Homogenizácia štiav a smoothies pomocou výkonového ultrazvuku
Šťavy, smoothies a nápoje vyžadujú spoľahlivú a účinnú homogenizáciu, aby mali požadovanú chuť a textúru, ako aj dlhodobú stabilitu. Ultrazvukové homogenizátory s vysokým šmykovým účinkom sa v potravinárskom a nápojovom priemysle široko používajú na výrobu štiav, nápojov, pyré a omáčok špičkovej kvality. Ultrazvuková homogenizácia s vysokým šmykovým účinkom ako netepelné spracovanie zabraňuje tepelnej degradácii vitamínov a bioaktívnych zlúčenín a zároveň zabezpečuje vynikajúcu stabilitu a hladkú textúru.
- Zlepšený chuťový profil vďaka extrakcii
- Zvýšená výťažnosť šťavy
- Vyššia hodnota mikroživín
- Zvýšená sladkosť bez prídavku cukru (ultrazvuk extrahuje prirodzený vnútrobunkový cukor a tým ho sprístupňuje chuťovým pohárikom)
- Zvýšená biologická dostupnosť fytonutrientov
- Hladká textúra
- Inaktivácia enzýmov
- Mikrobiálna stabilizácia
- Predĺžená trvanlivosť
Ultrazvukový homogenizátor s vysokým šmykovým účinkom so sklenenou prietokovou celou na spracovanie štiav, smoothies, pyré a omáčok.
Ultrazvuková homogenizácia štiav, smoothies a nápojov s vysokým šmykovým účinkom
Stabilita zlepšená ultrazvukom – zabránenie oddeľovaniu fáz a sedimentácii: Ovocná a zeleninová dužina sa rozrušuje na malé častice, čím sa dosahuje vysoká stabilita, zabraňuje sa sedimentácii a vytvára sa hladká textúra.
Ultrazvuková úprava viskozity a textúry šťavy: Ovocie a zelenina, ako sú jablká, mrkva, pomaranče, grapefruity, citróny a paradajky, sú bohaté na pektíny. Pektíny sú polysacharidy, ktoré fungujú ako prírodný stabilizátor. Ultrazvukové homogenizátory extrahujú pektíny z bunkovej matrice a uvoľňujú ich do šťavy, čím zvyšujú jej viskozitu a stabilitu. Ultrazvukové homogenizátory sú preto výborné na využitie prírodných stabilizátorov, ako sú pektíny.
Zlepšený profil fytonutrientov vďaka ultrazvukovej extrakcii: Ultrazvukové homogenizátory rozrušujú bunkové matrice a podporujú uvoľňovanie zachytených molekúl, ako sú vitamíny, antioxidanty, polyfenoly a flavonoidy, do šťavy. Fytonutrienty sú tak pri konzumácii biologicky dostupnejšie a biologicky prístupnejšie.
Zintenzívnený chuťový profil vďaka sonikácii: Ultrazvukové homogenizátory s vysokým šmykovým účinkom uvoľňujú nielen pektíny, ale aj chuťové molekuly, éterické oleje, prírodné cukry a fytonutrienty. (Informácie o nutričnom profile zlepšenom ultrazvukom nájdete v prípadovej štúdii nižšie). Ultrazvuková extrakcia uvoľňuje bioaktívne molekuly, ako sú chuťové zlúčeniny a vitamíny, z bunkovej matrice a tým ich sprístupňuje chuťovým pohárikom spotrebiteľa.
Zintenzívnený farebný profil vďaka sonikácii: Rastlinné pigmenty sú tiež obsiahnuté v bunkovej matrici rastliny. Ultrazvukové homogenizátory uvoľňujú rastlinné pigmenty, ako sú karotenoidy, chlorofyl, betalaníny a antokyány, a zmenšujú veľkosť ich častíc. Menšie častice pigmentov rozptyľujú svetlo lepšie než väčšie častice, čím sa dosahuje intenzívnejšia farba šťavy, pyré alebo omáčky.
Ultrazvuková homogenizácia štiav – mnohostranné výhody
Ultrazvukové homogenizátory s vysokým šmykovým účinkom sú spoľahlivé a účinné pri miešaní nápojov, ako sú ovocné šťavy, nektáre, zeleninové šťavy, smoothies, limonády s prídavkom ovocia, ochutené mliečne nápoje, proteínové koktaily, nápoje s pridanými zložkami a ďalšie.
Pri extrakcii a lisovaní štiav môže pôsobenie ultrazvuku zvýšiť výťažnosť šťavy. Napríklad ultrazvukové ošetrenie zvýšilo výťažnosť hroznovej šťavy až o 3,4 %, pričom skrátilo čas ošetrenia na tretinu. Pôsobenie ultrazvuku v kombinácii s enzymatickým ošetrením tiež zvýšilo výťažnosť šťavy až o 2 % a skrátilo čas ošetrenia na menej než štvrtinu v porovnaní s tradičným enzymatickým ošetrením. Postupná aplikácia ultrazvuku a enzymatického ošetrenia zvýšila výťažnosť šťavy až o 7,3 %. Podobne pri ananásovej šťave samotné pôsobenie ultrazvuku zvýšilo výťažnosť extrakcie šťavy z ananásovej drene o 10,8 %. Ultrazvukové ošetrenie tiež zvýšilo obsah cukrov, celkových kyselín, fenolových zlúčenín a vitamínu C. (porov. Baslar et al. 2015)
Výroba nápojov, ako sú šťavy, limonády s prídavkom šťavy a ďalšie nápoje, si vyžaduje spoľahlivú homogenizáciu a emulgáciu na zabezpečenie stability, zlepšenie chuti a textúry, dosiahnutie príťažlivého vzhľadu a zlepšenie funkčných vlastností. Napríklad ultrazvuková homogenizácia zabezpečuje výnimočnú stabilitu, zabraňuje oddeľovaniu fáz a zlepšuje chuť a textúru štiav, smoothies, ako aj nápojov na báze mlieka a bielkovín. Ultrazvukové homogenizátory s vysokým šmykovým účinkom navyše ľahko emulgujú rôzne zložky a vytvárajú číre emulzie. Bežnou aplikáciou ultrazvukovej emulgácie je príprava vôd a nápojov obohatených konopou. Číre nápoje na báze vody a ďalšie nápoje možno pomocou ultrazvuku obohatiť stabilnými kanabinoidmi (napr. CBD, CBG, THC). Na získanie čírych emulzií s vysokou biologickou dostupnosťou účinných zlúčenín sa musia bioaktívne zlúčeniny emulgovať na nanometrovú veľkosť. Ultrazvuková emulgácia je lepšou technikou na výrobu nanoemulzií s čírym vzhľadom, výnimočnou stabilitou, biologickou dostupnosťou a funkčnými vlastnosťami. Preto sa ultrazvuková nanoemulgácia široko využíva pri výrobe liečiv a výživových doplnkov (napr. CBD tinktúr atď.)
Ultrazvukové homogenizátory zároveň extrahujú chuťové a aromatické molekuly, bioaktívne zlúčeniny a fytonutrienty, čím zvyšujú ich biologickú dostupnosť a biologickú prístupnosť. Ultrazvukové homogenizátory však tiež rozpúšťajú cukry, sirupy alebo sladidlá a dispergujú a hydratujú hydrokoloidné gumy, škroby a ďalšie prísady za vzniku dlhodobo stabilných suspenzií. Jediné ultrazvukové zariadenie Hielscher zabezpečuje pri výrobe štiav a nápojov plnenie rôznych úloh homogenizácie, nanoemulgácie, extrakcie, dispergovania, rozpúšťania, hydratácie a miešania.
Vplyv sonikácie pomocou UP400S pri amplitúde 100μm na mikroštruktúru jablkovej šťavy.
Štúdia a obrázok: Ertugay & Baslar, 2014
Prípadová štúdia: Zlepšený nutričný profil pomarančovej šťavy ošetrenej sonikáciou
Ultrazvuková homogenizácia s vysokým šmykovým účinkom je netepelná metóda konzervovania a spracovania potravín, ktorej výhodou je zlepšenie stabilizácie a inaktivácia mikroorganizmov v ovocných šťavách bez bežných nežiaducich vedľajších účinkov spojených s konvenčným tepelným ošetrením. Guerrouj et al. (2016) skúmali účinky ultrazvukového ošetrenia na celkový obsah fenolových zlúčenín a flavonoidov, ako aj na karotenoidy a kyselinu askorbovú (vitamín C) v pomarančovej šťave pomocou homogenizátora Hielscher Ultrasonics UP200S. V ultrazvukom ošetrených vzorkách pomarančovej šťavy zistili významné zvýšenie celkového obsahu fenolových zlúčenín v porovnaní s kontrolnou vzorkou (pozri tabuľku nižšie). Pri ultrazvukovom ošetrení trvajúcom 30 min sa tento obsah zvýšil zo 42,74 až na 69,45mg GAE/100 ml. Tieto výsledky ukazujú významné zvýšenie obsahu fenolových zlúčenín počas ultrazvukového ošetrenia.
