Vrhunska učinkovitost in kakovost pri proizvodnji oreščkovega mleka z ultrazvokom
Oreščkov in rastlinske mlečne alternative so rastoči segment hrane. Za proizvodnjo oreščkovega mleka in rastlinskih mlečnih analogov je ultrazvočna ekstrakcija in homogenizacija pokazala velike prednosti pred konvencionalnimi tehnikami. Ultrazvok visoke moči poveča donos, stabilnost izdelka, vsebnost hranil in splošno učinkovitost predelave.
Višji donos oreščkov z močjo ultrazvoka
Ultrazvočna ekstrakcija je dobro znana kot zanesljiva in zelo učinkovita metoda za povečanje donosa rastlinskih olj, beljakovin, polisaharidov in mikrohranil. Zato se ultrazvočna obdelava uporablja pri proizvodnji rastlinskih mlečnih nadomestkov, npr. iz mandljev, indijskih orehov, kokosovih, lešnikov, arašidov, sezama, soje, tigrovih oreščkov, ovsa, riža, konoplje, graha, pistacije, oreha, amaranta ali kvinoje. Surovina oreščkov in drugih rastlinskih mlečnih alternativ je pogosto draga, višji donos ekstrakcije iz teh surovin pa znižuje proizvodne stroške in izboljšuje učinkovitost proizvodnje.
Industrijski ultrazvočni procesor UIP2000hdT za homogenizacijo oreščkovega mleka.
Kako ultrazvočna ekstrakcija poveča donos?
Načelo delovanja ultrazvočne ekstrakcije je akustična kavitacija. Mehanizem intenziviranja ekstrakcije nizkofrekvenčnega ultrazvoka visoke intenzivnosti se v glavnem pripisuje pojavu akustične kavitacije. Ko se kavitacijski mehurčki zrušijo na površini botaničnega materiala, erozija in sonoporacija razbijeta matriks rastlinskih celic (kot so macerirani oreški, semena, stročnice in listi), kar povzroči uničenje celične strukture in sproščanje znotrajceličnih snovi, kot so beljakovine, lipidi, polisaharidi, vlakna, vitamini, minerali in fitokemikalije. S tem okrepljen prenos mase olajša sproščanje molekul, kot so beljakovine, lipidi, polisaharidi in fitokemikalije.
Ultrazvočno ustvarjene strižne sile izboljšajo prodiranje topila v celični matriks botanične snovi in izboljšajo prepustnost celičnih membran. (Upoštevajte, da se izraz topilo uporablja v širšem pomenu in vključuje vsako tekočino, npr. vodo). Ti mehanizmi ultrazvoka moči so odgovorni za znatno intenziviranje procesov, ki se doseže, ko se ultrazvočna razglasitev uporablja za ekstrakcijo živilskih proizvodov iz botaničnih surovin. Ker ultrazvočna kavitacija ustvarja tako intenzivne sile, poganja zelo učinkovite celične motnje in mešanje na makro- in mikro ravni. Poleg tega se znatno izboljša penetracija topil, raztapljanje bioaktivnih spojin in prenos mase. Zaradi tega je ekstrakcija z ultrazvokom zelo učinkovita, kar ima za posledico vrhunske donose ekstraktov v hitrem času postopka.
Izboljšana stabilnost oreščkovega mleka z ultrazvokom
Visokointenzivna, nizkofrekvenčna ultrazvočna obdelava je učinkovita in zanesljiva metoda za izboljšanje fizične stabilnosti suspenzij in mikrobne stabilnosti živilskih izdelkov (npr. Oreščkov in drugih mlečnih nadomestkov).
Ultrazvočno izboljšana fizikalno-kemijska stabilnost oreščkov
Ultrazvok visoke moči, ki se pogosto uporablja za homogenizacijo in emulgiranje živilskih izdelkov, je zelo učinkovita netoplotna tehnika za proizvodnjo visoko homogenih in dolgoročno stabilnih živilskih izdelkov. Ultrazvočna homogenizacija zmanjša premer maščobnih kapljic na enakomerno velikost in enakomerno razprši trdne delce, kot so škrob, sladkorji in vlakna. S tem ultrazvočna homogenizacija bistveno izboljša fizikalno-kemijsko mleko oreškov in drugih rastlinskih mlečnih izdelkov, tako da se prepreči neželeno ločevanje faz.
