Ultrasonically îmbunătățită Kombucha fermentare

Kombucha este o băutură fermentată care conține ceai, zahăr, bacterii, drojdie și adesea o cantitate mică de suc, fructe sau condimente ca aromă. Kombucha, precum și sucul fermentat și sucurile de legume sunt cunoscute pentru faptul că au efecte pozitive asupra sănătății, întărind microbiota și sistemul imunitar. Ultrasonication controlat îmbunătățește producția de kombucha și alte băuturi fermentate în diferite moduri: Ultrasunetele pot stimula creșterea drojdiei și bacteriilor în timpul fermentației; extract de polifenoli, flavonoide și arome din fructe, legume și ierburi; și, de asemenea, aplicat ca metodă de pasteurizare non-termică pentru reducerea microbiană înainte de ambalare. Ultrasonicators Hielscher sunt controlabile cu precizie și poate oferi cea mai potrivită intensitate cu ultrasunete pentru fiecare etapă de tratament în producția de băuturi fermentate.

Kombucha și băuturi fermentate

Kombucha este produs prin fermentarea ceaiului îndulcit folosind o "cultură simbiotică de bacterii și drojdie" (SCOBY), numită și "mamă"” sau "ciuperci de ceai”. Varietatea și raportul populațiilor microbiene dintr-un SCOBY pot varia destul de semnificativ. Componenta de drojdie include, în general, Saccharomyces cerevisiae, împreună cu alte specii de Zygosaccharomyces, Candida, Kloeckera / Hanseniaspora, Torulaspora, Pichia, Brettanomyces / Dekkera, Saccharomyces, Lachancea, Saccharomycoides, Schizosaccharomyces, și Kluyveromyces; componenta bacteriană include aproape întotdeauna Komagataeibacter xylinus (anterior Gluconacetobacter xylinus), care fermentează alcoolii produși de drojdii în acizi acetici și alți acizi, crescând aciditatea și limitând conținutul de etanol.
În mod similar, alte băuturi fermentate, cum ar fi sucurile fermentate de fructe și legume, sunt inoculate cu bacterii și drojdie.
Un tratament cu ultrasunete poate îmbunătăți eficiența fermentației și caracteristicile de calitate ale băuturii fermentate, inclusiv conținutul de nutrienți și aroma.

Cerere de informatie





Bioreactor cu ultrasunete cu 2000 wați sondă cu ultrasunete pentru îmbunătățirea proceselor de fermentare, de exemplu, pentru producția de kombucha și alte băuturi fermentate.

Bioreactor cu ultrasunete pentru stimularea creșterii bacteriene și drojdie. Stimularea cu ultrasunete a microorganismelor duce la îmbunătățirea proceselor de fermentare.

Cum ultrasunete îmbunătăți kombucha fermentare?

  • Fermentare mai eficientă
  • Extracția compușilor nutriționali (de exemplu, polifenoli, flavonoide etc.)
  • Extracția compușilor aromatizanți
  • Conservarea, stabilizarea microbiană

Ultrasonically intensificat Kombucha fermentare

Undele cu ultrasunete sunt bine cunoscute pentru a stimula creșterea bacteriilor și a drojdiei. O sonicare ușoară controlată a culturilor kombucha (SCOBY, de asemenea, cunoscut sub numele de ciuperci de ceai, ciuperca ceaiului, sau ciuperci manciurian) poate promova, prin urmare, procesul de fermentare și duce la randamente mai mari kombucha într-un timp de fermentare accelerată.
Fermentația stimulată ultrasonically arată permeabilizarea îmbunătățită a membranei și, prin urmare, creșterea transferului de masă. Tratamentul sonomecanic prin unde cu ultrasunete perforează pereții celulari și membranele plasmatice ale microorganismelor (un proces numit sonoporație). Unele celule ar putea fi chiar rupte. Aceste celule perturbate eliberează factori de promovare a creșterii, cum ar fi vitaminele, nucleotidele, aminoacizii și enzimele care ar putea stimula creșterea bacteriilor intacte celular, precum și a bacteriilor compromise cu membrană.
Tratamentul cu ultrasunete fermentația anterioară, precum și în fazele de întârziere și jurnal au arătat cele mai proeminente efecte asupra stimulării creșterii bacteriene.

Tratamentul cu ultrasunete al microorganismelor poate stimula creșterea lor, îmbunătățind astfel procesele ulterioare de fermentare. (grafic adaptat după Michal Komoniczak)

Stimularea cu ultrasunete a creșterii microbiene este cea mai eficientă atunci când ultrasunetele sunt aplicate înainte de fermentare sau în fazele de întârziere și jurnal.

Stimularea cu ultrasunete a fermentației sucului de mere

Ultrasonicator de tip sondă pentru extracția și fermentarea sucului de fructe și legume.Cercetările au arătat că tratamentul cu ultrasunete la fazele de întârziere și logaritmice în timpul fermentării sucului de mere a promovat creșterea microbiană și a intensificat biotransformarea acidului malic la acidul lactic. De exemplu, după sonicare în faza de întârziere pentru 0.5 h, numărul microbian și conținutul de acid lactic în probele tratate cu ultrasunete la 58.3 W / L a ajuns la 7.91 ± 0.01 Log CFU / ml și 133.70 ± 7.39 mg / L, care au fost semnificativ mai mari decât cea din probele non-sonicate. Mai mult decât atât, Ultrasonication la fazele lag și logaritmice au avut influențe complexe asupra metabolismului fenolilor de mere, cum ar fi acidul clorogenic, acidul cafeic, procyanidin B2, catechine și acid galic. Ecografia ar putea afecta pozitiv hidroliza acidului clorogenic în acid cafeic, transformarea procyanidinului B2 și decarboxilarea acidului galic. Metabolismul acizilor organici și al aminoacizilor liberi din probele sonicate a fost corelat statistic cu metabolismul fenolic, ceea ce implică faptul că ultrasunetele pot beneficia de derivarea fenolică prin îmbunătățirea metabolismului microbian al acizilor organici și aminoacizilor. (cf. Wang et al., 2021)

Ultrasonically îmbunătățită fermentarea laptelui de soia

Echipa de cercetare a Ewe et al. (2012) a investigat efectele ultrasunetelor asupra eficienței metabolice a tulpinilor de lactobacili (Lactobacillus acidophilus BT 1088, L. fermentum BT 8219, L. acidophilus FTDC 8633, L. gasseri FTDC 8131) în timpul fermentației de soia. Sa observat că tratamentul cu ultrasunete permeabilizat membranele celulare ale bacteriilor. Membranele celulare permeabilizate au dus la o internalizare îmbunătățită a nutrienților și la îmbunătățirea ulterioară a creșterii (P ≺ 0,05). Amplitudini mai mari și durate mai lungi ale tratamentului sonicare promovat creșterea lactobacililor în soia, cu numere viabile care depășesc 9 log CFU/mL. Activitățile specifice β-glucozidază intracelulare și extracelulare ale lactobacililor au fost, de asemenea, îmbunătățite (P ≺ 0,05) prin ultrasonication, ceea ce duce la bioconversia crescută a izoflavonelor în soia, în special genistină și malonil genistin la genistein. Rezultatele acestui studiu arată că tratamentul cu ultrasunete pe celulele lactobacili promovează (P ≺ 0.05) activitatea β-glucozidază a celulelor în beneficiul îmbunătățită (P ≺ 0.05) izoflavona glucosides bioconversie la aglycones bioactive în soia. (cf. Ewe et al., 2012)

Ultrasonication perforează membranele celulare de lactobacili , care a promovat absorbția nutrienților și creșterea lactobacililor în soia. Acest lucru a dus la activități îmbunătățite enzima b-glucozidaza la fermentare.