V tabuľke nižšie sú uvedené aj výsledky aktivity pomarančovej šťavy pri vychytávaní voľných radikálov DPPH. Vzorky ošetrené ultrazvukom vykazovali významné zvýšenie percentuálnej inhibície DPPH v porovnaní s kontrolnou vzorkou, čo naznačuje vyššiu hladinu antioxidantov. Percentuálna inhibícia DPPH vo vzorkách ošetrených ultrazvukom počas 1, 10, 20 a 30 min dosahovala v uvedenom poradí 37,48%, 35,70%, 34,70% a 35,21% v porovnaní s kontrolnými vzorkami (21,67%). Tieto zistenia sú v súlade s výsledkami získanými pri šťave z limetky kasturi ošetrenej ultrazvukom (Bhat et al., 2011). Tieto výsledky naznačujú, že ultrazvukové ošetrenie zvyšuje extrahovateľnosť antioxidačných zlúčenín.
Výskumníci dospeli k záveru, že ultrazvukové ošetrenie pomarančovej šťavy viedlo k celkovému zvýšeniu obsahu bioaktívnych zlúčenín, ako sú celkové fenolové zlúčeniny, flavonoidy, karotenoidy, antokyány a kyselina askorbová, pri súčasnom významnom znížení počtu mikroorganizmov.
Vľavo: neošetrená pomarančová šťava; vpravo: pomarančová šťava ošetrená ultrazvukom
Ultrazvuková homogenizácia s vysokým šmykovým účinkom vytvára stabilnú šťavu bez sedimentácie
Pomarančová šťava vľavo je neošetrená a vykazuje zreteľnú sedimentáciu; pomarančová šťava vpravo je homogenizovaná ultrazvukom a má homogénnu, stabilnú a hladkú textúru.
Ultrazvukom dosiahnuté zvýšenie celkového obsahu fenolových zlúčenín, celkového obsahu flavonoidov, aktivity vychytávania radikálov DPPH, celkového obsahu karotenoidov a obsahu kyseliny askorbovej v pomarančovej šťave.
Štúdia a tabuľka: Guerrouj et al. 2016
Ultrazvukové sondy a prietokové cely na homogenizáciu štiav
Hielscher Ultrasonics je výrobca s dlhoročnými skúsenosťami s výrobou vysokovýkonných ultrazvukových homogenizátorov, ktoré sa používajú na celom svete pri priemyselnej výrobe ovocných a zeleninových štiav, nektárov, smoothies, proteínových nápojov, ako aj pyré a omáčok. Spoľahlivá a účinná homogenizácia ovocných štiav, nápojov a potravinových výrobkov je náročná aplikácia, ktorá vyžaduje vysokovýkonné ultrazvukové sondy vytvárajúce konštantné amplitúdy a zabezpečujúce dostatočný šmykový účinok na získanie homogénnych potravinových výrobkov a nápojov. Všetky ultrazvukové zariadenia Hielscher sú navrhnuté a vyrobené na prevádzku 24/7 pri plnom zaťažení. Ultrazvukové procesory sú k dispozícii od kompaktných laboratórnych ultrazvukových zariadení s výkonom 50 wattov až po výkonné prietokové ultrazvukové systémy s výkonom 16 000 wattov. Široká škála zosilňovačov amplitúdy, sonotród a prietokových ciel umožňuje individuálne zostavenie ultrazvukového homogenizátora s vysokým šmykovým účinkom podľa suroviny (napr. ovocie, zelenina, ďalšie prísady atď.) a požadovaných vlastností konečného výrobku.
Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové sondy, ktoré možno cielene nastaviť tak, aby poskytovali celé spektrum amplitúd od veľmi nízkych až po veľmi vysoké. Ak vaša homogenizačná aplikácia vyžaduje neobvyklé špecifikácie (napr. kombináciu so zvýšenými tlakmi a/alebo zvýšenými teplotami), k dispozícii sú ultrazvukové sonotródy vyrobené na mieru. Robustnosť ultrazvukových zariadení Hielscher umožňuje prevádzku 24/7 pri vysokom zaťažení a v náročných prostrediach.
Ultrazvuková homogenizácia štiav v dávkovom a prietokovom režime
Ultrazvukové homogenizátory Hielscher s vysokým šmykom možno používať na vsádzkovú aj kontinuálnu prietokovú sonikáciu. V závislosti od objemu nápoja a rýchlosti spracovania vám odporučíme najvhodnejšiu ultrazvukovú zostavu.
Privádzanie viacerých vstupných prúdov, ktoré možno nezávisle dávkovať do kontinuálneho ultrazvukového homogenizačného systému, umožňuje pohodlnú prietokovú homogenizáciu pomocou ultrazvukového spracovania s vysokým šmykom, ktorá je vysoko efektívna z hľadiska času aj práce a dokáže spracovať priemyselné objemy štiav a nápojov.
Ultrazvukové sondy a prietokové cely pre akýkoľvek objem
Sortiment spoločnosti Hielscher Ultrasonics pokrýva celé spektrum ultrazvukových procesorov od kompaktných laboratórnych ultrazvukových zariadení cez stolové a poloprevádzkové systémy až po plne priemyselné ultrazvukové procesory s kapacitou spracovať za hodinu objemy zodpovedajúce nákladu viacerých nákladných vozidiel. Kompletný sortiment nám umožňuje ponúknuť vám najvhodnejšie ultrazvukové zariadenie pre váš nápoj alebo potravinový výrobok, plánovanú kapacitu spracovania a výrobné ciele.
Presne regulovateľné amplitúdy pre optimálne výsledky
Všetky ultrazvukové homogenizátory Hielscher sú presne regulovateľné, a preto predstavujú spoľahlivé pracovné stroje. Amplitúda je jedným z kľúčových procesných parametrov, ktoré ovplyvňujú efektívnosť a účinnosť sonomechanických účinkov, ako sú homogenizácia, emulgácia, extrakcia, hydratácia, rozpúšťanie a konzervácia. Všetky procesory spoločnosti Hielscher Ultrasonics umožňujú presné nastavenie amplitúdy. Sonotródy a zosilňovacie nadstavce sú príslušenstvo, ktoré umožňuje meniť amplitúdu v ešte širšom rozsahu. Priemyselné ultrazvukové homogenizátory Hielscher s vysokým šmykom dokážu dosahovať veľmi vysoké amplitúdy a poskytovať požadovanú intenzitu ultrazvuku pre náročné aplikácie. Amplitúdy až do 200µm možno ľahko udržiavať nepretržite v prevádzke 24/7.
Presné nastavenie amplitúdy a nepretržité monitorovanie parametrov ultrazvukového procesu pomocou inteligentného softvéru vám umožňujú spracovať šťavu, nápoj alebo potravinový výrobok za optimalizovaných podmienok. Optimálna sonikácia pre najefektívnejšiu homogenizáciu štiav!
Sonikátory Hielscher sa vo veľkej miere používajú na homogenizáciu nápojov, ako sú
Robustnosť sonikátorov Hielscher umožňuje prevádzku 24/7 pri vysokej záťaži a v náročných prostrediach. Vďaka tomu sú sonikátory Hielscher spoľahlivým pracovným nástrojom, ktorý spĺňa vaše požiadavky na výrobu potravín a nápojov.
Najvyššia kvalita – navrhnuté a vyrobené v Nemecku
Ako rodinný podnik vlastnený a riadený rodinou kladie spoločnosť Hielscher pri svojich ultrazvukových procesoroch dôraz na najvyššie štandardy kvality. Všetky ultrazvukové zariadenia navrhujeme, vyrábame a dôkladne testujeme v našom sídle v Teltowe neďaleko Berlína v Nemecku. Robustnosť a spoľahlivosť ultrazvukových zariadení Hielscher z nich robia výkonných pomocníkov vo vašej výrobe. Prevádzka 24/7 pri plnom zaťažení a v náročných prostrediach je prirodzenou vlastnosťou ultrazvukových homogenizátorov Hielscher s vysokým šmykom.
Nasledujúca tabuľka poskytuje predstavu o približnej kapacite spracovania našich ultrazvukových zariadení:
| Objem vsádzky | 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 | zoskupenie zariadení UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Opýtajte sa nás!
Vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratórnej po poloprevádzkovú a priemyselnú mierku.
Literatúra / Referencie
- Kamal Guerrouj, Marta Sánchez-Rubio, Amaury Taboada-Rodríguez, Rita María Cava-Roda, Fulgencio Marín-Iniesta (2016): Sonication at mild temperatures enhances bioactive compounds and microbiological quality of orange juice. Food and Bioproducts Processing 99, 2016. 20–28.
- Mustafa Fatih Ertugay; Mehmet Başlar (2014): The effect of ultrasonic treatments on cloudy quality-related quality parameters in apple juice. Innovative Food Science and Emerging Technologies 26, 2014. 226–231.
- J. Wu , T.V. Gamage, K.S. Vilkhu, L.K. Simons, R. Mawson (2008): Effect of thermosonication on quality improvement of tomato juice. Innovative Food Science and Emerging Technologies 9, 2008. 186–195.
- Mirja Mokkila , Annikka Mustranta, Johanna Buchert, Kaisa Poutanen (2004): Combining Power Ultrasound with Enzymes in Berry Juice Processing. VTT Technical Research Centre of Finland. Presentetd at BioCat Conference 2004.
- Mehmet Başlar, Hatice Biranger Yildirim, Zeynep Hazal Tekin, Mustafa Fatih Ertugay (2015): Ultrasonic Applications for Juice Making. In: M. Ashokkumar, (ed.), Handbook of Ultrasonics and Sonochemistry, 2015.
Užitočné informácie
Aký je rozdiel medzi šťavou, šťavou z koncentrátu a nektárom?
Šťava je nápoj získaný extrakciou alebo lisovaním prirodzenej tekutiny obsiahnutej v ovocí a zelenine. Tento pojem môže označovať aj tekutiny ochutené koncentrátom. Šťava sa bežne konzumuje ako nápoj, ale môže sa používať aj ako prísada alebo ochucujúca zložka v potravinách či iných nápojoch, napríklad v smoothies.
Šťavy sa delia na 100% šťavy, šťavy z koncentrátu a nektáre. 100% šťava je ovocná šťava vyrobená na 100% z prírodného ovocia a zeleniny bez pridaných farbív, konzervačných látok alebo cukrov. Ovocná šťava sa však môže pripravovať rôznymi spôsobmi, t. j. z čerstvej nekoncentrovanej šťavy alebo zo šťavového koncentrátu. V prvom prípade sa ovocie lisuje a šťava sa skladuje alebo plní do fliaš priamo po zbere ovocia. Pri druhom variante šťavy „vyrobenej z koncentrátu“ sa vylisovaná šťava koncentruje odstraňovaním vody z čerstvo vylisovanej šťavy vo vákuu. Získa sa tak koncentrát podobný sirupu, ktorý má zmenšený objem, čo je výhodné pri preprave šťavového produktu. Po preprave šťavového koncentrátu na miesto konečného určenia sa pridaním vody opäť zmení na ovocnú šťavu.
Pojem nektár označuje šťavu z ovocia, ktoré obsahuje príliš veľa ovocných kyselín alebo dužiny na to, aby sa mohlo konzumovať ako 100% šťava. Bežnými príkladmi ovocia používaného na výrobu nektárov sú banány, mangá, marhule, broskyne alebo hrušky. Šťava, ktorá je z technického hľadiska pyré, sa riedi vodou a môže sa do nej pridať cukor, aby získala konzistenciu vhodnú na pitie a príjemnú chuť. Obsah ovocnej šťavy v nektári sa pohybuje medzi 25 a 99 % v závislosti od obsahu ovocia a receptúry výrobcu. Hoci nektár môže obsahovať pridané cukry, neobsahuje žiadne farbivá ani konzervačné látky.
Ďalšími formami nápojov obsahujúcich šťavy sú limonády a mliečne nápoje ochutené šťavou, smoothies a obohatené šťavové produkty. Šťavy môžu pozostávať z extraktu jedného druhu ovocia alebo zeleniny alebo môžu byť kombináciou dvoch či viacerých ovocných a zeleninových zdrojov. Najobľúbenejšie ovocné šťavy sa vyrábajú z pomarančov, jabĺk, brusníc alebo hrozna. Ďalšie obľúbené nápoje na báze ovocia sa vyrábajú z ananásu, marakuje, grapefruitu, manga, banánu, čerešní a kivi.
Komerčne vyrábané zeleninové šťavy sa bežne pripravujú z rôznych kombinácií mrkvy, červenej repy, zeleru, tekvice a paradajok. Posledné dve uvedené plodiny, hoci z botanického hľadiska nejde o zeleninu, sa bežne používajú na zlepšenie chuti. Ďalšími obľúbenými zložkami zeleninových štiav sú petržlen, púpavové listy, kel, zeler, fenikel, brokolica a uhorky. Citrón, cesnak, zázvor, kurkuma a ďalšie koreniny sa pridávajú pre ich zdravotné prínosy a na vytvorenie zaujímavých chuťových profilov.
Ďalším využitím ultrazvukového spracovania pri výrobe nápojov je zintenzívnenie a zlepšenie fermentácie kombúch a štiav podobných kombuche. Kliknite sem a prečítajte si viac o zlepšení fermentácie kombuchy pomocou ultrazvuku!