Krachtig ultrageluid voor de verbetering van sappen & smoothies

Onderzoekers van de Technische Universiteit Berlijn ontdekten dat ultrasone trillingen een zeer effectieve verwerkingsmethode zijn om fruit- en groentesappen en smoothies te verbeteren. Omdat ultrasoon geluid een niet-thermische voedselverwerkingstechniek is, zorgt het voor een milde maar effectieve behandeling die smaken intensiveert en sappen en purees stabiliseert en bewaart. De resultaten van ultrasone sapbehandelingen zijn onder andere verbeterde smaken, stabilisatie en conservering.

De toepassing van ultrageluid in voedselproductieprocessen staat steeds meer in de belangstelling van voedselproducenten. In tegenstelling tot ultrageluid met lage intensiteit (intensiteiten < 1 W/cm²), die kan worden gebruikt voor niet-destructief onderzoek en beeldvorming, vermogensechografie (intensiteiten > 5 W/cm²) veroorzaakt materiaalverandering en kan worden gebruikt voor de verbetering van veelzijdige processen in de voedingsindustrie. Ultrasone golven zijn compressiegolven die een mechanische interactie aangaan met het product dat gesoneerd wordt. Cyclische compressies en rarefactions kunnen de celstructuur beïnvloeden. Bij hoge drukamplitudes veroorzaakt power ultrasound cavitatie, de groei en implosie van gasbellen, wat gepaard gaat met druk- en temperatuurpieken en disperse systemen homogeniseert en stabiliseert. Hielscher Ultrasonics en onderzoekers van het Department of Food Biotechnology and Food Process Engineering van de Technische Universiteit van Berlijn onderzochten de positieve effecten van ultrageluid om de kwaliteit, stabiliteit en smaak van smoothies te verbeteren; gemengde en gekoelde dranken gemaakt van fruit- en groentesappen en purees.

Hoewel er geen wettelijk recht is om de ingrediënten van smoothies te beperken tot pure fruit- en groenteproducten, willen producenten ze op de markt brengen als gezonde en waardevolle producten. Daarom is het de bedoeling om ze te produceren zonder toevoeging van stabilisatoren, smaakversterkers of kleurstoffen. De sappen en purees bevatten echter vaak veel pulp. Daardoor neigen ze naar fasescheiding, waardoor het product er minder aantrekkelijk uitziet. Daarom bevatten de meeste smoothies die momenteel verkrijgbaar zijn banaan als hoofdingrediënt, wat de fasescheiding vermindert door een verhoging van de viscositeit.

 
Ultrasoon geluid kan worden toegepast om de pulpdeeltjes te verstoren en de deeltjesgrootteverdeling te beïnvloeden. Een kleinere deeltjesgrootte resulteert in een lagere bezinkingssnelheid wat leidt tot minder bezinking en een verbeterde opslagstabiliteit. Bovendien kan deze desintegratie van de deeltjes leiden tot een verhoogde afgifte van smaakcomponenten, kleurpigmenten en celbestanddelen zoals suiker of vluchtige aromabestanddelen aan het sap. Het resultaat is een verbetering van de kleurintensiteit, zoetheid en aroma-indruk. Bovendien beïnvloedt de kleinere deeltjesgrootte het mondgevoel, wat leidt tot een zachtere algemene indruk.
Om een bepaalde houdbaarheid van smoothies te garanderen, moeten de mengsels gepasteuriseerd worden. Warmtebehandelingen hebben echter altijd een impact op de productkwaliteit, de kleur en de indruk van versheid. Daarom is het verlagen van de verwerkingstemperatuur een van de belangrijkste aandachtspunten in de voedingsindustrie. Ultrasoon geluid heeft een synergetisch effect op de inactivatie van micro-organismen en enzymen wanneer het wordt toegepast in combinatie met temperatuur, thermosonicatie genoemd, of verhoogde druk, manosonicatie genoemd. Er zijn ook positieve resultaten bekend voor de combinatie van alle drie parameters onder de term manothermosonicatie. Aangenomen wordt dat cellen die behandeld zijn met ultrasoon geluid gevoeliger worden voor andere stressfactoren zoals druk en warmte. Daarnaast kunnen ultrasone golven grenslagen verstoren en menging veroorzaken, wat resulteert in een verbeterde warmteoverdracht. Daarom is een andere focus van het onderzoeksproject de verlaging van pasteurisatietemperaturen door de ontwikkeling van een ultrasoon ondersteund conserveringsproces. Er wordt gedacht aan een verbetering van de productkwaliteit en een verlaging van de energiekosten met behoud of verlenging van de productveiligheid en houdbaarheid.
De uitgebreide effecten van ultrageluid, die de gelijktijdige verbetering van bezinkingseigenschappen, smaak, uiterlijk, mondgevoel en microbiologische en enzymatische stabiliteit van smoothies als hoogwaardige producten mogelijk zouden kunnen maken, zouden een belangrijk voordeel kunnen betekenen voor de voedingsindustrie en de marketing van verse fruit- en groentedranken in de toekomst. Bovendien kan het percentage bananen of andere ingrediënten met een hoge viscositeit worden verlaagd wanneer de productstabiliteit wordt verbeterd door ultrasone behandelingen, waardoor nieuwe smoothievariëteiten kunnen worden gecreëerd.
 
Contact aan de TU Berlijn:
K. Schoessler
katharina.schoessler(at)tu-berlin.de
Telefoon:+49 (0)30-3147 1847
 

Links: onbehandeld sinaasappelsap; rechts: sinaasappelsap met sonificatie
Ultrasone high-shear homogenisatie produceert stabiel sap zonder bezinking