Överlägsen effektivitet och kvalitet i nötmjölksproduktion med ultraljud

Nötmjölk och växtbaserade mjölkalternativ är ett växande livsmedelssegment. För produktion av nötmjölk och växtbaserade mjölkanaloger har ultraljudsextraktion och homogenisering visat stora fördelar jämfört med konventionella tekniker. Ultraljud med hög effekt ökar avkastningen, produktstabiliteten, näringsinnehållet och den totala bearbetningseffektiviteten.

Högre Nutmilk Yields med Power Ultrasonics

Ultraljud extraktion är välkänd som pålitlig och mycket effektiv metod för att öka utbytet av växtbaserade oljor, proteiner, polysackarider och mikronäringsämnen. Därför används ultraljudsbehandling vid produktion av växtbaserade mjölkersättningar, t.ex. gjorda av mandel, cashewnötter, kokosnöt, hasselnöt, jordnötter, sesam, soja, tigernöt, havre, ris, hampa, ärtor, pistagenötter, valnöt, amarant, eller quinoa. Råvaran i nötmjölk och andra växtbaserade mjölkalternativ är ofta dyr och högre utvinningsutbyte från dessa råvaror sänker produktionskostnaderna och förbättrar produktionseffektiviteten.

Hur ökar ultraljudsextraktion avkastningen?

Arbetsprincipen för ultraljudsextraktion är akustisk kavitation. Den extraktionsintensifierande mekanismen för lågfrekvent, högintensivt ultraljud tillskrivs huvudsakligen fenomenet akustisk kavitation. När kavitationsbubblor kollapsar på ytan av det botaniska materialet, bryter erosion och sonoporation matrisen av växtceller (såsom macererade nötter, frön, baljväxter och blad), vilket resulterar i förstörelse av den cellulära strukturen och frisättning av intracellulära ämnen som proteiner, lipider, polysackarider, fibrer, vitaminer, mineraler och fytokemikalier. Den därigenom intensifierade massöverföringen underlättar frisättningen av molekyler som proteiner, lipider, polysackarider och fytokemikalier.
Ultraljudsgenererade skjuvkrafter förbättrar lösningsmedlets penetration i den cellulära matrisen i det botaniska materialet och förbättrar permeabiliteten hos cellmembranen. (Observera att termen lösningsmedel används i vid bemärkelse och inkluderar alla vätskor, t.ex. vatten). Dessa mekanismer för makt ultraljud är ansvariga för den betydande process intensifiering som uppnås när ultraljud tillämpas för utvinning av livsmedelsprodukter från botaniska råvaror. Eftersom ultraljudskavitation genererar sådana intensiva krafter, driver det mycket effektiv cellstörning och blandning på makro- och mikronivå. Dessutom förbättras lösningsmedelspenetrationen, upplösningen av bioaktiva föreningar och masstransporten avsevärt. Detta gör ultraljudsassisterad extraktion mycket effektiv, vilket resulterar i överlägsna extraktutbyten inom en snabb processtid.

Förbättrad Nutmilk Stabilitet med ultraljud

Högintensiv, lågfrekvent ultraljud är en effektiv och pålitlig metod för att förbättra den fysiska stabiliteten hos suspensioner samt den mikrobiella stabiliteten hos livsmedelsprodukter (t.ex. nötmjölk och andra mjölkersättningar).

Ultraljudsförbättrad fysikalisk-kemisk stabilitet hos nötmjölk

Används ofta för homogenisering och emulgering av livsmedelsprodukter, högeffekts ultraljud är en mycket effektiv icke-termisk teknik för att producera mycket homogena och långsiktigt stabila livsmedelsprodukter. Ultraljudshomogenisering minskar diametern på fettdroppar till en enhetlig minutstorlek och fördelar fasta partiklar som stärkelse, socker och fibrer jämnt. Därigenom förbättrar ultraljudshomogenisering den fysikalisk-kemiska hos nötmjölk och andra växtbaserade mjölkar avsevärt, så att oönskad fasseparation förhindras.
Lu et al. (2019) undersöker effekterna av ultraljud med hög effekt på kokosmjölk. Ultraljudsbehandling minskade partikelstorleken hos kokosmjölken och homogeniserade fördelningen av droppar och fasta ämnen i systemet. I jämförelse med mekaniskt emulgerad kokosmjölk visade ultraljudsbehandlingen en signifikant effekt på enhetligheten i emulsionssystemet (p< 0.05). Dessutom observerades det att ultraljudsbehandling främjade inkapslingen av amylos i enzymet amylas i gränsskiktet. Iswarin och Permadi (2012) undersökte hur ultraljud påverkar droppdiametern hos kokosnötsbaserade mjölkdrycker och studerade olika kombinationer av ultraljudsintensitet. Ultraljudsbehandling minskade diametern på droppstorleken och storleksminskningen ökade vid högre ultraljudsintensitet.

Ultraljudsförbättrad mikrobiell stabilitet hos nötmjölk

Ultraljud har visat sig minska den mikrobiella belastningen i mejeriprodukter, fruktjuicer och andra flytande livsmedel. Därför har ultraljudspastörisering också antagits för konserveringsprocessen av mjölkalternativ för att förbättra mikrobiell stabilitet i nöt- och andra växtbaserade mjölkersättningar.
Iorio et al. (2019) studerade ultraljudsinaktiveringen av Escherichia coli O157:H7 och Listeria monocytogenes i mandelmjölk och kunde visa att ultraljudspastöriseringen orsakar subletala skador på patogenerna, vilket leder till en ökad hållbarhet. Till exempel minskade ultraljudspastöriseringsbehandling signifikant E. coli O157:H7-nivån från 5,12 till 3,81 log CFU/ml och sänkte tillväxthastigheten (μmax) (från 1,19 till 0,79 (log CFU/ml)/dag).

Högre näringsinnehåll med ultraljudsextraktion av nötmjölk

Mikronäringsämnen som vitaminer, polyfenoler och antioxidanter finns i växternas cellulära matris. För att frigöra dessa mikronäringsämnen effektivt krävs fullständig cellstörning och intensiv mikroblandning mellan cellulärt material och lösningsmedel. Som beskrivits ovan är ultraljudsextraktion mycket effektiv i sönderfall av celler och frigör lipider, proteiner, polysackarider, fibrer och fytokemikalier från den cellulära matrisen. Ultraljud extraktion är en mycket effektiv metod för att isolera hela mängden fytokemikalier från växter inom en snabb extraktionsprocess. Tillämpningen av ultraljud med hög effekt ger starka kavitationseffekter, störningar / turbulenser, vätskeströmning med hög hastighet, som tvättar fytokemikalierna ur cellens inre. Att vara en icke-termisk extraktionsmetod, termisk nedbrytning av dessa känsliga mikronäringsämnen förhindras vid användning av ultraljud.

Totalt fenolinnehåll (uttryckt som ekv, mg, naringenin/g mandlar), kinetik med och utan ultraljudsbehandling med hjälp av UIP1000hdT. Ultraljudsextraktion ökade den totala fenolhalten med 258 %.
Data är medelvärdet ± SD, n = 3. Ultraljud (gult) kontra tyst (orange).
Graf och studie: Tabib et al., 2020

Överlägsen effektivitet i nötmjölksproduktion med ultraljud

Högre avkastning, förbättrad näringsprofil och minskad bearbetningstid är bara några fördelar när det gäller den överlägsna effektiviteten hos ultraljud nötmjölk och icke-mejeridrycker. Låg energiförbrukning, lågt underhåll och 24/7 drift är ytterligare faktorer som bidrar till den exceptionella totala effektiviteten av ultraljudsbearbetning. Hielscher högpresterande ultraljudshomogenisatorer kan köras 24/7 under tung belastning och bearbeta höga volymer i kontinuerligt flödesläge. Hielscher ultraljudsprocessorer har en enastående total energieffektivitet. Robusthet och lågt underhåll håller också driftskostnaderna nere.

Vad forskning säger om ultraljud livsmedelsförädling

"Ultraljud har vuxit fram i en ovillkorlig utsträckning under det senaste decenniet. Det har hittat sin tillämpning inom fruktjuice- och dryckesindustrin på grund av dess multifunktionella önskade effekter. Tekniken är billig, enkel, pålitlig och miljövänlig och mycket effektiv vid konservering av juicer med förbättrade kvalitetsattribut." (Dolas et al., 2019)

“Ultraljudsbehandling är en kommande teknik som kan förbättra livsmedelskvaliteten och minska näringsförlusten.” (Cheok et al., 2013)

Ultraljudsmatberedare för industriell produktion av nötmjölk

Hielscher Ultrasonics designar, tillverkar och distribuerar högpresterande ultraljudssystem för livsmedelsförädling för kontinuerlig industriell produktion av nötmjölk (som cashewnötter, mandel, hasselnöt, valnöt, jordnöt, kokosmjölk) och växtbaserade mjölkersättningar (som ris, soja, dinkel, havre, sesam, linfrö, ärta, fermenterad tigernötsmjölk).
Användningen av ultraljud livsmedelsbearbetning ger stora fördelar eftersom det är en icke-termisk, rent mekanisk metod, vilket resulterar i förbättrade slutprodukter, minskar bearbetningstiden och är miljövänligare.
Hielscher ultraljudssystem för livsmedelsbearbetning används för många applikationer som är en säker, pålitlig och kostnadseffektiv teknik för att producera högkvalitativa livsmedel och drycker. Installation och drift av alla Hielscher ultraljudsprocessorer är enkel: De kräver endast lite utrymme, kan enkelt eftermonteras i befintliga bearbetningsanläggningar.
Hielscher Ultrasonics har lång erfarenhet av att tillämpa kraftultraljud i maten & dryckesindustrin samt många andra industrigrenar. Våra ultraljudsprocessorer är utrustade med ultraljudslösningar och flödesceller (de våta delarna) som är lätta att rengöra (clean-in-place CIP / sterilize-in-place SIP). Hielscher Ultraljud’ Industriella ultraljudsprocessorer kan leverera mycket höga amplituder. Amplituder på upp till 200 μm kan enkelt köras kontinuerligt i 24/7 drift. Höga amplituder är viktiga för att uppnå en homogen partikelfördelning och för att inaktivera mer resistenta mikrober (t.ex. grampositiva bakterier). För ännu högre amplituder finns anpassade ultraljudssonotroder tillgängliga. Alla sonotrodes och ultraljud flödes cell reaktorer kan drivas under förhöjda temperaturer och tryck, vilket möjliggör en tillförlitlig termo-mano-sonikering (ultraljudsbehandling i kombination med förhöjd temperatur och tryck) och mycket effektiv extraktion och stabilisering.
Toppmodern teknik, högpresterande och sofistikerad programvara gör Hielscher Ultrasonics’ Pålitliga arbetshästar i din linje för extraktion, homogenisering och pastörisering av livsmedel. Med ett litet fotavtryck och mångsidiga installationsalternativ kan Hielscher ultraljudsapparater enkelt integreras eller eftermonteras i befintliga produktionslinjer.
Kontakta oss gärna för att lära dig mer om funktionerna och kapaciteten hos våra ultraljudsextraktion, homogenisering och pastöriseringssystem. Vi diskuterar gärna din ansökan med dig!

Tabellen nedan ger dig en indikation på den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra ultraljudsapparater: