Vyprážanie potravín zlepšené ultrazvukom

Vyprážané potraviny, ako sú hranolčeky, zemiakové lupienky a ďalšie potraviny vyprážané ponorením do oleja, môžu mať prospech zo sonikácie pred vyprážaním alebo počas neho. Zistite, ako ultrazvuk vedie k zdravším vyprážaným potravinám, ktoré obsahujú menej oleja a menej akrylamidu. Zároveň sa skracuje čas vyprážania a zlepšuje sa chrumkavosť aj farba.

Vyprážanie s podporou ultrazvuku pre zdravšie a lepšie hranolčeky a zemiakové lupienky

Vyprážanie hranolčekov a zemiakových lupienkov s podporou ultrazvuku ponúka viacero výhod, predovšetkým zlepšenie kvality, optimalizáciu výživových hodnôt a efektívnosť spracovania. Jednou z významných výhod je zníženie príjmu oleja a skrátenie času vyprážania pri zachovaní alebo dokonca zlepšení kvality výrobku. Vyprážanie s ultrazvukom tak vytvára hranolčeky s chrumkavejším povrchom a mäkším vnútrom, čo vedie k žiaducejšej textúre.

Ultrazvuková kavitácia zlepšuje vyprážanie

Ultrazvukové ošetrenie ovplyvňuje prenos tepla, tvorbu bublín a znižovanie vlhkosti (odstraňovanie vody) počas vyprážania.
Mechanizmus, ktorý stojí za výsledkami vyprážania hranolčekov a lupienkov optimalizovanými ultrazvukom, spočíva v jave akustickej kavitácie vyvolanej ultrazvukovými vlnami. Keď ultrazvukové vlny prechádzajú olejom na vyprážanie, vytvárajú drobné vákuové bubliny označované ako kavitácia. Tieto bubliny prudko kolabujú v blízkosti povrchu potraviny, čím lokálne vytvárajú intenzívne teplo a tlak. Tento jav napomáha rýchlemu prenosu tepla do potraviny, podporuje rovnomernú tepelnú úpravu a skracuje čas vyprážania.

Ultrazvukové vlny môžu navyše zintenzívniť procesy prenosu hmoty, ako sú prenikanie oleja a odstraňovanie vlhkosti, čo vedie k zlepšeniu kvality výrobku. Pri výrobe hranolčekov a zemiakových lupienkov vytvára rýchly pohyb kavitačných bublín mikrokonvekčné prúdy vo vyprážacom médiu. To napomáha rýchlemu odstraňovaniu vlhkosti a podporuje rovnomerné rozloženie tepla a oleja na vyprážanie okolo potraviny.

Ultrazvuková kavitácia tiež narúša povrchovú štruktúru zemiaka a vytvára mikrokanáliky a póry. Tým sa zväčšuje plocha povrchu, čo vedie k lepším výsledkom vyprážania, a teda k vyššej chrumkavosti konečného výrobku. Narušenie bunkových matríc uľahčuje lepšie prenikanie oleja, čo vedie k zníženému príjmu oleja potravinou a je prínosom pre spotrebiteľov, ktorí dbajú na zdravie.

Vďaka ultrazvukom vyvolanej vyššej rýchlosti difúzie a odstraňovania vody možno rýchlejšie dosiahnuť konečný obsah vlhkosti.
Sonikácia podporuje tvorbu bublín, čo znamená, že sonikácia počas vyprážania vedie k väčším objemom bublín až do konca vyprážania. Počet bublín, ich veľkosť a súvisiace odstraňovanie vody počas vyprážania sú pri procese vyprážania s podporou ultrazvuku priaznivo ovplyvnené. Odstraňovanie vody zo zemiakov sa zintenzívňuje zvýšenou difúziou, ako aj zvýšeným prenosom tepla a hmoty.

Vyprážanie s ultrazvukom vedie k zníženiu obsahu oleja

Menšia adsorpcia oleja počas vyprážania vedie k zdravším hranolčekom a zemiakovým lupienkom.
 
Ako ultrazvuk znižuje absorpciu oleja počas vyprážania zemiakov?
Po ponorení zemiakových plátkov do horúceho oleja sa okolo nich tvoria drobné bubliny v dôsledku rýchleho rozpínania vody v zemiakových bunkách. Tieto bubliny napokon prasknú a vytvoria v štruktúre zemiaka malé póry. Keď sa do oleja na vyprážanie privádzajú ultrazvukové vlny, vytvárajú mikroskopické kavitačné bubliny. Tieto bubliny v blízkosti povrchu zemiaka implodujú s obrovskou silou, čím vyvolávajú vznik takzvaných mikroprúdov.
Tieto ultrazvukom vytvorené mikroprúdy odstraňujú prebytočný škrob, takže sa absorbuje menej oleja. Intenzívne premiešavanie vyvolané ultrazvukovými vlnami navyše podporuje lepší kontakt medzi povrchom zemiaka a horúcim olejom, čím zintenzívňuje prenos tepla. Zemiaky sa tak vyprážajú rýchlejšie, zostávajú v oleji kratší čas, a tým sa znižuje celkové množstvo absorbovaného oleja.

Ultrazvukové vyprážanie vedie k zníženiu obsahu akrylamidu

Akrylamid je zlúčenina klasifikovaná ako potenciálny karcinogén. Preto sú hladiny akrylamidu v potravinách regulované a mali by sa znižovať. Akrylamid vzniká pri spracovaní potravín pri teplotách nad 120°C a jeho molekuly sa tvoria prostredníctvom takzvanej Maillardovej reakcie, pri ktorej sa premieňajú aminokyselina asparagín a redukujúce cukry. Vyprážané zemiaky, napríklad hranolčeky a zemiakové lupienky, sú jedným z hlavných zdrojov akrylamidu. Na výrobu zdravších potravín je vhodnou predúpravou pred vyprážaním niekoľkominútové ošetrenie vo vode nízkofrekvenčným ultrazvukom s vysokou intenzitou (v rozsahu približne 20–26kHz), ktorého cieľom je znížiť obsah akrylamidu vo vyprážaných zemiakoch.
Sonikácia vedie k extrakcii, a tým aj k odstráneniu redukujúcich cukrov a asparagínu zo zemiakových buniek. Redukujúce cukry a asparagín extrahované ultrazvukom sa zo zemiaka vyplavujú do okolitej vody. Keďže redukujúce cukry a asparagín sú prekurzormi Maillardovej reakcie a tvorby akrylamidu, ultrazvuková predúprava pred vyprážaním účinne znižuje tvorbu akrylamidu a 5-hydroxymetylfurfuralu.
Ultrazvuková predúprava teda znižuje obsah redukujúcich cukrov, čo viedlo k nižšej tvorbe akrylamidu a 5-hydroxymetylfurfuralu.

Bruno et al. (2024) dosiahli zníženie tvorby akrylamidu až o 67,1% krátkym ultrazvukovým ošetrením v trvaní 2 minút pomocou sonikátora Hielscher UIP2000hdT, po ktorom nasledovalo premytie horúcou vodou.

Antunes-Rohling et al. (2018) preukázali zvýšenie extrakcie cukrov, a tým zníženie hladín akrylamidu o 44% pri sonikácii zemiakových hranolčekov počas 30 min vo vodnom kúpeli pred vyprážaním (171◦C, 10 min).

Ultrazvukové vymývanie škrobu a blanšírovanie

Zo zemiakov bohatých na škrob vznikajú pri vyprážaní alebo pečení mäkké a drobivé hranolčeky. Preto sa škrob z povrchu zemiakov odstraňuje umývaním. Ultrazvukové ošetrenie zlepšuje odstraňovanie škrobu nielen z povrchu, ale aj z hlbších vrstiev zemiaka. Sonikácia vytvára póry, takže sa povrchová erózia škrobových granúl spája s extrakciou škrobu z vnútra zemiaka.
Vymývanie škrobu podporované ultrazvukom tak umožňuje lepšiu kontrolu nad procesom hnednutia, čo vedie k rovnomerne vypraženým hranolčekom. Toto ultrazvukom zlepšené odstraňovanie škrobu vedie k chrumkavejším a zlatistejším hranolčekom.

Účinky ultrazvuku na Maillardovu reakciu

Maillardova reakcia, ktorá prebieha medzi redukujúcimi cukrami a zdrojmi bielkovín, ako aj absorpcia oleja počas vyprážania ovplyvňujú konečnú farbu vyprážaných výrobkov.
Zlepšená farba vyprážaných výrobkov: Pri vyprážaných zemiakoch ošetrených osmotickou dehydratáciou podporovanou ultrazvukom (UAOD) boli hodnoty a* významne nižšie (p ≤ 0,05) než pri neošetrených vyprážaných vzorkách. Na základe hodnôt ΔE* a a* sa pri použití UAOD pred vyprážaním dosiahla lepšia farba. Ultrazvuková predúprava potravín pred vyprážaním znižuje aktivitu enzýmov a vedie k priaznivým zmenám farby počas vyprážania.

Ultrazvuková osmotická dehydratácia

Osmotická dehydratácia podporovaná ultrazvukom (UAOD) má výhodu v tom, že zlepšuje farbu hranolčekov. Okrem toho skrátila čas predúpravy osmotickou dehydratáciou približne o 67 %. Sonikácia zvyšuje účinnosť a rýchlosť osmotickej dehydratácie. Ultrazvuková osmotická dehydratácia navyše zlepšila kvalitu vyprážaných zemiakov znížením obsahu oleja a vlhkosti v porovnaní s neošetrenými vzorkami.

Ultrazvukové sušenie hranolčekov vzduchom

Sušenie vzduchom je alternatívna metóda odstraňovania vlhkosti zo zemiakov s cieľom znížiť počiatočný obsah vody, a tým minimalizovať absorpciu oleja a zlepšiť vlastnosti vyprážaných potravín. Konvekčné sušenie vzduchom podporované ultrazvukom ako predúprava pred vyprážaním zemiakových lupienkov zlepšuje vlastnosti výsledných zemiakových lupienkov aj ich absorpciu oleja, pretože ultrazvuk zintenzívňuje odstraňovanie vody.

Sonikátory na zlepšenie vyprážania

Použitie ultrazvuku pri spracovaní potravín vedie k vyššej výťažnosti produktov, kratšiemu času spracovania, nižším nákladom na údržbu a lepším kvalitatívnym vlastnostiam prospešnejším pre zdravie. Sonikáciu možno použiť buď ako predúpravu pred vyprážaním, alebo priamo počas procesu vyprážania.
Hielscher Ultrasonics ponúka vysokovýkonné sonikátory na integráciu do fritéz a nádrží na umývanie zemiakov všetkých veľkostí. Sonotródy a ultrazvukové sondy možno inštalovať do zariadení na dávkové spracovanie aj nad dopravníkové pásy.
Kontaktujte nás ešte dnes, aby sme prediskutovali váš proces vyprážania a aby ste sa dozvedeli, ako vám integrácia sonikátora pomôže vyrábať chutnejšie a zdravšie hranolčeky a zemiakové lupienky!

Návrh, výroba a poradenstvo – kvalita vyrobená v Nemecku

Ultrazvukové zariadenia Hielscher sú známe svojimi najvyššími štandardmi kvality a konštrukcie. Robustnosť a jednoduchá obsluha umožňujú bezproblémovú integráciu našich ultrazvukových zariadení do priemyselných prevádzok. Ultrazvukové zariadenia Hielscher ľahko zvládajú drsné podmienky a náročné prostredia.

Hielscher Ultrasonics je spoločnosť s certifikáciou ISO a kladie osobitný dôraz na vysokovýkonné ultrazvukové zariadenia s najmodernejšou technológiou a používateľsky prívetivou obsluhou. Samozrejme, ultrazvukové zariadenia Hielscher sú v zhode s požiadavkami CE a spĺňajú požiadavky UL, CSA a RoHs.