Superieure efficiëntie en kwaliteit bij de productie van notenmelk met ultrasoontechnologie
Notenmelk en plantaardige melkalternatieven vormen een groeiend voedingssegment. Voor de productie van notenmelk en plantaardige melkanalogen heeft ultrasone extractie en homogenisatie grote voordelen ten opzichte van conventionele technieken. Ultrasoon geluid met een hoog vermogen verhoogt de opbrengst, de productstabiliteit, het gehalte aan voedingsstoffen en de algehele verwerkingsefficiëntie.
Hogere opbrengsten van notenmelk met krachtige ultrasoontechnologie
Ultrasone extractie staat bekend als een betrouwbare en zeer efficiënte methode om de opbrengst van plantaardige oliën, eiwitten, polysachariden en micronutriënten te verhogen. Daarom wordt sonificatie gebruikt bij de productie van plantaardige melkvervangers, bijvoorbeeld gemaakt van amandel, cashewnoot, kokosnoot, hazelnoot, pinda, sesam, soja, tijgernoot, haver, rijst, hennep, erwten, pistachenoten, walnoot, amarant of quinoa. De grondstof van notenmelk en andere plantaardige melkalternatieven is vaak duur en een hogere extractieopbrengst uit deze grondstoffen verlaagt de productiekosten en verbetert de productie-efficiëntie.
Industriële ultrasone processor UIP2000hdT voor het homogeniseren van notenmelk.
Hoe verhoogt ultrasone extractie de opbrengst?
Het werkingsprincipe van ultrasone extractie is akoestische cavitatie. Het extractieversterkende mechanisme van ultrasoon geluid met een lage frequentie en hoge intensiteit wordt voornamelijk toegeschreven aan het fenomeen van akoestische cavitatie. Wanneer cavitatiebellen instorten op het oppervlak van het botanische materiaal, breken erosie en sonoporatie de matrix van plantencellen (zoals gemacereerde noten, zaden, peulvruchten en bladeren), wat resulteert in de vernietiging van de celstructuur en het vrijkomen van intracellulaire stoffen zoals eiwitten, lipiden, polysachariden, vezels, vitaminen, mineralen en fytochemicaliën. De daardoor versterkte massaoverdracht vergemakkelijkt het vrijkomen van moleculen zoals eiwitten, lipiden, polysachariden en fytochemicaliën.
Ultrasoon gegenereerde schuifkrachten verbeteren respectievelijk de penetratie van het oplosmiddel in de celmatrix van het plantaardige materiaal en de permeabiliteit van de celmembranen. (Houd er rekening mee dat de term oplosmiddel in brede zin wordt gebruikt en elke vloeistof omvat, bijvoorbeeld water). Deze mechanismen van vermogensextrasie zijn verantwoordelijk voor de aanzienlijke procesintensivering die wordt bereikt wanneer ultrasone trillingen worden toegepast voor de extractie van voedingsmiddelen uit botanische grondstoffen. Omdat ultrasone cavitatie zulke intense krachten genereert, zorgt het voor een zeer effectieve celdisruptie en menging op macro- en microniveau. Bovendien worden de penetratie van oplosmiddelen, het oplossen van bioactieve stoffen en de massaoverdracht aanzienlijk verbeterd. Hierdoor is ultrasone extractie zeer efficiënt, wat resulteert in een superieur extractrendement binnen een snelle procestijd.
Verbeterde stabiliteit van notenmelk met ultrasoontechnologie
Ultrasoonbehandeling met hoge intensiteit en lage frequentie is een doeltreffende en betrouwbare methode om de fysieke stabiliteit van suspensies en de microbiële stabiliteit van voedingsmiddelen (bijv. notenmelk en andere melkvervangers) te verbeteren.
Ultrasoon verbeterde fysisch-chemische stabiliteit van notenmelk
Ultrasoon geluid met hoog vermogen wordt veel gebruikt voor het homogeniseren en emulgeren van voedingsmiddelen en is een zeer efficiënte niet-thermische techniek om zeer homogene en langdurig stabiele voedingsmiddelen te produceren. Ultrasone homogenisatie verkleint de diameter van vetdruppels tot een uniforme minuscule grootte en verspreidt vaste deeltjes zoals zetmeel, suikers en vezels gelijkmatig. Hierdoor verbetert ultrasone homogenisatie de fysisch-chemische eigenschappen van notenmelk en andere plantaardige melk aanzienlijk, zodat ongewenste fasescheiding wordt voorkomen.