Scanarea micrografelor electronice de lactobacili fără tratament (A) și lactobacili tratați cu ultrasunete la 60% amplitudine timp de 3 min (B). Cercuri care prezintă celule rupte și celule cu pori.
(Studiu și imagini: ©Ewe et al., 2012)

Extracția compușilor și aromelor nutriționale în Kombucha și băuturi fermentate

Ceaiul fermentat, sucul și băuturile vegetale, de exemplu sucul fermentat de mere sau dud sau kombucha-urile infuzate cu fructe, beneficiază în mod semnificativ de un tratament cu ultrasunete. Undele cu ultrasunete perturbă structurile celulare ale materialelor vegetale și eliberează compuși intracelulari, cum ar fi arome, polifenoli, antioxidanți și flavonoide. În același timp, omogenizarea cu ultrasunete oferă o băutură dispersată și emulsionată uniform, prevenind separarea fazelor și oferind un aspect atrăgător pentru consumatori. Puteți vedea un exemplu de kombucha de fructe de cătină tratate cu ultrasunete fără separare de fază în comparație cu o versiune netratată de mai jos.
Citiți mai multe despre aroma cu ultrasunete și extracția nutrienților!

Ultrasonication de mare intensitate este introdus în reactoare biochimice pentru a îmbunătăți procesele de fermentare.

Bioreactor cu ultrasunete cu 4x UIP4000hdT pentru îmbunătățirea proceselor de fermentare

Ultrasunete pentru conservarea Kombucha

Omogenizator inline cu ultrasunete pentru suc, lactate și pasteurizarea ouălor lichideTratamentul cu ultrasunete poate influenta microbii fie prin stimularea, fie prin inactivarea acestora. De asemenea, enzimele sunt afectate de sonicare: Ultrasunetele pot schimba caracteristicile enzimelor, substraturilor și reacțiile lor. Aceste efecte ale ultrasunetelor de joasă frecvență sunt utilizate în prelucrarea alimentelor ca alternativă non-termică la pasteurizarea alimentelor și băuturilor. Sonicare oferă avantajul unui control precis asupra parametrilor de proces, cum ar fi amplitudinea, timpul, temperatura și presiunea, ceea ce permite o inactivare țintită a microorganismelor. Inactivarea încărcăturii microbiene în kombucha și băuturi fermentate permite creșterea termenului de valabilitate și a stabilității produsului. O reducere a microbilor și enzimelor facilitează distribuția comercială datorită unui termen de valabilitate prelungit al produsului final. Ultrasonication este o metodă de pasteurizare non-termică, care este utilizată deja în prelucrarea alimentelor comerciale, cum ar fi pasteurizarea sucurilor. Mai ales la amplitudini mai mari, ultrasunetele inactivează bacteriile și drojdia prin deteriorarea pereților celulari. Acest lucru duce la o creștere microbiană mai lentă sau oprită. De exemplu, Kwaw et al. (2018) a investigat cu ultrasunete ca strategie de pasteurizare non-termică pentru suc de dud fermentat cu acid lactic. Sucul de dud fermentat tratat cu ultrasunete a avut un conținut mai mare de compuși fenolici (1700,07 ± 2,44 μg / ml) decât controlul, un suc de dud fermentat netratat. "Printre tratamentele individuale non-termice, ultrasonication cauzat un semnificativ (p < 0.05) creșterea proprietăților fenolice și antioxidante ale sucului de dud fermentat cu acid lactic în comparație cu tratamentul cu lumină pulsată." (Kwaw et al., 2018) În timp ce kombucha este o băutură cunoscută pentru culturile sale de viață, o reducere controlată a microbilor poate fi utilizată pentru a prelungi termenul de valabilitate al băuturilor kombucha distribuite comercial. Pasteurizarea termică regulată ucide toate drojdiile și bacteriile vii care sunt prezente în mod normal în kombucha și sunt unul dintre principalii factori pentru efectele sale de promovare a sănătății. Pasteurizarea cu ultrasunete este o metodă de conservare non-termică, care poate fi utilizată fie pentru a reduce numărul microbian, fie pentru a elimina complet microorganismele. Acest lucru înseamnă că producătorii comerciali pot aplica ultrasunete la amplitudini mai mici și pentru perioade mai scurte pentru a reduce numărul de bacterii și drojdie fără a elimina complet. Astfel, culturile de viață sunt încă prezente în kombucha, deși la numere mai mici, astfel încât termenul de valabilitate și timpul de depozitare să fie îmbunătățite.

