Ultradźwiękowa homogenizacja mleka sojowego
- Wyzwania związane z produkcją mleka sojowego polegają na wytwarzaniu smacznego, odżywczego napoju sojowego wysokiej jakości w warunkach wysokiej wydajności procesu.
- Homogenizacja i pasteryzacja ultradźwiękowa zapewniają korzyści w postaci zdrowego mleka sojowego o wysokiej wartości odżywczej i trwałości podczas przechowywania, a także wysokiej stabilności mechanicznej i mikrobiologicznej.
Produkcja mleka sojowego wspomagana ultradźwiękami
Obróbka ultradźwiękowa bazy sojowej i mleka sojowego modyfikuje właściwości fizykochemiczne (zmiany makromolekularne, inaktywacja enzymów), zapewnia jednorodną homogenizację do drobnych rozmiarów cząstek i poprawia właściwości reologiczne. Emulgowanie ultradźwiękowe pozwala uzyskać mleko roślinne, które samo zachowuje stabilność, natomiast utrwalanie ultradźwiękowe i inaktywacja mikroorganizmów zapewniają stabilność mikrobiologiczną. Oprócz poprawy wartości odżywczej, stabilności i smaku sonikacja przekonuje swoją efektywnością energetyczną i oszczędnością czasu. W porównaniu z metodami konwencjonalnymi obróbka ultradźwiękowa zużywa mniej energii i jest bardziej efektywna czasowo.
Homogenizatory ultradźwiękowe obsługują cały zakres zdolności produkcyjnych w produkcji mleka sojowego, zapewniają zoptymalizowane utrwalanie i umożliwiają funkcjonalną wszechstronność linii produkcyjnej. Przepływowe homogenizatory ultradźwiękowe można łatwo dostosować do celów produkcyjnych, umożliwiając uzyskiwanie różnych profili smakowych (np. z nutą fasolową lub bez niej) i właściwości funkcjonalnych produktu przez samą zmianę parametrów procesu.
Sonikacja jest wysoce skuteczna w homogenizacji i utrwalaniu mleka sojowego
Smaki soi i wpływ ultradźwięków
Obróbka ultradźwiękowa pozwala wpływać na smak bazy sojowej: produkty z mleka sojowego można wytwarzać z silną nutą fasolową, która odpowiada docelowym klientom azjatyckim, podczas gdy konsumenci zachodni preferują łagodny smak bez nuty fasolowej. Dostosowując parametry procesu ultradźwiękowego (amplitudę, czas sonikacji, temperaturę, ciśnienie), można uzyskać intensywny lub łagodny profil smakowy. Oznacza to, że ten sam system ultradźwiękowy można stosować do selektywnego uzyskiwania różnych profili smakowych soi w celu wytwarzania różnych rodzajów produktów odpowiadających preferencjom różnych rynków docelowych.
Ultradźwiękowa inaktywacja enzymów
Intensywny smak nasion soi jest związany głównie z aktywnością enzymu lipooksygenazy (LOX). Inaktywacja tego enzymu LOX jest jednym z głównych celów nowoczesnych systemów przetwarzania.
Manotermosonikacja (MTS) – sonikacja w warunkach podwyższonego ciśnienia i temperatury – jest sprawdzoną metodą inaktywacji enzymu lipooksygenazy (LOX). Aktywność lipooksygenazy powoduje utlenianie kwasów tłuszczowych i barwników. Intensywne fale ultradźwiękowe powodują inaktywację lub denaturację enzymów takich jak lipooksygenaza, peroksydaza i oksydaza polifenolowa.
Wykazano, że MTS jest skutecznym narzędziem do inaktywacji niektórych innych enzymów, takich jak lipooksygenaza, peroksydaza oraz proteazy i lipazy pochodzące z bakterii psychrofilnych. (Kuldiloke 2002: 2)
Zalety ultradźwiękowej produkcji mleka sojowego
- wysoka wydajność ekstrakcji
- przyjemny smak
- stabilność mechaniczna
- stabilność mikrobiologiczna / utrwalanie
- inaktywacja enzymów
- efektywność energetyczna
Stabilność mikrobiologiczna dzięki utrwalaniu ultradźwiękowemu
Ultradźwięki stosowane samodzielnie lub w połączeniu z ciepłem (termosonikacja), ciśnieniem (manosonikacja) albo zarówno ciepłem, jak i ciśnieniem (manotermosonikacja) są znane jako skuteczna metoda inaktywacji różnych enzymów obecnych w żywności, takich jak lipooksygenaza, peroksydaza i oksydaza polifenolowa, a także termoodpornych lipazy i proteazy. Fale ultradźwiękowe o dużej mocy niszczą mikroorganizmy, powodując ich inaktywację, a tym samym zapewniając stabilność mikrobiologiczną produktu. Inaktywacja mikroorganizmów chorobotwórczych i powodujących psucie się żywności lub enzymów przez sonikację jest spowodowana głównie oddziaływaniami fizycznymi (kawitacja, siły mechaniczne) i/lub chemicznymi.
Ekstrakcja i izolacja białek sojowych przy użyciu ultradźwięków
Zastosowanie ultradźwięków o dużej mocy do izolatu białka sojowego (SPI) i koncentratu białka sojowego (SPC) umożliwia ukierunkowaną modyfikację białka sojowego w celu uzyskania dodatku do żywności o wysokiej funkcjonalności. Liczne nowe koncepcje produktów zakładają wykorzystanie białek sojowych jako bazy, a przetwarzanie wspomagane ultradźwiękami umożliwia przemysłową produkcję wyrobów o wyjątkowej jakości, takich jak bezmleczne, wegańskie koktajle smoothie, zamienniki sera, zupy na bazie śmietanki sojowej, pasty do smarowania i kremowe sosy sałatkowe.
Sonikacja przy użyciu sonikatora o dużej mocy (np. UIP2000hdT) powoduje istotne zmiany przewodności, zwiększa rozpuszczalność koncentratów białka sojowego, znacznie zwiększa powierzchnię właściwą, co ma znaczenie dla tekstury żywności, oraz zwiększa wartości wskaźnika aktywności emulgującej (EAI). Średnia średnica ważona masą D i średnia średnica objętościowo-powierzchniowa D znacznie zmniejszają się w przypadku izolatów białka sojowego (SPI) i koncentratów białka sojowego (SPC).
W porównaniu z konwencjonalnymi metodami obróbki białka sojowego sonikacja zużywa mniej energii i jest znacznie bardziej efektywna czasowo.
Ultradźwiękowe reaktory przepływowe są wysoce skuteczne w ekstrakcji i homogenizacji, np. podczas przetwarzania mleka sojowego,
Homogenizatory ultradźwiękowe do mleka sojowego i roślinnych zamienników mleka
Urządzenia Hielscher Ultrasonics do przetwarzania żywności są wszechstronne i można je łatwo zainstalować lub włączyć do istniejących linii produkcyjnych w ramach modernizacji. Duża moc, niezawodność i wytrzymałość sprawiają, że sonikatory Hielscher są „końmi roboczymi” w produkcji bazy sojowej. Sonotrody są wykonane z tytanu, a reaktory ultradźwiękowe i inne części mające kontakt z przetwarzanym medium są wykonane ze stali nierdzewnej przeznaczonej do kontaktu z żywnością i mogą być wyposażone w złącza higieniczne. Umożliwia to bezpieczne i niezawodne przetwarzanie żywności i napojów.
- wysoka wydajność
- najnowocześniejsza technologia
- niezawodność i wytrzymałość
- regulowana, precyzyjna kontrola procesu
- praca w trybie wsadowym i przepływowym
- do dowolnej objętości
- inteligentne oprogramowanie
- inteligentne funkcje (np. możliwość programowania, rejestrowanie danych, zdalne sterowanie)
- łatwa i bezpieczna obsługa
- niewielkie wymagania konserwacyjne
- CIP (mycie na miejscu)
Projektowanie, produkcja i doradztwo – jakość wyprodukowana w Niemczech
Sonikatory Hielscher są dobrze znane z najwyższych standardów jakości i projektowania. Wytrzymałość i łatwa obsługa umożliwiają bezproblemową integrację naszych sonikatorów z instalacjami przemysłowymi. Sonikatory Hielscher z łatwością radzą sobie z trudnymi warunkami i wymagającymi środowiskami pracy.
Hielscher Ultrasonics jest firmą z certyfikacją ISO i kładzie szczególny nacisk na sonikatory o wysokiej wydajności, wykorzystujące najnowocześniejszą technologię i przyjazne dla użytkownika. Oczywiście sonikatory Hielscher są zgodne z CE i spełniają wymagania UL, CSA i RoHs.
Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania naszych sonikatorów:
| Objętość wsadu | Natężenie przepływu | Zalecane urządzenia |
|---|---|---|
| 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 |
| 15 do 150L | 3 do 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | większe | zespół urządzeń UIP16000 |
Ultradźwiękowe urządzenie do przetwarzania żywności UIP16000 do przemysłowej produkcji roślinnych zamienników mleka.
Warto wiedzieć
Mleko sojowe
Mleko sojowe jest roślinnym zamiennikiem mleka, wytwarzanym przez ekstrakcję całych nasion soi w wodzie. Mleko sojowe jest emulsją wody i lipidów pochodzących z soi, zawierającą rozpuszczalne w wodzie białka i węglowodany. W dawnej, tradycyjnej metodzie przygotowywania mleka sojowego nasiona soi moczono, mielono, filtrowano i gotowano. Tak przygotowane mleko sojowe ma jedynie krótki okres przydatności do spożycia. Jednak dzisiejsi konsumenci i współczesny styl życia wymagają produktów o dłuższym okresie przydatności do spożycia, które pozostają bezpieczne i stabilne przez cały okres przechowywania. Przy produkcji takiego mleka sojowego i napojów sojowych zastosowanie technologii UHT jest oczywiste. Dzięki temu można uzyskać okres przydatności do spożycia od kilku miesięcy aż do roku, w zależności od składu produktu. Ponadto odpowiedni dobór emulgatorów i stabilizatorów jest niezbędny do zapewnienia jednorodnego produktu bez śmietankowania i sedymentacji przez cały okres przydatności do spożycia.
Produkcja mleka sojowego i napojów na bazie soi
Mleko sojowe wytwarza się z całych nasion soi lub pełnotłustej mąki sojowej. Suche nasiona moczy się w wodzie przez noc lub przez co najmniej 3 godziny bądź dłużej. Czas moczenia jest silnie uzależniony od temperatury wody. Następnie namoczone nasiona są mielone na mokro. Dodaje się wodę, aby zwiększyć jej zawartość zgodnie z wymaganiami dotyczącymi końcowego produktu, jakim jest mleko sojowe. Końcowy napój sojowy ma zazwyczaj zawartość białka wynoszącą 1–4%, a stosunek masowy wody do nasion soi wynosi 20:1 w przypadku typowego napoju sojowego odpowiadającego preferencjom konsumentów zachodnich. (Tradycyjne azjatyckie mleko sojowe ma stosunek masowy wody : nasion soi sięgający aż 5:1). Zawiesinę zmielonych nasion soi gotuje się w celu poprawy właściwości smakowych, strawności i stabilności mikrobiologicznej. Obróbka cieplna inaktywuje inhibitory trypsyny zawarte w soi, inaktywuje lipooksygenazę w celu uzyskania łagodniejszego smaku i pasteryzuje mleko sojowe. Obróbkę cieplną stosuje się przez około 15–20 minut, po czym przeprowadza się filtrację w celu usunięcia nierozpuszczalnych pozostałości, takich jak włókna pulpy sojowej / okara. Na koniec napój sojowy można sztucznie aromatyzować przez dodanie cukru, wanilii, czekolady, owoców lub innych dodatków smakowych.
Napoje i jogurty sojowe
Nasiona soi wykorzystuje się do produkcji różnych produktów, takich jak zamienniki mleka i napoje sojowe, sok, mieszane napoje sojowe (szczególnie w Ameryce Łacińskiej), a także jogurt sojowy. Napoje i jogurty na bazie soi są powszechnie spożywane jako alternatywa dla nabiału przez osoby z nietolerancją laktozy i wegan, ale konsumenci wybierają produkty sojowe również ze względu na ich korzyści zdrowotne i smak.
Typowe mleko sojowe ma następujący skład: około 3,6% białka, 2% tłuszczu, 2,9% węglowodanów i 0,5% popiołu. Nasiona soi mają niską zawartość tłuszczów nasyconych, nie zawierają cholesterolu ani laktozy. Ponadto zawierają duże ilości witamin i składników mineralnych, co sprawia, że ich spożywanie jest bardzo korzystne dla zdrowia.
Manotermosonikacja
Manotermosonikacja (MTS) jest synergicznym połączeniem ultradźwięków z ciepłem i ciśnieniem.
Literatura / źródła
- Mauricio A. Rostagno, Miguel Palma, Carmelo G. Barroso (2003): Ultrasound-assisted extraction of soy isoflavones. Journal of Chromatography A, Volume 1012, Issue 2, 2003. 119-128.
- M. Morales-de la Peña, O. Martín-Belloso, J. Welti-Chanes (2018): High-power ultrasound as pre-treatment in different stages of soymilk manufacturing process to increase the isoflavone content. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 49, 2018. 154-160.
- Berk, Z. (1992): Soymilk and related products. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, Italy; Corporate Document Repository: Technology of Production of Edible Flours and Protein Products from Soybeans. Services Bulletin No. 97, Chapter 8. Retrieved 16 January 2017.
- Bourke, P.; Tiwari, B.; O’Donnell, C.; Cullen, P. J. (2010): Effect of ultrasonic processing on food enzymes of industrial importance. Trends in Food Science and Technology, Vol. 21, Issue 7, 2010.