Lu et al. (2019) onderzoekt de effecten van ultrasoonbehandeling met hoog vermogen op kokosmelk. Sonische behandeling verminderde de deeltjesgrootte van de kokosmelk en homogeniseerde de verdeling van druppels en vaste stoffen in het systeem. In vergelijking met mechanisch geëmulgeerde kokosmelk vertoonde de ultrasone behandeling een significant effect op de uniformiteit van het emulsiesysteem (p< 0.05). Additionally, it was observed that sonication promoted the encapsulation of amylose into the enzyme amylase in the interfacial layer.
Iswarin and Permadi (2012) investigated how ultrasonication affects the droplet diameter of coconut-based milk drinks studying various combinations of ultrasonic intensity. Ultrasonic processing reduced the diameter of the droplet size and size reduction increased at higher ultrasound intensity.
Ultrasoon verbeterde microbiële stabiliteit van Nutmilks
Het is bewezen dat ultrasoon pasteurisatie de microbiële belasting in zuivel, vruchtensappen en andere vloeibare voedingsmiddelen vermindert. Daarom is ultrasone pasteurisatie ook toegepast in het conserveringsproces van melkalternatieven om de microbiële stabiliteit in melkvervangers op basis van noten en andere planten te verbeteren.
Iorio et al. (2019) bestudeerden de ultrasone inactivatie van Escherichia coli O157:H7 en Listeria monocytogenes in amandelmelk en konden aantonen dat ultrasone pasteurisatie subletale schade toebrengt aan de pathogenen, wat leidt tot een langere houdbaarheid. Behandeling met ultrasone pasteurisatie verminderde bijvoorbeeld het E. coli O157:H7-niveau aanzienlijk van 5,12 tot 3,81 log CFU/mL en verlaagde de groeisnelheid (µmax) (van 1,19 tot 0,79 (log CFU/mL)/dag).
- hogere opbrengsten
- Superieure kwaliteit
- Verbeterd voedingsprofiel
- Fysicochemische en microbiële stabilisatie
- Geen thermische degradatie
- Procesintensivering voor hogere algehele efficiëntie
- Precies controleerbare omstandigheden
- Kostenefficiënt
Multisonoreactor met 4x 4kW ultrasone homogenisatoren voor de continue verwerking van notenmelk
Hogere voedingsstoffen door ultrasone extractie van notenmelk
Micronutriënten zoals vitaminen, polyfenolen en antioxidanten bevinden zich in de celmatrix van planten. Om deze micronutriënten efficiënt vrij te maken, is volledige celdisruptie en intense micromenging tussen celmateriaal en oplosmiddel vereist. Zoals hierboven beschreven is ultrasone extractie zeer efficiënt in het desintegreren van cellen en het vrijmaken van lipiden, eiwitten, polysachariden, vezels en fytochemicaliën uit de celmatrix. Ultrasone extractie is een zeer efficiënte methode om de volledige hoeveelheid fytochemicaliën uit planten te isoleren in een snel extractieproces. De toepassing van ultrasoon geluid met een hoog vermogen produceert sterke cavitatie-effecten, verstoringen / turbulenties, vloeistofstromen met hoge snelheid, die de fytochemicaliën uit het celinterieur wassen. Omdat het een niet-thermische extractiemethode is, wordt thermische degradatie van deze gevoelige micronutriënten voorkomen bij gebruik van ultrasoon geluid.
Totaal fenolgehalte (uitgedrukt als eq mg Naringenine/g amandelen) kinetiek met en zonder sonicatie met behulp van de UIP1000hdT. Ultrasone extractie verhoogde het totale fenolgehalte met 258 %.
Gegevens zijn het gemiddelde ± SD, n = 3. Echografie (geel) versus geluidloos (oranje).
Grafiek en studie: Tabib et al., 2020
Superieure efficiëntie in de productie van notenmelk met ultrasoontechnologie
Hogere opbrengsten, een beter voedingsprofiel en een kortere verwerkingsduur zijn slechts enkele voordelen als het gaat om de superieure efficiëntie van ultrasone verwerking van notenmelk en niet-zuivelproducten. Een laag energieverbruik, weinig onderhoud en een 24/7 werking zijn bijkomende factoren die bijdragen aan de uitzonderlijke algemene efficiëntie van ultrasone verwerking. Hielscher ultrasone homogenisatoren met hoge prestaties kunnen 24/7 onder zware omstandigheden werken en grote volumes verwerken in de continue doorstromingsmodus. Hielscher ultrasoonprocessoren hebben een uitstekende algehele energie-efficiëntie. Robuustheid en weinig onderhoud houden de operationele kosten ook laag.
Wat onderzoek zegt over ultrasone voedselverwerking
"Ultrasoon heeft de laatste tien jaar een onvoorwaardelijke opmars gemaakt. Het heeft zijn toepassing gevonden in de vruchtensap- en drankenindustrie vanwege de multifunctionele gewenste effecten. De technologie is goedkoop, eenvoudig, betrouwbaar en milieuvriendelijk en zeer effectief in het behoud van sappen met verbeterde kwaliteitsattributen." (Dolas et al., 2019)
“Sonificatie is een opkomende technologie die de voedselkwaliteit kan verbeteren en verlies van voedingsstoffen kan verminderen.” (Cheok et al., 2013)
Ultrasone voedselverwerkers voor industriële notenmelkproductie
Hielscher Ultrasonics ontwerpt, produceert en distribueert hoogwaardige ultrasone voedselverwerkingssystemen voor de continue industriële productie van notenmelk (zoals cashewnoten-, amandel-, hazelnoten-, walnoot-, pinda- en kokosmelk) en plantaardige melkvervangers (zoals rijst-, soja-, spelt-, haver-, sesam-, lijnzaad-, erwten- en gefermenteerde tijgernotenmelk).
Het gebruik van ultrasone voedselverwerking biedt grote voordelen omdat het een niet-thermische, puur mechanische methode is die resulteert in betere eindproducten, de verwerkingstijd verkort en milieuvriendelijker is.
Hielscher ultrasone voedselverwerkingssystemen worden voor talloze toepassingen gebruikt en zijn een veilige, betrouwbare en kostenefficiënte technologie om voedingsmiddelen en dranken van hoge kwaliteit te produceren. De installatie en bediening van alle Hielscher ultrasoonprocessoren is eenvoudig: Ze nemen weinig ruimte in beslag en kunnen eenvoudig achteraf worden ingebouwd in bestaande verwerkingsinstallaties.
Hielscher Ultrasonics heeft jarenlange ervaring in de toepassing van ultrageluid in de voedingsmiddelenindustrie. & drankenindustrie en vele andere industriële branches. Onze ultrasoonprocessoren zijn uitgerust met eenvoudig te reinigen (clean-in-place CIP / sterilize-in-place SIP) sonotrodes en flowcellen (de natte delen). Hielscher ultrasoontechniek’ Industriële ultrasone processoren kunnen zeer hoge amplitudes leveren. Amplituden tot 200 µm kunnen gemakkelijk continu worden gebruikt in een 24/7 bedrijf. Hoge amplitudes zijn belangrijk om een homogene deeltjesverdeling te bereiken en om resistente microben te inactiveren (bijv. grampositieve bacteriën). Voor nog hogere amplitudes zijn op maat gemaakte ultrasone sonotroden beschikbaar. Alle sonotrodes en ultrasone flowcelreactoren kunnen worden gebruikt onder verhoogde temperaturen en drukken, wat een betrouwbare thermo-manosonicatie (sonificatie in combinatie met verhoogde temperatuur en druk) en zeer effectieve extractie en stabilisatie mogelijk maakt.
Geavanceerde technologie, hoge prestaties en geavanceerde software maken Hielscher Ultrasonics’ betrouwbare werkpaarden in uw voedselextractie-, homogenisatie- en pasteurisatielijn. Met een kleine voetafdruk en veelzijdige installatiemogelijkheden kunnen Hielscher ultrasone apparaten eenvoudig worden geïntegreerd of achteraf worden ingebouwd in bestaande productielijnen.
Neem contact met ons op voor meer informatie over de functies en mogelijkheden van onze ultrasone extractie-, homogenisatie- en pasteurisatiesystemen. We bespreken graag uw toepassing met u!
De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines:
| Batchvolume | Debiet | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 1 tot 500 ml | 10 tot 200 ml/min | UP100H |
| 10 tot 2000 ml | 20 tot 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 tot 20L | 0.2 tot 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100 liter | 2 tot 10 l/min | UIP4000hdT |
| n.v.t. | 10 tot 100 l/min | UIP16000 |
| n.v.t. | groter | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op! / Vraag het ons!
Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren voor mengtoepassingen, dispergeren, emulgeren en extractie op laboratorium-, pilot- en industriële schaal.
Literatuur / Referenties
- Tabib, Malak, Yang Tao, Christian Ginies, Isabelle Bornard, Njara Rakotomanomana, Adnane Remmal, Farid Chemat (2020): A One-Pot Ultrasound-Assisted Almond Skin Separation/Polyphenols Extraction and its Effects on Structure, Polyphenols, Lipids, and Proteins Quality. Applied Sciences 10, no. 10: 3628.
- Iswarin, S.J.; Permadi, B. (2012): Coconut milk’s fat breaking by means of ultrasound. Int. J. Basic Appl. Sci. 12, 2012. 1–5.
- Maria Clara Iorio, Antonio Bevilacqua, Maria Rosaria Corbo, Daniela Campaniello, Milena Sinigaglia, Clelia Altieri (2019): A case study on the use of ultrasound for the inhibition of Escherichia coli O157:H7 and Listeria monocytogenes in almond milk. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 52, 2019. 477-483.
- Rupali Dolas, Chakkaravarthi Saravanan, Barjinder Pal Kaur (2019): Emergence and era of ultrasonic’s in fruit juice preservation: A review. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 58, 2019.
- Xu Lu, Jinghao Chen, Mingjing Zheng, Juanjuan Guo, Jingxuan Qi, Yingtong Chen, Song Miao, Baodong Zheng (2019): Effect of high-intensity ultrasound irradiation on the stability and structural features of coconut-grain milk composite systems utilizing maize kernels and starch with different amylose contents. Ultrasonics Sonochemistry Volume 55, 2019. 135-148.
Wetenswaardigheden
Productie van Nutmilks en plantaardige zuivelvervangers
De productie van notenmelk en andere plantaardige, niet-zuivelgerelateerde dranken (bijvoorbeeld van amandel, cashewnoot, kokosnoot, hazelnoot, pinda, sesam, soja, tijgernoot, haver, spelt, rijst, hennep, erwt, lijnzaad, walnoot) omvat gewoonlijk de volgende processtappen: nat malen en malen voor extractie, filtratie, toevoeging van voedingsadditieven en ingrediënten, pasteurisatie/sterilisatie, homogenisatie en aseptisch verpakken.
Veelgebruikte additieven zijn gommen en lecithine, die worden gebruikt om de stabiliteit te verbeteren, en zout en zoetstoffen, die worden gebruikt om de textuur en het smaakprofiel aan te passen. Vaak worden plantaardige melkvervangers verrijkt en verrijkt met eiwitten, vitaminen en mineralen om een evenwichtig voedingsprofiel van de plantaardige niet-zuiveldrank te verkrijgen.
Afhankelijk van het type plantaardige melkvervanger wordt een andere grondstof (bv. noten, granen, peulvruchten) gebruikt als basis. Deze specifieke grondstof (bijv. amandelen, sojabonen of haver) wordt gemengd met een bepaalde hoeveelheid water en gemalen in een nat maalproces onder verhoogde temperaturen. Tijdens dit verhitte maalproces worden waardevolle plantaardige bestanddelen zoals eiwitten, lipiden, vezels en vitaminen uit de grondstof geëxtraheerd, wat tijdrovend en vaak erg inefficiënt is. Door de onvolledige extractie kan een tweede extractiestap nodig zijn om de opbrengst van de notenmelk of plantaardige melkvervanger te verhogen. Wanneer ultrasone extractie wordt toegepast in het maalproces, wordt de extractie van plantaardige bestanddelen aanzienlijk verhoogd en versneld.
Na het malen en extraheren wordt de plantaardige melk in grote centrifuges gescheiden van de geëxtraheerde plantenvezels. Om de textuur en de sensorische kwaliteiten te verbeteren, kan de plantaardige melk gehomogeniseerd worden met eetbare olie of ingedikt worden door gommen toe te voegen, gemengd worden met verschillende additieven (vitaminen, mineralen), en ten slotte gepasteuriseerd worden door een hittebehandeling en dan verpakt worden.
Sonificatie kan worden gebruikt om gommen en andere levensmiddelenadditieven homogeen te dispergeren in de plantaardige drank en de microbiële stabilisatie te bevorderen door ultrasone pasteurisatie.
Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren van lab naar industrieel formaat.