Rezultate dovedite științific în Kombucha tratate cu ultrasunete

Dornan et al. (2020) a investigat efectele ultrasunetelor de joasă frecvență asupra kombucha făcute cu fructe de padure seabuckthorn folosind procesor cu ultrasunete UIP500hdT. Echipa de cercetare ar putea demonstra mai multe efecte benefice ale ultrasonication pe prepararea boabelor de cătină și fermentarea ulterioară kombucha.

Extracția cu ultrasunete de cătină Berry

Sonicare de fructe de padure proaspete cătină întreagă (de asemenea, cunoscut sub numele de sanddorne; H. rhamnoides CV. Sunny) au fost puréed folosind un blender Vitamix timp de 2 min. Un volum de dH2O egal cu 30% din volumul original al piureului a fost adăugat și amestecat. Ultrasunete (90 W, 20 kHz, 10 min) a fost aplicat la 200 ml de piure diluat folosind o Procesor cu ultrasunete UIP500hdT (Hielscher Ultrasonics, Germania). Timpul de tratament a fost ales pentru optimizarea nutrienților și menținerea probei în stare proaspătă. Rezultatele extracției cu ultrasunete demonstrează o creștere semnificativă (P ≺ 0,05) cu 10% randamentul de extracție din celuloză (de la 19,04 ± 0,08 la 20,97 ± 0,29%) și cu 7% pentru semințe (de la 14,81 ± 0,08 la 15,83 ± 0,28%). Această creștere a randamentului petrolului evidențiază funcționalitatea sonicare ca o tehnologie eficace și verde pentru a maximiza valoarea materiei prime. Extracția cu ultrasunete din fructe de cătină a dus la un randament mai mare de ulei și timp redus de procesare, consumul de energie, și evitarea solvenților periculoși.

Cerere de informatie





Omogenizarea cu ultrasunete de cătină Berry Kombucha

Cătină tratate cu ultrasunete (sanddorne) kombucha boabe a arătat o stabilitate semnificativ îmbunătățită a produsului. În ziua 21 de depozitare, kombucha de boabe sonicate a rămas omogenă. Faptul că nu s-a observat nici o sinereză în kombucha boabe sonicate pentru întregul studiu (21 zile, a se vedea imaginea de mai jos) arată că ultrasunetele singur este o tehnică eficientă de emulsionare capabil să producă stabilitatea produsului și pentru a preveni separarea fazelor.

Ultrasonication îmbunătățește stabilitatea kombucha boabe seabuckthorne.

Piure de seabuckthorn (P) fără și cu tratament cu ultrasunete (P + US) în zilele 0 și 21.
Studiu și imagine:©Dornan et al., 2020.

Ultrasonication pentru a opri fermentarea

Au fost făcute patru probe de kombucha: K (kombucha), K+US (kombucha + ultrasunete), K+S (kombucha + zaharoză) și K+S+US (kombucha + zaharoză + ultrasunete). Toate probele au fost preparate folosind 200 ml de piure de cătină (P) sau P + US și 12,5 g de SCOBY. K era format din P și SCOBY. K +US era format din P+US și SCOBY. K+S era format din P, 15,0 g zaharoză și SCOBY. K+S+US a constat din P+US, 15,0 g zaharoză și SCOBY. Toate probele au fost lăsate să fermenteze într-un loc întunecos, la temperatura camerei, timp de cinci zile. Un al doilea tratament sonicare (90 W, 20 kHz, 10 min) a fost aplicat la K + US și K + S + US pentru a opri fermentarea în ziua 5.

Efecte de conservare cu ultrasunete pe Kombucha

În cătină kombucha, sonicare a scăzut sarcina microbiană inițială cu 2.6 log CFU / ml, oprind astfel procesul de fermentare la un moment dat, în scopul de a preveni supra-fermentare. În plus, reducerea microbiană controlată ajută la creșterea termenului de valabilitate și a stabilității produsului final, ceea ce facilitează distribuția comercială a kombucha.
Citiți mai multe despre ultrasonication ca metodă de pasteurizare suc non-termic!

Rezultatele generale în Kombucha tratate cu ultrasunete

Ultrasonication a scăzut sarcina microbiană inițială cu 2.6 log CFU /mL, a crescut valoarea ORAC cu 3% și a crescut indicele de solubilitate în apă (WSI) cu 40% (de la 6.64 la 9.29 g / g) fără sinapsă. Rezultatele acestui studiu sugerează că aplicarea ultrasonication poate spori funcționalitatea fenolică în timpul fermentației și este capabil de scăderea sinapsei, creșterea randamentului uleiului, scăderea încărcăturii microbiene și creșterea ORAC cu pierderi minime de calitate nutrițională. (cf. Dornan et al., 2020)

Echipamente cu ultrasunete pentru îmbunătățirea Kombucha Brewing

Hielscher Ultrasonics desene sau modele, produce și distribuie ultrasonicators de înaltă performanță, bioreactoare cu ultrasunete și accesorii pentru fermentare îmbunătățită, extracție, și procesele de pasteurizare utilizate în produsele alimentare & fabricarea băuturilor. Hielscher sisteme de prelucrare a alimentelor cu ultrasunete sunt utilizate pentru aplicații multiple fiind o tehnologie sigură, fiabilă și rentabilă pentru a produce alimente și băuturi de înaltă calitate. Instalarea și funcționarea tuturor procesoarelor cu ultrasunete Hielscher este simplă: Acestea necesită doar puțin spațiu, pot fi ușor modernizate în instalațiile de prelucrare existente.
Hielscher Ultrasonics este cu experiență îndelungată în aplicarea ultrasunetelor de putere în alimente & industria băuturilor, precum și multe alte ramuri industriale. Procesoarele noastre cu ultrasunete sunt echipate cu ușor de curățat (curat-in-loc CIP / steriliza-in-loc SIP) sonotrodes și celule de flux (părțile umede). Hielscher Ultrasonics’ procesoare cu ultrasunete industriale pot oferi amplitudini foarte mari. Amplitudinile de până la 200μm pot fi rulate cu ușurință continuu în funcționare 24/7. Reglarea precisă a amplitudinilor și opțiunea de a comuta între amplitudini mici și mari sunt importante pentru stimularea sau inactivarea microorganismelor. Astfel, același ultrasonicator poate fi folosit fie pentru a stimula microbii care cresc fermentația, fie pentru a inactiva microorganismele pentru pasteurizare.
Tehnologia de ultimă generație, software-ul de înaltă performanță și sofisticat fac Hielscher Ultrasonics’ cai de lucru de încredere în procesul de fermentare a alimentelor. Cu o amprentă mică și opțiuni de instalare versatile, ultrasonicators Hielscher pot fi ușor integrate sau retro-montate în liniile de producție existente.