Lu et al. (2019) raziskuje učinke ultrazvočne razdvojitve visoke moči na kokosovo mleko. Ultrazvočno zdravljenje je zmanjšalo velikost delcev kokosovega mleka in homogeniziralo porazdelitev kapljic in trdnih snovi v sistemu. V primerjavi z mehansko emulgiranim kokosovim mlekom je ultrazvočna obdelava pokazala pomemben učinek na enakomernost emulzijskega sistema (p< 0.05). Poleg tega je bilo ugotovljeno, da ultrazvočno razbijanje spodbuja inkapsulacijo amiloze v encim amilazo v medfazni plasti.
Iswarin in Permadi (2012) sta raziskala, kako ultrasonication vpliva na premer kapljic mlečnih napitkov na osnovi kokosa, pri čemer sta preučevala različne kombinacije ultrazvočne intenzivnosti. Ultrazvočna obdelava je zmanjšala premer velikosti kapljic in zmanjšanje velikosti se je povečalo pri višji ultrazvočni intenzivnosti.
Ultrazvočno izboljšana mikrobna stabilnost oreščkov
Dokazano je, da ultrasonication zmanjšuje mikrobno obremenitev v mlečnih izdelkih, sadnih sokovih in drugih tekočih živilih. Zato je bila ultrazvočna pasterizacija sprejeta tudi za proces konzerviranja mlečnih alternativ, da bi izboljšali mikrobno stabilnost v oreščkih in drugih rastlinskih mlečnih nadomestkih.
(2019) so preučevali ultrazvočno inaktivacijo Escherichia coli O157: H7 in Listeria monocytogenes v mandljevem mleku in lahko pokazali, da ultrazvočna pasterizacija povzroča subletalne poškodbe patogenov, kar vodi do podaljšanega roka uporabnosti. Na primer, ultrazvočna pasterizacija je znatno zmanjšala raven E. coli O157: H7 s 5,12 na 3,81 log CFU / ml in znižala stopnjo rasti (μmax) (z 1,19 na 0,79 (log CFU / mL) / dan).
- Višji donos
- Vrhunska kakovost
- Izboljšan profil hranil
- Fizikalno-kemijska in mikrobna stabilizacija
- Brez toplotne razgradnje
- Intenzifikacija procesa za večjo splošno učinkovitost
- Natančno nadzorovani pogoji
- Stroškovno učinkovit
Multisonoreaktor s 4x 4kW ultrazvočnimi homogenizatorji za neprekinjeno predelavo oreščkov
Višja vsebnost hranil z ultrazvočno ekstrakcijo oreščkov
Mikrohranila, kot so vitamini, polifenoli in antioksidanti, se nahajajo v celičnem matriksu rastlin. Za učinkovito sproščanje teh mikrohranil je potrebna popolna motnja celic in intenzivno mikromešanje med celično snovjo in topilom. Kot je opisano zgoraj, je ultrazvočna ekstrakcija zelo učinkovita pri razpadajočih celicah in sproščanju lipidov, beljakovin, polisaharidov, vlaken in fitokemikalij iz celičnega matriksa. Ultrazvočna ekstrakcija je zelo učinkovita metoda za izolacijo celotne količine fitokemikalij iz rastlin v hitrem postopku ekstrakcije. Uporaba ultrazvoka visoke moči povzroča močne kavitacijske učinke, motnje / turbulence, hitro pretok tekočine, ki izpere fitokemikalije iz notranjosti celice. Ker je metoda netermične ekstrakcije, je toplotna razgradnja teh občutljivih mikrohranil preprečena pri uporabi ultrazvočne razgradnje.
Kinetika skupne vsebnosti fenolov (izražena kot eq mg naringenina/g mandljev) z ultrazvočnim razbijanjem in brez njega z uporabo UIP1000hdT. Ultrazvočna ekstrakcija je povečala skupno vsebnost fenolov za 258%.
Podatki so sredstvo ± SD, n = 3. Ultrazvok (rumena) v primerjavi s tiho (oranžna).
Graf in študija: Tabib et al., 2020
Vrhunska učinkovitost pri proizvodnji oreščkovega mleka z ultrazvokom
Višji donosi, izboljšan prehranski profil in skrajšano trajanje predelave so le nekatere prednosti, ko gre za vrhunsko učinkovitost ultrazvočne predelave muškega mleka in nemlečnih pijač. Nizka poraba energije, nizko vzdrževanje in delovanje 24/7 so dodatni dejavniki, ki prispevajo k izjemni splošni učinkovitosti ultrazvočne obdelave. Hielscher visoko zmogljivi ultrazvočni homogenizatorji lahko delujejo 24 ur na dan, 7 dni v tednu pod težkimi in obdelujejo velike količine v načinu neprekinjenega pretoka. Hielscher ultrazvočni procesorji imajo n izjemno splošno energetsko učinkovitost. Robustnost in nizko vzdrževanje ohranjata tudi nizke operativne stroške.
Kaj raziskave pravijo o ultrazvočni predelavi hrane
"Ultrasonic's se je v zadnjem desetletju pojavil v brezpogojni meri. Svojo uporabo je našel v industriji sadnih sokov in pijač zaradi svojih večnamenskih želenih učinkov. Tehnologija je poceni, preprosta, zanesljiva in okolju prijazna ter zelo učinkovita pri ohranjanju sokov z izboljšanimi kakovostnimi lastnostmi." (Dolas et al., 2019)
“Sonication je prihajajoča tehnologija, ki lahko izboljša kakovost hrane in zmanjša izgubo hranil.” (Cheok et al., 2013)
Ultrazvočni predelovalci hrane za industrijsko proizvodnjo oreščkov
Hielscher Ultrasonics načrtuje, proizvaja in distribuira visoko zmogljiv ultrazvočni sistem za predelavo hrane za neprekinjeno industrijsko proizvodnjo oreščkovega mleka (kot so indijski oreščki, mandlji, lešniki, orehi, arašidi, kokosovo mleko) in rastlinskih mlečnih nadomestkov (kot so riž, soja, pira, oves, sezam, laneno seme, grah, fermentirano tigrovo mleko).
Uporaba ultrazvočne predelave hrane ponuja velike prednosti, saj je netoplotna, čisto mehanska metoda, ki ima za posledico izboljšane končne izdelke, skrajša čas obdelave in je okolju prijaznejša.
Hielscher ultrazvočni sistemi za predelavo hrane se uporabljajo za različne aplikacije, saj so varna, zanesljiva in stroškovno učinkovita tehnologija za proizvodnjo visokokakovostne hrane in pijače. Namestitev in delovanje vseh Hielscher ultrazvočnih procesorjev je preprosto: zahtevajo le malo prostora, jih je mogoče enostavno naknadno namestiti v obstoječe predelovalne naprave.
Hielscher Ultrasonics ima dolgoletne izkušnje z uporabo ultrazvoka moči v hrani & industrija pijač in številne druge industrijske panoge. Naši ultrazvočni procesorji so opremljeni z enostavnimi za čiščenje (čiščenje na mestu CIP / sterilizacija na mestu SIP) sonotrodami in pretočnimi celicami (mokri deli). Hielscher Ultrasonics’ Industrijski ultrazvočni procesorji lahko zagotovijo zelo visoke amplitude. Amplitude do 200 μm se lahko enostavno neprekinjeno izvajajo v 24/7 delovanju. Visoke amplitude so pomembne, da dosežejo ahomogeno porazdelitev delcev in inaktivirajo bolj odporne mikrobe (npr. Gram-pozitivne bakterije). Za še višje amplitude so na voljo prilagojene ultrazvočne sonotrode. Vse sonotrode in ultrazvočni reaktorji pretočnih celic lahko delujejo pri povišanih temperaturah in tlakih, kar omogoča zanesljivo termo-mano-sonication (ultrazvočno razbijanje v kombinaciji s povišano temperaturo in tlakom) ter visoko učinkovito ekstrakcijo in stabilizacijo.
Najsodobnejša tehnologija, visoko zmogljiva in prefinjena programska oprema naredijo Hielscher Ultrasonics’ Zanesljivi delovni konji v vaši liniji za ekstrakcijo, homogenizacijo in pasterizacijo hrane. Z majhnim odtisom in vsestranskimi možnostmi namestitve je mogoče Hielscher ultrazvočne naprave enostavno integrirati ali naknadno vgraditi v obstoječe proizvodne linije.
Prosimo, kontaktirajte nas, če želite izvedeti več o značilnostih in zmogljivostih naših ultrazvočnih sistemov za ekstrakcijo, homogenizacijo in pasterizacijo. Z veseljem se bomo z vami pogovorili o vaši prijavi!
Spodnja tabela vam prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih aparatov:
| Obseg serije | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml / min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 00,2 do 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100 l/min | UIP16000 |
| n.a. | Večji | Grozd UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Vprašajte nas!
Hielscher Ultrasonics proizvaja visoko zmogljive ultrazvočne homogenizatorje za mešanje, disperzijo, emulgacijo in ekstrakcijo v laboratorijski, pilotni in industrijski ravni.
Literatura / Reference
- 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.
Dejstva, ki jih je vredno vedeti
Proizvodnja mlečnega mleka in rastlinskih mlečnih nadomestkov
Proizvodnja oreščkovega mleka in drugih rastlinskih, nemlečnih pijač (npr. iz mandljev, indijskih orehov, kokosovih, lešnikov, arašidov, sezama, soje, tigrovih orehov, ovsa, pire, riža, konoplje, graha, lanenega semena, lanenega semena, oreha) običajno vključuje naslednje korake predelave: mokro mletje in mletje za ekstrakcijo, filtracijo, dodajanje aditivov za živila in sestavine, pasterizacijo / sterilizacijo, homogenizacijo in aseptično pakiranje.
Pogosto uporabljeni dodatki so gumi in lecitin, ki se uporabljajo za izboljšanje stabilnosti, ter sol in sladila, ki se uporabljajo za spreminjanje teksture in profila okusa. Pogosto so rastlinski mlečni nadomestki obogateni in obogateni z beljakovinami, vitamini in minerali, da se doseže uravnotežen prehranski profil rastlinske nemlečne pijače.
Glede na vrsto rastlinskega mlečnega nadomestka se kot osnova uporablja drugačna surovina (npr. oreški, zrna, stročnice). Ta posebna surovina (npr. mandlji, soja ali oves) se zmeša z določeno količino vode in zmelje v postopku mokrega mletja pri povišanih temperaturah. Med tem segretim postopkom mletja se iz surovine ekstrahirajo dragocene rastlinske spojine, kot so beljakovine, lipidi, vlaknine in vitamini, kar je zamudno in pogosto precej neučinkovito. Zaradi nepopolne ekstrakcije je morda potreben drugi korak ekstrakcije, da se poveča donos mleka iz oreškov ali rastlinskega mlečnega nadomestka. Ko se v procesu mletja izvaja ultrazvočna ekstrakcija, se ekstrakcija rastlinskih spojin znatno poveča in pospeši.
Po mletju in ekstrakciji se rastlinsko mleko loči od ekstrahiranih rastlinskih vlaken v velikih centrifugah. Da bi izboljšali teksturo in senzorične lastnosti, lahko rastlinsko mleko homogeniziramo z jedilnim oljem ali zgostimo z dodajanjem dlesni, zmešamo z različnimi dodatki (vitamini, minerali) in ga na koncu pasteriziramo s toplotno obdelavo in nato zapakiramo.
Sonication se lahko uporablja za homogeno razpršitev dlesni in drugih aditivov za živila v pijači na rastlinski osnovi in spodbujanje mikrobne stabilizacije z ultrazvočno pasterizacijo.
Hielscher Ultrasonics proizvaja visoko zmogljive ultrazvočne homogenizatorje iz laboratorij k industrijska velikost.