УЗД для збереження соку та підвищення поживних речовин
У сучасній переробці харчових продуктів збереження свіжості при одночасному підвищенні поживної цінності є центральним завданням. Високоефективна ультразвукова обробка — з використанням зондових унікаторів — набула популярності як потужний метод нетермічної обробки. У цій статті представлені результати наукового дослідження, яке досліджує, як харчовий профіль полуничного соку, підсолодженого стевією ребаудіаною, покращується ультразвуковими процесорами Hielscher.
Ключові висновки: Ультразвукова система підвищує вміст фенолів, рівень флавоноїдів і антиоксидантну здатність — і все це в масштабованих умовах, придатних для промислового розгортання.
Навіщо замінювати тепло ультразвуком?
Традиційна пастеризація може руйнувати термолабільні сполуки, такі як поліфеноли та флавоноїди. Ультразвук, навпаки, є нетермічною технікою обробки, яка використовує акустичну кавітацію для посилення руйнування клітин і молекулярної дифузії без теплового пошкодження.
Ультразвукове консервування соку та екстракція поживних речовин
Нещодавнє рецензоване дослідження Šic Žlabur et al. (2019), опубліковане в журналі “Molecules” надає переконливі докази ефективності ультразвуку високої інтенсивності, використовуючи модель звукового апарату Hielscher UP400St, для обробки полуничного соку, підсолодженого стевією ребаудіаною. Отримані результати мають значні наслідки для промислової переробки соків, враховуючи, що експериментальні умови лінійно масштабуються за допомогою використовуваних ультразвукових систем Hielscher.
Переваги ультразвукової обробки соку:
- Посилена екстракція біологічно активних сполук
- Збереження смаку і кольору
- Зниження мікробного навантаження
- Масштабований та енергоефективний
- Процес без чистого етикетування та добавок
Експериментальна установка: ультразвукове дослідження соку
У дослідженні використовувався ультразвуковий процесор Hielscher UP400St (400 Вт, 24 кГц) для обробки полуничного соку в присутності порошку зеленої стевії.
Дослідники оцінили ефекти ультразвукового дослідження типу зонда при різних амплітудах (50%, 75%, 100%), діаметрах зондів (сонотрод S24d7 з розміром наконечника 7 мм і S24d22 з розміром кінчика 22 мм) і часу ультразвукового випромінювання (15, 20 і 25 хвилин). У всіх випробуваних умовах найбільш інтенсивне лікування — 100% амплітуда, зонд 22 мм, 25 хвилин — дало найбільш виражені результати.
Огляд результатів – Ультразвукова обробка соку
Підвищений загальний вміст фенолів (TPC)
Соніковані соки продемонстрували до 23% вищий TPC порівняно з легкою ультразвуковою діагностикою та на 18% вищий, ніж несонікальовані соки зі стевією.
| Зразка | ТПК (мг ГАЕ/л) | Флавоноїди (мг GAE/L) | Антиоксидантна ємність (ммоль ТЕ/л) |
|---|---|---|---|
| Контроль | 927,3 ± 55,6 | 659,0 ± 39,6 | 3,77 ± 0,28 |
| JGSP | 1003,2 ± 13,6 | 685,2 ± 40,7 | 3,84 ± 0,09 |
| С18 | 1185,6 ± 0,2 | 791,5 ± 1,1 | 3,89 ± 1,15 |
C18: Ультразвуковий звук за допомогою зонда 22 мм, 100% амплітуда, 25 хвилин
Таблиця: Вплив ультразвукового апарату на вміст фенолів і антиоксидантну активність
Загальний вміст фенолів (ТПК) збільшився на 23% порівняно з найлегшим ультразвуковим дослідженням і на 18% порівняно з неультразвуковими зразками зі стевією.
Основні фенолі, що посилюються, включали лютеолін, апігенін, кверцетин, мірицетин і кемпферол, зі збільшенням від 3 до 7 разів.
Антиоксидантна здатність (за допомогою аналізу ABTS) також зросла, що свідчить про зростання кількості біоактивних речовин.
Фенольні кислоти та флавоноїдний профіль
Ультразвук дозволив чудово екстрагувати фенольні кислоти, такі як пірогаллол і 4-метил-катехол, при цьому пірогаллол досягав майже 2 мг/г у найбільш інтенсивно ультразвуковому соку — більш ніж на 3,5× вище, ніж у неультразвукових аналогів.
Утворення гідроксильних радикалів під час акустичної кавітації, ймовірно, сприяє посиленню гідроксилювання та вивільненню фенольних сполук, що узгоджується з попередніми механістичними дослідженнями ультразвукової екстракції.
Покращена солодкість з функціональними перевагами
Примітно, що в дослідженні досліджувалися стевіолглікозиди, зокрема стевіозид і ребаудіозид А (Reb A) — основні підсолоджувачі в Stevia rebaudiana. Ультразвукова апаратура значно підвищила їх концентрацію:
- Вміст стевіозидів збільшився на 61%.
- Вміст Reb A зріс удвічі (+114%).
Це покращення корисне не тільки з точки зору солодощі, але й з сенсорної та метаболічної точки зору. Вищий рівень Reb A покращує смакові якості за рахунок зменшення гіркоти, яка часто асоціюється зі стевіозидом.
Ультразвукова обробка соку: промислова значимість і масштабованість
Ультразвуки Hielscher дозволяють точно контролювати всі важливі параметри процесу. Таким чином, всі результати лінійно масштабуються завдяки конструкції ультразвукових процесорів Hielscher, які підтримують постійну енергоємність під час масштабування. Це робить перехід від настільних до безперервних промислових систем як технічно здійсненним, так і економічно привабливим.
Це дослідження доповнює зростаючу кількість доказів, що підтверджують високоінтенсивний ультразвук як стійкий, нетермічний метод обробки. Спостережувані комбіновані переваги — покращення кількості поживних речовин, покращення антиоксидантної здатності та оптимізація сенсорних властивостей — підкреслюють його цінність у розробці функціональних напоїв.
Отже, що це означає для промисловості?
Завдяки масштабованим технологічним платформам, таким як ті, що від Hielscher, виробники соків тепер можуть розглядати ультразвук не просто як альтернативу, а як модернізацію — як для якості продукції, так і для здоров'я споживачів.
- високий ККД
- Найсучасніші технології
- надійність & Надійності
- Регульований, точний контроль процесу
- Пакетний & Вбудовані
- на будь-який обсяг
- Інтелектуальне програмне забезпечення
- інтелектуальні функції (наприклад, програмовані, протоколювання даних, дистанційне керування)
- Простота і безпека в експлуатації
- низькі експлуатаційні витрати
- CIP (прибирання на місці)
Наведена нижче таблиця дає уявлення про приблизну потужність обробки наших ультразвукових апаратів:
| Об'єм партії | Витрата | Рекомендовані пристрої |
|---|---|---|
| Від 10 до 2000 мл | Від 20 до 400 мл/хв | UP200Ht, UP400St |
| 0від 1 до 20 л | 0від .2 до 4 л/хв | UIP2000HDT |
| Від 10 до 100 л | Від 2 до 10 л/хв | UIP4000HDT |
| Від 15 до 150 л | Від 3 до 15 л/хв | UIP6000HDT |
| Н.А. | Від 10 до 100 л/хв | UIP16000HDT |
| Н.А. | Більше | кластер UIP16000HDT |
Проектування, виробництво та консалтинг – Якість зроблено в Німеччині
Ультразвукові апарати Hielscher добре відомі своїми найвищими стандартами якості та дизайну. Надійність і простота експлуатації дозволяють плавно інтегрувати наші ультразвукові апарати в промислові об'єкти. З важкими умовами та вимогливими умовами легко справляються ультразвукові апарати Hielscher.
Hielscher Ultrasonics є сертифікованою компанією ISO і приділяє особливу увагу високопродуктивним ультразвуковим апаратам, які відрізняються найсучаснішими технологіями та зручністю для використання. Звичайно, ультразвукові апарати Hielscher відповідають вимогам CE та відповідають вимогам UL, CSA та RoHs.
Ультразвуковий харчовий гомогенізатор UIP16000 для промислової переробки харчових продуктів і напоїв.
Література / Список літератури
- Šic Žlabur, J.; Dobričević, N.; Brnčić, M.; Barba, F.J.; Lorenzo, J.M.; Franco, D.; Atanasov, A.G.; Voća, S.; Rimac Brnčić, S. (2019): Evaluation of the Behavior of Phenolic Compounds and Steviol Glycosides of Sonicated Strawberry Juice Sweetened with Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni). Molecules 2019, 24, 1202.
- Alex Patist, Darren Bates (2008): Ultrasonic innovations in the food industry: From the laboratory to commercial production. Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 9, Issue 2, 2008. 147-154.
- Mehmet Başlar, Mustafa F. Ertugay (2013): The effect of ultrasound and photosonication treatment on polyphenoloxidase (PPO) activity, total phenolic component and colour of apple juice. International Journal of Food Science and Technology, Volume 48, Issue 4, April 2013. 886–892.
- Morteza Rouhani (2019): Modeling and optimization of ultrasound-assisted green extraction and rapid HPTLC analysis of stevioside from Stevia Rebaudiana. Industrial Crops and Products, Volume 132, 2019. 226-235.
- Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk(2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
Поширені запитання
Як зберігаються соки?
Соки зазвичай консервують за допомогою термічної пастеризації, коли тепло інактивує мікроорганізми та ферменти, що псуються. Альтернативні методи включають обробку під високим тиском (HPP), ультразвукову діагностику, імпульсні електричні поля (PEF) і хімічні консерванти, такі як сорбати або бензоати. Ці підходи спрямовані на продовження терміну придатності зі збереженням безпеки та сенсорних якостей.
Дізнайтеся більше про ультразвукову консервацію соку!
Чому нетермічна обробка соку вигідна?
Нетермічна обробка, така як HPP, PEF або ультразвук, мінімізує термічну деградацію чутливих до тепла поживних речовин, ароматизаторів і біологічно активних сполук. Він забезпечує інактивацію мікроорганізмів, зберігаючи харчову якість і сенсорні характеристики, пропонуючи альтернативу звичайній термічній обробці за чистішою етикеткою. Дізнайтеся більше про переваги консервації соку HPP за допомогою ультразвуку!
Чи корисні напої зі стевією?
Стевія, натуральний непоживний підсолоджувач, отриманий зі стевії ребаудіани, загалом визнана безпечною (GRAS) FDA. Він має незначну калорійність і не підвищує рівень глюкози в крові та інсуліну, що робить його підходящою альтернативою для людей з діабетом або тих, хто прагне зменшити споживання цукру. Однак користь для здоров'я залежить від загального складу напою — підсолоджені стевією напої все ще можуть містити добавки або не мати поживної цінності.
Дізнайтеся більше про ультразвукову екстракцію стевії!
Hielscher Ultrasonics виробляє високоефективні ультразвукові гомогенізатори з Лабораторії до промислові розміри.