Superieure efficiëntie en kwaliteit bij de productie van notenmelk met ultrasone trillingen

Notenmelk en plantaardige melkalternatieven vormen een groeiend voedingssegment. Voor de productie van notenmelk en plantaardige melkanalogen heeft ultrasone extractie en homogenisatie grote voordelen opgeleverd in vergelijking met conventionele technieken. Ultrasoon geluid met hoog vermogen verhoogt de opbrengst, de productstabiliteit, het nutriëntengehalte en de algemene verwerkingsefficiëntie.

Hogere notenmelkopbrengst met Power Ultrasonics

Ultrasone extractie staat bekend als een betrouwbare en zeer efficiënte methode om het rendement van plantaardige oliën, eiwitten, polysacchariden en micronutriënten te verhogen. Daarom wordt sonificatie gebruikt bij de productie van plantaardige melkvervangers, bv. gemaakt van amandel, cashew, 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 van deze grondstoffen verlaagt de productiekosten en verbetert de productie-efficiëntie.

Hoe verhoogt ultrasone extractie de opbrengst?

Het werkingsprincipe van ultrasone extractie is akoestische cavitatie. Het extractie versterkende mechanisme van ultrasoon geluid met lage frequentie en hoge intensiteit wordt voornamelijk toegeschreven aan het fenomeen van akoestische cavitatie. Wanneer cavitatiebelletjes op het oppervlak van het botanische materiaal ineenstorten, wordt de matrix van plantencellen (zoals gemacereerde noten, zaden, peulvruchten en bladeren) door erosie en sonoporatie gebroken, waardoor de celstructuur wordt vernietigd en intracellulaire stoffen zoals eiwitten, lipiden, polysacchariden, vezels, vitaminen, mineralen en fytochemicaliën vrijkomen. De daardoor geïntensiveerde massaoverdracht vergemakkelijkt het vrijkomen van moleculen zoals eiwitten, lipiden, polysacchariden en fytochemicaliën.
Door ultrasone trillingen opgewekte afschuifkrachten verbeteren de penetratie van het oplosmiddel in de celmatrix van de botanische stof, respectievelijk de permeabiliteit van de celmembranen. (Let wel, de term oplosmiddel wordt in ruime zin gebruikt en omvat elke vloeistof, b.v. water). Deze mechanismen van power ultrasonics zijn verantwoordelijk voor de aanzienlijke procesintensivering die wordt bereikt wanneer ultrasonatie wordt toegepast voor de extractie van voedingsmiddelen uit botanische grondstoffen. Aangezien ultrasone cavitatie zulke intense krachten genereert, zorgt het voor 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. Dit maakt ultrasone extractie zeer doeltreffend, wat resulteert in superieure extractopbrengsten binnen een korte procestijd.

Verbeterde notenmelkstabiliteit met ultrasoonbehandeling

Ultrasoonbehandeling met hoge intensiteit en lage frequentie is een doeltreffende en betrouwbare methode om de fysische stabiliteit van suspensies en de microbiële stabiliteit van levensmiddelen (bv. notenmelk en andere melkvervangende producten) te verbeteren.

Ultrasonisch verbeterde fysisch-chemische stabiliteit van notenmelken

Ultrasoon geluid wordt op grote schaal gebruikt voor het homogeniseren en emulgeren van voedingsproducten en is een zeer efficiënte niet-thermische techniek om zeer homogene en langdurig stabiele voedingsproducten te produceren. Ultrasone homogenisatie verkleint de diameter van vetdruppels tot uniforme minuscule afmetingen en verspreidt vaste deeltjes zoals zetmeel, suikers en vezels gelijkmatig. Daarbij verbetert ultrasone homogenisatie de fysisch-chemische eigenschappen van notenmelk en andere plantaardige melk aanzienlijk, zodat ongewenste fasescheiding wordt voorkomen.
Lu et al. (2019) onderzoeken de effecten van high-power ultrasoonbehandeling op kokosmelk. Sonisatiebehandeling 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). Bovendien werd waargenomen dat sonicatie de inkapseling van amylose in het enzym amylase in de interfaciale laag bevorderde. Iswarin en Permadi (2012) onderzochten hoe ultrasoon de druppeldiameter van melkdranken op basis van kokosnoot beïnvloedt door verschillende combinaties van ultrasoonintensiteit te bestuderen. Ultrasone verwerking verminderde de diameter van de druppel en de vermindering van de grootte nam toe bij hogere ultrasone intensiteit.

Ultrasoon verbeterde microbiële stabiliteit van notenmelken

Het is bewezen dat ultrasone pasteurisatie de microbiële belasting in zuivel, vruchtensap en andere vloeibare levensmiddelen vermindert. Daarom wordt ultrasone pasteurisatie ook gebruikt voor het conserveringsproces van melkvervangers om de microbiële stabiliteit van noten- en andere plantaardige melkvervangers te verbeteren.
Iorio et al. (2019) onderzochten de ultrasone inactivatie van Escherichia coli O157:H7 en Listeria monocytogenes in amandelmelk en konden aantonen dat de ultrasone pasteurisatie subletale schade toebrengt aan de pathogenen, wat leidt tot een langere houdbaarheid. Zo verminderde de ultrasone pasteurisatiebehandeling het niveau van E. coli O157:H7 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).

