Ultrasoon verbeterde kombucha fermentatie

Kombucha is een gefermenteerde drank met thee, suiker, bacteriën, gist en vaak een klein beetje sap, fruit of kruiden als smaakstof. Kombucha, maar ook gefermenteerd sap en groentesappen staan erom bekend dat ze positieve effecten hebben op de gezondheid en de microbiota en het immuunsysteem versterken. Gecontroleerde ultrasoonbehandeling verbetert de productie van kombucha en andere gefermenteerde dranken op verschillende manieren: Ultrasoon geluid kan de groei van gist en bacteriën stimuleren tijdens de fermentatie; polyfenolen, flavonoïden en aroma's extraheren uit fruit, groente en kruiden; en ook toegepast als niet-thermische pasteurisatiemethode voor microbiële reductie vóór het verpakken. Hielscher ultrasoonapparaten zijn nauwkeurig regelbaar en kunnen de meest geschikte ultrasone intensiteit leveren voor elke behandelingsstap bij de productie van gefermenteerde dranken.

Kombucha en Gefermenteerde Dranken

Kombucha wordt geproduceerd door gesuikerde thee te fermenteren met behulp van een "Symbiotic Culture Of Bacteria and Yeast" (SCOBY), ook wel een "moeder” of "thee paddestoel”. De verscheidenheid en verhouding van microbiële populaties in een SCOBY kan aanzienlijk variëren. De gistcomponent omvat over het algemeen Saccharomyces cerevisiae, samen met andere soorten Zygosaccharomyces, Candida, Kloeckera/Hanseniaspora, Torulaspora, Pichia, Brettanomyces/Dekkera, Saccharomyces, Lachancea, Saccharomycoides, Schizosaccharomyces, en Kluyveromyces; de bacteriële component omvat bijna altijd Komagataeibacter xylinus (voorheen Gluconacetobacter xylinus), die de door de gisten geproduceerde alcoholen vergist tot azijnzuur en andere zuren, waardoor de zuurtegraad wordt verhoogd en het ethanolgehalte wordt beperkt.
Ook andere gefermenteerde dranken, zoals gefermenteerde vruchten- en groentesappen, worden geënt met bacteriën en gist.
Een behandeling met ultrageluid kan de efficiëntie van de fermentatie en de kwaliteitskenmerken van de gefermenteerde drank, waaronder het nutriëntengehalte en de smaak, verbeteren.

Informatieaanvraag




Let op onze Privacybeleid.


Ultrasone bioreactor met ultrasone sonde van 2000 watt voor verbeterde fermentatieprocessen, bv. voor de productie van kombucha en andere gefermenteerde dranken.

Ultrasone bioreactor voor de stimulering van de groei van bacteriën en gisten. Ultrasone stimulatie van micro-organismen resulteert in verbeterde fermentatieprocessen.

Hoe verbetert ultrageluid de fermentatie van kombucha?

  • Efficiëntere gisting
  • Extractie van voedingsbestanddelen (bv. polyfenolen, flavonoïden, enz.)
  • Extractie van smaakstoffen
  • Conservering, microbiële stabilisatie

Ultrasoon geïntensiveerde Kombucha fermentatie

Van ultrasone geluidsgolven is bekend dat ze de groei van bacteriën en gist stimuleren. Een gecontroleerde milde sonicatie van kombuchaculturen (SCOBY, ook bekend als theepaddestoel, theeschimmel of Mantsjoerische paddestoel) kan daarom het fermentatieproces bevorderen en leiden tot een hogere opbrengst van kombucha in een versnelde fermentatietijd.
Ultrasoon gestimuleerde fermentatie vertoont een verhoogde membraanpermeabilisatie en daardoor een verhoogde massaoverdracht. De sonomechanische behandeling door ultrageluidsgolven perforeert de celwanden en plasmamembranen van micro-organismen (een proces dat sonoporatie wordt genoemd). Sommige cellen kunnen zelfs worden gescheurd. Deze ontwrichte cellen geven groeibevorderende factoren vrij, zoals vitaminen, nucleotiden, aminozuren en enzymen, die de groei van zowel celintacte als membraangecompromitteerde bacteriën kunnen stimuleren.
Ultrasone behandeling vóór de fermentatie en in de lag- en logfasen vertoonden de meest prominente effecten op de stimulering van de bacteriële groei.

Ultrasone behandeling van micro-organismen kan hun groei stimuleren en zo latere fermentatieprocessen verbeteren. (grafiek aangepast van Michal Komoniczak)

Ultrasone stimulatie van microbiële groei is het doeltreffendst wanneer ultrageluid wordt toegepast vóór de fermentatie of in de lag- en logfasen.

Ultrasone stimulatie van de fermentatie van appelsap

Ultrasoon sondetoestel voor de extractie en fermentatie van vruchten- en groentesappen.Onderzoek toonde aan dat ultrasone behandeling in de lagefase en de logaritmische fase tijdens de fermentatie van appelsap de microbiële groei bevorderde en de biotransformatie van appelzuur in melkzuur intensiveerde. Bijvoorbeeld, na sonicatie in de lagefase gedurende 0,5 uur bereikten het kiemgetal en het melkzuurgehalte in de met ultrasone trillingen behandelde monsters bij 58,3 W/L 7,91 ± 0,01 Log CFU/mL en 133,70 ± 7,39 mg/L, die significant hoger waren dan die in de niet met ultrasone trillingen behandelde monsters. Bovendien had ultrasoonbehandeling in de lagefase en de logaritmische fase complexe invloeden op het metabolisme van appelfenolen zoals chlorogeenzuur, caffeïnezuur, procyanidine B2, catechine en galluszuur. Ultrasoon geluid kon een positieve invloed hebben op de hydrolyse van chlorogeenzuur tot cafeïnezuur, de omzetting van procyanidine B2 en de decarboxylering van galluszuur. Het metabolisme van organische zuren en vrije aminozuren in de gesoniceerde monsters was statistisch gecorreleerd met het fenolmetabolisme, wat impliceert dat ultrageluid de fenolderivatie ten goede kan komen door het microbiële metabolisme van organische zuren en aminozuren te verbeteren. (cf. Wang et al., 2021)

Ultrasoon verbeterde sojamelkfermentatie

Het onderzoeksteam van Ewe et al. (2012) onderzocht de effecten van ultrageluid op de metabolische efficiëntie van stammen van lactobacillen (Lactobacillus acidophilus BT 1088, L. fermentum BT 8219, L. acidophilus FTDC 8633, L. gasseri FTDC 8131) tijdens de fermentatie van sojamelk. Er werd vastgesteld dat de ultrasone behandeling de celmembranen van de bacteriën permeabiliseerde. De gepermeabiliseerde celmembranen resulteerden in een verbeterde nutriënteninternalisatie en daaropvolgende groeiverbetering (P ≺ 0.05). Hogere amplitudes en een langere duur van de sonicatiebehandeling bevorderden de groei van lactobacillen in sojamelk, met levensvatbare tellingen van meer dan 9 log CFU/mL. De intracellulaire en extracellulaire β-glucosidase specifieke activiteiten van lactobacillen werden ook verhoogd (P ≺ 0.05) door ultrasoonbehandeling, wat leidde tot een verhoogde bioconversie van isoflavonen in sojamelk, met name genistine en malonyl genistine tot genisteïne. De resultaten van deze studie tonen aan dat ultrasone behandeling van lactobacillencellen de β-glucosidase-activiteit van cellen bevordert (P ≺ 0.05) ten voordele van een verhoogde (P ≺ 0.05) bioconversie van isoflavonglucosiden tot bioactieve aglyconen in sojamelk. (cf. Ewe et al., 2012)

Ultrasoonbehandeling perforeert de celmembranen van lactobacillen, wat de opname van voedingsstoffen en de groei van lactobacillen in sojamelk bevordert. Dit resulteerde in verhoogde b-glucosidase enzymactiviteiten bij fermentatie.

Rasterelektronenmicrofoto's van lactobacillen zonder behandeling (A) en lactobacillen behandeld met ultrageluid bij 60% amplitude gedurende 3 min (B). Cirkels tonen gescheurde cellen en cellen met poriën.
(Studie en beelden: ©Ewe et al., 2012)

Extractie van voedingsstoffen en aroma's in kombucha en gefermenteerde dranken

Gefermenteerde thee-, sap- en groentedranken, bv. gefermenteerd appel- of moerbeisap of met vruchten geïnfuseerde kombuchas, hebben veel baat bij een ultrasone behandeling, zowel qua smaak als qua nutriënten. De ultrageluidsgolven verstoren de celstructuren van het plantaardige materiaal en maken intracellulaire verbindingen zoals aroma's, polyfenolen, antioxidanten en flavonoïden vrij. Tegelijkertijd zorgt ultrasone homogenisatie voor een uniform gedispergeerde en geëmulgeerde drank, waardoor fasescheiding wordt voorkomen en de drank er voor de consument aantrekkelijk uitziet. Hieronder ziet u een voorbeeld van een ultrasoon behandelde duindoornbessen-kombucha zonder fasescheiding in vergelijking met een onbehandelde versie.
Lees meer over ultrasone extractie van smaak en voedingsstoffen!

Ultrasone trillingen met hoge intensiteit worden in biochemische reactoren ingevoerd om de fermentatieprocessen te verbeteren.

Ultrasone bioreactor met 4x UIP4000hdT voor verbeterde gistingsprocessen

Echografie voor Kombucha Bewaring

Ultrasone inline homogenisator voor sap-, zuivel- en eipasteurisatieUltrasone behandeling kan microben beïnvloeden door ze te stimuleren of te inactiveren. Ook enzymen worden door sonicatie beïnvloed: Ultrasoon geluid kan de eigenschappen van enzymen, substraten en hun reacties veranderen. Deze effecten van ultrasoon geluid met een lage frequentie worden in de voedselverwerking gebruikt als een niet-thermisch alternatief voor het pasteuriseren van voedsel en dranken. Sonificatie biedt het voordeel van nauwkeurige controle over de procesparameters zoals amplitude, tijd, temperatuur en druk, waardoor een gerichte inactivering van micro-organismen mogelijk wordt. Door de microbiële belasting van kombucha en gefermenteerde dranken te inactiveren, kunnen de houdbaarheid en de stabiliteit van het product worden verbeterd. Een vermindering van het aantal microben en enzymen vergemakkelijkt de commerciële distributie doordat het eindproduct langer houdbaar is. Ultrasoonbehandeling is een niet-thermische pasteurisatiemethode, die reeds wordt gebruikt in de commerciële levensmiddelenverwerking, zoals de pasteurisatie van sappen. Vooral bij hogere amplitudes inactiveert ultrageluid bacteriën en gist door de celwanden te beschadigen. Dit resulteert in een langzamere of gestopte microbiële groei. Kwaw et al. (2018) onderzochten bijvoorbeeld de ultrasone als niet-thermische pasteurisatiestrategie voor melkzuurgefermenteerd moerbeisap. Ultrasoon behandeld gefermenteerd moerbeisap had een hoger gehalte aan fenolische verbindingen (1700,07 ± 2,44 μg/mL) dan de controle, een onbehandeld gefermenteerd moerbeisap. "Van de afzonderlijke niet-thermische behandelingen veroorzaakte ultrasoonbehandeling een significant (p < 0.05) toename van de fenolische en antioxidant eigenschappen van het melkzuurgefermenteerde moerbeiensap in vergelijking met de gepulseerde lichtbehandeling." (Kwaw et al., 2018) Hoewel kombucha een drank is die bekend staat om zijn levensculturen, kan een gecontroleerde vermindering van microben worden gebruikt om de houdbaarheid van commercieel gedistribueerde kombucha-dranken te verlengen. Regelmatige thermische pasteurisatie doodt alle levende gisten en bacteriën die normaal in kombucha aanwezig zijn en een van de belangrijkste factoren zijn voor de gezondheidsbevorderende effecten. Ultrasone pasteurisatie is een niet-thermische conserveringsmethode, die gebruikt kan worden om het aantal micro-organismen te verminderen of volledig te elimineren. Dit betekent dat commerciële producenten ultrasoon geluid bij lagere amplitudes en gedurende kortere perioden kunnen toepassen om het aantal bacteriën en gisten te verlagen zonder ze volledig te elimineren. Daarbij zijn nog steeds levende culturen in de kombucha aanwezig, zij het in lagere aantallen, zodat de houdbaarheid en de bewaartijd worden verbeterd.

Wetenschappelijk bewezen resultaten van ultrasoon behandelde kombucha

Dornan et al. (2020) onderzochten de effecten van ultrasoon geluid met lage frequentie op kombucha gemaakt met duindoornbessen met behulp van de ultrasone processor UIP500hdT. Het onderzoeksteam kon meerdere gunstige effecten van ultrasoonbehandeling op de bereiding van duindoornbessen en de daaropvolgende kombucha-fermentatie aantonen.

Ultrasone Duindoorn Bessen Extractie

Verse hele duindoornbessen (ook bekend als sanddorne; H. rhamnoides cv. Sunny) werden gedurende 2 minuten gepureerd met een Vitamix-blender. Een volume dH2O gelijk aan 30% van het oorspronkelijke volume van de puree werd toegevoegd en gemengd. Er werd ultrageluid (90 W, 20 kHz, 10 min) toegepast op 200 mL van de verdunde puree met een UIP500hdT ultrasone processor (Hielscher Ultrasonics, Duitsland). De behandelingstijd werd gekozen om de voedingsstoffen te optimaliseren en het monster in een versachtige toestand te houden. De resultaten van ultrasone extractie laten een significante (P ≺ 0.05) toename zien met 10% van de extractieopbrengst van pulp (van 19.04 ± 0.08 tot 20.97 ± 0.29%) en met 7% voor zaad (van 14.81 ± 0.08 tot 15.83 ± 0.28%). Deze toename van de olieopbrengst benadrukt de functionaliteit van sonicatie als een efficiënte en groene technologie om de waarde van de grondstof te maximaliseren. Ultrasone extractie van duindoornbessen resulteerde in een hogere olieopbrengst, een kortere verwerkingstijd, een lager energieverbruik en het vermijden van gevaarlijke solventen.

Informatieaanvraag




Let op onze Privacybeleid.


Ultrasone homogenisering van duindoornbes-kombucha

De ultrasonisch behandelde duindoorns (sanddorne) bessenkombucha vertoonde een aanzienlijk verbeterde stabiliteit van het product. Op dag 21 van de opslag bleef de gesonificeerde bessenkombucha homogeen. Het feit dat gedurende de hele studie (21 dagen, zie onderstaande foto) geen synerese werd waargenomen in gesoniceerde bessenkombucha, toont aan dat ultrageluid alleen al een effectieve emulgatietechniek is waarmee productstabiliteit kan worden bereikt en fasescheiding kan worden voorkomen.

Ultrasoonbehandeling verbetert de stabiliteit van kombucha met duindoornbessen.

Duindoornpuree (P) zonder en met ultrageluidsbehandeling (P+US) op dag 0 en 21.
Studie en foto: ©Dornan et al., 2020.

Ultrasoonbehandeling om gisting te stoppen

Er werden vier monsters kombucha gemaakt: K (kombucha), K+US (kombucha + ultrageluid), K+S (kombucha + sacharose), en K+S+US (kombucha + sacharose + ultrageluid). Alle monsters werden bereid met 200 mL duindoornpuree (P) of P+US en 12,5 g SCOBY. K bestond uit P en SCOBY. K+US bestond uit P+US en SCOBY. K+S bestond uit P, 15,0 g sacharose en SCOBY. K+S+US bestond uit P+US, 15,0 g sacharose en SCOBY. Alle monsters werden gedurende vijf dagen op een donkere plaats bij kamertemperatuur laten fermenteren. Een tweede sonicatiebehandeling (90 W, 20 kHz, 10 min) werd toegepast op K+US en K+S+US om de fermentatie op dag 5 te stoppen.

Ultrasone conserveringseffecten op kombucha

In kombucha van duindoorns verminderde sonicatie de initiële microbiële belasting met 2,6 log CFU/mL, waardoor het fermentatieproces op een bepaald tijdstip werd stopgezet om overgisting te voorkomen. Bovendien helpt de gecontroleerde microbiële reductie de houdbaarheid en stabiliteit van het eindproduct te vergroten, wat de commerciële distributie van kombucha vergemakkelijkt.
Lees meer over ultrasoonisering als niet-thermische sap pasteurisatie methode!

Algemene resultaten van ultrasoon behandelde kombucha

Ultrasoonbehandeling verminderde de initiële microbiële belasting met 2,6 log CFU/mL, verhoogde de ORAC-waarde met 3% en verhoogde de wateroplosbaarheidsindex (WSI) met 40% (van 6,64 tot 9,29 g/g) zonder synerese. De resultaten van deze studie suggereren dat toepassing van ultrasoonbehandeling de fenolische functionaliteit tijdens fermentatie kan verbeteren en in staat is om vermindering van de synerese, verhoging van de olieopbrengst, vermindering van de microbiële belasting en verhoging van de ORAC met een minimaal verlies aan voedingskwaliteit. (cf. Dornan et al., 2020)

Ultrasone apparatuur voor beter kombucha brouwen

Hielscher Ultrasonics ontwerpt, vervaardigt en distribueert hoogwaardige ultrasoonapparaten, ultrasone bioreactoren en accessoires voor verbeterde fermentatie-, extractie- en pasteurisatieprocessen die worden gebruikt in de levensmiddelenindustrie & productie van dranken. Hielscher ultrasone voedselverwerkingssystemen worden voor tal van 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. De precieze afstemming van amplitudes en de mogelijkheid om te schakelen tussen lage en hoge amplitudes zijn belangrijk om micro-organismen te stimuleren of te inactiveren. Dezelfde ultrasoonmachine kan dus worden gebruikt om micro-organismen te stimuleren, waardoor de fermentatie toeneemt, of om micro-organismen te inactiveren voor pasteurisatie.
State-of-the-art technologie, hoge prestaties en geavanceerde software maken Hielscher Ultrasonics’ betrouwbare werkpaarden in uw levensmiddelenfermentatieproces. 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.

Processtandaardisatie met Hielscher Ultrasonics

Hielscher ultrasoonapparaten kunnen op afstand worden bediend via browserbesturing. Sonicatieparameters kunnen worden bewaakt en nauwkeurig worden aangepast aan de procesvereisten.Producten van levensmiddelenkwaliteit moeten worden geproduceerd in overeenstemming met Good Manufacturing Practices (GMP) en onder gestandaardiseerde verwerkingsspecificaties. De digitale extractiesystemen van Hielscher Ultrasonics worden geleverd met intelligente software, waarmee het geluidsproces eenvoudig en nauwkeurig kan worden ingesteld en aangestuurd. De automatische gegevensregistratie schrijft alle ultrasone procesparameters zoals ultrasone energie (totale en netto energie), amplitude, temperatuur, druk (bij montage van temperatuur- en druksensoren) met datum- en tijdstempel op de ingebouwde SD-kaart. Hierdoor kunt u elk ultrasoon verwerkt lot herzien. Tegelijkertijd is de reproduceerbaarheid en de continue hoge productkwaliteit gewaarborgd.
Hielscher Ultrasonics’ industriële ultrasone processoren kunnen zeer hoge amplitudes leveren. Amplituden tot 200µm kunnen eenvoudig continu worden gebruikt in 24/7 werking. Voor nog hogere amplitudes zijn op maat gemaakte ultrasone sonotrodes beschikbaar. De robuustheid van de ultrasone apparatuur van Hielscher maakt 24 uur per dag, 7 dagen per week, 24 uur per dag, 7 dagen per week en in veeleisende omgevingen mogelijk.
Neem contact met ons op om meer te weten te komen over de kenmerken en mogelijkheden van onze ultrasone pasteurisatiesystemen. Wij bespreken graag uw toepassing met u!

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

batch Volume Stroomsnelheid Aanbevolen apparaten
1 tot 500 ml 10 tot 200 ml / min UP100H
10 tot 2000 ml 20 tot 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 tot 20L 0.2 tot 4L / min UIP2000hdT
10 tot 100L 2 tot 10 l / min UIP4000hdT
na 10 tot 100 l / min UIP16000
na grotere cluster van UIP16000

Neem contact met ons op! / Vraag ons!

Vraag voor meer informatie

Gebruik het onderstaande formulier om aanvullende informatie aan te vragen over ultrasone processoren, toepassingen en prijs. Wij bespreken graag uw proces met u en bieden u een ultrasoon systeem aan dat aan uw eisen voldoet!









Let op onze Privacybeleid.


Ultrasone high-shear homogenisatoren worden gebruikt in het lab, op de werkbank, in pilootproeven en in industriële processen.

Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren voor mengtoepassingen, dispersie, emulsificatie en extractie op laboratorium-, pilot- en industriële schaal.



Literatuur / Referenties

Feiten die de moeite waard zijn om te weten

Kombucha gisting

De voorwaarde “kombucha” en het productieproces van kombucha is niet wettelijk geregeld. Dit betekent dat veel gefermenteerde dranken als kombuchadrank worden verkocht, maar in de traditionele zin “kombucha” is een gefermenteerde theedrank. Kombucha wordt gemaakt door de kombuchacultuur toe te voegen aan een bouillon van gesuikerde thee. De suiker dient als voedingsstof voor de SCOBY die de bacteriën en de gist in de suikervloeistof laat groeien. De azijnzuurbacteriën in kombucha zijn aëroob, wat betekent dat ze zuurstof nodig hebben voor hun groei en activiteit. Tijdens de fermentatie vindt een biochemische omzetting plaats, waarbij sucrose wordt omgezet in fructose en glucose. Fructose en glucose worden vervolgens omgezet in gluconzuur en azijnzuur. Daarnaast bevat kombucha enzymen en aminozuren, polyfenolen, en diverse andere organische zuren die per bereiding verschillen. Andere specifieke bestanddelen zijn ethanol, glucuronzuur, glycerol, melkzuur, usnic zuur, B-vitaminen, en vitamine C. Het alcoholgehalte van kombucha is meestal minder dan 0,5%, omdat de bacteriestam Komagataeibacter xylinus ethanol omzet in zuren (zoals azijnzuur). Langere fermentatie verhoogt echter het alcoholgehalte. Overgisting genereert grote hoeveelheden zuren, vergelijkbaar met azijn. Kombucha-dranken hebben doorgaans een pH-waarde van ca. 3,5.


Ultrasoon geluid met hoge prestaties! Hielscher's productassortiment bestrijkt het volledige spectrum van de compacte laboratorium ultrasoonmachine over bench-top units tot full-industriële ultrasoon systemen.

Hielscher Ultrasonics vervaardigt hoogwaardige ultrasone homogenisatoren van Laboratorium naar industrieel formaat.