Ultrazvočna homogenizacija sojinega mleka
- Izzivi proizvodnje sojinega mleka so povezani s proizvodnjo okusnega, prehransko kakovostnega napitka na osnovi soje v zelo učinkovitih procesnih pogojih.
- Ultrazvočna homogenizacija in pasterizacija zagotavljata prednosti zdravega sojinega mleka z visoko hranilno vrednostjo in obstojnostjo med skladiščenjem ter visoko mehansko in mikrobiološko stabilnostjo.
Proizvodnja sojinega mleka s pomočjo ultrazvoka
Ultrazvočna obdelava sojine osnove in sojinega mleka spreminja fizikalno-kemijske lastnosti (makromolekularne spremembe, inaktivacija encimov), zagotavlja enakomerno homogenizacijo z drobnimi delci in izboljšuje reološke značilnosti. Ultrazvočno emulgiranje zagotavlja rastlinsko mleko, ki je stabilno samo po sebi, medtem ko ultrazvočno konzerviranje in inaktivacija mikroorganizmov zagotavljata mikrobiološko stabilnost. Poleg izboljšanja hranilne vrednosti, stabilnosti in okusa sonikacija prepriča tudi z energijsko in časovno učinkovitostjo. V primerjavi s konvencionalnimi metodami ultrazvočna obdelava porabi manj energije in je časovno učinkovitejša.
Ultrazvočni homogenizatorji pokrivajo celotno proizvodno zmogljivost pri proizvodnji sojinega mleka, zagotavljajo optimizirano konzerviranje in omogočajo funkcionalno vsestranskost proizvodne linije. Ultrazvočne homogenizatorje za obdelavo v toku je mogoče preprosto prilagoditi proizvodnim ciljem, kar omogoča proizvodnjo izdelkov z različnimi profili okusa (npr. z okusom po sojinih zrnih ali brez njega) in različnimi funkcionalnimi lastnostmi zgolj s spreminjanjem procesnih parametrov.
Sonikacija je zelo učinkovita pri homogenizaciji in konzerviranju sojinega mleka
Okusi soje in vpliv ultrazvoka
Ultrazvočna obdelava omogoča vplivanje na okus sojine osnove: izdelke iz sojinega mleka je mogoče proizvesti z močnim okusom po sojinih zrnih, ki je privlačen za ciljno skupino azijskih kupcev, medtem ko imajo zahodni potrošniki raje blag okus brez izrazitega okusa po sojinih zrnih. S prilagajanjem parametrov ultrazvočnega procesa (amplituda, čas sonikacije, temperatura, tlak) je mogoče doseči močan ali blag profil okusa. To pomeni, da je mogoče isti ultrazvočni sistem uporabiti za selektivno ustvarjanje različnih profilov okusa soje in tako proizvajati različne vrste izdelkov, ki ustrezajo različnim ciljnim trgom.
Ultrazvočna inaktivacija encimov
Intenziven okus po sojinih zrnih je povezan predvsem z aktivnostjo encima lipoksigenaze (LOX). Inaktivacija tega encima LOX je eden glavnih ciljev sodobnih sistemov obdelave.
Manotermosonikacija (MTS) – sonikacija pri povišanem tlaku in temperaturi – je dokazana metoda za inaktivacijo encima lipoksigenaze (LOX). Aktivnost lipoksigenaze povzroča oksidacijo maščobnih kislin in pigmentov. Intenzivni ultrazvočni valovi povzročajo inaktivacijo ali denaturacijo encimov, kot so lipoksigenaza, peroksidaza in polifenol oksidaza.
MTS se je izkazala za učinkovito sredstvo za inaktivacijo nekaterih drugih encimov, kot so lipoksigenaza, peroksidaza ter proteaze in lipaze psihrofilnih bakterij. (Kuldiloke 2002: 2)
Prednosti ultrazvočne proizvodnje sojinega mleka
- visok izkoristek ekstrakcije
- prijeten okus
- mehanska stabilnost
- mikrobiološka stabilnost / konzerviranje
- inaktivacija encimov
- energijska učinkovitost
Mikrobiološka stabilnost z ultrazvočnim konzerviranjem
Ultrazvok sam ali v kombinaciji s toploto (termosonikacija), tlakom (manosonikacija) ali toploto in tlakom hkrati (manotermosonikacija) je znan kot učinkovita metoda za inaktivacijo različnih encimov v živilih, kot so lipoksigenaza, peroksidaza in polifenol oksidaza, ter toplotno odpornih lipaze in proteaze. Močni ultrazvočni valovi uničujejo mikroorganizme, kar povzroči njihovo inaktivacijo in s tem mikrobiološko stabilnost izdelka. Inaktivacijo patogenih mikroorganizmov in mikroorganizmov, ki povzročajo kvarjenje, ali encimov s sonikacijo povzročajo predvsem fizikalni (kavitacija, mehanske sile) in/ali kemijski učinki.
Ekstrakcija in izolacija sojinih beljakovin z ultrazvokom
Uporaba ultrazvoka visoke moči na izolatu sojinih beljakovin (SPI) in koncentratu sojinih beljakovin (SPC) omogoča ciljno spreminjanje sojinih beljakovin za pridobivanje visoko funkcionalnega aditiva za živila. Številni novi koncepti izdelkov vključujejo uporabo sojinih beljakovin kot osnove, obdelava s pomočjo ultrazvoka pa omogoča industrijsko proizvodnjo izdelkov vrhunske kakovosti, kot so veganski smutiji brez mlečnih sestavin, nadomestki sira, juhe na osnovi sojine smetane, namazi in kremni prelivi.
Sonikacija z zmogljivim ultrazvočnim procesorjem (npr. UIP2000hdT) povzroča znatne spremembe prevodnosti, povečuje topnost koncentratov sojinih beljakovin, znatno povečuje specifično površino, kar je pomembno za teksturo živil, in povečuje vrednosti indeksa emulgirne aktivnosti (EAI). Masno uteženi povprečni premer D in prostorninsko-površinski povprečni premer D se pri izolatih sojinih beljakovin (SPI) in koncentratih sojinih beljakovin (SPC) znatno zmanjšata.
V primerjavi s konvencionalnimi postopki obdelave sojinih beljakovin sonikacija porabi manj energije in je bistveno časovno učinkovitejša.
Ultrazvočni pretočni reaktorji so zelo učinkoviti pri ekstrakciji in homogenizaciji, npr. pri obdelavi sojinega mleka,
Ultrazvočni homogenizatorji za sojino mleko in rastlinske mlečne nadomestke
Naprave Hielscher Ultrasonics za obdelavo živil so vsestranske in jih je mogoče preprosto namestiti ali naknadno vgraditi v obstoječe proizvodne linije. Zaradi visoke moči, zanesljivosti in robustnosti so sonikatorji Hielscher »delovni konji« pri proizvodnji sojine osnove. Sonotrode so izdelane iz titana, ultrazvočni reaktorji in drugi deli v stiku z obdelovanim medijem pa iz nerjavnega jekla, primernega za stik z živili, in jih je mogoče opremiti s higienskimi priključki. To omogoča varno in zanesljivo obdelavo živil in pijač.
- visoka učinkovitost
- najsodobnejša tehnologija
- zanesljivost in robustnost
- prilagodljiv, natančen nadzor procesa
- šaržna obdelava in obdelava v toku
- za poljubno prostornino
- inteligentna programska oprema
- pametne funkcije (npr. možnost programiranja, beleženje podatkov, daljinsko upravljanje)
- preprosto in varno upravljanje
- malo vzdrževanja
- CIP (čiščenje na mestu)
Načrtovanje, proizvodnja in svetovanje – kakovost, izdelana v Nemčiji
Ultrazvočni procesorji Hielscher so znani po najvišjih standardih kakovosti in zasnove. Robustnost in preprosto upravljanje omogočata nemoteno vključitev naših ultrazvočnih procesorjev v industrijske obrate. Ultrazvočni procesorji Hielscher zlahka obvladujejo težke pogoje in zahtevna okolja.
Hielscher Ultrasonics je podjetje s certifikatom ISO in daje poseben poudarek visokozmogljivim ultrazvočnim procesorjem z najsodobnejšo tehnologijo in uporabniku prijaznim upravljanjem. Ultrazvočni procesorji Hielscher so seveda skladni s CE in izpolnjujejo zahteve UL, CSA in RoHs.
Spodnja tabela prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih procesorjev:
| Prostornina šarže | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 do 150L | 3 do 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | večji | sklop naprav UIP16000 |
Ultrazvočna naprava za obdelavo živil UIP16000 za industrijsko proizvodnjo rastlinskih mlečnih nadomestkov.
