Vrhunska učinkovitost in kakovost pri proizvodnji mleka iz oreščkov z ultrazvokom

Mleko iz oreščkov in rastlinske alternative mleku so rastoč segment živil. Pri proizvodnji mleka iz oreščkov in rastlinskih nadomestkov mleka sta ultrazvočna ekstrakcija in homogenizacija pokazali velike prednosti pred običajnimi tehnikami. Ultrazvok visoke moči poveča izkoristek, stabilnost izdelka, vsebnost hranil in splošno učinkovitost obdelave.

Večji izkoristki mleka iz oreščkov z ultrazvokom visoke moči

Ultrazvočna ekstrakcija je dobro znana kot zanesljiva in zelo učinkovita metoda za povečanje izkoristka rastlinskih olj, beljakovin, polisaharidov in mikrohranil. Zato se sonikacija uporablja pri proizvodnji rastlinskih nadomestkov mleka, na primer iz mandljev, indijskih oreščkov, kokosa, lešnikov, arašidov, sezama, soje, tigrovih oreščkov, ovsa, riža, konoplje, graha, pistacij, orehov, amaranta ali kvinoje. Surovine za mleko iz oreščkov in druge rastlinske alternative mleku so pogosto drage, večji izkoristki ekstrakcije iz teh surovin pa znižujejo proizvodne stroške in izboljšujejo učinkovitost proizvodnje.

Kako ultrazvočna ekstrakcija poveča izkoristek?

Načelo delovanja ultrazvočne ekstrakcije je akustična kavitacija. Mehanizem intenziviranja ekstrakcije z nizkofrekvenčnim ultrazvokom visoke intenzivnosti se pripisuje predvsem pojavu akustične kavitacije. Ko kavitacijski mehurčki implodirajo na površini rastlinskega materiala, erozija in sonoporacija razgradita matriks rastlinskih celic (na primer v maceriranih oreščkih, semenih, stročnicah in listih), kar povzroči uničenje celične strukture in sproščanje znotrajceličnih snovi, kot so beljakovine, lipidi, polisaharidi, vlaknine, vitamini, minerali in fitokemikalije. Tako okrepljen prenos snovi olajša sproščanje molekul, kot so beljakovine, lipidi, polisaharidi in fitokemikalije.
Ultrazvočno ustvarjene strižne sile izboljšajo prodiranje topila v celični matriks rastlinskega materiala in prepustnost celičnih membran. (Upoštevajte, da se izraz topilo uporablja v širšem pomenu in vključuje katero koli tekočino, na primer vodo). Ti mehanizmi ultrazvoka visoke moči omogočajo znatno intenziviranje procesa pri uporabi ultrazvočne obdelave za ekstrakcijo živilskih izdelkov iz rastlinskih surovin. Ker ultrazvočna kavitacija ustvarja tako intenzivne sile, povzroča zelo učinkovito razgradnjo celic in mešanje na makro- in mikroravni. Poleg tega se znatno izboljšajo prodiranje topila, raztapljanje bioaktivnih spojin in prenos snovi. Zaradi tega je ekstrakcija s pomočjo ultrazvoka zelo učinkovita in omogoča vrhunske izkoristke ekstrakta v kratkem času obdelave.

Izboljšana stabilnost mleka iz oreščkov z ultrazvokom

Ultrazvočna obdelava visoke intenzivnosti in nizke frekvence je učinkovita in zanesljiva metoda za izboljšanje fizikalne stabilnosti suspenzij ter mikrobne stabilnosti živilskih izdelkov (na primer mleka iz oreščkov in drugih nadomestkov mleka).

Ultrazvočno izboljšana fizikalno-kemijska stabilnost mleka iz oreščkov

Ultrazvok visoke moči, ki se pogosto uporablja za homogenizacijo in emulgiranje živilskih izdelkov, je zelo učinkovita netermična tehnika za proizvodnjo zelo homogenih in dolgoročno stabilnih živilskih izdelkov. Ultrazvočna homogenizacija zmanjša premer maščobnih kapljic na enotno, zelo majhno velikost ter enakomerno dispergira trdne delce, kot so škrobi, sladkorji in vlaknine. Tako ultrazvočna homogenizacija znatno izboljša fizikalno-kemijsko stabilnost mleka iz oreščkov in drugih rastlinskih vrst mleka ter prepreči neželeno ločevanje faz.
Lu et al. (2019) raziskujejo učinke ultrazvočne obdelave visoke moči na kokosovo mleko. Sonikacija je zmanjšala velikost delcev kokosovega mleka ter homogenizirala porazdelitev kapljic in trdnih delcev v sistemu. V primerjavi z mehansko emulgiranim kokosovim mlekom je ultrazvočna obdelava pokazala pomemben učinek na enakomernost emulzijskega sistema (p < 0,05). Poleg tega so opazili, da je sonikacija spodbudila enkapsulacijo amiloze v encim amilazo v medfazni plasti.
Iswarin in Permadi (2012) sta raziskovala vpliv ultrazvočne obdelave na premer kapljic mlečnih napitkov na osnovi kokosa, pri čemer sta preučevala različne kombinacije ultrazvočne intenzivnosti. Ultrazvočna obdelava je zmanjšala premer kapljic, zmanjšanje velikosti pa je bilo večje pri višji intenzivnosti ultrazvoka.

Ultrazvočno izboljšana mikrobna stabilnost mleka iz oreščkov

Dokazano je, da ultrazvočna obdelava zmanjša mikrobno obremenitev mlečnih izdelkov, sadnih sokov in drugih tekočih živil. Zato je bila ultrazvočna pasterizacija vključena tudi v postopek konzerviranja alternativ mleku za izboljšanje mikrobne stabilnosti nadomestkov mleka iz oreščkov in drugih rastlinskih nadomestkov mleka.
Iorio et al. (2019) so preučevali ultrazvočno inaktivacijo Escherichia coli O157:H7 in Listeria monocytogenes v mandljevem mleku ter pokazali, da ultrazvočna pasterizacija povzroča subletalne poškodbe patogenov, kar podaljša rok uporabnosti. Ultrazvočna pasterizacija je na primer znatno zmanjšala raven E. coli O157:H7 s 5,12 na 3,81 log CFU/mL in znižala hitrost rasti (µmax) (z 1,19 na 0,79 (log CFU/mL)/dan).

Večja vsebnost hranil z ultrazvočno ekstrakcijo mleka iz oreščkov

Mikrohranila, kot so vitamini, polifenoli in antioksidanti, so v celičnem matriksu rastlin. Za učinkovito sproščanje teh mikrohranil sta potrebna popolna razgradnja celic in intenzivno mikromešanje celičnega materiala s topilom. Kot je opisano zgoraj, je ultrazvočna ekstrakcija zelo učinkovita pri razgradnji celic ter sproščanju lipidov, beljakovin, polisaharidov, vlaknin in fitokemikalij iz celičnega matriksa. Ultrazvočna ekstrakcija je zelo učinkovita metoda za izolacijo celotne količine fitokemikalij iz rastlinskega materiala v hitrem postopku ekstrakcije. Uporaba ultrazvoka visoke moči povzroči močne kavitacijske učinke, motnje / turbulence in tokove tekočine z visoko hitrostjo, ki izpirajo fitokemikalije iz notranjosti celic. Ker gre za netermično metodo ekstrakcije, je pri uporabi ultrazvočne obdelave preprečena termična razgradnja teh občutljivih mikrohranil.

Kinetika skupne vsebnosti fenolov (izražene kot eq mg naringenina/g mandljev) s sonikacijo in brez nje z uporabo naprave UIP1000hdT. Ultrazvočna ekstrakcija je povečala skupno vsebnost fenolov za 258 %.
Podatki so povprečja ± SD, n = 3. Ultrazvok (rumeno) v primerjavi z obdelavo brez ultrazvoka (oranžno).
Graf in raziskava: Tabib et al., 2020

Vrhunska učinkovitost pri proizvodnji mleka iz oreščkov z ultrazvokom

Večji izkoristki, izboljšana hranilna sestava in krajši čas obdelave so le nekatere prednosti, ki zagotavljajo vrhunsko učinkovitost ultrazvočne obdelave mleka iz oreščkov in nemlečnih napitkov. Majhna poraba energije, malo vzdrževanja in delovanje 24/7 so dodatni dejavniki, ki prispevajo k izjemni splošni učinkovitosti ultrazvočne obdelave. Visokozmogljivi ultrazvočni homogenizatorji Hielscher lahko delujejo 24/7 pri velikih obremenitvah in obdelujejo velike prostornine v načinu neprekinjenega pretoka. Ultrazvočni procesorji Hielscher imajo izjemno splošno energijsko učinkovitost. Robustnost in majhne potrebe po vzdrževanju prav tako ohranjajo nizke obratovalne stroške.

Kaj raziskave pravijo o ultrazvočni obdelavi živil

“Ultrazvočna tehnologija se je v zadnjem desetletju močno uveljavila. Zaradi svojih številnih želenih učinkov se uporablja v industriji sadnih sokov in pijač. Tehnologija je poceni, preprosta, zanesljiva in okolju prijazna ter zelo učinkovita pri konzerviranju sokov z izboljšanimi kakovostnimi lastnostmi.” (Dolas et al., 2019)

“Sonikacija je tehnologija v vzponu, ki lahko izboljša kakovost živil in zmanjša izgubo hranil.” (Cheok et al., 2013)

Ultrazvočni procesorji za živila za industrijsko proizvodnjo mleka iz oreščkov

Hielscher Ultrasonics načrtuje, izdeluje in distribuira visokozmogljive sisteme za ultrazvočno obdelavo živil za neprekinjeno industrijsko proizvodnjo mleka iz oreščkov (kot so mleko iz indijskih oreščkov, mandljev, lešnikov, orehov, arašidov in kokosa) ter rastlinskih nadomestkov mleka (kot so mleko iz riža, soje, pire, ovsa, sezama, lanenih semen in graha ter fermentirano mleko iz tigrovih oreščkov).
Ultrazvočna obdelava živil ponuja velike prednosti, saj gre za netermično, povsem mehansko metodo, ki izboljša končne izdelke, skrajša čas obdelave in je prijaznejša do okolja.
Sistemi Hielscher za ultrazvočno obdelavo živil se uporabljajo za številne namene, saj gre za varno, zanesljivo in stroškovno učinkovito tehnologijo za proizvodnjo visokokakovostnih živil in pijač. Namestitev in uporaba vseh ultrazvočnih procesorjev Hielscher sta preprosti: potrebujejo le malo prostora in jih je mogoče preprosto naknadno vgraditi v obstoječe obdelovalne obrate.
Hielscher Ultrasonics ima dolgoletne izkušnje z uporabo ultrazvoka visoke moči v industriji živil in pijač ter številnih drugih industrijskih panogah. Naši ultrazvočni procesorji so opremljeni s sonotrodami in pretočnimi celicami (deli v stiku s tekočino), ki jih je preprosto čistiti (čiščenje na mestu CIP / sterilizacija na mestu SIP). Industrijski ultrazvočni procesorji Hielscher Ultrasonics lahko zagotavljajo zelo visoke amplitude. Z amplitudami do 200µm je mogoče brez težav neprekinjeno delovati 24/7. Visoke amplitude so pomembne za doseganje homogene porazdelitve delcev in inaktivacijo odpornejših mikroorganizmov (na primer grampozitivnih bakterij). Za še višje amplitude so na voljo ultrazvočne sonotrode po meri. Vse sonotrode in ultrazvočni reaktorji s pretočnimi celicami lahko delujejo pri povišanih temperaturah in tlakih, kar omogoča zanesljivo termo-mano-sonikacijo (sonikacijo v kombinaciji s povišano temperaturo in tlakom) ter zelo učinkovito ekstrakcijo in stabilizacijo.
Najsodobnejša tehnologija, visoka zmogljivost in dovršena programska oprema zagotavljajo, da je oprema Hielscher Ultrasonics zanesljiv delovni konj v vaši liniji za ekstrakcijo, homogenizacijo in pasterizacijo živil. Zaradi majhnih prostorskih zahtev in raznovrstnih možnosti namestitve je mogoče ultrazvočne naprave Hielscher preprosto vključiti ali naknadno vgraditi v obstoječe proizvodne linije.
Stopite v stik z nami zdaj in izvedite več o lastnostih in zmogljivostih naših ultrazvočnih sistemov za ekstrakcijo, homogenizacijo in pasterizacijo. Z veseljem se bomo z vami pogovorili o vaši uporabi!

Spodnja preglednica prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih naprav: