Ultradźwięki mocy dla poprawy soków & koktajle

Badania przeprowadzone na Uniwersytecie Technicznym w Berlinie wykazały, że ultradźwięki są bardzo skuteczną metodą przetwarzania w celu poprawy jakości soków owocowych i warzywnych, a także koktajli. Będąc nietermiczną techniką przetwarzania żywności, ultradźwięki zapewniają łagodną, ale skuteczną obróbkę, która intensyfikuje smaki oraz stabilizuje i konserwuje soki i przeciery. Wyniki obróbki ultradźwiękowej soków obejmują ulepszone smaki, stabilizację i konserwację.

Zastosowanie ultradźwięków w procesach produkcji żywności jest obszarem rosnącego zainteresowania producentów żywności. W przeciwieństwie do ultradźwięków o niskiej intensywności (intensywności < 1 W/cm²), które mogą być wykorzystywane do badań nieniszczących i obrazowania, ultradźwięki mocy (natężenia > 5 W/cm²) powoduje zmianę materiału i może być stosowany do poprawy wszechstronnych procesów w przemyśle spożywczym. Fale ultradźwiękowe to fale ściskające, które mechanicznie oddziałują z produktem poddawanym sonikacji. Cykliczne kompresje i rzadkie oddziaływania mogą wpływać na strukturę komórek. Przy wysokich amplitudach ciśnienia ultradźwięki mocy powodują kawitację, wzrost i implozję pęcherzyków gazu, czemu towarzyszą skoki ciśnienia i temperatury oraz homogenizują i stabilizują układy dyspersyjne. Hielscher Ultrasonics i naukowcy z Wydziału Biotechnologii Żywności i Inżynierii Procesów Spożywczych Uniwersytetu Technicznego w Berlinie zbadali pozytywne efekty ultradźwięków w celu poprawy jakości, stabilności i smaku koktajli; mieszane i schłodzone napoje wykonane z soków owocowych i warzywnych oraz przecierów.

Chociaż nie ma przepisów prawnych ograniczających składniki smoothies do czystych produktów owocowych i warzywnych, producenci zamierzają wprowadzać je na rynek jako zdrowe i wartościowe produkty. W związku z tym zamierzają produkować je bez dodatku stabilizatorów, wzmacniaczy smaku czy barwników. Jednak soki i przeciery często mają wysoką zawartość miąższu. W związku z tym mają tendencję do separacji faz, co skutkuje mniej atrakcyjnym wyglądem produktu. Z tego powodu większość obecnie dostępnych koktajli zawiera banana jako główny składnik, który zmniejsza separację faz ze względu na wzrost lepkości.

 
Ultradźwięki mogą być stosowane w celu rozbicia cząstek pulpy i wpłynięcia na rozkład wielkości cząstek. Mniejszy rozmiar cząstek skutkuje mniejszą prędkością osiadania, co prowadzi do zmniejszenia sedymentacji i poprawy stabilności przechowywania. Ponadto dezintegracja cząstek może prowadzić do zwiększonego uwalniania składników smakowych, barwników i składników komórkowych, takich jak cukier lub lotne związki aromatyczne do soku. Rezultatem jest poprawa intensywności koloru, słodyczy i wrażenia aromatu. Dodatkowo, zmniejszony rozmiar cząstek wpływa na odczucia w ustach, prowadząc do gładszego ogólnego wrażenia.
W celu zapewnienia określonego okresu trwałości smoothies, mieszanki muszą być pasteryzowane. Jednak obróbka cieplna zawsze ma wpływ na jakość produktu, jego kolor i wrażenie świeżości. W związku z tym obniżenie temperatury przetwarzania jest jednym z głównych celów w przemyśle spożywczym. Ultradźwięki mają synergiczny wpływ na inaktywację mikroorganizmów i enzymów, gdy są stosowane w połączeniu z temperaturą, zwaną termosonikacją, lub podwyższonym ciśnieniem, zwanym manosonikacją. Pozytywne wyniki są ponadto znane z połączenia wszystkich trzech parametrów pod nazwą manotermosonikacji. Zakłada się, że komórki poddane działaniu ultradźwięków stają się bardziej podatne na inne czynniki stresowe, takie jak ciśnienie i ciepło. Dodatkowo fale ultradźwiękowe mogą zakłócać warstwy graniczne i indukować mieszanie, co skutkuje lepszym przenoszeniem ciepła. Dlatego kolejnym celem projektu badawczego jest obniżenie temperatury pasteryzacji poprzez opracowanie procesu konserwacji wspomaganego ultradźwiękami. Przewiduje się poprawę jakości produktu i zmniejszenie kosztów energii przy jednoczesnym utrzymaniu lub wydłużeniu bezpieczeństwa produktu i okresu przydatności do spożycia.
Kompleksowe działanie ultradźwięków, które może pozwolić na jednoczesną poprawę właściwości sedymentacyjnych, smaku, wyglądu, odczucia w ustach i stabilności mikrobiologicznej i enzymatycznej koktajli jako produktów o wysokiej wartości, może stanowić ważną zaletę dla przemysłu spożywczego i marketingu świeżych napojów owocowych i warzywnych w przyszłości. Ponadto procent bananów lub innych składników o wysokiej lepkości może zostać zmniejszony, gdy stabilność produktu zostanie poprawiona dzięki obróbce ultradźwiękowej i umożliwi tworzenie nowych odmian smoothie.
 
Kontakt w TU Berlin:
K. Schoessler
katharina.schoessler(at)tu-berlin.de
Telefon:+49 (0)30-3147 1847
 

Po lewej: nietraktowany sok pomarańczowy; Po prawej: sonikowany sok pomarańczowy
Ultradźwiękowa homogenizacja o wysokim ścinaniu zapewnia stabilny sok bez sedymentacji