Превосходная эффективность и качество производства орехового молока с помощью ультразвука

Ореховое молоко и растительные альтернативы молоку представляют собой растущий сегмент пищевой продукции. При производстве орехового молока и растительных аналогов молока ультразвуковая экстракция и гомогенизация продемонстрировали значительные преимущества перед традиционными методами. Ультразвук высокой мощности увеличивает выход продукта, его стабильность, содержание питательных веществ и общую эффективность обработки.

Более высокий выход орехового молока благодаря мощному ультразвуку

Ультразвуковая экстракция широко известна как надежный и высокоэффективный метод повышения выхода растительных масел, белков, полисахаридов и микронутриентов. Поэтому обработка ультразвуком применяется при производстве растительных заменителей молока, например из миндаля, кешью, кокоса, фундука, арахиса, кунжута, сои, чуфы, овса, риса, конопли, гороха, фисташек, грецкого ореха, амаранта или киноа. Сырье для орехового молока и других растительных альтернатив молоку часто стоит дорого, а более высокий выход при экстракции из этого сырья снижает производственные затраты и повышает эффективность производства.

Как ультразвуковая экстракция повышает выход продукта?

Принцип действия ультразвуковой экстракции основан на акустической кавитации. Механизм интенсификации экстракции под воздействием низкочастотного ультразвука высокой интенсивности преимущественно связан с явлением акустической кавитации. Когда кавитационные пузырьки схлопываются на поверхности растительного материала, эрозия и сонопорация разрушают матрицу растительных клеток, например в мацерированных орехах, семенах, бобовых и листьях, что приводит к разрушению клеточной структуры и высвобождению внутриклеточных веществ, таких как белки, липиды, полисахариды, пищевые волокна, витамины, минералы и фитохимические вещества. Усиленный таким образом массоперенос способствует высвобождению молекул, таких как белки, липиды, полисахариды и фитохимические вещества.
Создаваемые ультразвуком силы сдвига улучшают проникновение растворителя в клеточную матрицу растительного материала и повышают проницаемость клеточных мембран соответственно. (Обратите внимание, что термин «растворитель» используется в широком смысле и включает любую жидкость, например воду). Эти механизмы действия мощного ультразвука обеспечивают значительную интенсификацию процесса при применении обработки ультразвуком для экстракции пищевых продуктов из растительного сырья. Поскольку ультразвуковая кавитация создает столь интенсивные силы, она обеспечивает высокоэффективное разрушение клеток и перемешивание на макро- и микроуровне. Кроме того, значительно улучшаются проникновение растворителя, растворение биоактивных соединений и массоперенос. Это делает экстракцию с помощью ультразвука высокоэффективной, обеспечивая превосходный выход экстракта за короткое время обработки.

Повышение стабильности орехового молока с помощью ультразвука

Низкочастотная обработка ультразвуком высокой интенсивности является эффективным и надежным методом повышения физической стабильности суспензий, а также микробиологической стабильности пищевых продуктов, например орехового молока и других заменителей молока.

Повышение физико-химической стабильности орехового молока с помощью ультразвука

Ультразвук высокой мощности, широко применяемый для гомогенизации и эмульгирования пищевых продуктов, является высокоэффективным нетермическим методом получения высокооднородных пищевых продуктов, сохраняющих стабильность в течение длительного времени. Ультразвуковая гомогенизация уменьшает диаметр капель жира до одинакового очень малого размера и равномерно распределяет твердые частицы, такие как крахмалы, сахара и пищевые волокна. Таким образом, ультразвуковая гомогенизация значительно повышает физико-химическую стабильность орехового молока и других видов растительного молока, предотвращая нежелательное разделение фаз.
Lu et al. (2019) исследуют воздействие обработки ультразвуком высокой мощности на кокосовое молоко. Обработка ультразвуком уменьшила размер частиц кокосового молока и обеспечила однородное распределение капель и твердых частиц в системе. По сравнению с кокосовым молоком, эмульгированным механическим способом, обработка ультразвуком оказала значительное влияние на однородность эмульсионной системы (p < 0,05). Кроме того, было отмечено, что обработка ультразвуком способствовала инкапсулированию амилозы внутрь фермента амилазы в межфазном слое.
Iswarin and Permadi (2012) исследовали влияние обработки ультразвуком на диаметр капель в молочных напитках на основе кокоса, изучая различные сочетания интенсивности ультразвука. Ультразвуковая обработка уменьшала диаметр капель, причем степень уменьшения размера возрастала при более высокой интенсивности ультразвука.

Повышение микробиологической стабильности орехового молока с помощью ультразвука

Доказано, что обработка ультразвуком снижает микробную нагрузку в молочных продуктах, фруктовых соках и других жидких пищевых продуктах. Поэтому ультразвуковая пастеризация также внедрена в процессы консервирования альтернатив молоку для повышения микробиологической стабильности ореховых и других растительных заменителей молока.
Iorio et al. (2019) изучали ультразвуковую инактивацию Escherichia coli O157:H7 и Listeria monocytogenes в миндальном молоке и смогли продемонстрировать, что ультразвуковая пастеризация вызывает сублетальные повреждения патогенов, что приводит к увеличению срока хранения. Например, ультразвуковая пастеризация значительно снизила уровень E. coli O157:H7 с 5,12 до 3,81 log CFU/mL и уменьшила скорость роста (µmax) (с 1,19 до 0,79 (log CFU/mL)/day).

Более высокое содержание питательных веществ благодаря ультразвуковой экстракции орехового молока

Микронутриенты, такие как витамины, полифенолы и антиоксиданты, находятся внутри клеточной матрицы растений. Для эффективного высвобождения этих микронутриентов необходимы полное разрушение клеток и интенсивное микроперемешивание клеточного материала с растворителем. Как описано выше, ультразвуковая экстракция очень эффективна для разрушения клеток и высвобождения липидов, белков, полисахаридов, пищевых волокон и фитохимических веществ из клеточной матрицы. Ультразвуковая экстракция является высокоэффективным методом выделения всего количества фитохимических веществ из растительного материала в ходе быстрого процесса экстракции. Применение ультразвука высокой мощности создает сильные кавитационные эффекты, возмущения / турбулентность и высокоскоростные потоки жидкости, которые вымывают фитохимические вещества из внутреннего пространства клеток. Поскольку обработка ультразвуком является нетермическим методом экстракции, при ее использовании предотвращается термическое разложение этих чувствительных микронутриентов.

Кинетика общего содержания фенольных соединений (выраженного в эквивалентных mg нарингенина/g миндаля) с обработкой ультразвуком и без нее с использованием UIP1000hdT. Ультразвуковая экстракция увеличила общее содержание фенольных соединений на 258 %.
Данные представлены как средние значения ± SD, n = 3. С ультразвуком (желтый) в сравнении с отсутствием ультразвука (оранжевый).
График и исследование: Tabib et al., 2020

Превосходная эффективность производства орехового молока с помощью ультразвука

Более высокий выход продукта, улучшенный состав питательных веществ и сокращение продолжительности обработки – лишь некоторые преимущества, обеспечивающие превосходную эффективность ультразвуковой обработки орехового молока и немолочных напитков. Низкое энергопотребление, небольшой объем технического обслуживания и работа в режиме 24/7 – дополнительные факторы, способствующие исключительной общей эффективности ультразвуковой обработки. Высокопроизводительные ультразвуковые гомогенизаторы Hielscher могут работать в режиме 24/7 при высоких нагрузках и обрабатывать большие объемы в режиме непрерывного потока. Ультразвуковые процессоры Hielscher отличаются выдающейся общей энергоэффективностью. Надежность и небольшой объем технического обслуживания также позволяют поддерживать низкие эксплуатационные расходы.

Что говорят исследования об ультразвуковой обработке пищевых продуктов

«За последнее десятилетие ультразвук получил широкое распространение. Он нашел применение в производстве фруктовых соков и напитков благодаря своим разнообразным желаемым эффектам. Эта технология недорогая, простая, надежная, экологичная и высокоэффективная для консервирования соков с улучшенными качественными характеристиками». (Dolas et al., 2019)

«Обработка ультразвуком – перспективная технология, которая может улучшить качество пищевых продуктов и снизить потери питательных веществ». (Cheok et al., 2013)

Ультразвуковые процессоры для промышленного производства орехового молока

Hielscher Ultrasonics разрабатывает, производит и поставляет высокопроизводительные системы ультразвуковой обработки пищевых продуктов для непрерывного промышленного производства орехового молока, например из кешью, миндаля, фундука, грецкого ореха, арахиса и кокоса, а также растительных заменителей молока, например из риса, сои, спельты, овса, кунжута, семян льна, гороха и ферментированного молока из чуфы.
Применение ультразвуковой обработки пищевых продуктов дает значительные преимущества, поскольку это нетермический, исключительно механический метод, который улучшает конечные продукты, сокращает время обработки и является более экологичным.
Системы ультразвуковой обработки пищевых продуктов Hielscher используются для разнообразных задач и представляют собой безопасную, надежную и экономически эффективную технологию производства высококачественных пищевых продуктов и напитков. Установка и эксплуатация всех ультразвуковых процессоров Hielscher просты: они занимают мало места и могут быть легко встроены в существующие производственные установки.
Hielscher Ultrasonics имеет многолетний опыт применения мощного ультразвука в пищевой промышленности и производстве напитков, а также во многих других отраслях промышленности. Наши ультразвуковые процессоры оснащены легко очищаемыми сонотродами и проточными ячейками (частями, контактирующими с обрабатываемой средой), допускающими безразборную очистку CIP / безразборную стерилизацию SIP. Промышленные ультразвуковые процессоры Hielscher Ultrasonics могут обеспечивать очень высокие амплитуды. Амплитуды до 200µm могут легко поддерживаться непрерывно в режиме работы 24/7. Высокие амплитуды важны для достижения однородного распределения частиц и инактивации более устойчивых микроорганизмов, например грамположительных бактерий. Для еще более высоких амплитуд доступны ультразвуковые сонотроды, изготовленные по индивидуальному заказу. Все сонотроды и ультразвуковые реакторы с проточными ячейками могут работать при повышенных температурах и давлениях, что обеспечивает надежную термоманосоникацию (обработку ультразвуком в сочетании с повышенными температурой и давлением), а также высокоэффективную экстракцию и стабилизацию.
Передовые технологии, высокая производительность и развитое программное обеспечение делают оборудование Hielscher Ultrasonics надежными рабочими инструментами на вашей линии экстракции, гомогенизации и пастеризации пищевых продуктов. Благодаря компактности и разнообразным вариантам установки ультразвуковые аппараты Hielscher легко интегрируются в существующие производственные линии или устанавливаются при их модернизации.
Свяжитесь с нами прямо сейчас, чтобы узнать больше о характеристиках и возможностях наших систем ультразвуковой экстракции, гомогенизации и пастеризации. Мы будем рады обсудить с вами вашу задачу!

Таблица ниже дает представление о приблизительной производительности наших ультразвуковых аппаратов: