Smażenie żywności usprawnione ultradźwiękami

Produkty smażone, takie jak frytki, chipsy ziemniaczane i inne produkty smażone w głębokim tłuszczu, mogą zyskać dzięki sonikacji przed smażeniem lub w jego trakcie. Dowiedz się, jak ultradźwięki pozwalają uzyskać zdrowszą smażoną żywność, która zawiera mniej oleju i mniej akrylamidu. Jednocześnie skraca się czas smażenia oraz poprawiają się chrupkość i barwa.

Smażenie wspomagane ultradźwiękami zapewniające zdrowsze, lepsze frytki i chipsy ziemniaczane

Smażenie frytek i chipsów ziemniaczanych wspomagane ultradźwiękami oferuje szereg korzyści, związanych przede wszystkim z poprawą jakości, optymalizacją wartości odżywczych i wydajnością przetwarzania. Jedną z istotnych zalet jest ograniczenie wchłaniania oleju i skrócenie czasu smażenia przy zachowaniu, a nawet poprawie jakości produktu. Dzięki temu smażenie ultradźwiękowe zapewnia frytkom bardziej chrupiącą warstwę zewnętrzną i bardziej miękkie wnętrze, co przekłada się na bardziej pożądaną teksturę.

Kawitacja ultradźwiękowa usprawnia smażenie

Obróbka ultradźwiękowa wpływa na wymianę ciepła, powstawanie pęcherzyków i zmniejszanie wilgotności (usuwanie wody) podczas smażenia.
Mechanizm, dzięki któremu ultradźwięki optymalizują wyniki smażenia frytek i chipsów, opiera się na zjawisku kawitacji akustycznej wywoływanej przez fale ultradźwiękowe. Gdy fale ultradźwiękowe przechodzą przez olej do smażenia, tworzą maleńkie pęcherzyki próżniowe określane jako kawitacja. Pęcherzyki te gwałtownie zapadają się w pobliżu powierzchni żywności, powodując miejscowe powstawanie intensywnego ciepła i ciśnienia. Działanie to wspomaga szybkie przekazywanie ciepła do żywności, sprzyjając równomiernej obróbce cieplnej i skracając czas smażenia.

Ponadto fale ultradźwiękowe mogą intensyfikować procesy wymiany masy, takie jak wnikanie oleju i usuwanie wilgoci, prowadząc do poprawy jakości produktu. Podczas produkcji frytek i chipsów ziemniaczanych szybki ruch pęcherzyków kawitacyjnych tworzy prądy mikrokonwekcyjne w medium smażalniczym. Pomaga to w szybkim usuwaniu wilgoci i sprzyja równomiernemu rozprowadzaniu ciepła i oleju do smażenia wokół żywności.

Kawitacja ultradźwiękowa powoduje również naruszenie struktury powierzchni ziemniaka, tworząc mikrokanaliki i pory. Oznacza to zwiększenie powierzchni, co zapewnia lepsze wyniki smażenia, a tym samym większą chrupkość produktu końcowego. Naruszenie macierzy komórkowych ułatwia lepsze wnikanie oleju, prowadząc do ograniczenia wchłaniania oleju przez żywność, co jest korzystne dla konsumentów dbających o zdrowie.

Dzięki wywołanemu ultradźwiękami zwiększeniu szybkości dyfuzji i usuwania wody można szybciej osiągnąć końcową zawartość wilgoci.
Sonikacja sprzyja powstawaniu pęcherzyków, co oznacza, że sonikacja podczas smażenia prowadzi do większej objętości pęcherzyków aż do końca smażenia. Proces smażenia wspomagany ultradźwiękami korzystnie wpływa na liczbę pęcherzyków, ich wielkość i związane z nimi usuwanie wody podczas smażenia. Usuwanie wody z ziemniaków jest intensyfikowane dzięki zwiększonej dyfuzji oraz zwiększonej wymianie ciepła i masy.

Smażenie ultradźwiękowe prowadzi do zmniejszenia zawartości oleju

Mniejsza adsorpcja oleju podczas smażenia pozwala uzyskać zdrowsze frytki i chipsy ziemniaczane.
 
Jak ultradźwięki ograniczają wchłanianie oleju podczas smażenia ziemniaków?
Gdy plasterki ziemniaków zostają zanurzone w gorącym oleju, wokół nich powstają maleńkie pęcherzyki wskutek szybkiego rozszerzania się wody wewnątrz komórek ziemniaka. Pęcherzyki te ostatecznie pękają, tworząc małe pory w strukturze ziemniaka. Gdy do oleju do smażenia wprowadza się fale ultradźwiękowe, tworzą one mikroskopijne pęcherzyki kawitacyjne. Pęcherzyki te zapadają się z ogromną siłą w pobliżu powierzchni ziemniaka, powodując powstawanie tak zwanych mikrostrug.
Te mikrostrugi generowane ultradźwiękami usuwają nadmiar skrobi, dzięki czemu wchłaniane jest mniej oleju. Ponadto intensywne mieszanie wywołane przez fale ultradźwiękowe sprzyja również lepszemu kontaktowi między powierzchnią ziemniaka a gorącym olejem, intensyfikując wymianę ciepła. Oznacza to, że ziemniaki smażą się szybciej i spędzają mniej czasu w oleju, co ogranicza całkowite wchłanianie oleju.

Smażenie ultradźwiękowe prowadzi do zmniejszenia zawartości akrylamidu

Akrylamid jest związkiem klasyfikowanym jako potencjalny czynnik rakotwórczy. Dlatego poziomy akrylamidu w żywności podlegają regulacjom i powinny być obniżane. Akrylamid powstaje podczas przetwarzania żywności w temperaturach powyżej 120°C, a jego cząsteczki tworzą się w tak zwanej reakcji Maillarda, w której przemianom ulegają aminokwas asparagina i cukry redukujące. Smażone ziemniaki, takie jak frytki i chipsy, są jednym z głównych źródeł akrylamidu. Aby produkować zdrowszą żywność, korzystne jest zastosowanie przed smażeniem kilkuminutowej obróbki wstępnej w wodzie przy użyciu ultradźwięków o niskiej częstotliwości i wysokim natężeniu (w zakresie ok. 20–26kHz), w celu zmniejszenia zawartości akrylamidu w smażonych ziemniakach.
Sonikacja prowadzi do ekstrakcji, a tym samym usuwania cukrów redukujących i asparaginy z komórek ziemniaka. Cukry redukujące i asparagina wyekstrahowane ultradźwiękowo są wypłukiwane z ziemniaka do otaczającej wody. Ponieważ cukry redukujące i asparagina są prekursorami reakcji Maillarda oraz powstawania akrylamidu, ultradźwiękowa obróbka wstępna przed smażeniem skutecznie ogranicza powstawanie akrylamidu i 5-hydroksymetylofurfuralu.
W rezultacie ultradźwiękowa obróbka wstępna zmniejsza zawartość cukrów redukujących, co prowadziło do ograniczenia powstawania akrylamidu i 5-hydroksymetylofurfuralu.

Bruno i wsp. (2024) uzyskali ograniczenie powstawania akrylamidu nawet o 67,1% dzięki krótkiej, 2-minutowej obróbce ultradźwiękowej z użyciem sonikatora Hielscher UIP2000hdT, po której następowało płukanie gorącą wodą.

Antunes-Rohling i wsp. (2018) wykazali zwiększenie ekstrakcji cukrów, a tym samym obniżenie poziomu akrylamidu o 44%, dzięki sonikacji słupków ziemniaczanych przez 30 min w kąpieli wodnej przed smażeniem (171◦C, 10 min).

Ultradźwiękowe wypłukiwanie skrobi i blanszowanie

Ziemniaki bogate w skrobię podczas smażenia lub pieczenia stają się miękkimi i kruchymi frytkami. Dlatego skrobię usuwa się z powierzchni ziemniaków poprzez ich płukanie. Sonikacja usprawnia usuwanie skrobi nie tylko z powierzchni, ale nawet z głębszych warstw ziemniaka. Sonikacja tworzy pory, dzięki czemu erozja powierzchni ziaren skrobi łączy się z ekstrakcją skrobi z wnętrza ziemniaka.
Dzięki temu wypłukiwanie skrobi wspomagane ultradźwiękami zapewnia lepszą kontrolę nad procesem brązowienia, co pozwala uzyskać równomiernie usmażone frytki. Takie usprawnione ultradźwiękami usuwanie skrobi pozwala uzyskać bardziej chrupiące i bardziej złociste frytki.

Wpływ ultradźwięków na reakcję Maillarda

Reakcja Maillarda, która zachodzi między cukrami redukującymi a źródłami białka, oraz wchłanianie oleju podczas smażenia wpływają na końcową barwę smażonych produktów.
Poprawa barwy smażonych produktów: w przypadku smażonych ziemniaków poddanych odwadnianiu osmotycznemu wspomaganemu ultradźwiękami (UAOD) wartości a* były istotnie niższe (p ≤ 0,05) niż w smażonych próbkach bez obróbki wstępnej. Na podstawie obserwacji wartości ΔE* i a* stwierdzono, że UAOD zapewniało lepszą barwę, gdy stosowano je przed smażeniem. Ultradźwiękowa obróbka wstępna żywności przed smażeniem zmniejsza aktywność enzymów i pozwala uzyskać korzystne zmiany barwy podczas smażenia.

Ultradźwiękowe odwadnianie osmotyczne

Odwadnianie osmotyczne wspomagane ultradźwiękami (UAOD) ma tę zaletę, że poprawia barwę frytek. Ponadto skróciło czas obróbki wstępnej polegającej na odwadnianiu osmotycznym o około 67 %. Sonikacja zwiększa wydajność i szybkość odwadniania osmotycznego. Dodatkowo ultradźwiękowe odwadnianie osmotyczne poprawiło jakość smażonych ziemniaków poprzez zmniejszenie zawartości oleju i wilgoci w porównaniu z próbkami bez obróbki wstępnej.

Ultradźwiękowe suszenie frytek powietrzem

Suszenie powietrzem jest alternatywną metodą usuwania wilgoci z ziemniaków, służącą zmniejszeniu początkowej zawartości wody, a tym samym zminimalizowaniu wchłaniania oleju i poprawie właściwości smażonej żywności. Konwekcyjne suszenie powietrzem wspomagane ultradźwiękami, stosowane jako obróbka wstępna przed smażeniem chipsów ziemniaczanych, poprawia właściwości gotowych chipsów ziemniaczanych i wchłanianie przez nie oleju, ponieważ ultradźwięki intensyfikują usuwanie wody.

Sonikatory usprawniające smażenie

Zastosowanie ultradźwięków w przetwórstwie żywności zapewnia większy uzysk produktów, krótszy czas przetwarzania, niższe koszty konserwacji oraz lepsze cechy jakościowe i zdrowotne. Sonikację można stosować jako obróbkę wstępną przed smażeniem lub bezpośrednio podczas procesu smażenia.
Hielscher Ultrasonics oferuje sonikatory o wysokiej wydajności do integracji z frytownicami i zbiornikami do płukania ziemniaków dowolnej wielkości. Sonotrody i sondy ultradźwiękowe można stosować zarówno do obróbki partii, jak i nad taśmami przenośnikowymi.
Skontaktuj się z nami już dziś, aby omówić swój proces smażenia i dowiedzieć się, jak integracja sonikatora pomaga produkować smaczniejsze, zdrowsze frytki i chipsy ziemniaczane!

Projektowanie, produkcja i doradztwo – jakość wyprodukowana w Niemczech

Sonikatory Hielscher są znane z najwyższych standardów jakości i projektowania. Wytrzymałość i łatwa obsługa umożliwiają sprawną integrację naszych sonikatorów z instalacjami przemysłowymi. Sonikatory Hielscher bez trudu radzą sobie z trudnymi warunkami i wymagającymi środowiskami pracy.

Hielscher Ultrasonics jest firmą posiadającą certyfikat ISO i kładzie szczególny nacisk na sonikatory o wysokiej wydajności, wyposażone w najnowocześniejszą technologię i przyjazne dla użytkownika. Oczywiście sonikatory Hielscher są zgodne z wymaganiami CE i spełniają wymagania UL, CSA i RoHs.