Hoger nutriëntengehalte met ultrasone extractie van notenmelk

Microvoedingsstoffen 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 celmaterie en oplosmiddel vereist. Zoals hierboven beschreven, is ultrasone extractie zeer efficiënt bij het desintegreren van cellen en het vrijmaken van lipiden, eiwitten, polysacchariden, vezels en fytochemicaliën uit de celmatrix. Ultrasone extractie is een zeer efficiënte methode om in een snel extractieproces de volledige hoeveelheid fytochemicaliën uit botanische producten te isoleren. De toepassing van ultrageluid met een hoog vermogen veroorzaakt sterke cavitatie-effecten, verstoringen/ turbulenties, vloeistofstromen met hoge snelheid, waardoor de fytochemicaliën uit de celwand worden gewassen. Omdat het een niet-thermische extractiemethode is, wordt thermische degradatie van deze gevoelige micronutriënten voorkomen bij gebruik van ultrasoonbehandeling.

Totaal fenolgehalte (uitgedrukt in 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 de gemiddelden ± SD, n = 3. Echografie (geel) versus stil (oranje).
Grafiek en studie: Tabib et al., 2020

Superieure efficiëntie bij de productie van notenmelk met ultrasoontechniek

Hogere opbrengsten, een beter voedingsprofiel en kortere verwerkingsduur zijn slechts enkele voordelen als het gaat om de superieure efficiëntie van ultrasone verwerking van notenmelk en niet-zuiveldranken. Een laag energieverbruik, weinig onderhoud en een 24/7 werking zijn extra factoren die bijdragen aan de uitzonderlijke algehele efficiency van ultrasone verwerking. Hielscher ultrasoon homogenisatoren met een hoog prestatievermogen kunnen 24/7 onder zware belasting draaien en grote volumes verwerken in continue flow mode. Hielscher ultrasoonprocessoren hebben een uitstekende algehele energie-efficiëntie. Robuustheid en weinig onderhoud houden ook de operationele kosten laag.

Wat onderzoek zegt over Ultrasone voedselverwerking

"Ultrasoon" heeft in het laatste decennium een onvoorwaardelijke opgang 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 conserveren van sappen met verbeterde kwaliteitsattributen." (Dolas et al., 2019)

“Sonificatie is een opkomende technologie die de voedselkwaliteit kan verbeteren en het verlies aan voedingsstoffen kan verminderen.” (Cheok et al., 2013)

Ultrasone voedselverwerkers voor industriële productie van notenmelk

Hielscher Ultrasonics ontwerpt, vervaardigt en distribueert hoogwaardige ultrasone voedselverwerkingssystemen voor de continue industriële productie van notenmelk (zoals cashew-, amandel-, hazelnoot-, walnoot-, pindanoten- 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, zuiver mechanische methode is, die resulteert in betere eindproducten, de verwerkingstijd verkort, en milieuvriendelijker is.
Hielscher ultrasoon voedselverwerkingssystemen worden voor velerlei toepassingen gebruikt als een veilige, betrouwbare en kostenefficiënte technologie voor de productie van levensmiddelen en dranken van hoge kwaliteit. De installatie en bediening van alle Hielscher ultrasoonprocessoren is eenvoudig: Ze nemen slechts weinig ruimte in beslag en kunnen gemakkelijk achteraf in bestaande verwerkingsinstallaties worden ingebouwd.
Hielscher Ultrasonics heeft veel ervaring met de toepassing van ultrageluid in de voedingsmiddelenindustrie. & drankenindustrie en vele andere industriële takken. Onze ultrasoonprocessoren zijn uitgerust met eenvoudig te reinigen (clean-in-place CIP / sterilize-in-place SIP) sonotrodes en flow-cells (de natte delen). Hielscher ultrasoontechniek’ Industriële ultrasone processoren kunnen zeer hoge amplitudes leveren. Amplitudes tot 200µm kunnen gemakkelijk continu in 24/7 bedrijf worden uitgevoerd. Hoge amplitudes zijn belangrijk om een homogene deeltjesverdeling te bereiken en om meer resistente microben te inactiveren (bv. grampositieve bacteriën). Voor nog hogere amplitudes zijn aangepaste ultrasone sonotrodes beschikbaar. Alle sonotrodes en ultrasone flowcelreactoren kunnen onder verhoogde temperatuur en druk worden gebruikt, wat een betrouwbare thermo-mano-sonicatie (sonicatie in combinatie met verhoogde temperatuur en druk) en zeer effectieve extractie en stabilisatie mogelijk maakt.
State-of-the-art technologie, hoge prestaties en geavanceerde software maken Hielscher Ultrasonics’ betrouwbare werkpaarden in uw voedselextractie-, -homogenisatie- en -pasteurisatielijn. Hielscher ultrasooninstallaties nemen weinig ruimte in beslag en hebben veelzijdige installatiemogelijkheden, zodat ze gemakkelijk in bestaande productielijnen kunnen worden geïntegreerd of achteraf kunnen worden ingebouwd.
Neem contact met ons op om meer te weten te komen over de kenmerken en mogelijkheden van onze ultrasone extractie-, homogenisatie- en pasteurisatiesystemen. Wij bespreken graag uw toepassing met u!

Onderstaande tabel geeft een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasonicators: