Ulepszone ultradźwiękowo smażenie żywności

Smażone potrawy, takie jak frytki, chipsy ziemniaczane i inne potrawy smażone w głębokim tłuszczu, mogą korzystać z sonikacji przed lub w trakcie smażenia. Dowiedz się, jak ultradźwięki prowadzą do zdrowszej smażonej żywności, ponieważ zawierają mniej oleju i mniej akrylamidu. Jednocześnie skraca się czas smażenia i poprawia chrupkość i kolor.

Smażenie wspomagane ultradźwiękami dla zdrowszych, lepszych frytek i chipsów ziemniaczanych

Wspomagane ultradźwiękami smażenie frytek i chipsów ziemniaczanych oferuje szereg korzyści, głównie w zakresie poprawy jakości, optymalizacji wartości odżywczych i wydajności przetwarzania. Jedną z istotnych zalet jest zmniejszenie poboru oleju i czasu smażenia przy jednoczesnym utrzymaniu lub nawet poprawie jakości produktu. W ten sposób smażenie ultradźwiękowe wytwarza bardziej chrupiące powierzchnie zewnętrzne i bardziej miękkie wnętrza frytek, co skutkuje bardziej pożądaną teksturą.

Kawitacja ultradźwiękowa poprawia smażenie

Obróbka ultradźwiękowa wpływa na przenoszenie ciepła, tworzenie pęcherzyków i redukcję wilgoci (usuwanie wody) podczas smażenia.
Mechanizm stojący za ultradźwiękowo zoptymalizowanymi wynikami smażenia frytek i chipsów polega na zjawisku kawitacji akustycznej generowanej przez fale ultradźwiękowe. Kiedy fale ultradźwiękowe przechodzą przez olej do smażenia, tworzą małe pęcherzyki próżniowe znane jako kawitacja. Pęcherzyki te zapadają się gwałtownie w pobliżu powierzchni żywności, powodując miejscowe intensywne ciepło i ciśnienie. Działanie to pomaga w szybkim przenoszeniu ciepła do żywności, promując równomierne gotowanie i skracając czas smażenia.

Dodatkowo, fale ultradźwiękowe mogą poprawić procesy przenoszenia masy, takie jak penetracja oleju i usuwanie wilgoci, prowadząc do poprawy jakości produktu. W produkcji frytek i chipsów ziemniaczanych, szybki ruch pęcherzyków kawitacyjnych tworzy mikro-prądy konwekcyjne w medium do smażenia. Pomaga to w szybkim usuwaniu wilgoci i sprzyja równomiernemu rozprowadzaniu ciepła i oleju do smażenia wokół żywności.

Kawitacja ultradźwiękowa powoduje również zakłócenie struktury powierzchni ziemniaka, tworząc mikrokanały i pory. Oznacza to zwiększenie powierzchni, co skutkuje lepszymi wynikami smażenia, a tym samym zwiększoną chrupkością produktu końcowego. Rozerwanie matryc komórkowych ułatwia lepszą penetrację oleju, co skutkuje zmniejszonym wchłanianiem oleju przez żywność, co jest korzystne dla konsumentów dbających o zdrowie.

Ze względu na indukowaną ultradźwiękami wyższą szybkość dyfuzji i usuwania wody, końcowa zawartość wilgoci może być szybciej osiągnięta.
Sonikacja sprzyja tworzeniu się pęcherzyków, co oznacza, że sonikacja podczas smażenia powoduje zwiększenie objętości pęcherzyków do końca smażenia. Liczba pęcherzyków, wielkość pęcherzyków i związane z nimi usuwanie wody podczas smażenia mają pozytywny wpływ na proces smażenia wspomagany ultradźwiękami. Usuwanie wody z ziemniaków jest intensyfikowane przez zwiększoną dyfuzję, a także zwiększony transfer ciepła i masy.

Wyniki smażenia ultradźwiękowego w redukcji oleju

Mniejsza adsorpcja oleju podczas smażenia skutkuje zdrowszymi frytkami i chipsami ziemniaczanymi.
 
W jaki sposób ultradźwięki zmniejszają wchłanianie oleju podczas smażenia ziemniaków?
Gdy plastry ziemniaka są zanurzane w gorącym oleju, tworzą się wokół nich małe pęcherzyki z powodu szybkiego rozszerzania się wody w komórkach ziemniaka. Pęcherzyki te ostatecznie pękają, tworząc małe pory w strukturze ziemniaka. Kiedy fale ultradźwiękowe są wprowadzane do oleju do smażenia, tworzą mikroskopijne pęcherzyki kawitacyjne. Pęcherzyki te zapadają się z ogromną siłą w pobliżu powierzchni ziemniaka, powodując tak zwane mikrojetowanie.
Te ultradźwiękowo generowane mikrostrumienie usuwają nadmiar skrobi, dzięki czemu wchłaniane jest mniej oleju. Co więcej, intensywne mieszanie spowodowane falami ultradźwiękowymi sprzyja również lepszemu kontaktowi między powierzchnią ziemniaka a gorącym olejem, intensyfikując przenoszenie ciepła. Oznacza to, że ziemniaki smażą się szybciej, spędzając mniej czasu w oleju, a tym samym zmniejszając ogólny pobór oleju.

Wyniki smażenia ultradźwiękowego w redukcji akrylamidu

Akrylamid jest związkiem sklasyfikowanym jako potencjalny czynnik rakotwórczy. Dlatego poziomy akrylamidu w żywności są regulowane i powinny być zmniejszane. Akrylamid powstaje, gdy żywność jest przetwarzana w temperaturze powyżej 120°C, a cząsteczki akrylamidu powstają w wyniku tak zwanej reakcji Maillarda, w której aminokwas asparagina i cukry redukujące są przekształcane. Smażone ziemniaki, takie jak frytki i chipsy, są jednym z głównych źródeł akrylamidu. W celu wytworzenia zdrowszej żywności, ultradźwięki o niskiej częstotliwości i wysokiej intensywności (w zakresie ok. 20-26 kHz) są korzystną obróbką wstępną smażenia w wodzie przez kilka minut, w celu zmniejszenia zawartości akrylamidu w smażonych ziemniakach.
Sonikacja powoduje ekstrakcję, a tym samym usunięcie cukrów redukujących i asparaginy z komórek ziemniaka. Ekstrahowane ultradźwiękowo cukry redukujące i asparagina są wypłukiwane z ziemniaka do otaczającej wody. Ponieważ cukry redukujące i asparagina są prekursorami reakcji Maillarda i tworzenia akrylamidu, ultradźwiękowa obróbka wstępna przed smażeniem skutecznie zmniejsza tworzenie akrylamidu i 5-hydroksymetylofurfuralu.
W konsekwencji wstępna obróbka ultradźwiękowa zmniejsza zawartość cukrów redukujących, co skutkuje mniejszym tworzeniem się akrylamidu i 5-hydroksymetylofurfuralu.

Bruno et al. (2024) osiągnęli zmniejszone tworzenie akrylamidu do 67,1% dzięki krótkiej obróbce ultradźwiękowej trwającej 2 minuty przy użyciu sonikatora Hielscher UIP2000hdT, a następnie płukaniu gorącą wodą.

Antunes-Rohling et al. (2018) wykazali wzrost ekstrakcji cukru, a tym samym 44% obniżenie poziomu akrylamidu poprzez sonikację paluszków ziemniaczanych przez 30 minut w łaźni wodnej przed smażeniem (171◦C, 10 min).

Ultradźwiękowe wymywanie i blanszowanie skrobi

Ziemniaki bogate w skrobię zamieniają się w miękkie i kruche frytki podczas smażenia lub pieczenia. Dlatego skrobia jest usuwana z powierzchni ziemniaków poprzez ich mycie. Ultradźwięki poprawiają usuwanie skrobi nie tylko z powierzchni, ale nawet z głębszych warstw ziemniaka. Sonikacja tworzy pory, dzięki czemu erozja powierzchniowa granulek skrobi jest połączona z ekstrakcją skrobi z wnętrza ziemniaka.
W ten sposób ultradźwiękowo wspomagane wypłukiwanie skrobi zapewnia lepszą kontrolę nad procesem brązowienia, co skutkuje równomiernie usmażonymi frytkami. To ultradźwiękowo ulepszone usuwanie skrobi skutkuje bardziej chrupiącymi i złocistymi frytkami.

