Ultrasone eiwitverwerking voor voedingsmiddelen en voedingssupplementen

Sonicatie is een krachtige procestechnologie voor het verbeteren van de functionaliteit, dispergeerbaarheid, oplosbaarheid en stabiliteit van eiwitten die in voedingsmiddelen en voedingssupplementen worden gebruikt. Van plantaardige eiwitten zoals haver, erwten, soja, hennep en rijst tot zuiveleiwitten en gemengde formuleringen: ultrasoon geluid met hoge intensiteit helpt fabrikanten eiwitsystemen te optimaliseren voor beter verwerkingsgedrag en betere productprestaties.

Bij eiwitverwerking is ultrasoon geluid meer dan een hulpmiddel voor het mengen. Goed gecontroleerde sonicatie kan de deeltjesgrootte verkleinen, de hydratatie en dispersie verbeteren, de opgeloste eiwitfractie vergroten en de suspensiestabiliteit verbeteren. Deze effecten zijn vooral relevant voor kant-en-klare dranken, eiwitconcentraten, verrijkte voedingsmiddelen en supplementformuleringen in poedervorm. In een in 2025 gepubliceerde studie (Höhme-Matthes et al.) naar ultrasone verwerking van havereiwit vergrootte sonicatie de opgeloste hoeveelheid havereiwitconcentraat en verminderde deze de instabiliteit van de suspensie naarmate de energiedichtheid toenam.

Waarom ultrasone eiwitverwerking belangrijk is

Fabrikanten van voedingsmiddelen en supplementen hebben vaak te maken met uitdagingen zoals slechte bevochtiging, onvolledige hydratatie, sedimentatie, hoge viscositeit, instabiele suspensies en wisselende functionaliteit. Deze problemen worden nog belangrijker bij eiwitrijke, plantaardige en cleanlabel-formuleringen.
Ultrasoon geluid met hoge intensiteit en lage frequentie veroorzaakt akoestische cavitatie in vloeistoffen. De implosie van microscopische bellen veroorzaakt plaatselijke afschuifkrachten, turbulentie en micromenging. In eiwitsystemen kunnen deze effecten agglomeraten opbreken, de deeltjesgrootte verkleinen, de massaoverdracht verbeteren en de fysieke organisatie van eiwitrijke suspensies wijzigen. Het resultaat is een eiwitsysteem dat gemakkelijker te verwerken is en vaak beter presteert in het eindproduct.

Industriële ultrasone processor voor voedingsmiddelen voor de homogenisatie van met eiwit verrijkte voedingsmiddelen en dranken in continue doorstroommodus.

Ultrasone homogenisator UIP16000 voor voedingsmiddelen voor de industriële verwerking van eiwitten voor hogere opbrengsten en verbeterde functionaliteiten

Hoe sonicatie de eiwitverwerking in de voedingsmiddelenindustrie verbetert

Verbeterde dispersie en hydratatie
Eiwitpoeders hydrateren vaak ongelijkmatig en vormen agglomeraten. Sonicatie helpt bij de deagglomeratie van deeltjes en bevordert een gelijkmatigere bevochtiging, wat de hydratietijd kan verkorten en de verdere verwerking kan verbeteren.
Verkleining van de deeltjesgrootte
Een kleinere deeltjesgrootte wordt vaak in verband gebracht met een gladder mondgevoel, verbeterd suspensiegedrag en betere toegang van water tot eiwitoppervlakken. Het artikel over havereiwit concludeert specifiek dat ultrasoon geluid nuttig is voor de verwerking van plantaardige eiwitten op industriële schaal wat betreft de verkleining van de deeltjesgrootte.
Hogere eiwitoplosbaarheid
Sonicatie kan de opgeloste eiwitfractie vergroten en de schijnbare oplosbaarheid in moeilijk te verwerken systemen verbeteren. In de studie naar havereiwit melden de auteurs dat sonicatie de opgeloste hoeveelheid havereiwitconcentraat vergrootte, waarbij de oplosbaarheid bij een energiedichtheid van 200 J/mL al ongeveer drie keer zo hoog was.
Verbeterde suspensiestabiliteit
Door de dispersie te verbeteren en onopgeloste deeltjesfracties te verminderen, helpt ultrasoon geluid sedimentatie en fasescheiding te verminderen. Het geüploade artikel meldt dat sonicatie de instabiliteit van suspensies van havereiwitconcentraat verminderde en dat continue behandeling in een doorstroomcel de suspensiestabiliteit bij dezelfde energiedichtheid sterk verbeterde.

Ontdek hoe krachtig ultrageluid de verwerking van linzen en peulvruchten verbetert in deze demonstratie met de Hielscher UP400ST-sonde-ultrasoonprocessor. In de video worden linzen blootgesteld aan gecontroleerde ultrasone cavitatie, een krachtig fysisch mechanisme dat de hydratatie verbetert, diffusieprocessen versnelt en de afgifte van waardevolle stoffen bevordert. Ultrasone behandeling bevordert effecten zoals snelle hydratatie van zaden, sonoporatie van celwanden en verbeterde stofoverdracht, waardoor het een doeltreffende methode is voor zaadpriming, voedselverwerking en extractietoepassingen. Wanneer cavitatiebellen nabij het zaadoppervlak imploderen, ontstaan microstralen en schuifkrachten die microkanalen in de zaadhuid openen – waardoor water en opgeloste stoffen efficiënter kunnen binnendringen. Ultrasone verwerking wordt op grote schaal toegepast in de voedingswetenschap, landbouw, biotechnologie en productie van plantaardige ingrediënten.

Voorbeeld: verwerking van havereiwit met sonicatoren van Hielscher

Een studie uit 2025 naar de verwerking van havereiwitconcentraat karakteriseerde zowel batchsonicatie als sonicatie in een doorstroomcel met apparatuur van Hielscher. De onderzoekers gebruikten een Hielscher UIP1500hdT en een Hielscher UP200St in hun experimenten. Ze ontdekten dat sonicatie de opgeloste hoeveelheid havereiwitconcentraat vergrootte en tegelijkertijd de instabiliteit van de suspensie verminderde naarmate de energiedichtheid toenam. Ze ontdekten ook dat sonicatie in een doorstroomcel een hogere verwerkingscapaciteit mogelijk maakte en industriële relevantie bood in vergelijking met een gebruikelijke batchopstelling.
De studie concludeert verder dat ultrasoon geluid een nuttig hulpmiddel is voor procestoepassingen op industriële schaal voor plantaardige eiwitconcentraten. De studie benadrukt een verbeterde verkleining van de deeltjesgrootte, een betere suspensiestabiliteit en het belang van continue sonicatie in configuraties met doorstroomcellen voor procesefficiëntie en opschaling.

Voorbeeld: door sonicatie verbeterde functionaliteit van erwteneiwit

Ultrasone verwerking biedt verschillende duidelijke voordelen voor systemen met erwteneiwit: deze verbetert de dispergeerbaarheid en oplosbaarheid door aggregaten af te breken en de deeltjesgrootte te verkleinen, wat de functionele prestaties in voedingsmiddelen kan verbeteren zonder de verteerbaarheid of biotoegankelijkheid van eiwitten aan te tasten. In vezelhoudende formuleringen kan ultrasoon geluid ook de vorming van nuttige netwerken van eiwitten en vezels bevorderen en, afhankelijk van het vezeltype, de viscositeit en het vermogen om textuur op te bouwen verhogen. In gefermenteerde yoghurtalternatieven op basis van erwteneiwit verbeterde ultrasoon geluid bovendien de productkwaliteit door belangrijke verbindingen die ongewenste smaken veroorzaken, zoals hexanal en 2-pentylfuran, te verminderen en tegelijkertijd de hoeveelheid gewenste yoghurtachtige aromaverbindingen, zoals diacetyl en acetoïne, te verhogen. Daardoor is het een veelbelovend cleanlabel-hulpmiddel voor zowel functionele als sensorische verbetering.
(vgl. Kalla-Berthold et al., 2023; Matysek et al., 2024)

Sonicatie heeft aanzienlijke effecten op erwteneiwit: ultrasone verkleining van de deeltjesgrootte en modificatie leiden tot betere functionaliteiten als voedingsadditief.

FE-SEM-beelden (vergrotingen van 400x en 2000x, schaalbalk: 10 µm) van onbehandelde (UT) en
ultrasoon behandelde (T) erwteneiwitmonsters (PP).
Studie en afbeelding: ©Kalla-Berthold et al., 2023

Ultrasone extractor UIP4000hdT voor de extractie en modificatie van plantaardige eiwitten met een hoge verwerkingscapaciteit

Sonicator UIP4000hdT voor de extractie en modificatie van plantaardige eiwitten met een hoge verwerkingscapaciteit

Voorbeeld: voordelen van ultrasoon behandeld hennepeiwit

Ultrasone extractie van hennepeiwit biedt verschillende opmerkelijke voordelen, vooral voor het opwaarderen van ontvet hennepzaadafval tot ingrediënten met een hogere waarde. In de geüploade studie verbeterde ultrasoon ondersteunde extractie de totale eiwitterugwinning en zuiverheid in vergelijking met conventionele extractie. Het beste gecombineerde proces bereikte ongeveer 62% eiwitterugwinning en ongeveer 76% zuiverheid wanneer het werd gecombineerd met een HPP-voorbehandeling. Het proces verbeterde ook de extractie van aminozuren in alle isolaten, wat wijst op een hogere voedingskundige opbrengst, zonder grote zichtbare schade aan de eiwitbandpatronen op SDS-PAGE te veroorzaken. Over het geheel genomen ondersteunen de bevindingen ultrasoon geluid als een milieuvriendelijkere, efficiëntere extractiebenadering die de verwerkingsintensiteit kan verminderen en kan helpen bijproducten van hennep om te zetten in nuttige eiwitingrediënten voor voedingsmiddelen en nutraceutische producten.
(vgl. Cabral et al. 2023)

Voorbeeld: ultrasone extractie van eiwithydrolysaat uit rijstzemelen

Ultrasone extractie van rijsteiwithydrolysaat biedt duidelijke functionele voordelen, omdat ultrasoon geluid de afgifte van eiwitten uit rijstzemelen verbetert door celstructuren te ontwrichten en de massaoverdracht te verbeteren, waardoor de extractie efficiënter wordt dan conventionele benaderingen. In de studie werd de extractie met succes geoptimaliseerd bij een verhouding tussen vaste stof en vloeistof van 0,43, een amplitude van 48,25% en een duur van 29,89 minuten. Ultrasoon ondersteunde enzymatische hydrolyse bevorderde ook de vorming van hydrolysaten met een sterke bioactiviteit, waaronder een hoge ACE-remmende activiteit en antioxidantpotentieel. De auteurs concluderen dat ultrasoon geluid een effectieve techniek is, niet alleen voor eiwitextractie, maar ook voor het versnellen van enzymatische hydrolyse, waardoor rijstzemelen kunnen worden omgezet in bioactieve eiwitingrediënten met een hogere waarde.
(vgl. Hayta et al., 2020)

Voordelen voor fabrikanten van voedingsmiddelen en supplementen

Betere productkwaliteit
Sonicatie kan bijdragen aan een gladdere textuur en een gladder mondgevoel in vloeibare eiwitproducten, verbeterde homogeniteit in suspensies en voormengsels, minder zichtbare sedimentatie in eiwitdranken en consistentere functionele prestaties tussen batches.
Efficiëntere verwerking
Ultrasoon geluid kan de verwerking intensiveren door dispersie en hydratatie te versnellen en continue inlinebehandeling mogelijk te maken. De studie naar havereiwit meldt dat het ontwerp met een doorstroomcel hogere dichtheden mogelijk maakt ondanks een hoge massadoorvoer en daarom kan bijdragen aan een hogere efficiëntie en grotere industriële relevantie dan een gebruikelijke batchopstelling.
Grotere flexibiliteit bij het formuleren
Sonicatie is nuttig voor moeilijk te verwerken formuleringen met plantaardige eiwitten, eiwitrijke kant-en-klare dranken (RTD), basisformuleringen voor supplementen en processen voorafgaand aan homogenisatie, hydrolyse of droging. Het artikel wijst op de relevantie voor plantaardige dranken, slurries en daaropvolgende hydrolysestappen.
Betere mogelijkheden voor opschaling
Vastgelegde sonicatieparameters zoals amplitude, intensiteit, energiedichtheid, verblijftijd en tegendruk ondersteunen de overdracht van processen uit het laboratorium naar proefproductie en industriële productie. De geüploade studie legt bijzondere nadruk op deze parameters voor het ontwerpen van schaalbare continue verwerking.

Industriële verwerking van plantaardige eiwitten met de inlinesonicator UIP6000hdT van Hielscher

Industriële sonicator UIP6000hdT (6kW) voor inlineverwerking van eiwitsuspensies

Waarom het gebruik van sonicatoren van Hielscher voordelen biedt

Sonicatoren van Hielscher zijn aantrekkelijk voor eiwitverwerking omdat ze een gecontroleerde en reproduceerbare ultrasone behandeling mogelijk maken. Voor fabrikanten ligt het echte voordeel niet alleen in het opwekken van cavitatie, maar in het opwekken ervan onder vastgelegde en schaalbare omstandigheden.

Gecontroleerde sonicatieparameters
Met de systemen van Hielscher die in de studie werden gebruikt, konden de onderzoekers werken met vastgelegde amplitudes, intensiteiten en energiedichtheden, zowel in batchmodus als in een doorstroomcel. Dit ondersteunt systematische procesontwikkeling en opschaling.
Mogelijkheden voor batches en doorstroomcellen
Fabrikanten kunnen sonicatie in batches evalueren en vervolgens overstappen op continue inlineverwerking. Het geüploade artikel toont aan dat continue sonicatie in een doorstroomcel beter kan presteren dan batchbehandeling wat betreft suspensiestabiliteit en industriële relevantie.
Procesontwerp voor industriële verwerkingscapaciteit
De studie toont aan dat tegendruk, verblijftijd en massadebiet belangrijke variabelen zijn bij continue sonicatie. Dit is van belang voor fabrikanten, omdat ultrasone behandeling hierdoor een volwaardig hulpmiddel voor procestechniek wordt in plaats van uitsluitend een laboratoriumtechniek.
Ondersteuning voor moeilijk te verwerken eiwitsystemen
Het artikel benadrukt dat het afstemmen van producteigenschappen zoals deeltjesgrootte, suspensiestabiliteit, oplosbaarheid en viscositeit van groot belang is voor plantaardige suspensies. Het vermeldt ook dat sonicatoren weinig ruimte innemen, hoge concentraties vaste stoffen aankunnen en een unieke combinatie van fysische en chemische effecten bieden.

Typische toepassingen
Ultrasone eiwitverwerking is relevant voor

dranken met plantaardige eiwitten op basis van haver, erwten, soja, rijst, tuinbonen of mengsels;
met eiwit verrijkte zuivel- en niet-zuiveldranken;
suspensies van voedingssupplementen en vloeibare shots;
eiwitdispersies vóór homogenisatie of emulgering;
en voormengsels voor sproeidrogen of verdere functionalisering.

Ultrasoon geluid als schaalbare technologie voor eiwitverwerking

Sonicatie helpt fabrikanten van voedingsmiddelen en supplementen de eiwitfunctionaliteit te verbeteren waar conventioneel mengen alleen vaak zijn grenzen bereikt. Door dispersie te intensiveren, de deeltjesgrootte te verkleinen, opgeloste eiwitfracties te vergroten en suspensies te stabiliseren, kan ultrasoon geluid meetbare voordelen opleveren voor de productkwaliteit en procesefficiëntie. De geüploade studie ondersteunt dit standpunt voor havereiwitconcentraten en geeft aan dat continue sonicatie in een doorstroomcel bijzonder veelbelovend is voor industriële verwerking.
Sonicatoren van Hielscher bieden een praktische route van haalbaarheid op laboratoriumschaal naar industriële toepassing. Het gebruik ervan in gepubliceerd onderzoek naar eiwitverwerking, waaronder de geüploade studie naar havereiwit, laat zien hoe ultrasone behandeling kan worden ontwikkeld tot een gecontroleerde en schaalbare productiestap voor fabrikanten van voedingsmiddelen en voedingssupplementen.

De onderstaande tabel geeft u een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasoonapparaten:

Batchvolume	Debiet	Aanbevolen apparaten
1 tot 500mL	10 tot 200mL/min	UP100H
10 tot 2000mL	20 tot 400mL/min	UP200Ht, UP400St
0,1 tot 20L	0,2 tot 4L/min	UIP2000hdT
10 tot 100L	2 tot 10L/min	UIP4000hdT
15 tot 150L	3 tot 15L/min	UIP6000hdT
n.v.t.	10 tot 100L/min	UIP16000hdT
n.v.t.	hoger	cluster van UIP16000hdT

Ontwerp, productie en advies – kwaliteit uit Duitsland

Ultrasoonapparaten van Hielscher staan bekend om hun hoogste kwaliteits- en ontwerpnormen. Dankzij hun robuustheid en eenvoudige bediening kunnen onze ultrasoonapparaten soepel in industriële installaties worden geïntegreerd. Ultrasoonapparaten van Hielscher kunnen zware omstandigheden en veeleisende omgevingen gemakkelijk aan.

Hielscher Ultrasonics is een ISO-gecertificeerd bedrijf en legt bijzondere nadruk op ultrasoonapparaten met hoge prestaties met de modernste technologie en een gebruiksvriendelijk ontwerp. Uiteraard voldoen ultrasoonapparaten van Hielscher aan de CE-voorschriften en aan de eisen van UL, CSA en RoHs.

Ultrasone homogenisatoren met hoge afschuiving worden gebruikt voor verwerking op laboratorium-, tafelmodel-, proef- en industriële schaal.

Hielscher Ultrasonics produceert ultrasone homogenisatoren met hoge prestaties voor mengtoepassingen, dispersie, emulgering en extractie op laboratorium-, proef- en industriële schaal.

Verwante onderwerpen

Veelgestelde vragen

Wat is het verschil tussen plantaardige en dierlijke eiwitten?

Plantaardige en dierlijke eiwitten verschillen voornamelijk in aminozuurprofiel, verteerbaarheid en de bijbehorende voedingsmatrix. Dierlijke eiwitten worden doorgaans als complete eiwitten beschouwd, omdat ze alle essentiële aminozuren leveren in verhoudingen die nauw aansluiten bij de menselijke behoeften en vaak goed verteerbaar zijn. Veel plantaardige eiwitten bevatten minder van één of meer essentiële aminozuren, zoals lysine in granen of methionine in peulvruchten, en kunnen minder goed verteerbaar zijn vanwege vezels, polyfenolen of antinutritionele factoren. Vanuit voedingskundig oogpunt kunnen plantaardige eiwitten echter nog steeds volledig in de menselijke behoeften voorzien wanneer ze in voldoende hoeveelheden en met aanvullende bronnen worden geconsumeerd.

Welke eigenschappen moeten plantaardige eiwitten als voedingsadditief bieden?

Als voedingsadditieven moeten plantaardige eiwitten zowel voedingskundige als functionele kwaliteit bieden. Ze moeten een goede balans van essentiële aminozuren, een hoge verteerbaarheid, lage gehalten aan antinutritionele verbindingen en een goede beheersing van veiligheid en allergenen hebben. Technologisch moeten ze nuttige eigenschappen bieden, zoals oplosbaarheid, emulgering, schuimvorming, gelvorming, waterbinding, hittestabiliteit en een neutrale of aanvaardbare smaak en kleur, zodat ze in voedingsmiddelen kunnen worden verwerkt zonder de textuur of sensorische kwaliteit aan te tasten.

Wat is een eiwitisolaat?

Een eiwitisolaat is een geraffineerd eiwitingrediënt waaruit de meeste niet-eiwitcomponenten, zoals vet, zetmeel en vezels, zijn verwijderd, waardoor een hoge eiwitconcentratie overblijft, vaak boven ongeveer 80–90% op basis van de droge stof. Eiwitisolaten worden geproduceerd om geconcentreerd eiwit te leveren met verbeterde functionaliteit en een beter voorspelbare samenstelling voor gebruik in voedingsmiddelen, voeding of industriële toepassingen.

Wat is gehydrolyseerd eiwit?

Gehydrolyseerd eiwit is eiwit dat door een enzymatische, zure of soms thermische behandeling gedeeltelijk is afgebroken tot kleinere peptiden en vrije aminozuren. Dit proces verhoogt de verteerbaarheid en verandert vaak functionele eigenschappen zoals oplosbaarheid, emulgerend gedrag en bioactiviteit. In sommige gevallen bevatten gehydrolyseerde eiwitten ook peptiden met specifieke biologische effecten, zoals antioxidantactiviteit of ACE-remmende activiteit.

Literatuur / referenties

Höhme-Matthes, L., A.Krause, F. Schulnies, S. Kleinschmidt, T. Kleinschmidt (2025): Characterization of Batch and Flow Cell Ultrasonication in the Processing of Oat Protein Concentrates to Obtain Higher Efficiency and Scalability. Journal of Food Process Engineering 48, no. 6: e70164.
Cabral, E.M.; Zhu, X.; Garcia-Vaquero, M.; Pérez-Vila, S.; Tang, J.; Gómez-Mascaraque, L.G.; Poojary, M.M.; Curtin, J.; Tiwari, B.K. (2023): Recovery of Protein from Industrial Hemp Waste (Cannabis sativa, L.) Using High-Pressure Processing and Ultrasound Technologies. Foods 2023, 12, 2883.
Hayta, M., Benli, B., İşçimen, E.M. et al. (2020): Optimization of antihypertensive and antioxidant hydrolysate extraction from rice bran proteins using ultrasound assisted enzymatic hydrolysis. Journal of Food Measurement and Characterization 14, 2020. 2578–2589.
Antonio J. Vela, Marina Villanueva, Ángela García Solaesa, Felicidad Ronda (2021): Impact of high-intensity ultrasound waves on structural, functional, thermal and rheological properties of rice flour and its biopolymers structural features. Food Hydrocolloids, Volume 113, 2021.
Kalla-Bertholdt, A.-M.; Baier, A.K.; Rauh, C. (2023): Influence of High-Intensity Ultrasound on Characteristics and Bioaccessibility of Pea Protein in Fiber-Enriched Suspensions. Foods 2023, 12, 3160.
Julia Matysek, Anne Baier, Ann-Marie Kalla-Bertholdt, Sandra Grebenteuch, Sascha Rohn, Cornelia Rauh (2024): Effect of ultrasound and fibre enrichment on aroma profile and texture characteristics of pea protein-based yoghurt alternatives. Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 93, 2024.