Zlepšená želatinácia ovocia a zeleniny pomocou ultrazvuku
Zahusťovanie omáčok, štiav, džemov a iných potravín želatináciou je bežný proces pri výrobe tekutých potravín. Ultrazvuková extrakcia pektínov a prírodných vnútrobunkových cukrov z ovocia a zeleniny je vysoko účinná metóda na podporu želatinácie potravinárskych výrobkov bez pridávania rafinovaných cukrov. Ultrazvukové spracovanie tak nielen zvyšuje ekonomickú efektívnosť znižovaním výrobných nákladov (keďže cukor a zahusťujúce prísady nie sú potrebné), ale pomáha aj vyrábať zdravšie potraviny so zníženým obsahom kalórií.
Želatinácia a zahusťovanie potravinárskych výrobkov
Príprava gélov z ovocia bohatého na pektíny je široko zavedený proces pri výrobe rôznych potravinárskych výrobkov vrátane omáčok, pyré, kečupu, štiav, smoothie, marmelád a džemov. Zahusťovanie a želatinácia takýchto potravín si často vyžadujú pridávanie veľkého množstva cukru na dosiahnutie požadovaného stupňa želatinácie. Rafinované cukry sú väčšinou potrebné preto, že pektíny a prírodný cukor v ovocí a zelenine sú zachytené v bunkovej matrici rastlinných buniek, kde zostávajú prevažne nevyužité.
Ultrazvukový procesor UIP4000hdT je výkonné zariadenie s výkonom 4kW na priemyselné spracovanie potravín, napríklad na extrakciu pektínu a aromatických látok, ako aj na homogenizáciu.
Riešenie: ultrazvuková extrakcia pektínov a prírodných cukrov
Ultrazvukové spracovanie je osvedčená a široko používaná technológia na extrakciu bioaktívnych molekúl z rastlín, napríklad z ovocia a zeleniny. Sonikácia je preto cenenou technikou pri spracovaní potravín, napríklad pri výrobe štiav, smoothie, nápojov, omáčok, pyré, kečupov, ovocných nátierok, džemov a marmelád, pri ktorej ultrazvukové vlny pomáhajú uvoľňovať aromatické zlúčeniny, pektíny a cukry (napr. fruktózu) z bunkovej matrice rastlinného materiálu. To znamená, že ultrazvuk nielen podporuje tvorbu gélu, ale tiež dodáva potravinárskym výrobkom výraznejšiu chuť a sladkosť bez pridávania aróm, cukrov a iných prísad. S rastúcim dopytom po prírodných, minimálne spracovaných potravinách je ultrazvukové spracovanie potravín ideálnou technológiou na výrobu zdravých potravín s intenzívnou chuťou. Zistilo sa, že ultrazvukové spracovanie pektínu v potravinách je vysoko účinný, spoľahlivý, energeticky úsporný a ekologický spôsob prípravy, najmä pri nízkometoxylovanom pektíne.
Pektín je vďaka svojim gélotvorným vlastnostiam obľúbenou zložkou zdravých potravinárskych výrobkov a výrobkov s nízkym obsahom cukru. Pôsobením ultrazvuku na kvapaliny na báze ovocia a zeleniny možno predísť pridávaniu rafinovaného cukru alebo ho výrazne obmedziť, pretože funkčné vlastnosti pektínu zabezpečujú požadovanú želatináciu a prispievajú k priaznivým reologickým vlastnostiam potravinárskeho výrobku.
Medzi ďalšie výhody ultrazvukového spracovania potravín patrí inaktivácia enzýmov, ako je pektínmetylesteráza, ako aj homogenizácia (jemnejšia textúra) a pasterizácia (lepšia mikrobiálna stabilita).
- Šetrný proces
- Bez pridaného cukru alebo s jeho menším množstvom
- Rýchle spracovanie
- Bez prísad alebo s ich menším množstvom
- Zdravé potravinárske výrobky
- Čisto mechanické spracovanie
- Ekonomicky výhodné / nákladovo efektívne
- Jednoduchá a bezpečná obsluha
- Jednoduchá inštalácia alebo dodatočné začlenenie do existujúceho zariadenia
- Úplne lineárne zväčšovanie mierky procesu
- Kapacita na spracovanie ľubovoľného objemu
Ultrazvuková extrakcia pektínu, aromatických látok a cukru z rastlinnej bunkovej matrice sa úspešne použila pri citrusových plodoch, pomarančoch, citrónoch, mangu, marakuji, jablkách, hruškách, broskyniach, paradajkách a mnohých ďalších druhoch ovocia a zeleniny.
Ako zabrániť zničeniu molekulovej štruktúry pektínu
Ultrazvukové spracovanie môže výrazne podporiť tvorbu gélu v ovocných a zeleninových výrobkoch obsahujúcich pektín. Nadmerná sonikácia, t. j. ultrazvukové spracovanie s príliš vysokou intenzitou alebo počas príliš dlhého času, však môže zničiť molekulovú štruktúru pektínu, a tým znížiť kvalitu želatinácie. Hielscher Ultrasonics dodáva najmodernejšie ultrazvukové procesory, ktoré umožňujú presné nastavenie prevádzky, riadenie a monitorovanie procesu extrakcie pektínu. Ľahko dostupné nastavenia, možnosť vopred nastaviť a uložiť parametre spracovania, ako aj diaľkové ovládanie prostredníctvom ľubovoľného internetového prehliadača zabezpečujú, že váš výrobok sa sonikuje za optimálnych podmienok. Údaje zo všetkých ultrazvukových cyklov sa navyše automaticky zaznamenávajú na zabudovanú SD kartu, takže každé jednotlivé spracovanie možno monitorovať a spätne preskúmať na účely zabezpečenia kvality a dodržiavania správnej výrobnej praxe (GMP).
Priemyselné sonikátory Hielscher dokážu dosahovať veľmi vysoké amplitúdy. Amplitúdy až do 200µm možno ľahko udržiavať nepretržite v prevádzke 24/7. Pre ešte vyššie amplitúdy sú k dispozícii ultrazvukové sonotródy vyrobené na mieru.
Nasledujúca tabuľka poskytuje predstavu o približnej kapacite spracovania našich ultrazvukových procesorov:
| Objem dávky | Prietok | Odporúčané zariadenia |
|---|---|---|
| 1 až 500mL | 10 až 200mL/min | UP100H |
| 10 až 2000mL | 20 až 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 až 20L | 0,2 až 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100L | 2 až 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 až 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | vyšší | zostava zariadení UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Opýtajte sa nás!
Ultrazvukový extraktor UIP4000hdT s prietokovou zostavou na extrakciu pektínu.
Literatúra / Referencie
- Owais Yousuf; Anupama Singh; N. C. Shahi; Anil Kumar; A. K. Verma (2018): Ultrasound Assisted Extraction of Pectin from Orange Peel. Bulletin of Environment, Pharmacology and Life Sciences Vol. 7 [12], November 2018. 48-54.
- Lena Rebecca Larsen; Julia Buerschaper; Andreas Schieber; Fabian Weber (2019):
Interactions of Anthocyanins with Pectin and Pectin Fragments in Model Solutions. J Agric Food Chem 2019 Aug 21; 67(33). pp. 9344-9353. - Wang, Wenjun; Wu, Xingzhu; Chantapakul, Thunthacha; Wang, Danli; Zhang, Song; Ma Xiaobin; Ding, Tian; Ye, Xingqian; Liu, Donghong (2017): Acoustic cavitation assisted extraction of pectin from waste grapefruit peels: A green two-stage approach and its general mechanism. Food Research Journal Vol.102, December 2017. 101-110.
- Rahul Seshadri, Jochen Weiss, Greg J Hulbert, John Mount (2003): Ultrasonic processing influences rheological and optical properties of high-methoxyl pectin dispersions. Food Hydrocolloids, Volume 17, Issue 2, 2003. 191-197.
- Chan Y.T., Tan M.C., Chin N.L. (2018): Effect of partial sugar replacement with ultrasonically treated citrus pectin on aeration and rheological properties of batter. Journal of Food Processing and Preservation, Volume 42, Issue 12, 2018.
- Wen-Yi Qiu, Wu-Dan Cai, Meng Wang, Jing-Kun Yan (2019): Effect of ultrasonic intensity on the conformational changes in citrus pectin under ultrasonic processing. Food Chemistry, Volume 297, 2019.
Užitočné informácie
Pektíny v potravinárskych výrobkoch
Pektín je polysacharid prítomný v bunkovej stene väčšiny druhov zeleniny a ovocia. Pektíny sú známe svojimi pozoruhodnými gélotvornými a zahusťovacími vlastnosťami, vďaka ktorým sú široko používanou prísadou v potravinárskom priemysle. Pektíny sú navyše známe svojimi priaznivými účinkami na zdravie.
Výroba gélov z ovocia alebo zeleniny s vysokým obsahom pektínu nie je obzvlášť náročná. Pridanie cukru podporuje tvorbu pektínového gélu pri použití nízkometoxylovaného (LM) pektínu. Použitie nízkometoxylovaného (LM) pektínu si však zvyčajne vyžaduje veľké množstvo pridaného cukru (približne 50 wt%). Preto sú nízkometoxylované (LM) pektíny v kombinácii s veľmi veľkým množstvom pridaných cukrov relevantné iba pre dezerty, džemy a marmelády.
Napríklad enzýmy polygalakturonázy, pektínlyáza a pektínmetylesteráza (PME) patria do skupiny pektinolytických enzýmov alebo pektináz, ktoré hydrolyzujú glykozidové väzby pektínových látok. Ultrazvukové spracovanie sa používa na inaktiváciu enzýmov, ako sú pektinázy, s cieľom získať stabilnejšie potravinárske výrobky. Prečítajte si viac o ultrazvukovej inaktivácii enzýmov!
Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory vo veľkostiach od laboratórnych až po priemyselné.