Izcila efektivitāte un kvalitāte riekstu piena ražošanā ar ultraskaņu

Riekstu piens un augu izcelsmes piena alternatīvas ir augošs pārtikas nozares segments. Riekstu piena un augu izcelsmes piena analogu ražošanā ekstrakcija un homogenizācija ar ultraskaņu ir parādījusi lielas priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajām metodēm. Lieljaudas ultraskaņa palielina iznākumu, produkta stabilitāti, uzturvielu saturu un kopējo apstrādes efektivitāti.

Lielāks riekstu piena iznākums ar lieljaudas ultraskaņu

Ekstrakcija ar ultraskaņu ir labi pazīstama kā uzticama un ļoti efektīva metode augu izcelsmes eļļu, olbaltumvielu, polisaharīdu un mikrouzturvielu iznākuma palielināšanai. Tāpēc apstrādi ar ultraskaņu izmanto augu izcelsmes piena aizstājēju ražošanā, piemēram, no mandelēm, Indijas riekstiem, kokosriekstiem, lazdu riekstiem, zemesriekstiem, sezama, sojas, tīģerriekstiem, auzām, rīsiem, kaņepēm, zirņiem, pistācijām, valriekstiem, amaranta vai kvinojas. Riekstu piena un citu augu izcelsmes piena alternatīvu izejvielas bieži ir dārgas, un lielāks ekstrakcijas iznākums no šīm izejvielām samazina ražošanas izmaksas un uzlabo ražošanas efektivitāti.

Kā ekstrakcija ar ultraskaņu palielina iznākumu?

Ekstrakcijas ar ultraskaņu darbības princips ir akustiskā kavitācija. Zemas frekvences, augstas intensitātes ultraskaņas ekstrakciju pastiprinošo mehānismu galvenokārt saista ar akustiskās kavitācijas parādību. Kad kavitācijas burbuļi sabrūk uz augu materiāla virsmas, erozija un sonoporācija saārda augu šūnu matricu (piemēram, macerētos riekstos, sēklās, pākšaugos un lapās), izraisot šūnu struktūras sagraušanu un tādu intracelulāro vielu kā olbaltumvielu, lipīdu, polisaharīdu, šķiedrvielu, vitamīnu, minerālvielu un fitoķīmisko vielu izdalīšanos. Tādējādi pastiprinātā masas pārnese veicina tādu molekulu kā olbaltumvielu, lipīdu, polisaharīdu un fitoķīmisko vielu izdalīšanos.
Ultraskaņas radītie bīdes spēki uzlabo šķīdinātāja iekļūšanu augu materiāla šūnu matricā un attiecīgi palielina šūnu membrānu caurlaidību. (Lūdzu, ņemiet vērā, ka termins šķīdinātājs tiek lietots plašā nozīmē un ietver jebkuru šķidrumu, piemēram, ūdeni). Šie lieljaudas ultraskaņas mehānismi nodrošina ievērojamu procesa intensifikāciju, kas tiek panākta, izmantojot apstrādi ar ultraskaņu pārtikas produktu ekstrakcijai no augu izejvielām. Tā kā ultraskaņas kavitācija rada tik intensīvus spēkus, tā nodrošina ļoti efektīvu šūnu sagraušanu un sajaukšanu makrolīmenī un mikrolīmenī. Turklāt ievērojami uzlabojas šķīdinātāja iekļūšana, bioaktīvo savienojumu šķīšana un masas pārnese. Tas padara ekstrakciju ar ultraskaņas palīdzību ļoti efektīvu, nodrošinot izcili augstu ekstraktu iznākumu īsā apstrādes laikā.

Uzlabota riekstu piena stabilitāte ar ultraskaņu

Augstas intensitātes, zemas frekvences apstrāde ar ultraskaņu ir efektīva un uzticama metode suspensiju fizikālās stabilitātes, kā arī pārtikas produktu (piemēram, riekstu piena un citu piena aizstājēju) mikrobiālās stabilitātes uzlabošanai.

Ar ultraskaņu uzlabota riekstu piena fizikāli ķīmiskā stabilitāte

Lieljaudas ultraskaņa, ko plaši izmanto pārtikas produktu homogenizācijai un emulģēšanai, ir ļoti efektīva netermiska metode ļoti viendabīgu un ilgstoši stabilu pārtikas produktu ražošanai. Ultraskaņas homogenizācija samazina tauku pilienu diametru līdz vienādam, ļoti mazam izmēram un vienmērīgi izkliedē cietās daļiņas, piemēram, cieti, cukurus un šķiedrvielas. Tādējādi ultraskaņas homogenizācija ievērojami uzlabo riekstu piena un citu augu pienu fizikāli ķīmiskās īpašības, novēršot nevēlamu fāžu atdalīšanos.
Lu et al. (2019) pēta lieljaudas ultraskaņas apstrādes ietekmi uz kokosriekstu pienu. Apstrāde ar ultraskaņu samazināja kokosriekstu piena daļiņu izmēru un padarīja pilienu un cieto daļiņu sadalījumu sistēmā viendabīgāku. Salīdzinājumā ar mehāniski emulģētu kokosriekstu pienu apstrādei ar ultraskaņu bija būtiska ietekme uz emulsijas sistēmas viendabīgumu (p < 0,05). Turklāt tika novērots, ka apstrāde ar ultraskaņu veicināja amilozes iekapsulēšanu enzīmā amilāzē starpfāžu slānī.
Iswarin un Permadi (2012) pētīja, kā apstrāde ar ultraskaņu ietekmē kokosriekstu piena dzērienu pilienu diametru, izpētot dažādas ultraskaņas intensitātes kombinācijas. Apstrāde ar ultraskaņu samazināja pilienu diametru, un, palielinoties ultraskaņas intensitātei, izmēra samazinājums kļuva lielāks.

Ar ultraskaņu uzlabota riekstu piena mikrobioloģiskā stabilitāte

Ir pierādīts, ka apstrāde ar ultraskaņu samazina mikroorganismu daudzumu piena produktos, augļu sulās un citos šķidros pārtikas produktos. Tāpēc ultraskaņas pasterizācija ir ieviesta arī piena alternatīvu konservēšanas procesā, lai uzlabotu riekstu piena un citu augu izcelsmes piena aizstājēju mikrobioloģisko stabilitāti.
Iorio et al. (2019) pētīja Escherichia coli O157:H7 un Listeria monocytogenes inaktivāciju ar ultraskaņu mandeļu pienā un spēja pierādīt, ka ultraskaņas pasterizācija izraisa subletālus patogēnu bojājumus, tādējādi pagarinot uzglabāšanas laiku. Piemēram, ultraskaņas pasterizācijas apstrāde būtiski samazināja E. coli O157:H7 līmeni no 5,12 līdz 3,81 log CFU/mL un pazemināja augšanas ātrumu (µmax) (no 1,19 līdz 0,79 (log CFU/mL)/dienā).

Lielāks uzturvielu saturs, izmantojot riekstu piena ekstrakciju ar ultraskaņu

Mikrouzturvielas, piemēram, vitamīni, polifenoli un antioksidanti, atrodas augu šūnu matricā. Lai efektīvi atbrīvotu šīs mikrouzturvielas, nepieciešama pilnīga šūnu sagraušana un intensīva šūnu materiāla un šķīdinātāja sajaukšana mikrolīmenī. Kā aprakstīts iepriekš, ekstrakcija ar ultraskaņu ir ļoti efektīva šūnu sagraušanā un lipīdu, olbaltumvielu, polisaharīdu, šķiedrvielu un fitoķīmisko vielu atbrīvošanā no šūnu matricas. Ekstrakcija ar ultraskaņu ir ļoti efektīva metode visa fitoķīmisko vielu daudzuma izdalīšanai no augu materiāla ātrā ekstrakcijas procesā. Lieljaudas ultraskaņas izmantošana rada spēcīgus kavitācijas efektus, plūsmas traucējumus / turbulenci un liela ātruma šķidruma plūsmas, kas izskalo fitoķīmiskās vielas no šūnu iekšienes. Tā kā ekstrakcija ar ultraskaņu ir netermiska metode, tās izmantošana novērš šo jutīgo mikrouzturvielu termisko noārdīšanos.

Kopējā fenolu satura (izteikta kā eq mg naringenīna/g mandeļu) kinētika ar apstrādi ar ultraskaņu un bez tās, izmantojot UIP1000hdT. Ekstrakcija ar ultraskaņu palielināja kopējo fenolu saturu par 258 %.
Dati ir vidējās vērtības ± SD, n = 3. Apstrāde ar ultraskaņu (dzeltenā krāsā) salīdzinājumā ar apstrādi bez ultraskaņas (oranžā krāsā).
Grafiks un pētījums: Tabib et al., 2020

Izcila efektivitāte riekstu piena ražošanā ar ultraskaņu

Lielāks iznākums, uzlabots uzturvielu sastāvs un īsāks apstrādes laiks ir tikai dažas no priekšrocībām, kas nodrošina izcilu efektivitāti riekstu piena un augu izcelsmes dzērienu apstrādē ar ultraskaņu. Zems enerģijas patēriņš, neliela apkopes nepieciešamība un darbība 24/7 režīmā ir papildu faktori, kas veicina ultraskaņas apstrādes izcilo kopējo efektivitāti. Hielscher augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatori var darboties 24/7 režīmā lielas slodzes apstākļos un apstrādāt lielus apjomus nepārtrauktas plūsmas režīmā. Hielscher ultraskaņas procesoriem ir izcila kopējā energoefektivitāte. Izturība un nelielā apkopes nepieciešamība arī palīdz uzturēt zemas ekspluatācijas izmaksas.

Ko pētījumi liecina par pārtikas apstrādi ar ultraskaņu

“Pēdējās desmitgades laikā ultraskaņas izmantošana ir attīstījusies neierobežotā apjomā. Pateicoties tās daudzveidīgajai vēlamajai iedarbībai, tā ir radusi pielietojumu augļu sulu un dzērienu rūpniecībā. Šī tehnoloģija ir lēta, vienkārša, uzticama, videi draudzīga un ļoti efektīva sulu konservēšanā, uzlabojot to kvalitātes īpašības.” (Dolas et al., 2019)

“Apstrāde ar ultraskaņu ir perspektīva tehnoloģija, kas var uzlabot pārtikas kvalitāti un samazināt uzturvielu zudumus.” (Cheok et al., 2013)

Ultraskaņas pārtikas procesori rūpnieciskai riekstu piena ražošanai

Hielscher Ultrasonics projektē, ražo un izplata augstas veiktspējas pārtikas apstrādes sistēmas ar ultraskaņu nepārtrauktai rūpnieciskai riekstu piena (piemēram, Indijas riekstu, mandeļu, lazdu riekstu, valriekstu, zemesriekstu un kokosriekstu piena) un augu izcelsmes piena aizstājēju (piemēram, rīsu, sojas, speltas, auzu, sezama, linsēklu, zirņu un fermentēta tīģerriekstu piena) ražošanai.
Pārtikas apstrāde ar ultraskaņu sniedz būtiskas priekšrocības, jo tā ir netermiska, tīri mehāniska metode, kas ļauj iegūt uzlabotus galaproduktus, saīsina apstrādes laiku un ir videi draudzīgāka.
Hielscher pārtikas apstrādes sistēmas ar ultraskaņu izmanto dažādiem uzdevumiem, jo tā ir droša, uzticama un izmaksu ziņā efektīva tehnoloģija augstas kvalitātes pārtikas un dzērienu ražošanai. Visu Hielscher ultraskaņas procesoru uzstādīšana un ekspluatācija ir vienkārša: tiem nepieciešams tikai nedaudz vietas, un tos var viegli iebūvēt esošajās apstrādes iekārtās.
Hielscher Ultrasonics ir ilggadēja pieredze lieljaudas ultraskaņas izmantošanā pārtikas un dzērienu rūpniecībā, kā arī daudzās citās rūpniecības nozarēs. Mūsu ultraskaņas procesori ir aprīkoti ar viegli tīrāmām sonotrodēm un plūsmas šūnām (daļām, kas saskaras ar šķidrumu), kuras var tīrīt un sterilizēt uz vietas (CIP / SIP). Hielscher Ultrasonics rūpnieciskie ultraskaņas procesori var nodrošināt ļoti lielas amplitūdas. Nepārtrauktu darbību ar amplitūdām līdz 200µm var viegli nodrošināt 24/7 režīmā. Lielas amplitūdas ir svarīgas, lai panāktu viendabīgu daļiņu sadalījumu un inaktivētu izturīgākus mikroorganismus (piemēram, grampozitīvās baktērijas). Vēl lielākām amplitūdām ir pieejamas īpaši pielāgotas ultraskaņas sonotrodes. Visas sonotrodes un ultraskaņas plūsmas šūnu reaktorus var darbināt paaugstinātā temperatūrā un spiedienā, kas ļauj nodrošināt uzticamu termo-mano-sonikāciju (apstrādi ar ultraskaņu kombinācijā ar paaugstinātu temperatūru un spiedienu), kā arī ļoti efektīvu ekstrakciju un stabilizāciju.
Modernākās tehnoloģijas, augsta veiktspēja un pārdomāta programmatūra padara Hielscher Ultrasonics iekārtas par uzticamiem darbarīkiem jūsu pārtikas ekstrakcijas, homogenizācijas un pasterizācijas līnijā. Pateicoties nelielajai aizņemtajai platībai un daudzveidīgajām uzstādīšanas iespējām, Hielscher ultraskaņas aparātus var viegli integrēt vai papildus iebūvēt esošajās ražošanas līnijās.
Sazinieties ar mums jau tagad, lai uzzinātu vairāk par mūsu ultraskaņas ekstrakcijas, homogenizācijas un pasterizācijas sistēmu īpašībām un iespējām. Mēs labprāt apspriedīsim ar jums jūsu paredzēto pielietojumu!

Tālāk redzamā tabula sniedz priekšstatu par mūsu ultraskaņas aparātu aptuveno apstrādes jaudu: