Vynikajúca účinnosť a kvalita pri výrobe orechového mlieka pomocou ultrazvuku
Orechové mlieka a rastlinné alternatívy mlieka sú rastúcim segmentom potravín. Pri výrobe orechového mlieka a rastlinných mliečnych analógov preukázala ultrazvuková extrakcia a homogenizácia veľké výhody oproti konvenčným technikám. Vysokovýkonný ultrazvuk zvyšuje výťažnosť, stabilitu produktu, obsah živín a celkovú účinnosť spracovania.
Vyššia výťažnosť orechového mlieka s Power Ultrasonics
Ultrazvuková extrakcia je dobre známa ako spoľahlivá a vysoko účinná metóda na zvýšenie výnosu rastlinných olejov, bielkovín, polysacharidov a mikroživín. Preto sa sonikácia používa pri výrobe rastlinných náhrad mlieka, napr. vyrobených z mandlí, kešu, kokosu, lieskových orechov, arašidov, sezamu, sóje, tigrích orechov, ovsa, ryže, konope, hrachu, pistácií, vlašských orechov, amarantu alebo quinoy. Surovina orechového mlieka a iných rastlinných alternatív mlieka je často drahá a vyššie výťažnosti z týchto surovín znižujú výrobné náklady a zlepšujú efektivitu výroby.
Priemyselný ultrazvukový procesor UIP2000hdT na homogenizáciu orechového mlieka.
Ako ultrazvuková extrakcia zvyšuje výťažok?
Princípom činnosti ultrazvukovej extrakcie je akustická kavitácia. Mechanizmus zosilnenia extrakcie nízkofrekvenčného ultrazvuku s vysokou intenzitou sa pripisuje najmä fenoménu akustické kavitácie. Keď sa kavitačné bubliny zrútia na povrchu botanického materiálu, erózia a sonoporácia rozbijú matricu rastlinných buniek (ako sú macerované orechy, semená, strukoviny a listy), čo má za následok deštrukciu bunkovej štruktúry a uvoľnenie intracelulárnych látok, ako sú bielkoviny, lipidy, polysacharidy, vláknina, vitamíny, minerály a fytochemikálie. Tým zintenzívnený prenos hmoty uľahčuje uvoľňovanie molekúl, ako sú proteíny, lipidy, polysacharidy a fytochemikálie.
Ultrazvukom generované šmykové sily zlepšujú prienik rozpúšťadla do bunkovej matrice botanickej hmoty a zlepšujú priepustnosť bunkových membrán. (Upozorňujeme, že pojem rozpúšťadlo sa používa v širšom zmysle slova a zahŕňa akúkoľvek kvapalinu, napr. vodu). Tieto mechanizmy výkonových ultrazvukov sú zodpovedné za výraznú intenzifikáciu procesov dosiahnutú pri aplikácii ultrazvuku na extrakciu potravinárskych výrobkov z botanických surovín. Keďže ultrazvuková kavitácia vytvára také intenzívne sily, vedie k vysoko účinnému narušeniu buniek a miešaniu na makro a mikroúrovni. Okrem toho sa výrazne zlepšuje penetrácia rozpúšťadla, rozpúšťanie bioaktívnych zlúčenín a prenos hmoty. Vďaka tomu je extrakcia s ultrazvukom vysoko účinná, čo vedie k vynikajúcim výťažkom extraktu v rýchlom čase procesu.
Zlepšená stabilita orechového mlieka pomocou ultrazvuku
Vysokointenzívna, nízkofrekvenčná ultrazvuk je účinná a spoľahlivá metóda na zlepšenie fyzickej stability suspenzií, ako aj mikrobiálnej stability potravinárskych výrobkov (napr. orechového mlieka a iných náhrad mlieka).
Ultrazvukom zlepšená fyzikálno-chemická stabilita orechových mliečok
Vysokovýkonný ultrazvuk, ktorý sa široko používa na homogenizáciu a emulgáciu potravinárskych výrobkov, je vysoko účinná netepelná technika na výrobu vysoko homogénnych a dlhodobo stabilných potravinárskych výrobkov. Ultrazvuková homogenizácia zmenšuje priemer kvapiek tuku na rovnomernú veľkosť a rovnomerne rozptyľuje pevné častice, ako sú škroby, cukry a vláknina. Ultrazvuková homogenizácia tým výrazne zlepšuje fyzikálno-chemickú činnosť orechových mliečnych výrobkov a iných rastlinných mliečnych výrobkov, čím sa zabráni nežiaducemu oddeleniu fáz.
Lu et al. (2019) skúmajú účinky vysokovýkonnej ultrazvukovej signalizácie na kokosové mlieko. Sonikácia znížila veľkosť častíc kokosového mlieka a homogenizovala distribúciu kvapôčok a pevných látok v systéme. V porovnaní s mechanicky emulgovaným kokosovým mliekom preukázala ultrazvuková úprava významný vplyv na rovnomernosť emulzného systému (p< 0.05). Okrem toho sa pozorovalo, že sonikácia podporuje zapuzdrenie amylózy do enzýmu amylázy v medzifázovej vrstve.
Iswarin a Permadi (2012) skúmali, ako ultrazvuk ovplyvňuje priemer kvapiek mliečnych nápojov na báze kokosu, pričom študovali rôzne kombinácie ultrazvukovej intenzity. Ultrazvukové spracovanie zmenšilo priemer veľkosti kvapiek a zmenšilo sa pri vyššej intenzite ultrazvuku.
Ultrazvukom zlepšená mikrobiálna stabilita orechových mliečok
Ultrazvuk preukázateľne znižuje mikrobiálnu záťaž v mliečnych výrobkoch, ovocných šťavách a iných tekutých potravinách. Preto bola ultrazvuková pasterizácia prijatá aj do procesu konzervácie alternatív mlieka s cieľom zlepšiť mikrobiálnu stabilitu v orechových a iných rastlinných náhradách mlieka.
(2019) študovali ultrazvukovú inaktiváciu Escherichia coli O157:H7 a Listeria monocytogenes v mandľovom mlieku a mohli preukázať, že ultrazvuková pasterizácia spôsobuje subletálne poškodenie patogénov, čo vedie k predĺženiu trvanlivosti. Napríklad ultrazvuková pasterizácia výrazne znížila hladinu 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 výnosy
- Vynikajúca kvalita
- Zlepšený nutričný profil
- Fyzikálno-chemická a mikrobiálna stabilizácia
- Žiadna tepelná degradácia
- Intenzifikácia procesu pre vyššiu celkovú účinnosť
- Presne kontrolovateľné podmienky
- Nákladovo efektívne
Multisonoreaktor so 4x 4kW ultrazvukovými homogenizátormi na kontinuálne spracovanie orechov
Vyšší obsah živín s ultrazvukovou extrakciou orechového mlieka
Mikroživiny, ako sú vitamíny, polyfenoly a antioxidanty, sa nachádzajú v bunkovej matrici rastlín. Na efektívne uvoľňovanie týchto mikroživín je potrebné úplné narušenie buniek a intenzívne mikromiešanie medzi bunkovou hmotou a rozpúšťadlom. Ako je popísané vyššie, ultrazvuková extrakcia je veľmi účinná pri rozpade buniek a uvoľňovaní lipidov, proteínov, polysacharidov, vlákien a fytochemikálií z bunkovej matrice. Ultrazvuková extrakcia je vysoko účinná metóda na izoláciu celého množstva fytochemikálií z rastlín v rámci rýchleho procesu extrakcie. Aplikácia vysokovýkonného ultrazvuku vyvoláva silné kavitačné efekty, poruchy / turbulencie, vysokorýchlostné prúdenie kvapaliny, ktoré vyplavujú fytochemikálie z vnútra bunky. Keďže ide o netepelnú metódu extrakcie, pri použití ultrazvuku sa zabráni tepelnej degradácii týchto citlivých mikroživín.
