Homogenizacja soków i smoothie za pomocą ultradźwięków dużej mocy
Soki, smoothie i napoje wymagają niezawodnej i wydajnej homogenizacji, aby uzyskać pożądany smak i konsystencję oraz długotrwałą stabilność. Homogenizatory ultradźwiękowe o wysokiej intensywności ścinania są szeroko stosowane w przemyśle spożywczym i napojowym do produkcji soków, napojów, przecierów i sosów najwyższej jakości. Jako obróbka nietermiczna homogenizacja ultradźwiękowa o wysokiej intensywności ścinania zapobiega degradacji termicznej witamin i związków bioaktywnych, zapewniając jednocześnie wyjątkową stabilność i gładkość.
- Poprawa profilu smakowego dzięki ekstrakcji
- Zwiększona wydajność uzyskiwania soku
- Wyższa wartość pod względem mikroskładników odżywczych
- Zwiększona słodycz bez dodatkowego cukru (ultradźwięki ekstrahują naturalny cukier wewnątrzkomórkowy, udostępniając go w ten sposób kubkom smakowym)
- Zwiększona biodostępność fitoskładników odżywczych
- Gładka konsystencja
- Inaktywacja enzymów
- Stabilizacja mikrobiologiczna
- Wydłużony okres przydatności do spożycia
Homogenizator ultradźwiękowy o wysokiej intensywności ścinania ze szklaną komorą przepływową do obróbki soków, smoothie, przecierów i sosów.
Homogenizacja ultradźwiękowa soków, smoothie i napojów przy wysokiej intensywności ścinania
Poprawa stabilności dzięki ultradźwiękom – zapobieganie rozdzielaniu faz i sedymentacji: Miąższ owoców i warzyw jest rozdrabniany na małe cząstki, co zapewnia wysoką stabilność, zapobiega sedymentacji i nadaje gładką konsystencję.
Ultradźwiękowa modyfikacja lepkości i konsystencji soku: Owoce i warzywa, takie jak jabłka, marchew, pomarańcze, grejpfruty, cytryny i pomidory, są bogate w pektyny. Pektyny to polisacharydy pełniące funkcję naturalnych stabilizatorów. Homogenizatory ultradźwiękowe ekstrahują pektyny z matrycy komórkowej i uwalniają je do soku, zwiększając w ten sposób jego lepkość i stabilność. Homogenizatory ultradźwiękowe doskonale nadają się zatem do wykorzystania naturalnych stabilizatorów, takich jak pektyny.
Poprawa profilu fitoskładników odżywczych dzięki ekstrakcji ultradźwiękowej: Homogenizatory ultradźwiękowe rozbijają matryce komórkowe i wspomagają uwalnianie uwięzionych w nich cząsteczek, takich jak witaminy, przeciwutleniacze, polifenole i flawonoidy, do produktu sokowego. Dzięki temu fitoskładniki odżywcze po spożyciu stają się bardziej biodostępne i łatwiej dostępne do wchłaniania.
Intensyfikacja profilu smakowego dzięki sonikacji: Homogenizatory ultradźwiękowe o wysokiej intensywności ścinania uwalniają nie tylko pektyny, lecz także cząsteczki substancji smakowych, olejki eteryczne, naturalne cukry i fitoskładniki odżywcze. (Informacje o poprawie profilu składników odżywczych dzięki ultradźwiękom przedstawiono w poniższym studium przypadku). Ekstrakcja ultradźwiękowa uwalnia z matrycy komórkowej cząsteczki bioaktywne, takie jak związki smakowe i witaminy, udostępniając je w ten sposób kubkom smakowym konsumenta.
Intensyfikacja profilu barwy dzięki sonikacji: Barwniki roślinne również znajdują się w matrycy komórkowej roślin. Homogenizatory ultradźwiękowe uwalniają barwniki roślinne, takie jak karotenoidy, chlorofil, betalaniny i antocyjany, oraz zmniejszają wielkość ich cząstek. Mniejsze cząstki barwników rozpraszają światło lepiej niż większe, dzięki czemu sok, przecier lub sos uzyskuje intensywniejszą barwę.
Ultradźwiękowa homogenizacja soków – liczne korzyści
Homogenizatory ultradźwiękowe o wysokiej intensywności ścinania zapewniają niezawodne i wydajne mieszanie napojów, takich jak soki owocowe, nektary, soki warzywne, smoothie, lemoniady z dodatkiem owoców, smakowe napoje mleczne, koktajle białkowe, napoje wzbogacone dodatkami i wiele innych.
Podczas ekstrakcji i tłoczenia soków sonikacja może zwiększać wydajność uzyskiwania soku. Na przykład obróbka ultradźwiękowa zwiększyła wydajność uzyskiwania soku winogronowego nawet o 3,4 %, jednocześnie trzykrotnie skracając czas obróbki. Sonikacja w połączeniu z obróbką enzymatyczną również zwiększyła wydajność uzyskiwania soku nawet o 2 % i skróciła czas obróbki ponad czterokrotnie w porównaniu z tradycyjną obróbką enzymatyczną. Kolejne zastosowanie ultradźwięków i obróbki enzymatycznej zwiększyło wydajność uzyskiwania soku nawet o 7,3 %. Podobnie w przypadku soku ananasowego sama sonikacja zwiększyła wydajność ekstrakcji soku z miazgi ananasowej o 10,8 %. Obróbka ultradźwiękowa zwiększyła również zawartość cukrów, kwasów ogółem, związków fenolowych i witaminy C. (por. Baslar et al. 2015)
Produkcja napojów takich jak soki, lemoniady z dodatkiem soku i inne napoje wymaga niezawodnej homogenizacji i emulgowania, aby zapewnić stabilność, lepszy smak i konsystencję, atrakcyjny wygląd oraz lepsze właściwości funkcjonalne. Na przykład homogenizacja ultradźwiękowa zapewnia wyjątkową stabilność, zapobiega rozdzielaniu faz oraz poprawia smak i konsystencję soków, smoothie, a także napojów na bazie mleka i białka. Ponadto homogenizatory ultradźwiękowe o wysokiej intensywności ścinania z łatwością emulgują różne składniki, tworząc klarowne emulsje. Powszechnym zastosowaniem emulgowania ultradźwiękowego jest przygotowywanie wód i napojów z dodatkiem konopi. Klarowne napoje na bazie wody i inne napoje można za pomocą ultradźwięków wzbogacać stabilnymi kannabinoidami (np. CBD, CBG, THC). Aby uzyskać klarowne emulsje o wysokiej biodostępności związków aktywnych, związki bioaktywne muszą zostać zemulgowane do rozmiarów nanometrycznych. Emulgowanie ultradźwiękowe jest techniką o najwyższej skuteczności w wytwarzaniu nanoemulsji o klarownym wyglądzie, wyjątkowej stabilności, biodostępności i właściwościach funkcjonalnych. Dlatego nanoemulgowanie ultradźwiękowe jest szeroko stosowane w produkcji preparatów farmaceutycznych i suplementów (np. nalewek CBD itp.)
Jednocześnie homogenizatory ultradźwiękowe ekstrahują cząsteczki substancji smakowych, związki bioaktywne i fitoskładniki odżywcze, zwiększając ich biodostępność i dostępność do wchłaniania. Homogenizatory ultradźwiękowe rozpuszczają również cukry, syropy lub substancje słodzące oraz dyspergują i uwadniają gumy, skrobie i inne dodatki, tworząc długotrwale stabilne zawiesiny. Jedno urządzenie ultradźwiękowe Hielscher umożliwia realizację różnych zadań w produkcji soków i napojów: homogenizacji, nanoemulgowania, ekstrakcji, dyspergowania, rozpuszczania, uwadniania i mieszania.
Wpływ sonikacji za pomocą UP400S przy amplitudzie 100μm na mikrostrukturę soku jabłkowego.
Badanie i zdjęcie: Ertugay & Baslar, 2014
Studium przypadku: poprawa profilu składników odżywczych w soku pomarańczowym poddanym sonikacji
Homogenizacja ultradźwiękowa o wysokiej intensywności ścinania to nietermiczna metoda utrwalania i przetwarzania żywności, której zaletą jest poprawa stabilizacji i inaktywacja mikroorganizmów w sokach owocowych bez powodowania typowych niepożądanych skutków ubocznych związanych z konwencjonalną obróbką cieplną. Guerrouj et al. (2016) zbadali wpływ sonikacji na całkowitą zawartość związków fenolowych i flawonoidów, a także na karotenoidy i kwas askorbinowy (witaminę C) w soku pomarańczowym, wykorzystując homogenizator Hielscher Ultrasonics UP200S. Stwierdzili istotny wzrost całkowitej zawartości związków fenolowych w próbkach soku pomarańczowego poddanych sonikacji w porównaniu z próbą kontrolną (patrz tabela poniżej). Wzrost ten wynosił od 42,74 do nawet 69,45mg GAE/100 ml przy obróbce ultradźwiękowej trwającej 30 min. Wyniki te wskazują na istotne zwiększenie zawartości związków fenolowych podczas sonikacji.
W poniższej tabeli przedstawiono również wyniki dotyczące zdolności soku pomarańczowego do zmiatania wolnych rodników DPPH. Próbki poddane sonikacji wykazały istotny wzrost procentowego stopnia inhibicji DPPH w porównaniu z próbą kontrolną, co wskazuje na wyższy poziom przeciwutleniaczy. Procentowy stopień inhibicji DPPH wynosił odpowiednio 37,48%, 35,70%, 34,70% i 35,21% w próbkach poddanych sonikacji przez 1, 10, 20 i 30 min, w porównaniu z próbkami kontrolnymi (21,67%). Ustalenia te są zgodne z wynikami uzyskanymi dla soku z limonki kasturi poddanego sonikacji (Bhat et al., 2011). Wyniki te wskazują, że sonikacja zwiększa podatność związków przeciwutleniających na ekstrakcję.
Badacze stwierdzają, że obróbka ultradźwiękowa soku pomarańczowego spowodowała ogólny wzrost zawartości związków bioaktywnych, takich jak związki fenolowe ogółem, flawonoidy, karotenoidy, antocyjany i kwas askorbinowy, przy istotnym zmniejszeniu liczby mikroorganizmów.
Po lewej: sok pomarańczowy niepoddany obróbce; po prawej: sok pomarańczowy poddany sonikacji
Homogenizacja ultradźwiękowa o wysokiej intensywności ścinania pozwala uzyskać stabilny sok bez sedymentacji
Sok pomarańczowy po lewej nie został poddany obróbce i wykazuje wyraźną sedymentację; sok pomarańczowy po prawej został poddany homogenizacji ultradźwiękowej i ma jednorodną, stabilną i gładką konsystencję.
Zwiększenie całkowitej zawartości związków fenolowych, całkowitej zawartości flawonoidów, zdolności do zmiatania rodników DPPH, całkowitej zawartości karotenoidów i zawartości kwasu askorbinowego w soku pomarańczowym dzięki ultradźwiękom.
Badanie i tabela: Guerrouj et al. 2016
Sondy ultradźwiękowe i komory przepływowe do homogenizacji soków
Hielscher Ultrasonics jest producentem wysokowydajnych homogenizatorów ultradźwiękowych z wieloletnim doświadczeniem. Urządzenia te są stosowane na całym świecie w przemysłowej produkcji soków owocowych i warzywnych, nektarów, smoothie, napojów białkowych, a także przecierów i sosów. Niezawodna i wydajna homogenizacja soków owocowych, napojów i produktów spożywczych jest wymagającym zastosowaniem, które wymaga sond ultradźwiękowych dużej mocy, generujących stałe amplitudy i zapewniających ścinanie wystarczające do uzyskania jednorodnych produktów spożywczych i napojów. Wszystkie urządzenia ultradźwiękowe Hielscher są projektowane i produkowane z myślą o pracy 24/7 pod pełnym obciążeniem. Dostępne procesory ultradźwiękowe obejmują zarówno kompaktowe sonikatory laboratoryjne o mocy 50 watów, jak i potężne przepływowe systemy ultradźwiękowe o mocy 16,000 watów. Szeroki wybór wzmacniaczy amplitudy, sonotrod i komór przepływowych umożliwia indywidualną konfigurację homogenizatora ultradźwiękowego o wysokiej intensywności ścinania odpowiednio do surowca (np. owoców, warzyw, innych składników itp.) oraz pożądanych cech produktu końcowego.
Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne sondy ultradźwiękowe, które można precyzyjnie ustawić tak, aby zapewniały pełny zakres amplitud, od bardzo niskich do bardzo wysokich. Jeśli homogenizacja wymaga nietypowych parametrów (np. połączenia z podwyższonym ciśnieniem i/lub podwyższoną temperaturą), dostępne są sonotrody ultradźwiękowe wykonywane na zamówienie. Wytrzymałość urządzeń ultradźwiękowych Hielscher umożliwia pracę 24/7 przy dużym obciążeniu i w wymagających warunkach.
Ultradźwiękowa homogenizacja soków w trybie porcjowym i przepływowym
Homogenizatory ultradźwiękowe Hielscher o wysokiej intensywności ścinania można stosować do sonikacji porcjowej i ciągłej sonikacji przepływowej. W zależności od objętości napoju i szybkości przetwarzania zalecimy najbardziej odpowiednią konfigurację ultradźwiękową.
Doprowadzanie wielu strumieni zasilających, które można niezależnie dozować do systemu ciągłego homogenizatora ultradźwiękowego, sprawia, że homogenizacja przepływowa z wykorzystaniem ultradźwiękowej obróbki o wysokiej intensywności ścinania jest bardzo oszczędna pod względem czasu i nakładu pracy, wygodna oraz umożliwia przetwarzanie przemysłowych ilości soków i napojów.
Sondy ultradźwiękowe i komory przepływowe do dowolnej objętości
Oferta Hielscher Ultrasonics obejmuje pełny zakres procesorów ultradźwiękowych: od kompaktowych sonikatorów laboratoryjnych, przez systemy stołowe i pilotażowe, po w pełni przemysłowe procesory ultradźwiękowe o wydajności pozwalającej na przetwarzanie całych ładunków samochodów ciężarowych w ciągu godziny. Pełna oferta produktów pozwala nam zaproponować najbardziej odpowiednie urządzenia ultradźwiękowe do danego napoju lub produktu spożywczego, planowanej wydajności procesu i celów produkcyjnych.
Precyzyjnie regulowane amplitudy zapewniające optymalne wyniki
Wszystkie homogenizatory ultradźwiękowe Hielscher umożliwiają precyzyjne sterowanie, dzięki czemu są niezawodnymi urządzeniami do intensywnej pracy. Amplituda jest jednym z kluczowych parametrów procesu, które wpływają na wydajność i skuteczność efektów sonomechanicznych, takich jak homogenizacja, emulgowanie, ekstrakcja, uwadnianie, rozpuszczanie i utrwalanie. Wszystkie procesory Hielscher Ultrasonics umożliwiają precyzyjne ustawienie amplitudy. Sonotrody i wzmacniacze amplitudy to akcesoria pozwalające zmieniać amplitudę w jeszcze szerszym zakresie. Przemysłowe homogenizatory ultradźwiękowe Hielscher o wysokiej intensywności ścinania mogą zapewniać bardzo wysokie amplitudy oraz intensywność ultradźwięków wymaganą w wymagających zastosowaniach. Amplitudy do 200µm można z łatwością utrzymywać podczas ciągłej pracy 24/7.
Precyzyjne ustawienia amplitudy i stałe monitorowanie parametrów procesu ultradźwiękowego za pomocą inteligentnego oprogramowania umożliwiają przetwarzanie soku, napoju lub produktu spożywczego w zoptymalizowanych warunkach. Optymalna sonikacja zapewniająca najbardziej wydajną homogenizację soków!
Sonikatory Hielscher są szeroko stosowane do homogenizacji napojów, takich jak
Wytrzymałość sonikatorów Hielscher umożliwia pracę 24/7 przy dużym obciążeniu i w wymagających warunkach. Dzięki temu sonikatory Hielscher są niezawodnymi narzędziami pracy, które spełniają wymagania produkcji żywności i napojów.
Najwyższa jakość – projektowanie i produkcja w Niemczech
Jako przedsiębiorstwo będące własnością rodziny i przez nią zarządzane, Hielscher stawia na najwyższe standardy jakości swoich procesorów ultradźwiękowych. Wszystkie sonikatory są projektowane, produkowane i dokładnie testowane w naszej siedzibie w Teltow koło Berlina w Niemczech. Wytrzymałość i niezawodność urządzeń ultradźwiękowych Hielscher sprawiają, że są one wydajnymi narzędziami do intensywnej pracy w produkcji. Praca 24/7 pod pełnym obciążeniem i w wymagających warunkach jest naturalną cechą homogenizatorów ultradźwiękowych Hielscher o wysokiej intensywności ścinania.
Poniższa tabela przedstawia orientacyjną wydajność przetwarzania naszych sonikatorów:
| Objętość porcji | Natężenie przepływu | Zalecane urządzenia |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| nie dotyczy | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| nie dotyczy | większe | zespół urządzeń UIP16000 |
Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!
Homogenizatory ultradźwiękowe dużej mocy do pracy w skali laboratoryjnej aż po skalę pilotażową i przemysłową .
Literatura / Źródła
- Kamal Guerrouj, Marta Sánchez-Rubio, Amaury Taboada-Rodríguez, Rita María Cava-Roda, Fulgencio Marín-Iniesta (2016): Sonication at mild temperatures enhances bioactive compounds and microbiological quality of orange juice. Food and Bioproducts Processing 99, 2016. 20–28.
- Mustafa Fatih Ertugay; Mehmet Başlar (2014): The effect of ultrasonic treatments on cloudy quality-related quality parameters in apple juice. Innovative Food Science and Emerging Technologies 26, 2014. 226–231.
- J. Wu , T.V. Gamage, K.S. Vilkhu, L.K. Simons, R. Mawson (2008): Effect of thermosonication on quality improvement of tomato juice. Innovative Food Science and Emerging Technologies 9, 2008. 186–195.
- Mirja Mokkila , Annikka Mustranta, Johanna Buchert, Kaisa Poutanen (2004): Combining Power Ultrasound with Enzymes in Berry Juice Processing. VTT Technical Research Centre of Finland. Presentetd at BioCat Conference 2004.
- Mehmet Başlar, Hatice Biranger Yildirim, Zeynep Hazal Tekin, Mustafa Fatih Ertugay (2015): Ultrasonic Applications for Juice Making. In: M. Ashokkumar, (ed.), Handbook of Ultrasonics and Sonochemistry, 2015.
Warto wiedzieć
Czym różnią się sok, sok z koncentratu i nektar?
Sok to napój otrzymywany przez ekstrakcję lub tłoczenie naturalnego płynu zawartego w owocach i warzywach. Określenie to może również odnosić się do płynów, którym nadano smak za pomocą koncentratu. Sok jest powszechnie spożywany jako napój, ale może być również stosowany jako składnik lub dodatek smakowy do żywności lub innych napojów, na przykład smoothie.
Rozróżnia się sok 100%, sok z koncentratu i nektar. Sok 100% to sok owocowy wytwarzany w 100% z naturalnych owoców i warzyw, bez dodatku barwników, konserwantów ani cukrów. Sok owocowy można jednak przygotowywać na różne sposoby, tj. ze świeżego soku niezagęszczonego lub z koncentratu soku. W pierwszym przypadku owoce są tłoczone, a sok jest przechowywany lub butelkowany bezpośrednio po zbiorze owoców. W drugim wariancie, „z koncentratu”, wytłoczony sok jest zagęszczany przez usuwanie wody ze świeżo wytłoczonego soku w warunkach próżni. W ten sposób uzyskuje się koncentrat przypominający syrop, o zmniejszonej objętości, co jest korzystne przy transporcie produktu sokowego. Po dostarczeniu koncentratu soku do miejsca docelowego przekształca się go w sok owocowy przez dodanie wody.
Termin nektar odnosi się do soku z owoców, które zawierają zbyt dużo kwasów owocowych lub miąższu, aby można było spożywać je jako sok 100%. Typowymi przykładami owoców wykorzystywanych do produkcji nektarów są banany, mango, morele, brzoskwinie lub gruszki. Sok, który z technicznego punktu widzenia jest przecierem, rozcieńcza się wodą i można do niego dodać cukier, aby nadać mu konsystencję odpowiednią do picia i przyjemny smak. Zawartość soku owocowego w nektarze wynosi od 25 do 99 % w zależności od zawartości owoców i receptury producenta. Chociaż nektar może zawierać dodane cukry, nie zawiera żadnych barwników ani konserwantów.
Inne rodzaje napojów zawierających soki to lemoniady i mleka o smaku soku, smoothie oraz wzbogacone produkty sokowe. Soki mogą składać się z ekstraktu z jednego owocu lub warzywa albo z połączenia dwóch lub większej liczby surowców owocowych i warzywnych. Najpopularniejsze soki owocowe wytwarza się z pomarańczy, jabłek, żurawiny lub winogron. Inne popularne napoje na bazie owoców wytwarza się z ananasa, marakui, grejpfruta, mango, banana, wiśni i kiwi.
Dostępne w handlu soki warzywne są zwykle wytwarzane z różnych połączeń marchwi, buraków, selera, dyni i pomidorów. Dwa ostatnie surowce, choć z technicznego punktu widzenia nie są warzywami, są powszechnie stosowane w celu poprawy walorów smakowych. Inne popularne składniki soków warzywnych to pietruszka, liście mniszka lekarskiego, jarmuż, seler, koper włoski, brokuły i ogórki. Cytrynę, czosnek, imbir, kurkumę i inne przyprawy dodaje się ze względu na korzyści zdrowotne oraz w celu tworzenia interesujących profili smakowych.
Innym zastosowaniem sonikacji w produkcji napojów jest intensyfikacja i poprawa fermentacji kombuczy oraz soków podobnych do kombuczy. Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej o poprawie fermentacji kombuczy dzięki ultradźwiękom!