Врхунска ефикасност и квалитет у производњи млека од орашастих плодова применом ултразвука

Млека од орашастих плодова и биљне алтернативе млеку представљају растући сегмент прехрамбених производа. У производњи млека од орашастих плодова и биљних аналога млека, ултразвучна екстракција и хомогенизација показале су велике предности у односу на конвенционалне технике. Ултразвук велике снаге повећава принос, стабилност производа, садржај хранљивих материја и укупну ефикасност прераде.

Већи приноси млека од орашастих плодова применом ултразвука велике снаге

Ултразвучна екстракција је добро позната као поуздана и веома ефикасна метода за повећање приноса уља, протеина, полисахарида и микронутријената биљног порекла. Зато се соникација користи у производњи биљних замена за млеко, нпр. од бадема, индијског ораха, кокоса, лешника, кикирикија, сусама, соје, тигровог ораха, овса, пиринча, конопље, грашка, пистаћа, ораха, амаранта или киное. Сировине за производњу млека од орашастих плодова и других биљних алтернатива млеку често су скупе, а већи приноси екстракције из ових сировина смањују трошкове производње и побољшавају њену ефикасност.

Како ултразвучна екстракција повећава принос?

Принцип рада ултразвучне екстракције заснива се на акустичној кавитацији. Механизам интензивирања екстракције ултразвуком ниске фреквенције и високог интензитета углавном се приписује појави акустичне кавитације. Када кавитациони мехурићи колабирају на површини биљног материјала, ерозија и сонопорација разарају матрикс биљних ћелија (као што су ћелије мацерираних орашастих плодова, семена, махунарки и листова), што доводи до уништавања ћелијске структуре и ослобађања унутарћелијских супстанци као што су протеини, липиди, полисахариди, влакна, витамини, минерали и фитохемикалије. Тиме интензивиран пренос масе олакшава ослобађање молекула као што су протеини, липиди, полисахариди и фитохемикалије.
Силе смицања настале дејством ултразвука побољшавају продирање растварача у ћелијски матрикс биљног материјала, односно повећавају пропустљивост ћелијских мембрана. (Имајте у виду да се термин растварач користи у ширем смислу и обухвата сваку течност, нпр. воду). Ови механизми ултразвука велике снаге одговорни су за значајно интензивирање процеса које се постиже када се ултразвучни третман примењује за екстракцију прехрамбених производа из биљних сировина. Пошто ултразвучна кавитација ствара тако интензивне силе, она омогућава веома ефикасно разарање ћелија и мешање на макро и микро нивоу. Поред тога, продирање растварача, растварање биоактивних једињења и пренос масе значајно су побољшани. То чини екстракцију потпомогнуту ултразвуком веома делотворном, што резултира врхунским приносима екстракта за кратко време обраде.

Побољшана стабилност млека од орашастих плодова применом ултразвука

Ултразвучни третман високог интензитета и ниске фреквенције представља делотворну и поуздану методу за побољшање физичке стабилности суспензија, као и микробиолошке стабилности прехрамбених производа (нпр. млека од орашастих плодова и других замена за млеко).

Физичко-хемијска стабилност млека од орашастих плодова побољшана ултразвуком

Ултразвук велике снаге, који се широко користи за хомогенизацију и емулговање прехрамбених производа, представља веома ефикасну нетермичку технику за производњу изузетно хомогених и дугорочно стабилних прехрамбених производа. Ултразвучна хомогенизација смањује пречник капљица масти до уједначене, веома мале величине и равномерно диспергује чврсте честице као што су скроб, шећери и влакна. Тиме ултразвучна хомогенизација значајно побољшава физичкохемијска својства млека од орашастих плодова и других биљних млека, чиме се спречава нежељено раздвајање фаза.
Lu и сар. (2019) истражују утицај ултразвучне обраде великом снагом на кокосово млеко. Обрада соникацијом смањила је величину честица кокосовог млека и уједначила расподелу капљица и чврстих честица у систему. У поређењу са механички емулгованим кокосовим млеком, ултразвучна обрада показала је значајан утицај на уједначеност емулзионог система (p < 0,05). Поред тога, уочено је да соникација подстиче инкапсулацију амилозе у ензим амилазу у међуфазном слоју.
Iswarin и Permadi (2012) истраживали су како ултразвучна обрада утиче на пречник капљица млечних напитака на бази кокоса, испитујући различите комбинације интензитета ултразвука. Ултразвучна обрада смањила је пречник капљица, а смањење величине било је веће при већем интензитету ултразвука.

Ултразвучно побољшана микробиолошка стабилност млека од орашастих плодова

Доказано је да ултразвучна обрада смањује микробно оптерећење у млечним производима, воћним соковима и другим течним намирницама. Зато је ултразвучна пастеризација уведена и у поступак конзервисања алтернатива млеку како би се побољшала микробиолошка стабилност замена за млеко од орашастих плодова и других биљних сировина.
Iorio и сар. (2019) проучавали су ултразвучну инактивацију бактерија Escherichia coli O157:H7 и Listeria monocytogenes у бадемовом млеку и успели да покажу да ултразвучна пастеризација изазива сублетална оштећења патогена, што доводи до продужења рока трајања. На пример, обрада ултразвучном пастеризацијом значајно је смањила ниво E. coli O157:H7 са 5,12 на 3,81 log CFU/mL и снизила брзину раста (µmax) (са 1,19 на 0,79 (log CFU/mL)/day).

Већи садржај хранљивих материја уз ултразвучну екстракцију млека од орашастих плодова

Микронутријенти као што су витамини, полифеноли и антиоксиданси налазе се унутар ћелијског матрикса биљака. За ефикасно ослобађање ових микронутријената потребни су потпуно разарање ћелија и интензивно микромешање ћелијског материјала и растварача. Као што је претходно описано, ултразвучна екстракција је веома ефикасна у разарању ћелија и ослобађању липида, протеина, полисахарида, влакана и фитохемикалија из ћелијског матрикса. Ултразвучна екстракција је веома ефикасна метода за издвајање целокупне количине фитохемикалија из биљних сировина у брзом процесу екстракције. Примена ултразвука велике снаге ствара снажне кавитационе ефекте, поремећаје / турбуленције и струјање течности великом брзином, који испирају фитохемикалије из унутрашњости ћелија. Пошто је ултразвучна екстракција нетермичка метода, њеном применом спречава се термичка разградња ових осетљивих микронутријената.

Кинетика укупног садржаја фенолних једињења (израженог у eq mg нарингенина/g бадема) са соникацијом и без ње, уз употребу уређаја UIP1000hdT. Ултразвучна екстракција повећала је укупан садржај фенолних једињења за 258 %.
Подаци представљају средње вредности ± SD, n = 3. Са ултразвуком (жуто) у поређењу са обрадом без ултразвука (наранџасто).
Графикон и студија: Tabib и сар., 2020

Врхунска ефикасност у производњи млека од орашастих плодова применом ултразвука

Већи приноси, побољшан нутритивни профил и скраћено трајање обраде само су неке од предности које доприносе врхунској ефикасности ултразвучне обраде млека од орашастих плодова и немлечних напитака. Ниска потрошња енергије, мали захтеви за одржавањем и рад 24/7 додатни су чиниоци који доприносе изузетној укупној ефикасности ултразвучне обраде. Hielscher ултразвучни хомогенизатори високих перформанси могу да раде 24/7 у условима великог оптерећења и да обрађују велике запремине у режиму континуалног протока. Hielscher ултразвучни процесори имају изузетну укупну енергетску ефикасност. Робусност и мали захтеви за одржавањем такође одржавају ниске оперативне трошкове.

Шта истраживања кажу о ултразвучној обради хране

„Ултразвук се у последњој деценији развио у безусловној мери. Нашао је примену у индустрији воћних сокова и напитака захваљујући својим вишеструким пожељним ефектима. Ова технологија је јефтина, једноставна, поуздана, еколошки прихватљива и веома ефикасна у конзервисању сокова уз побољшање њихових својстава квалитета.“ (Dolas et al., 2019)

„Соникација је технологија у развоју која може да побољша квалитет хране и смањи губитак хранљивих материја.“ (Cheok et al., 2013)

Ултразвучни процесори за обраду хране у индустријској производњи млека од орашастих плодова

Hielscher Ultrasonics пројектује, производи и дистрибуира системе високих перформанси за ултразвучну обраду хране намењене континуалној индустријској производњи млека од орашастих плодова (као што су млеко од индијског ораха, бадема, лешника, ораха, кикирикија и кокоса) и биљних замена за млеко (као што су млеко од пиринча, соје, спелте, овса, сусама, ланеног семена и грашка, као и ферментисано млеко од тигровог ораха).
Примена ултразвучне обраде хране пружа значајне предности јер је то нетермичка, искључиво механичка метода која побољшава крајње производе, скраћује време обраде и повољнија је за животну средину.
Hielscher системи за ултразвучну обраду хране користе се за разноврсне примене као безбедна, поуздана и трошковно ефикасна технологија за производњу висококвалитетне хране и напитака. Инсталација и рад свих Hielscher ултразвучних процесора су једноставни: заузимају мало простора и могу се лако накнадно уградити у постојећа постројења за обраду.
Hielscher Ultrasonics има дугогодишње искуство у примени ултразвука велике снаге у индустрији хране и пића, као и у многим другим индустријским гранама. Наши ултразвучни процесори опремљени су сонотродама и проточним ћелијама (деловима у контакту са течношћу) које се лако чисте (чишћење на месту CIP / стерилизација на месту SIP). Индустријски ултразвучни процесори компаније Hielscher Ultrasonics могу да остваре веома високе амплитуде. Амплитуде до 200µm могу се лако одржавати непрекидно током рада 24/7. Високе амплитуде су важне за постизање хомогене расподеле честица и инактивацију отпорнијих микроорганизама (нпр. грам-позитивних бактерија). За још више амплитуде доступне су ултразвучне сонотроде израђене по мери. Све сонотроде и ултразвучни реактори са проточним ћелијама могу да раде при повишеним температурама и притисцима, што омогућава поуздану термо-мано-соникацију (соникацију у комбинацији са повишеном температуром и притиском), као и веома ефикасну екстракцију и стабилизацију.
Најсавременија технологија, високе перформансе и софистициран софтвер чине уређаје компаније Hielscher Ultrasonics поузданим ослонцем ваше линије за екстракцију, хомогенизацију и пастеризацију хране. Захваљујући малом простору који заузимају и разноврсним могућностима уградње, Hielscher ултразвучни уређаји могу се лако интегрисати или накнадно уградити у постојеће производне линије.
Контактирајте нас сада да бисте сазнали више о карактеристикама и могућностима наших система за ултразвучну екстракцију, хомогенизацију и пастеризацију. Радо ћемо са вама разговарати о вашој примени!

Табела у наставку даје преглед приближног капацитета обраде наших ултразвучних уређаја: