Výkonový ultrazvuk na zlepšenie štiav a smoothies

Výskumníci z Technickej univerzity v Berlíne zistili, že ultrazvukové spracovanie je veľmi účinnou metódou na zlepšenie ovocných a zeleninových štiav, ako aj smoothies. Ultrazvuk ako netepelná technológia spracovania potravín poskytuje šetrné, ale účinné ošetrenie, ktoré zintenzívňuje chuť a arómu, stabilizuje a konzervuje šťavy a pyré. Medzi výsledky ultrazvukového ošetrenia štiav patrí zlepšenie chuti a arómy, stabilizácia a konzervácia.

Používanie ultrazvuku pri výrobe potravín je oblasťou rastúceho záujmu výrobcov potravín. Na rozdiel od ultrazvuku s nízkou intenzitou (intenzity < 1 W/cm²), ktorý možno použiť na nedeštruktívne skúšanie a zobrazovanie, výkonový ultrazvuk (intenzity > 5 W/cm²) spôsobuje zmeny materiálu a možno ho použiť na zlepšenie rozmanitých procesov v potravinárskom priemysle. Ultrazvukové vlny sú tlakové vlny, ktoré mechanicky pôsobia na produkt počas sonikácie. Cyklické stláčanie a zrieďovanie môže ovplyvňovať bunkovú štruktúru. Pri vysokých amplitúdach tlaku spôsobuje výkonový ultrazvuk kavitáciu, teda rast a implóziu plynových bublín, ktorú sprevádzajú tlakové a teplotné špičky a ktorá homogenizuje a stabilizuje disperzné systémy. Hielscher Ultrasonics a výskumníci z Katedry potravinárskej biotechnológie a potravinárskeho procesného inžinierstva Technickej univerzity v Berlíne skúmali pozitívne účinky ultrazvuku na zlepšenie kvality, stability a chuti smoothies – mixovaných a chladených nápojov z ovocných a zeleninových štiav a pyré.

Hoci žiadne právne ustanovenie neobmedzuje zloženie smoothies výlučne na ovocné a zeleninové produkty, výrobcovia ich chcú uvádzať na trh ako zdravé a hodnotné produkty. Preto je zámerom vyrábať ich bez pridávania stabilizátorov, zvýrazňovačov chuti alebo farbív. Šťavy a pyré však často obsahujú veľké množstvo dužiny. Majú preto sklon k oddeľovaniu fáz, čo vedie k menej príťažlivému vzhľadu produktu. Z tohto dôvodu väčšina v súčasnosti dostupných smoothies obsahuje ako hlavnú zložku banán, ktorý vďaka zvýšeniu viskozity obmedzuje oddeľovanie fáz.

 
Ultrazvuk možno použiť na rozrušenie častíc dužiny a ovplyvnenie distribúcie veľkosti častíc. Menšia veľkosť častíc vedie k nižšej rýchlosti usadzovania, čím sa znižuje sedimentácia a zlepšuje stabilita pri skladovaní. Tento rozpad častíc môže navyše viesť k zvýšenému uvoľňovaniu chuťových zložiek, farebných pigmentov a bunkových zložiek, ako sú cukor alebo prchavé aromatické zlúčeniny, do šťavy. Výsledkom je zlepšenie intenzity farby, sladkosti a aromatického vnemu. Zmenšená veľkosť častíc navyše ovplyvňuje pocit v ústach, čo vedie k celkovo jemnejšiemu dojmu.
Na zabezpečenie určitej trvanlivosti smoothies sa zmesi musia pasterizovať. Tepelné ošetrenie však vždy ovplyvňuje kvalitu produktu, farbu a dojem čerstvosti. Znižovanie teplôt spracovania preto patrí medzi hlavné oblasti záujmu potravinárskeho priemyslu. Ultrazvuk má synergický účinok na inaktiváciu mikroorganizmov a enzýmov, keď sa používa v kombinácii s pôsobením teploty, čo sa nazýva termosonikácia, alebo so zvýšeným tlakom, čo sa nazýva manosonikácia. Pozitívne výsledky sú známe aj pri kombinácii všetkých troch parametrov, označovanej ako manotermosonikácia. Predpokladá sa, že bunky ošetrené ultrazvukom sa stávajú citlivejšími na iné stresové faktory, ako sú tlak a teplo. Ultrazvukové vlny môžu navyše narúšať medzné vrstvy a vyvolávať miešanie, čím sa zlepšuje prenos tepla. Ďalším zameraním výskumného projektu je preto zníženie pasterizačných teplôt prostredníctvom vývoja konzervačného procesu podporovaného ultrazvukom. Cieľom je zlepšiť kvalitu produktu a znížiť náklady na energiu pri zachovaní alebo zvýšení bezpečnosti produktu a zachovaní alebo predĺžení jeho trvanlivosti.
Komplexné účinky ultrazvuku, ktoré by mohli umožniť súčasné zlepšenie sedimentačných charakteristík, chuti, vzhľadu, pocitu v ústach a mikrobiologickej aj enzymatickej stability smoothies ako hodnotných produktov, by v budúcnosti mohli predstavovať významnú výhodu pre potravinársky priemysel a uvádzanie čerstvých ovocných a zeleninových nápojov na trh. Ak sa stabilita produktu zlepší ultrazvukovým ošetrením, mohol by sa navyše znížiť percentuálny podiel banánu alebo iných zložiek s vysokou viskozitou, čo by umožnilo vytvárať nové druhy smoothies.
 
Kontakt na TU Berlin:
K. Schoessler
katharina.schoessler(at)tu-berlin.de
Telefón:+49 (0)30-3147 1847
 

Vľavo: neošetrená pomarančová šťava; vpravo: pomarančová šťava ošetrená ultrazvukom
Ultrazvuková homogenizácia s vysokým šmykom vytvára stabilnú šťavu bez sedimentácie