas, kas izstrādātas prasīgiem pārtikas un dzērienu ražošanas lietojumiem. Piedāvātās sistēmas aptver gan pilotmēroga iekārtas, gan vairāku kilovatu rūpnieciskās apstrādes iekārtas, kas spēj nepārtraukti darboties 24/7 režīmā.

Galvenās priekšrocības:

Plūsmas šūnu reaktori nepārtrauktai ekstrakcijai plūsmā
Precīza amplitūdas un enerģijas kontrole
Pārtikas pārstrādei piemērota higiēniska konstrukcija
Integrēšana ar dzesēšanas sistēmām aukstajai ekstrakcijai
Lineāra mērogošana no laboratorijas līdz pilnam ražošanas mērogam

Lineāra mērogošana nozīmē, ka laboratorijas vai pilotiekārtā izstrādātos procesa parametrus var tieši pārnest uz rūpnieciskām sistēmām, proporcionāli palielinot ultraskaņas jaudu un plūsmas caurlaides spēju. Tas novērš ar mēroga palielināšanu saistīto nenoteiktību un paātrina komercializāciju.
Neatkarīgi no tā, vai tiek ražotas nelielas specializētu produktu partijas vai lieli lietošanai gatavu (RTD) mates dzērienu apjomi, Hielscher ultraskaņas sistēmas nodrošina reproducējamu veiktspēju dažādos mērogos.

Konkurences priekšrocības yerba mate dzērienu ražotājiem

Ieviešot auksto ultraskaņas ekstrakciju, ražotāji iegūst:

Ātrāku produkta nonākšanu tirgū
Vienmērīgu garšas standartizāciju
Lielāku fitoķīmisko savienojumu iznākumu
Samazinātu rūgtumu un uzlabotu sensoro kvalitāti
Zemākas ekspluatācijas izmaksas
Mērogojamu koncentrātu ražošanu plūsmā

Strauji augošajā pasaules funkcionālo dzērienu tirgū šīs priekšrocības nodrošina būtisku atšķirību no konkurentiem.

Kāpēc apstrādāt yerba mate ar ultraskaņu?

Tā kā patērētāji arvien vairāk pieprasa funkcionālus enerģijas dzērienus ar vienkāršu, saprotamu sastāvu un dabiskas izcelsmes sastāvdaļām, apstrādes tehnoloģija kļūst par izšķirošu konkurētspējas faktoru. Ultraskaņas ekstrakcija ir mūsdienīga, precīza un ekonomiski mērogojama metode augstākās kvalitātes yerba mate dzērienu ražošanai.
Apvienojot kontrolētu auksto ievilkšanu, augstas efektivitātes fitoķīmisko savienojumu ekstrakciju un nepārtrauktu koncentrātu ražošanu plūsmā, apstrāde ar ultraskaņu ļauj ražotājiem apmierināt augošo pieprasījumu, vienlaikus saglabājot izcilu produkta kvalitāti.

Uz nākotni vērstiem dzērienu ražošanas uzņēmumiem apstrāde ar ultraskaņu nav tikai pakāpenisks uzlabojums – tā ir tehnoloģiska modernizācija, kas pārveido yerba mate rūpniecisko ražošanu, nodrošinot labāku dzērienu kvalitāti un augstāku efektivitāti.

Tālāk sniegtā tabula sniedz priekšstatu par mūsu ultraskaņas apstrādes iekārtu aptuveno apstrādes jaudu:

Partijas tilpums	Plūsmas ātrums	Ieteicamās iekārtas
10 līdz 2000mL	20 līdz 400mL/min	UP200Ht, UP400St
0,1 līdz 20L	0,2 līdz 4L/min	UIP2000hdT
10 līdz 100L	2 līdz 10L/min	UIP4000hdT
15 līdz 150L	3 līdz 15L/min	UIP6000hdT
n.a.	10 līdz 100L/min	UIP16000hdT
n.a.	lielāks	iekārtu grupa UIP16000hdT

Šajā videoklipā demonstrējam nātru lapu ekstrakciju ar ultraskaņu 30L partijā, izmantojot Hielscher UIP2000hdT – 2000 vatu ultraskaņas procesoru. Šis zondes tipa ultraskaņas procesors ir lieliski piemērots bioaktīvo savienojumu netermiskai ekstrakcijai no nātrēm (Urtica dioica) un citām augu izejvielām.

Projektēšana, ražošana un konsultācijas – Vācijā radīta kvalitāte

Hielscher ultraskaņas iekārtas ir plaši pazīstamas ar visaugstākajiem kvalitātes un konstrukcijas standartiem. Izturība un vienkārša lietošana ļauj mūsu ultraskaņas iekārtas viegli integrēt rūpnieciskās ražotnēs. Hielscher ultraskaņas iekārtas viegli tiek galā ar skarbiem apstākļiem un prasīgu darba vidi.

Hielscher Ultrasonics ir ISO sertificēts uzņēmums, kas īpašu uzmanību pievērš augstas veiktspējas ultraskaņas iekārtām ar modernākajām tehnoloģijām un lietotājam draudzīgu lietošanu. Protams, Hielscher ultraskaņas iekārtas atbilst CE prasībām un izpilda UL, CSA un RoHs prasības.

Saistītās tēmas

Literatūra / Atsauces

Larasati, I.D.; Oktaviani, N.M.D.; Lioe, H.N.; Estiasih, T.; Palma, M.; Setyaningsih, W. (2023): Optimization of Ultrasound-Assisted Cold-Brew Method for Developing Roselle (Hibiscus sabdariffa L.)-Based Tisane with High Antioxidant Activity. Beverages, 9, 58; 2023.
Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizing the extraction parameters of epigallocatechin gallate using conventional hot water and ultrasound assisted methods from green tea. Food and Bioproducts Processing 111 (2018). 37–44.
Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Pulsed Ultrasound-Assisted Extraction as an Alternative Method to Conventional Maceration for the Extraction of the Polyphenolic Fraction of Ribes nigrum Buds: A New Category of Food Supplements Proposed by The FINNOVER Project. Foods. 8. 466; 2019
Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk(2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.

Bieži uzdotie jautājumi

Kas ir matē?

Matē ir tradicionāls Dienvidamerikas dzēriens, ko gatavo no kaltētām un samaltām Ilex paraguariensis lapām. Šis mūžzaļais koks ir dabiski sastopams Argentīnas, Paragvajas, Brazīlijas un Urugvajas subtropu reģionos. Uzlējumu iegūst, apstrādātās lapas mērcējot ūdenī, un tā ķīmisko sastāvu raksturo sarežģīts metilksantīnu, polifenolu, saponīnu un gaistošu aromātvielu maisījums. Kofeīna satura un bioaktīvo fitoķīmisko vielu dēļ matē parasti klasificē kā dabisku stimulējošu dzērienu ar funkcionālām īpašībām.

Kādi ir svarīgākie matē sastāvā esošie savienojumi?

Svarīgākie matē sastāvā esošie savienojumi ir kofeīns (galvenais centrālās nervu sistēmas stimulators), teobromīns un teofilīns (sekundārie metilksantīni), hlorogēnskābes un citi polifenoli (antioksidanti), triterpenoīdu saponīni (kas veicina rūgtumu un potenciālu pretiekaisuma aktivitāti), kā arī dažādas minerālvielas, piemēram, kālijs un magnijs. Hlorogēnskābes ir īpaši nozīmīgas antioksidatīvās kapacitātes nodrošināšanā, savukārt kofeīns un teobromīns nosaka matē psihostimulējošo iedarbību.

Vai matē tējas dzeršana ir labvēlīga veselībai?

Mērena matē tējas lietošana var sniegt fizioloģiskus ieguvumus, pateicoties tās antioksidatīvajai aktivitātei, vieglajai stimulējošajai iedarbībai un potenciālajai ietekmei uz vielmaiņu. Zinātniskie pētījumi liecina, ka tās polifenoli var palīdzēt mazināt oksidatīvo stresu, savukārt kofeīns var uzlabot modrību, kognitīvās spējas un fizisko izturību. Daži pierādījumi norāda arī uz iespējamu pozitīvu ietekmi uz lipīdu vielmaiņu un glikēmijas regulāciju. Tomēr pārmērīga lietošana, īpaši ilgstoši dzerot ļoti karstu matē, epidemioloģiskajos pētījumos ir saistīta ar paaugstinātu barības vada kairinājuma risku, uzsverot mērenas lietošanas un kontrolētas temperatūras nozīmi.

Kā lieto matē?

Tradicionāli matē lieto, ieberot beramas matē lapas izdobtā ķirbī (ko arī sauc par matē), pievienojot siltu ūdeni (parasti zem viršanas temperatūras) un dzerot uzlējumu caur metāla salmiņu ar filtru, ko sauc par bombilju. Tās pašas lapas atkārtoti aplej, papildinot trauku ar ūdeni. Mūsdienās matē lieto arī tējas maisiņos, auksti gatavotu dzērienu, lietošanai gatavu dzērienu, gāzētu matē dzērienu, enerģijas dzērienu un koncentrētu ekstraktu veidā, kurus izmanto funkcionālos produktos.