Wpływ ultradźwięków na reakcję Maillarda

Reakcja Maillarda, która zachodzi między cukrami redukującymi a źródłami białka, a także wchłanianie oleju podczas smażenia wpływa na ostateczny kolor smażonych produktów.
Lepszy kolor smażonych produktów: W przypadku smażonych ziemniaków poddanych odwadnianiu osmotycznemu wspomaganemu ultradźwiękami (UAOD) wartości a* były znacznie niższe (p ≤ 0,05) niż w przypadku nietraktowanych smażonych próbek. Obserwując wartości ΔE* i a*, UAOD zapewnił lepszy kolor, gdy został zastosowany przed smażeniem. Ultradźwiękowa obróbka wstępna żywności przed smażeniem zmniejsza aktywność enzymów i osiąga pozytywne zmiany koloru podczas smażenia.

Ultradźwiękowe odwodnienie osmotyczne

Odwadnianie osmotyczne wspomagane ultradźwiękami (UAOD) ma tę zaletę, że poprawia kolor frytek. Ponadto skróciło to czas wstępnej obróbki odwodnienia osmotycznego o około 67%. Sonikacja zwiększa wydajność i szybkość odwadniania osmotycznego. Dodatkowo, ultradźwiękowe odwodnienie osmotyczne poprawiło jakość smażonych ziemniaków poprzez zmniejszenie zawartości oleju i wilgoci w porównaniu z próbkami nie poddanymi obróbce.

Ultradźwiękowe suszenie frytek powietrzem

Suszenie powietrzem jest alternatywną metodą usuwania wilgoci z ziemniaków w celu zmniejszenia początkowej zawartości wody, a tym samym zminimalizowania absorpcji oleju i poprawy właściwości smażonej żywności. Wspomagane ultradźwiękami konwekcyjne suszenie powietrzem jako obróbka wstępna przed smażeniem chipsów ziemniaczanych poprawia właściwości i absorpcję oleju końcowych chipsów ziemniaczanych, ponieważ ultradźwięki intensyfikują usuwanie wody.

Sonikatory dla lepszego smażenia

Zastosowanie ultradźwięków w przetwarzaniu żywności skutkuje lepszą wydajnością produktu, krótszym czasem przetwarzania, niższymi kosztami konserwacji i lepszymi, zdrowszymi cechami jakościowymi. Sonikacja może być stosowana jako obróbka wstępna przed smażeniem lub bezpośrednio podczas procesu smażenia.
Hielscher Ultrasonics oferuje wysokowydajne sonikatory do integracji z frytownicami i basenami do mycia ziemniaków wszystkich rozmiarów. Sonotrody i sondy ultradźwiękowe mogą być stosowane zarówno w partiach, jak i na przenośnikach taśmowych.
Skontaktuj się z nami już dziś, aby omówić proces smażenia i dowiedzieć się, w jaki sposób integracja sonikatora pomaga w produkcji smaczniejszych i zdrowszych frytek i chipsów ziemniaczanych!

Projektowanie, produkcja i doradztwo – Jakość Made in Germany

Ultradźwięki Hielscher są dobrze znane z najwyższej jakości i standardów projektowych. Solidność i łatwa obsługa pozwalają na płynną integrację naszych ultradźwiękowców z obiektami przemysłowymi. Trudne warunki i wymagające środowiska są łatwo obsługiwane przez ultradźwięki Hielscher.

Hielscher Ultrasonics jest firmą posiadającą certyfikat ISO i kładzie szczególny nacisk na wysokowydajne ultradźwięki z najnowocześniejszą technologią i łatwością obsługi. Oczywiście ultradźwięki Hielscher są zgodne z CE i spełniają wymagania UL, CSA i RoHs.