Vynikajúca účinnosť a kvalita pri výrobe orechového mlieka pomocou ultrazvuku
Orechové mlieka a rastlinné alternatívy mlieka predstavujú rastúci segment potravinárstva. Pri výrobe orechových mliek a rastlinných analógov mlieka preukázali ultrazvuková extrakcia a homogenizácia výrazné výhody oproti konvenčným technikám. Vysokovýkonný ultrazvuk zvyšuje výťažnosť, stabilitu výrobku, obsah živín a celkovú účinnosť spracovania.
Vyššia výťažnosť orechového mlieka pomocou výkonového ultrazvuku
Ultrazvuková extrakcia je dobre známa ako spoľahlivá a vysoko účinná metóda na zvýšenie výťažnosti rastlinných olejov, bielkovín, polysacharidov a mikroživín. Sonikácia sa preto používa pri výrobe rastlinných náhrad mlieka, napr. z mandlí, kešu orechov, kokosových orechov, lieskových orechov, arašidov, sezamu, sóje, tigrích orechov, ovsa, ryže, konopy, hrachu, pistácií, vlašských orechov, amarantu alebo quinoy. Suroviny na výrobu orechových mliek a iných rastlinných alternatív mlieka sú často drahé a vyššia výťažnosť extrakcie z týchto surovín znižuje výrobné náklady a zlepšuje efektívnosť výroby.
Priemyselný ultrazvukový procesor UIP2000hdT na homogenizáciu orechového mlieka.
Ako ultrazvuková extrakcia zvyšuje výťažnosť?
Princípom fungovania ultrazvukovej extrakcie je akustická kavitácia. Mechanizmus zintenzívnenia extrakcie nízkofrekvenčným ultrazvukom s vysokou intenzitou sa pripisuje najmä javu akustickej kavitácie. Keď kavitačné bubliny kolabujú na povrchu rastlinného materiálu, erózia a sonoporácia narúšajú matricu rastlinných buniek (napríklad v macerovaných orechoch, semenách, strukovinách a listoch), čo vedie k deštrukcii bunkovej štruktúry a uvoľneniu vnútrobunkových látok, ako sú bielkoviny, lipidy, polysacharidy, vláknina, vitamíny, minerály a fytochemické látky. Takto zintenzívnený prenos hmoty uľahčuje uvoľňovanie molekúl, ako sú bielkoviny, lipidy, polysacharidy a fytochemické látky.
Šmykové sily vytvárané ultrazvukom zlepšujú prenikanie rozpúšťadla do bunkovej matrice rastlinného materiálu a zvyšujú priepustnosť bunkových membrán. (Upozorňujeme, že pojem rozpúšťadlo sa používa v širšom význame a zahŕňa akúkoľvek kvapalinu, napr. vodu). Tieto mechanizmy výkonového ultrazvuku sú zodpovedné za výrazné zintenzívnenie procesu dosiahnuté pri použití ultrazvuku na extrakciu potravinárskych produktov z rastlinných surovín. Keďže ultrazvuková kavitácia vytvára také intenzívne sily, zabezpečuje vysoko účinné rozrušovanie buniek a miešanie na makroúrovni aj mikroúrovni. Okrem toho sa výrazne zlepšuje prenikanie rozpúšťadla, rozpúšťanie bioaktívnych zlúčenín a prenos hmoty. Vďaka tomu je extrakcia podporovaná ultrazvukom vysoko účinná a prináša vynikajúce výťažky extraktu za krátky čas spracovania.
Lepšia stabilita orechového mlieka pomocou ultrazvuku
Nízkofrekvenčná sonikácia s vysokou intenzitou je účinná a spoľahlivá metóda na zlepšenie fyzikálnej stability suspenzií aj mikrobiálnej stability potravinárskych výrobkov (napr. orechového mlieka a iných náhrad mlieka).
Fyzikálno-chemická stabilita orechových mliek zlepšená ultrazvukom
Vysokovýkonný ultrazvuk, ktorý sa široko používa na homogenizáciu a emulgáciu potravín, je vysoko účinná netepelná technika na výrobu vysoko homogénnych a dlhodobo stabilných potravín. Ultrazvuková homogenizácia zmenšuje priemer tukových kvapôčok na jednotnú, veľmi malú veľkosť a rovnomerne disperguje pevné častice, ako sú škroby, cukry a vláknina. Ultrazvuková homogenizácia tým výrazne zlepšuje fyzikálno-chemickú stabilitu orechových a iných rastlinných mliek, čím sa zabraňuje nežiaducej separácii fáz.
