Улучшение жарки пищевых продуктов с помощью ультразвука

Жареные продукты, такие как картофель фри, картофельные чипсы и другие продукты, обжаренные во фритюре, могут выиграть от обработки ультразвуком перед жаркой или во время неё. Узнайте, как ультразвук позволяет получать более полезные для здоровья жареные продукты благодаря меньшему содержанию масла и акриламида. Одновременно сокращается время жарки, улучшаются хрустящие свойства и цвет.

Жарка с применением ультразвука для получения более полезных и качественных картофеля фри и картофельных чипсов

Жарка картофеля фри и картофельных чипсов с применением ультразвука даёт ряд преимуществ, прежде всего связанных с улучшением качества, оптимизацией пищевой ценности и эффективности обработки. Одно из существенных преимуществ – снижение поглощения масла и сокращение времени жарки при сохранении или даже повышении качества продукта. Таким образом, при ультразвуковой жарке картофель фри получается более хрустящим снаружи и более мягким внутри, приобретая более желательную текстуру.

Ультразвуковая кавитация улучшает процесс жарки

Обработка ультразвуком влияет на теплопередачу, образование пузырьков и снижение содержания влаги (удаление воды) во время жарки.
Механизм улучшения результатов жарки картофеля фри и чипсов с помощью ультразвука основан на явлении акустической кавитации, создаваемой ультразвуковыми волнами. Проходя через масло для жарки, ультразвуковые волны создают крошечные вакуумные пузырьки, известные как кавитация. Эти пузырьки резко схлопываются вблизи поверхности продукта, вызывая локальное интенсивное выделение тепла и повышение давления. Это способствует быстрой передаче тепла продукту, обеспечивая равномерное приготовление и сокращая время жарки.

Кроме того, ультразвуковые волны могут усиливать процессы массопереноса, такие как проникновение масла и удаление влаги, что приводит к улучшению качества продукта. При производстве картофеля фри и картофельных чипсов быстрое движение кавитационных пузырьков создаёт микроконвекционные потоки в среде для жарки. Это помогает быстро удалять влагу и способствует равномерному распределению тепла и масла для жарки вокруг продукта.

Ультразвуковая кавитация также вызывает разрушение поверхностной структуры картофеля, создавая микроканалы и поры. Это означает увеличение площади поверхности, что улучшает результаты жарки и тем самым усиливает хрустящие свойства конечного продукта. Разрушение клеточных матриц облегчает проникновение масла, в результате чего продукт поглощает меньше масла, что полезно для потребителей, заботящихся о здоровье.

Благодаря вызванному ультразвуком повышению скорости диффузии и удаления воды конечное содержание влаги может быть достигнуто быстрее.
Обработка ультразвуком способствует образованию пузырьков, поэтому её применение во время жарки приводит к увеличению объёма пузырьков вплоть до завершения жарки. При жарке с применением ультразвука оказывается положительное влияние на количество и размер пузырьков, а также на связанное с ними удаление воды во время жарки. Удаление воды из картофеля усиливается благодаря усилению диффузии, а также тепло- и массопереноса.

Ультразвуковая жарка снижает содержание масла

Меньшая адсорбция масла во время жарки позволяет получать более полезные для здоровья картофель фри и картофельные чипсы.
 
Как ультразвук снижает поглощение масла при жарке картофеля?
Когда ломтики картофеля погружают в горячее масло, вокруг них образуются крошечные пузырьки из-за быстрого расширения воды внутри клеток картофеля. Эти пузырьки в конечном итоге лопаются, образуя небольшие поры в структуре картофеля. При введении ультразвуковых волн в масло для жарки возникают микроскопические кавитационные пузырьки. Эти пузырьки схлопываются с огромной силой вблизи поверхности картофеля, вызывая так называемое образование микроструй.
Эти создаваемые ультразвуком микроструи удаляют избыток крахмала, благодаря чему поглощается меньше масла. Кроме того, интенсивное перемешивание, вызываемое ультразвуковыми волнами, улучшает контакт между поверхностью картофеля и горячим маслом, усиливая теплопередачу. Это означает, что картофель обжаривается быстрее, проводит меньше времени в масле и тем самым поглощает меньше масла в целом.

Ультразвуковая жарка снижает содержание акриламида

Акриламид – это соединение, которое классифицируется как потенциальный канцероген. Поэтому содержание акриламида в пищевых продуктах регулируется и должно быть снижено. Акриламид возникает при обработке пищевых продуктов при температуре выше 120°C, а его молекулы образуются в ходе так называемой реакции Майяра, при которой преобразуются аминокислота аспарагин и восстанавливающие сахара. Жареный картофель, например картофель фри и чипсы, является одним из основных источников акриламида. Для получения более полезных для здоровья продуктов низкочастотный ультразвук высокой интенсивности (в диапазоне примерно 20–26kHz) полезно применять для предварительной обработки в воде в течение нескольких минут перед жаркой, чтобы снизить содержание акриламида в жареном картофеле.
Обработка ультразвуком приводит к экстракции и тем самым удалению восстанавливающих сахаров и аспарагина из клеток картофеля. Извлечённые ультразвуком восстанавливающие сахара и аспарагин вымываются из картофеля в окружающую воду. Поскольку восстанавливающие сахара и аспарагин являются предшественниками реакции Майяра и образования акриламида, предварительная обработка ультразвуком перед жаркой эффективно снижает образование акриламида и 5-hydroxymethylfurfural.
Таким образом, предварительная обработка ультразвуком снижает содержание восстанавливающих сахаров, что привело к уменьшению образования акриламида и 5-hydroxymethylfurfural.

Bruno et al. (2024) добились снижения образования акриламида на величину до 67,1% благодаря кратковременной обработке ультразвуком в течение 2 минут с использованием ультразвукового аппарата Hielscher UIP2000hdT и последующей промывке горячей водой.

Antunes-Rohling et al. (2018) показали увеличение экстракции сахаров и, как следствие, снижение содержания акриламида на 44% при обработке картофельных брусочков ультразвуком в течение 30 min в водяной ванне перед жаркой (171◦C, 10 min).

Ультразвуковое вымывание крахмала и бланширование

Картофель с высоким содержанием крахмала при жарке или запекании превращается в мягкий и рассыпчатый картофель фри. Поэтому крахмалы удаляют с поверхности картофеля промывкой. Обработка ультразвуком улучшает удаление крахмалов не только с поверхности, но и из более глубоких слоёв картофеля. Обработка ультразвуком создаёт поры, благодаря чему поверхностная эрозия крахмальных гранул сочетается с экстракцией крахмала из внутренних частей картофеля.
Таким образом, вымывание крахмала с применением ультразвука позволяет лучше контролировать процесс подрумянивания, обеспечивая равномерно обжаренный картофель фри. Такое улучшенное с помощью ультразвука удаление крахмала делает картофель фри более хрустящим и золотистым.

Влияние ультразвука на реакцию Майяра

Реакция Майяра, протекающая между восстанавливающими сахарами и источниками белка, а также поглощение масла во время жарки влияют на конечный цвет жареных продуктов.
Улучшение цвета жареных продуктов: у жареного картофеля, обработанного методом осмотического обезвоживания с применением ультразвука (UAOD), значения a* были значительно ниже (p ≤ 0,05), чем у необработанных жареных образцов. По значениям ΔE* и a* применение UAOD перед жаркой обеспечивало лучший цвет. Предварительная обработка пищевых продуктов ультразвуком перед жаркой снижает активность ферментов и обеспечивает положительные изменения цвета во время жарки.

Ультразвуковое осмотическое обезвоживание

Осмотическое обезвоживание с применением ультразвука (UAOD) имеет преимущество в виде улучшения цвета картофеля фри. Кроме того, оно сократило время предварительной обработки методом осмотического обезвоживания примерно на 67 %. Обработка ультразвуком повышает эффективность и скорость осмотического обезвоживания. Также ультразвуковое осмотическое обезвоживание улучшило качество жареного картофеля за счёт снижения содержания масла и влаги по сравнению с необработанными образцами.

Ультразвуковая воздушная сушка картофеля фри

Воздушная сушка – альтернативный метод удаления влаги из картофеля для снижения исходного содержания воды и тем самым минимизации поглощения масла и улучшения свойств жареных продуктов. Конвективная воздушная сушка с применением ультразвука в качестве предварительной обработки перед жаркой картофельных чипсов улучшает свойства конечных картофельных чипсов и поглощение ими масла, поскольку ультразвук усиливает удаление воды.

Ультразвуковые аппараты для улучшения жарки

Применение ультразвука при обработке пищевых продуктов повышает выход продукции, сокращает время обработки, снижает затраты на техническое обслуживание и улучшает качественные характеристики, делая продукты более полезными для здоровья. Обработку ультразвуком можно применять как предварительную обработку перед жаркой или непосредственно во время жарки.
Hielscher Ultrasonics предлагает высокопроизводительные ультразвуковые аппараты для интеграции во фритюрницы и ванны для мойки картофеля любых размеров. Сонотроды и ультразвуковые зонды можно устанавливать как для обработки партий, так и над конвейерными лентами.
Свяжитесь с нами сегодня, чтобы обсудить ваш процесс жарки и узнать, как интеграция ультразвукового аппарата поможет вам производить более вкусные и полезные для здоровья картофель фри и картофельные чипсы!

Проектирование, производство и консультирование – качество, сделанное в Германии

Ультразвуковые аппараты Hielscher хорошо известны своими высочайшими стандартами качества и проектирования. Прочность и простота эксплуатации позволяют без затруднений интегрировать наши ультразвуковые аппараты в промышленные объекты. Ультразвуковые аппараты Hielscher легко справляются с суровыми условиями и сложной рабочей средой.

Hielscher Ultrasonics – компания, сертифицированная по ISO, которая уделяет особое внимание высокопроизводительным ультразвуковым аппаратам, сочетающим самые современные технологии и удобство использования. Разумеется, ультразвуковые аппараты Hielscher соответствуют нормам CE и требованиям UL, CSA и RoHs.