Hoogvermogenultrageluid voor de verbetering van sappen en smoothies

Onderzoekers van de Technische Universiteit Berlijn hebben vastgesteld dat ultrasone behandeling een zeer effectieve verwerkingsmethode is om fruit- en groentesappen en smoothies te verbeteren. Als niet-thermische techniek voor voedselverwerking biedt ultrageluid een milde maar effectieve behandeling die smaken versterkt en sappen en purees stabiliseert en conserveert. De resultaten van ultrasone sapbehandelingen omvatten verbeterde smaken, stabilisatie en conservering.

De toepassing van ultrageluid in voedselproductieprocessen is een gebied waarvoor de belangstelling van voedselproducenten groeit. In tegenstelling tot ultrageluid met een lage intensiteit (intensiteiten < 1 W/cm²), dat kan worden gebruikt voor niet-destructief onderzoek en beeldvorming, veroorzaakt hoogvermogenultrageluid (intensiteiten > 5 W/cm²) veranderingen in het materiaal en kan het worden gebruikt om uiteenlopende processen in de voedingsindustrie te verbeteren. Ultrasone golven zijn compressiegolven die mechanisch inwerken op het product dat sonicatie ondergaat. Cyclische compressies en verdunningen kunnen de celstructuur beïnvloeden. Bij hoge drukamplitudes veroorzaakt hoogvermogenultrageluid cavitatie, de groei en implosie van gasbellen, die gepaard gaat met druk- en temperatuurpieken en disperse systemen homogeniseert en stabiliseert. Hielscher Ultrasonics en onderzoekers van de afdeling Voedingsbiotechnologie en Voedingsprocestechnologie van de Technische Universiteit Berlijn onderzochten de positieve effecten van ultrageluid op de verbetering van de kwaliteit, stabiliteit en smaak van smoothies; gemengde en gekoelde dranken gemaakt van fruit- en groentesappen en purees.

Hoewel er geen wettelijke bepaling is die de ingrediënten van smoothies beperkt tot zuivere fruit- en groenteproducten, willen producenten ze als gezonde en waardevolle producten op de markt brengen. Daarom is het de bedoeling ze zonder toevoeging van stabilisatoren, smaakversterkers of kleurstoffen te produceren. De sappen en purees bevatten echter vaak veel pulp. Daardoor hebben ze de neiging tot fasescheiding, wat tot een minder aantrekkelijk uiterlijk van het product leidt. Om deze reden bevatten de meeste momenteel verkrijgbare smoothies banaan als hoofdingrediënt, waardoor de fasescheiding afneemt doordat de viscositeit toeneemt.

 
Ultrageluid kan worden toegepast om pulpdeeltjes uiteen te laten vallen en de deeltjesgrootteverdeling te beïnvloeden. Een kleinere deeltjesgrootte resulteert in een lagere bezinkingssnelheid, wat tot minder sedimentatie en een betere opslagstabiliteit leidt. Bovendien kan dit uiteenvallen van deeltjes leiden tot een verhoogde afgifte van smaakcomponenten, kleurpigmenten en celbestanddelen zoals suiker of vluchtige aromaverbindingen aan het sap. Het resultaat is een verbetering van de kleurintensiteit, zoetheid en aromabeleving. Daarnaast beïnvloedt een kleinere deeltjesgrootte het mondgevoel, wat tot een zachtere totaalindruk leidt.
Om een bepaalde houdbaarheid van smoothies te waarborgen, moeten de mengsels worden gepasteuriseerd. Warmtebehandelingen hebben echter altijd invloed op de productkwaliteit, kleur en indruk van versheid. Daarom is het verlagen van de verwerkingstemperaturen een van de belangrijkste aandachtspunten in de voedingsindustrie. Ultrageluid heeft een synergetisch effect op de inactivering van micro-organismen en enzymen wanneer het in combinatie met temperatuur wordt toegepast, thermosonicatie genoemd, of met verhoogde druk, manosonicatie genoemd. Verder zijn positieve resultaten bekend voor de combinatie van alle drie de parameters, die manothermosonicatie wordt genoemd. Aangenomen wordt dat met ultrageluid behandelde cellen gevoeliger worden voor andere stressfactoren, zoals druk en warmte. Daarnaast kunnen ultrasone golven grenslagen verstoren en menging veroorzaken, wat tot een betere warmteoverdracht leidt. Daarom is een ander aandachtspunt van het onderzoeksproject het verlagen van pasteurisatietemperaturen door een conserveringsproces met ondersteuning van ultrageluid te ontwikkelen. Het doel is de productkwaliteit te verbeteren en de energiekosten te verlagen, terwijl de productveiligheid en houdbaarheid behouden blijven of worden vergroot.
De veelzijdige effecten van ultrageluid, die een gelijktijdige verbetering van de sedimentatie-eigenschappen, smaak, het uiterlijk, mondgevoel en de microbiologische en enzymatische stabiliteit van smoothies als hoogwaardige producten mogelijk zouden kunnen maken, zouden in de toekomst een belangrijk voordeel kunnen vormen voor de voedingsindustrie en de marketing van verse fruit- en groentedranken. Bovendien zou het percentage banaan of andere ingrediënten met een hoge viscositeit kunnen worden verlaagd wanneer ultrasone behandelingen de productstabiliteit verbeteren, waardoor nieuwe smoothievarianten zouden kunnen worden ontwikkeld.
 
Contactpersoon bij de TU Berlijn:
K. Schoessler
katharina.schoessler(at)tu-berlin.de
Telefoon:+49 (0)30-3147 1847
 

Links: onbehandeld sinaasappelsap; rechts: sinaasappelsap na sonicatie
Ultrasone homogenisatie met hoge afschuiving levert stabiel sap zonder sedimentatie op