Procesul de standardizare cu Hielscher Ultrasonics

Hielscher ultrasonicators pot fi controlate de la distanță prin intermediul controlului browser-ului. Parametrii sonicare pot fi monitorizați și ajustați cu precizie la cerințele procesului.Produsele de calitate alimentară ar trebui să fie produse în conformitate cu bunele practici de fabricație (BPF) și în conformitate cu specificațiile standardizate de prelucrare. Sistemele digitale de extracție Hielscher Ultrasonics vin cu software inteligent, ceea ce îl face ușor de setat și de controlat cu precizie procesul de sonicare. Înregistrarea automată a datelor scrie toți parametrii de proces cu ultrasunete, ar fi energia ultrasunetelor (energie totală și netă), amplitudine, temperatură, presiune (atunci când senzorii temp și presiune sunt montate) cu data și ora ștampila pe built-in SD-card. Acest lucru vă permite să revizuiască fiecare lot ultrasonically prelucrate . În același timp, sunt asigurate reproductibilitatea și calitatea continuă ridicată a produsului.
Hielscher Ultrasonics’ procesoare cu ultrasunete industriale pot livra amplitudini foarte mari. Amplitudinile de până la 200 μm pot fi ușor de rulat în mod continuu în 24/7 operațiune. Pentru amplitudini chiar mai mari, sunt disponibile sonotrodes cu ultrasunete personalizate. Robustețea echipamentelor cu ultrasunete Hielscher permite pentru 24/7 funcționarea la grele și în medii solicitante.
Vă rugăm să ne contactați știu pentru a afla mai multe despre caracteristicile și capacitatea de sistemele noastre de pasteurizare cu ultrasunete. Am fi bucuroși să discutăm cererea dumneavoastră cu dvs.!

Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității de procesare aproximativă a ultrasonicators noastre:

volum lot Debit Aparate recomandate
1 la 500mL 10 până la 200 ml / min UP100H
10 la 2000ml 20 până la 400ml / min Uf200 ः t. UP400St
0.1 la 20L 0.2 4L / min UIP2000hdT
10 100L 2 până la 10L / min UIP4000hdT
N / A. 10 la 100L / min UIP16000
N / A. mai mare grup de UIP16000

Contacteaza-ne! / Intreaba-ne!

Cere mai multe informații

Vă rugăm să folosiți formularul de mai jos pentru a solicita informații suplimentare despre procesoare cu ultrasunete, aplicații și preț. Vom fi bucuroși să discutăm procesul cu tine și să vă oferim un sistem cu ultrasunete care îndeplinește cerințele dumneavoastră!









Vă rugăm să rețineți Politica de confidentialitate.


Omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă forfecare sunt utilizate în laborator, banc-top, pilot și prelucrare industrială.

Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru amestecarea aplicațiilor, dispersie, emulsificare și extracție pe scară de laborator, pilot și industrial.



Literatură / Referințe

Ce trebuie să știți

Kombucha fermentare

Termenul “Kombucha” precum și procesul de producție pentru kombucha nu este reglementat legal. Acest lucru înseamnă că multe băuturi fermentate sunt vândute ca băutură kombucha, dar în sensul tradițional “Kombucha” este o băutură de ceai fermentat. Kombucha se face prin adăugarea culturii kombucha într-un bulion de ceai îndulcit. Zahărul servește ca nutrient pentru SCOBY care permite bacteriilor și drojdiei să crească în lichidul de zahăr. Bacteriile acidului acetic din kombucha sunt aerobe, ceea ce înseamnă că au nevoie de oxigen pentru creșterea și activitatea lor. În timpul fermentației, are loc conversia biochimică, care transformă zaharoza în fructoză și glucoză. Fructoza și glucoza sunt ulterior transformate în acid gluconic și acid acetic. În plus, kombucha conține enzime și aminoacizi, polifenoli și diverși alți acizi organici care variază între preparate. Alte componente specifice includ etanol, acid glucuronic, glicerol, acid lactic, acid usnic, vitamine B, și vitamina C. Conținutul de alcool al kombucha este de obicei mai mic de 0,5%, deoarece tulpina de bacterii a Komagataeibacter xylinus transformă etanolul în acizi (cum ar fi acidul acetic). Cu toate acestea, fermentația extinsă crește conținutul de alcool. Supra-fermentarea generează cantități mari de acizi similari cu oțetul. Băuturile Kombucha au de obicei o valoare a pH-ului de aproximativ 3,5.


Ultrasunete de înaltă performanță! Gama de produse Hielscher acoperă întregul spectru de la ultrasonicator de laborator compact peste unități de banc-top la sisteme cu ultrasunete complet industriale.

Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță de la laborator la dimensiunea industrială.