Kinetika celkového obsahu fenolov (vyjadrená ako eq mg Naringenínu/g mandlí) so sonikáciou a bez nej pomocou UIP1000hdT. Ultrazvuková extrakcia zvýšila celkový obsah fenolov o 258 %.
Údaje sú stredom ± SD, n = 3. Ultrazvuk (žltý) verzus tichý (oranžový).
Graf a štúdia: Tabib et al., 2020
Vynikajúca účinnosť pri výrobe orechového mlieka pomocou ultrazvuku
Vyššie výnosy, lepší nutričný profil a skrátená doba spracovania sú len niektoré výhody, pokiaľ ide o vynikajúcu účinnosť ultrazvukového spracovania orechového mlieka a nemliečnych nápojov. Nízka spotreba energie, nízka údržba a prevádzka 24/7 sú ďalšie faktory, ktoré prispievajú k výnimočnej celkovej účinnosti ultrazvukového spracovania. Vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory Hielscher môžu bežať 24 hodín denne, 7 dní v týždni pri vysokom zaťažení a spracovávať veľké objemy v režime kontinuálneho prietoku. Ultrazvukové procesory Hielscher majú vynikajúcu celkovú energetickú účinnosť. Robustnosť a nízka údržba tiež udržujú nízke prevádzkové náklady.
Čo hovorí výskum o ultrazvukovom spracovaní potravín
"Ultrazvuk sa v poslednom desaťročí objavil v bezpodmienečnej miere. Svoje uplatnenie našiel v priemysle ovocných štiav a nápojov vďaka svojim multifunkčným požadovaným účinkom. Táto technológia je lacná, jednoduchá, spoľahlivá a šetrná k životnému prostrediu a vysoko účinná pri konzervácii štiav so zvýšenými kvalitatívnymi atribútmi." (Dolas a kol., 2019)
“Sonikácia je pripravovaná technológia, ktorá môže zlepšiť kvalitu potravín a znížiť stratu živín.” (Cheok a kol., 2013)
Ultrazvukové kuchynské roboty na priemyselnú výrobu orechového mlieka
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics navrhuje, vyrába a distribuuje vysokovýkonný ultrazvukový systém spracovania potravín na kontinuálnu priemyselnú výrobu orechov (ako sú kešu, mandle, lieskové orechy, vlašské orechy, arašidy, kokosové mlieko) a rastlinných náhrad mlieka (ako je ryža, sója, špalda, ovos, sezam, ľanové semienko, hrach, fermentované mlieko z tigrích orechov).
Použitie ultrazvukového spracovania potravín ponúka veľké výhody, pretože ide o netepelnú, čisto mechanickú metódu, ktorá vedie k zlepšeniu konečných produktov, skracuje čas spracovania a je šetrnejšia k životnému prostrediu.
Ultrazvukové systémy na spracovanie potravín spoločnosti Hielscher sa používajú na rôzne aplikácie 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, dajú sa ľahko dodatočne namontovať do existujúcich spracovateľských zariadení.
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics má dlhoročné skúsenosti s aplikáciou výkonového ultrazvuku v potravinách & nápojový priemysel, ako aj mnohé ďalšie priemyselné odvetvia. Naše ultrazvukové procesory sú vybavené ľahko čistiteľnými (clean-in-place CIP / sterilize-in-place SIP) sonotródami a prietokovými bunkami (mokré časti). Hielscher Ultrasonics’ Priemyselné ultrazvukové procesory môžu poskytovať veľmi vysoké amplitúdy. Amplitúdy až 200 μm je možné ľahko nepretržite prevádzkovať v prevádzke 24 hodín denne, 7 dní v týždni. Vysoké amplitúdy sú dôležité dosiahnuť ahomogénnu distribúciu častíc a inaktivovať rezistentnejšie mikróby (napr. grampozitívne baktérie). Pre ešte vyššie amplitúdy sú k dispozícii prispôsobené ultrazvukové sonotródy. Všetky sonotródy a ultrazvukové reaktory s prietokovými bunkami môžu byť prevádzkované pri zvýšených teplotách a tlakoch, čo umožňuje spoľahlivú termo-mano-sonikáciu (sonikaciu v kombinácii so zvýšenou teplotou a tlakom) a vysoko účinnú extrakciu a stabilizáciu.
Najmodernejšia technológia, vysoký výkon a sofistikovaný softvér robia z Hielscher Ultrasonics’ Spoľahlivé pracovné kone vo vašej linke na extrakciu, homogenizáciu a pasterizáciu potravín. Vďaka malým rozmerom a všestranným možnostiam inštalácie je možné ultrazvukové prístroje Hielscher ľahko integrovať alebo dodatočne namontovať do existujúcich výrobných liniek.
Ak sa chcete dozvedieť viac o vlastnostiach a schopnostiach našich ultrazvukových extrakčných, homogenizačných a pasterizačných systémov, kontaktujte nás. Radi s vami prediskutujeme vašu žiadosť!
Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov:
| Objem dávky | Prietok | Odporúčané zariadenia |
|---|---|---|
| 1 až 500 ml | 10 až 200 ml/min | UP100H |
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20 l | 00,2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000hdT |
| N.A. | 10 až 100 l/min | UIP16000 |
| N.A. | väčší | Zhluk UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Opýtajte sa nás!
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory na miešanie, disperziu, emulgáciu a extrakciu v laboratórnom, pilotnom 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.
Fakty, ktoré stoja za to vedieť
Výroba orechových mliečnych výrobkov a rastlinných náhrad mlieka
Výroba orechových mliečnych výrobkov a iných rastlinných, nemliečnych nápojov (napr. z mandlí, kešu, kokosu, lieskových orechov, arašidov, sezamových, tigrích orechov, ovsa, špaldy, ryže, konope, hrachu, ľanového semienka, ľanového semienka, vlašských orechov) zahŕňa bežne nasledujúce kroky spracovania: mokré mletie a mletie na extrakciu, filtrácia, pridávanie potravinárskych prídavných látok a prísad, pasterizácia/sterilizácia, homogenizácia a aseptické balenie.
Široko používanými prísadami 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 sú často obohatené a obohatené o bielkoviny, vitamíny a minerály, aby sa dosiahol vyvážený nutričný profil rastlinného nemliečneho nápoja.
V závislosti od typu rastlinnej náhrady mlieka sa ako základ používa iná surovina (napr. orechy, obilniny, strukoviny). Táto špecifická surovina (napr. mandle, sójové bôby alebo ovos) sa zmieša s určitým množstvom vody a melie sa v procese mokrého mletia pri zvýšených teplotách. Počas tohto horúceho procesu mletia sa zo suroviny extrahujú cenné rastlinné zlúčeniny, ako sú bielkoviny, lipidy, vláknina a vitamíny, čo je časovo náročné a často dosť neefektívne. Z dôvodu neúplnej extrakcie môže byť potrebný druhý krok extrakcie na zvýšenie výťažku orechového mlieka alebo rastlinnej náhrady mlieka. Keď sa v procese mletia implementuje ultrazvuková extrakcia, extrakcia rastlinných zlúčenín sa výrazne zvyšuje a urýchľuje.
Po mletí a extrakcii sa rastlinné mlieko oddelí od extrahovaných rastlinných vlákien vo veľkých odstredivkách. Na zlepšenie textúry a senzorických vlastností môže byť rastlinné mlieko homogenizované jedlým olejom alebo zahustené pridaním gumy, zmiešané s rôznymi prísadami (vitamíny, minerály) a nakoniec pasterizované tepelným spracovaním a potom zabalené.
Sonikácia sa môže použiť na homogénne rozptýlenie gumy a iných potravinárskych prísad v nápoji na rastlinnej báze a podporu mikrobiálnej stabilizácie ultrazvukovou pasterizáciou.
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratórium do priemyselná veľkosť.