Lu et al. (2019) skúmali účinky vysokovýkonného ultrazvuku na kokosové mlieko. Sonikácia zmenšila veľkosť častíc kokosového mlieka a zjednotila rozloženie kvapôčok a pevných častíc v systéme. V porovnaní s mechanicky emulgovaným kokosovým mliekom malo ultrazvukové spracovanie významný vplyv na rovnomernosť emulzného systému (p < 0,05). Okrem toho sa pozorovalo, že sonikácia podporovala enkapsuláciu amylózy do enzýmu amylázy v medzifázovej vrstve.
Iswarin a Permadi (2012) skúmali, ako ultrazvukové spracovanie ovplyvňuje priemer kvapôčok v mliečnych nápojoch na báze kokosu, pričom skúmali rôzne kombinácie intenzity ultrazvuku. Ultrazvukové spracovanie zmenšilo priemer kvapôčok a pri vyššej intenzite ultrazvuku bolo zmenšenie výraznejšie.
Mikrobiálna stabilita orechových mliek zlepšená ultrazvukom
Preukázalo sa, že ultrazvukové spracovanie znižuje mikrobiálnu záťaž v mliečnych výrobkoch, ovocných šťavách a iných tekutých potravinách. Preto sa ultrazvuková pasterizácia začala používať aj v procese konzervácie alternatív mlieka s cieľom zlepšiť mikrobiálnu stabilitu orechových a iných rastlinných náhrad mlieka.
Iorio et al. (2019) skúmali ultrazvukovú inaktiváciu Escherichia coli O157:H7 a Listeria monocytogenes v mandľovom mlieku a preukázali, že ultrazvuková pasterizácia spôsobuje subletálne poškodenie patogénov, čo vedie k predĺženiu trvanlivosti. Napríklad ultrazvuková pasterizácia významne znížila počet E. coli O157:H7 z 5,12 na 3,81 log CFU/mL a znížila rýchlosť rastu (µmax) (z 1,19 na 0,79 (log CFU/mL)/deň).
- Vyššie výťažky
- Špičková kvalita
- Zlepšený nutričný profil
- Fyzikálno-chemická a mikrobiálna stabilizácia
- Bez tepelnej degradácie
- Intenzifikácia procesu pre vyššiu celkovú účinnosť
- Presne regulovateľné podmienky
- Nákladová efektívnosť
Multisonoreaktor so 4x 4kW ultrazvukovými homogenizátormi na kontinuálne spracovanie orechových mliek
Vyšší obsah živín vďaka ultrazvukovej extrakcii orechových mliek
Mikroživiny, ako sú vitamíny, polyfenoly a antioxidanty, sa nachádzajú v bunkovej matrici rastlín. Na účinné uvoľnenie týchto mikroživín je potrebné úplné rozrušenie buniek a intenzívne mikromiešanie bunkového materiálu s rozpúšťadlom. Ako je opísané vyššie, ultrazvuková extrakcia je veľmi účinná pri rozrušovaní buniek a uvoľňovaní lipidov, bielkovín, polysacharidov, vlákniny a fytochemických látok z bunkovej matrice. Ultrazvuková extrakcia je vysoko účinná metóda na izoláciu celého množstva fytochemických látok z rastlinných surovín počas rýchleho extrakčného procesu. Použitie vysokovýkonného ultrazvuku vytvára silné kavitačné účinky, poruchy prúdenia / turbulencie a vysokorýchlostné prúdenie kvapaliny, ktoré vyplavujú fytochemické látky z vnútra buniek. Keďže ide o netepelnú extrakčnú metódu, pri použití ultrazvuku sa zabraňuje tepelnej degradácii týchto citlivých mikroživín.
Kinetika celkového obsahu fenolových látok (vyjadreného ako eq mg naringenínu/g mandlí) so sonikáciou a bez nej s použitím zariadenia UIP1000hdT. Ultrazvuková extrakcia zvýšila celkový obsah fenolových látok o 258 %.
Údaje predstavujú priemery ± SD, n = 3. Ultrazvuk (žltá) v porovnaní s podmienkami bez ultrazvuku (oranžová).
Graf a štúdia: Tabib et al., 2020
Špičková účinnosť výroby orechových mliek pomocou ultrazvuku
Vyššie výťažnosti, zlepšený nutričný profil a skrátený čas spracovania sú len niektoré z výhod, ktoré prispievajú k vynikajúcej účinnosti ultrazvukového spracovania orechových mliek a nemliečnych nápojov. Nízka spotreba energie, nízke nároky na údržbu a nepretržitá prevádzka 24/7 sú ďalšími faktormi, ktoré prispievajú k výnimočnej celkovej účinnosti ultrazvukového spracovania. Vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory Hielscher môžu pracovať nepretržite 24/7 aj pri vysokom zaťažení a spracúvať veľké objemy v režime kontinuálneho prietoku. Ultrazvukové procesory Hielscher majú vynikajúcu celkovú energetickú účinnosť. Robustnosť a nízke nároky na údržbu tiež udržiavajú prevádzkové náklady na nízkej úrovni.
Čo hovorí výskum o ultrazvukovom spracovaní potravín
„Ultrazvuk sa v poslednom desaťročí rozšíril v neobmedzenej miere. Našiel uplatnenie v priemysle ovocných štiav a nápojov vďaka svojim mnohostranným žiaducim účinkom. Táto technológia je lacná, jednoduchá, spoľahlivá a šetrná k životnému prostrediu a je vysoko účinná pri konzervovaní štiav so zlepšenými kvalitatívnymi vlastnosťami.“ (Dolas et al., 2019)
„Sonikácia je nastupujúca technológia, ktorá môže zvýšiť kvalitu potravín a znížiť straty živín.“ (Cheok et al., 2013)
Ultrazvukové procesory na spracovanie potravín pri priemyselnej výrobe orechových mliek
Hielscher Ultrasonics navrhuje, vyrába a distribuuje vysokovýkonné ultrazvukové systémy na spracovanie potravín určené na kontinuálnu priemyselnú výrobu orechových mliek (napríklad kešu, mandľového, lieskovoorieškového, mlieka z vlašských orechov, arašidového a kokosového mlieka) a rastlinných náhrad mlieka (napríklad ryžového, sójového, špaldového, ovseného, sezamového, ľanového, hrachového a fermentovaného mlieka zo šachora jedlého).
Ultrazvukové spracovanie potravín ponúka významné výhody, pretože ide o netepelnú, čisto mechanickú metódu, ktorá vedie k zlepšeniu konečných výrobkov, skracuje čas spracovania a je šetrnejšia k životnému prostrediu.
Ultrazvukové systémy Hielscher na spracovanie potravín sa používajú v mnohých aplikáciách ako bezpečná, spoľahlivá a nákladovo efektívna technológia na výrobu vysokokvalitných potravín a nápojov. Inštalácia a prevádzka všetkých ultrazvukových procesorov Hielscher je jednoduchá: vyžadujú len málo miesta a dajú sa ľahko dodatočne začleniť do existujúcich spracovateľských zariadení.
Hielscher Ultrasonics má dlhoročné skúsenosti s používaním výkonového ultrazvuku v potravinárskom a nápojovom priemysle, ako aj v mnohých ďalších priemyselných odvetviach. Naše ultrazvukové procesory sú vybavené ľahko čistiteľnými sonotródami a prietokovými celami (časťami v kontakte s kvapalinou), ktoré umožňujú čistenie na mieste CIP / sterilizáciu na mieste SIP. Priemyselné ultrazvukové procesory Hielscher Ultrasonics dokážu dosahovať veľmi vysoké amplitúdy. Pri amplitúdach až do 200µm môžu bez problémov pracovať nepretržite v prevádzke 24/7. Vysoké amplitúdy sú dôležité na dosiahnutie homogénnej distribúcie častíc a na inaktiváciu odolnejších mikroorganizmov (napr. grampozitívnych baktérií). Pre ešte vyššie amplitúdy sú k dispozícii ultrazvukové sonotródy vyrobené na mieru. Všetky sonotródy a ultrazvukové reaktory s prietokovou celou možno prevádzkovať pri zvýšených teplotách a tlakoch, čo umožňuje spoľahlivú termomanosonikáciu (sonikáciu v kombinácii so zvýšenou teplotou a tlakom) a vysoko účinnú extrakciu a stabilizáciu.
Najmodernejšia technológia, vysoký výkon a sofistikovaný softvér robia zo zariadení Hielscher Ultrasonics spoľahlivých pracantov vo vašej linke na extrakciu, homogenizáciu a pasterizáciu potravín. Vďaka malým priestorovým nárokom a všestranným možnostiam inštalácie možno ultrazvukové zariadenia Hielscher ľahko integrovať alebo dodatočne začleniť do existujúcich výrobných liniek.
Kontaktujte nás teraz a dozviete sa viac o vlastnostiach a možnostiach našich ultrazvukových systémov na extrakciu, homogenizáciu a pasterizáciu. Radi s vami prediskutujeme vašu aplikáciu!
Nasledujúca tabuľka vám poskytuje prehľad o približnej spracovateľskej kapacite našich ultrazvukových zariadení:
| 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 |
| nevzťahuje sa | 10 až 100L/min | UIP16000 |
| nevzťahuje sa | vyšší | zoskupenie zariadení UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Opýtajte sa nás!
Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory na miešanie, dispergovanie, emulgáciu a extrakciu v laboratórnom, poloprevádzkovom a priemyselnom meradle.
Literatúra / Referencie
- Tabib, Malak, Yang Tao, Christian Ginies, Isabelle Bornard, Njara Rakotomanomana, Adnane Remmal, Farid Chemat (2020): A One-Pot Ultrasound-Assisted Almond Skin Separation/Polyphenols Extraction and its Effects on Structure, Polyphenols, Lipids, and Proteins Quality. Applied Sciences 10, no. 10: 3628.
- Iswarin, S.J.; Permadi, B. (2012): Coconut milk’s fat breaking by means of ultrasound. Int. J. Basic Appl. Sci. 12, 2012. 1–5.
- Maria Clara Iorio, Antonio Bevilacqua, Maria Rosaria Corbo, Daniela Campaniello, Milena Sinigaglia, Clelia Altieri (2019): A case study on the use of ultrasound for the inhibition of Escherichia coli O157:H7 and Listeria monocytogenes in almond milk. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 52, 2019. 477-483.
- Rupali Dolas, Chakkaravarthi Saravanan, Barjinder Pal Kaur (2019): Emergence and era of ultrasonic’s in fruit juice preservation: A review. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 58, 2019.
- Xu Lu, Jinghao Chen, Mingjing Zheng, Juanjuan Guo, Jingxuan Qi, Yingtong Chen, Song Miao, Baodong Zheng (2019): Effect of high-intensity ultrasound irradiation on the stability and structural features of coconut-grain milk composite systems utilizing maize kernels and starch with different amylose contents. Ultrasonics Sonochemistry Volume 55, 2019. 135-148.
Užitočné informácie
Výroba orechových mliek a rastlinných náhrad mliečnych výrobkov
Výroba orechových mliek a iných rastlinných nemliečnych nápojov (napr. z mandlí, kešu orechov, kokosu, lieskových orechov, arašidov, sezamu, sóje, tigrích orechov, ovsa, špaldy, ryže, konopy, hrachu, ľanového semena, ľanových semien, vlašských orechov) bežne zahŕňa tieto kroky spracovania: mokré mletie a drvenie na účely extrakcie, filtráciu, pridávanie potravinárskych prídavných látok a prísad, pasterizáciu / sterilizáciu, homogenizáciu a aseptické balenie.
Často používanými prídavnými látkami sú gumy a lecitín, ktoré sa používajú na zlepšenie stability, ako aj soľ a sladidlá, ktoré sa používajú na úpravu textúry a chuťového profilu. Rastlinné náhrady mlieka sa často fortifikujú a obohacujú o bielkoviny, vitamíny a minerály, aby sa dosiahol vyvážený výživový profil rastlinného nemliečneho nápoja.
V závislosti od druhu rastlinnej náhrady mlieka sa ako základ používa iná surovina (napr. orechy, obilniny, strukoviny). Táto konkrétna surovina (napr. mandle, sójové bôby alebo ovos) sa zmieša s určitým množstvom vody a melie sa za mokra pri zvýšených teplotách. Počas tohto mletia za tepla sa zo suroviny extrahujú cenné rastlinné zložky, ako sú bielkoviny, lipidy, vláknina a vitamíny, čo je časovo náročné a často pomerne neefektívne. V dôsledku neúplnej extrakcie môže byť potrebný druhý extrakčný krok na zvýšenie výťažnosti orechového mlieka alebo rastlinnej náhrady mlieka. Keď sa do procesu mletia začlení ultrazvuková extrakcia, extrakcia rastlinných zložiek sa výrazne zintenzívni a urýchli.
Po mletí a extrakcii sa rastlinné mlieko vo veľkých odstredivkách oddelí od rastlinných vlákien, z ktorých sa extrahovali zložky. Na zlepšenie textúry a senzorických vlastností sa rastlinné mlieko môže homogenizovať s jedlým olejom alebo zahustiť pridaním gúm, zmiešať s rôznymi prídavnými látkami (vitamíny, minerály) a nakoniec sa pasterizuje tepelným ošetrením a následne balí.
Sonikácia sa môže použiť na homogénne dispergovanie gúm a iných potravinárskych prídavných látok v rastlinnom nápoji a na podporu mikrobiálnej stabilizácie ultrazvukovou pasterizáciou.
Sonikácia sa navyše používa na extrakciu a úpravu bielkovín s cieľom získať vysoko funkčné potravinárske prídavné látky a výživové doplnky. Prečítajte si viac o ultrazvukovom spracovaní rastlinných bielkovín!
Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratórnej po priemyselnú veľkosť.