Koristna dejstva
Sojino mleko
Sojino mleko je rastlinski mlečni nadomestek, ki se proizvaja z ekstrakcijo iz celih sojinih zrn v vodi. Sojino mleko je emulzija vode in lipidov iz soje, ki vsebuje v vodi topne beljakovine in ogljikove hidrate. Pri starinskem, tradicionalnem načinu priprave sojinega mleka so sojina zrna namakali, mleli, filtrirali in kuhali. Tako pripravljeno sojino mleko ima le kratek rok uporabnosti. Vendar današnji potrošniki in sodoben življenjski slog zahtevajo izdelke z daljšim rokom uporabnosti, ki ostanejo varni in stabilni skozi celotno obdobje skladiščenja. Za proizvodnjo takšnega sojinega mleka in napitkov je uporaba tehnologije UHT očitna izbira. Tako je mogoče doseči rok uporabnosti od več mesecev do enega leta, odvisno od sestave izdelka. Poleg tega je ustrezna izbira emulgatorjev in stabilizatorjev nujna za zagotavljanje homogenega izdelka brez izločanja maščobe na površino in sedimentacije skozi celoten rok uporabnosti.
Proizvodnja sojinega mleka in napitkov na osnovi soje
Sojino mleko se izdeluje iz celih sojinih zrn ali polnomastne sojine moke. Suha zrna se namakajo v vodi čez noč ali najmanj 3 ure oziroma dlje. Čas namakanja je močno odvisen od temperature vode. Nato se namočena zrna zmeljejo s postopkom mokrega mletja. Voda se dodaja, da se njena vsebnost poveča na raven, potrebno za končni izdelek iz sojinega mleka. Končni sojin napitek ima običajno vsebnost beljakovin 1–4% in masno razmerje med vodo in sojinimi zrni 20:1 pri tipičnem sojinem napitku, ki ustreza zahodnim potrošnikom. (Tradicionalno azijsko sojino mleko ima masno razmerje voda : sojina zrna kar 5:1). Suspenzija zmletih sojinih zrn se prekuha, da se izboljšajo okus, prebavljivost in mikrobiološka stabilnost. Toplotna obdelava inaktivira sojine zaviralce tripsina, inaktivira lipoksigenazo za blažji okus in pasterizira sojino mleko. Toplotna obdelava traja približno 15–20 minut, nato pa sledi filtracija za odstranitev netopnih ostankov, kot so vlakna sojine pulpe / okara. Nazadnje je mogoče sojin napitek umetno aromatizirati z dodajanjem sladkorja, vanilje, čokolade, sadja ali drugih arom.
Sojini napitki in jogurt
Sojina zrna se uporabljajo za proizvodnjo različnih izdelkov, kot so mlečni nadomestki in sojini napitki, sokovi, mešani sojini napitki (zlasti v Latinski Ameriki) ter sojin jogurt. Osebe z laktozno intoleranco in vegani pogosto uživajo napitke in jogurte na osnovi soje kot nadomestilo za mlečne izdelke, vendar potrošniki izbirajo sojine izdelke tudi zaradi njihovih koristi za zdravje in okusa.
Tipično sojino mleko ima naslednjo sestavo: približno 3,6% beljakovin, 2% maščob, 2,9% ogljikovih hidratov in 0,5% pepela. Sojina zrna vsebujejo malo nasičenih maščob ter so brez holesterola in laktoze. Poleg tega vsebujejo veliko vitaminov in mineralov, zaradi česar je njihovo uživanje zelo koristno za zdravje.
Manotermosonikacija
Manotermosonikacija (MTS) je sinergijska kombinacija ultrazvoka s toploto in tlakom.
Literatura/viri
- Mauricio A. Rostagno, Miguel Palma, Carmelo G. Barroso (2003): Ultrasound-assisted extraction of soy isoflavones. Journal of Chromatography A, Volume 1012, Issue 2, 2003. 119-128.
- M. Morales-de la Peña, O. Martín-Belloso, J. Welti-Chanes (2018): High-power ultrasound as pre-treatment in different stages of soymilk manufacturing process to increase the isoflavone content. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 49, 2018. 154-160.
- Berk, Z. (1992): Soymilk and related products. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, Italy; Corporate Document Repository: Technology of Production of Edible Flours and Protein Products from Soybeans. Services Bulletin No. 97, Chapter 8. Retrieved 16 January 2017.
- Bourke, P.; Tiwari, B.; O’Donnell, C.; Cullen, P. J. (2010): Effect of ultrasonic processing on food enzymes of industrial importance. Trends in Food Science and Technology, Vol. 21, Issue 7, 2010.