Удосконалення смаження продуктів харчування за допомогою ультразвуку

Смажені продукти, такі як картопля фрі, чіпси та інші продукти глибокого смаження, можуть вигравати від ультразвукової обробки перед смаженням або під час нього. Дізнайтеся, як ультразвук сприяє отриманню більш здорової смаженої їжі, оскільки вона містить менше олії та менше акриламіду. Водночас час смаження скорочується, а хрусткість і колір покращуються.

Смаження за допомогою ультразвуку для більш здорової та якісної картоплі фрі та чіпсів

Смаження картоплі фрі та чіпсів за допомогою ультразвуку пропонує кілька переваг, передусім пов’язаних із покращенням якості, оптимізацією харчової цінності та ефективністю обробки. Однією зі значних переваг є зменшення поглинання олії та часу смаження при збереженні або навіть покращенні якості продукту. Таким чином, ультразвукове смаження забезпечує більш хрустку скоринку та м’яку середину картоплі фрі, що призводить до бажаної текстури.

Ультразвукова кавітація покращує смаження

Ультразвукова обробка впливає на теплообмін, утворення бульбашок та зменшення вмісту вологи (видалення води) під час смаження.
Механізм оптимізації результатів смаження картоплі фрі та чіпсів за допомогою ультразвуку полягає у явищі акустичної кавітації, що генерується ультразвуковими хвилями. Коли ультразвукові хвилі проходять через олію для смаження, вони створюють крихітні вакуумні бульбашки, відомі як кавітація. Ці бульбашки різко руйнуються поблизу поверхні продукту, спричиняючи локальний інтенсивний нагрів і тиск. Ця дія сприяє швидкому теплообміну з продуктом, забезпечуючи рівномірне приготування та скорочуючи час смаження.

Крім того, ультразвукові хвилі можуть посилювати процеси масопереносу, такі як проникнення олії та видалення вологи, що призводить до покращення якості продукту. Під час виробництва картоплі фрі та чіпсів швидкий рух бульбашок кавітації створює мікроконвекційні потоки всередині середовища для смаження. Це сприяє швидкому видаленню вологи та рівномірному розподілу тепла і олії для смаження навколо продукту.

Ультразвукова кавітація також спричиняє руйнування поверхневої структури картоплі, створюючи мікроканали та пори. Оскільки це означає збільшення площі поверхні, що призводить до кращих результатів смаження та, відповідно, до підвищеної хрусткості кінцевого продукту. Руйнування клітинних матриць сприяє кращому проникненню олії, що призводить до зменшення поглинання олії продуктом, що є корисним для споживачів, які дбають про здоров’я.

Через індуковане ультразвуком вищу швидкість дифузії та видалення води кінцевий вміст вологи може бути досягнутий швидше.
Ультразвукова обробка сприяє утворенню бульбашок, тобто ультразвукова обробка під час смаження призводить до більшого об’єму бульбашок до кінця процесу смаження. Кількість бульбашок, розмір бульбашок та пов’язане з ними видалення вологи під час смаження позитивно впливають на процес смаження за допомогою ультразвуку. Видалення води з картоплі інтенсифікується завдяки посиленим дифузії, теплообміну та масопереносу.

Смаження за допомогою ультразвуку призводить до зменшення кількості олії

Менша адсорбція олії під час смаження призводить до отримання більш здорової картоплі фрі та чіпсів.

Як ультразвук зменшує поглинання олії під час смаження картоплі?
Коли скибочки картоні занурюють у гарячу олію, навколо них утворюються крихітні бульбашки внаслідок швидкого розширення води всередині клітин картоплі. Ці бульбашки зрештою лопаються, утворюючи невеликі пори в структурі картоплі. Коли в олію для смаження вводять ультразвукові хвилі, вони створюють мікроскопічні кавітаційні бульбашки. Ці бульбашки колапсують із величезною силою поблизу поверхні картоплі, спричиняючи так зване мікроджетування.
Ці ультразвуково згенеровані мікроджети видаляють надлишковий крохмаль, так що поглинається менше олії. Крім того, інтенсивне перемішування, спричинене ультразвуковими хвилями, також сприяє кращому контакту між поверхнею картоплі та гарячою олією, посилюючи теплопередачу. Це означає, що картопля смажиться швидше, перебуваючи менше часу в олії, і таким чином зменшується загальне поглинання олії.

Ультразвукове смаження призводить до зниження рівню акриламіду

Акриламід – це сполука, яку класифікують як потенційний канцероген. Тому рівні акриламіду в продуктах харчування регулюються і мають бути знижені. Акриламід утворюється, коли продукти харчування обробляються при температурах вище 120°C, і молекули акриламіду формуються через так звану реакцію Майяра, де амінокислота аспарагін і відновлювальні цукри перетворюються. Смажена картопля, така як картопля фрі та чіпси, є одним із основних джерел акриламіду. Щоб виробляти більш здорову їжу, низькочастотний високотоннажний ультразвук (у діапазоні приблизно 20-26kHz) є корисним попереднім обробленням у воді протягом кількох хвилин, щоб зменшити вміст акриламіду в смаженій картоплі.
Ультразвукова обробка призводить до екстракції та, відповідно, видалення відновлювальних цукрів і аспарагіну з клітин картоплі. Відновлювальні цукри та аспарагін, екстраговані ультразвуком, вимиваються з картоплі у навколишню воду. Оскільки відновлювальні цукри та аспарагін є прекурсорами для реакції Майяра та для утворення акриламіду, ультразвукове попереднє оброблення перед смаженням ефективно зменшує утворення акриламіду та 5-гідроксиметилфурфуролу.
Отже, ультразвукове попереднє оброблення зменшує вміст відновлювальних цукрів, що призвело до меншого утворення акриламіду та 5-гідроксиметилфурфуролу.

Bruno et al. (2024) досягли зниження утворення акриламіду до 67,1% за допомогою короткої ультразвукової обробки тривалістю 2 хвилини з використанням соникатора Hielscher UIP2000hdT, після чого промивали гарячою водою.

Antunes-Rohling et al. (2018) показали збільшення екстракції цукрів і, відповідно, зниження рівнів акриламіду на 44% шляхом ультразвукової обробки картопляних паличок протягом 30 хв у водяній бані перед смаженням (171◦C, 10 хв).

Ультразвукове вимивання крохмалю та бланшування

Картопля, багата на крохмаль, стає м’якою та крихкою картоплею фрі під час смаження або випікання. Ось чому крохмаль видаляють з поверхні картоплі шляхом промивання. Ультразвукова обробка покращує видалення крохмалю не лише з поверхні, а й із глибших шарів картоплі. Ультразвукова обробка створює пори, так що ерозія поверхні гранул крохмалю поєднується з екстракцією крохмалю зсередини картоплі.
Таким чином, ультразвукове вимивання крохмалю призводить до покращеного контролю над процесом потемніння, що дає рівномірно смажену картоплю фрі. Це ультразвукове покращене видалення крохмалю призводить до більш хрусткої та золотистої картоплі фрі.

Вплив ультразвуку на реакцію Майяра

Реакція Майяра, яка відбувається між відновлювальними цукрами та джерелами білків, а також поглинання олії під час смаження, впливає на кінцевий колір смажених продуктів.
Покращений колір у смажених продуктах: для смаженої картоплі, обробленої ультразвуком за допомогою осмотичного зневоднення (UAOD), значення a* були значно нижчими (p ≤ 0,05), ніж у необроблених смажених зразків. Спостерігаючи значення ΔE* та a*, UAOD забезпечило кращий колір, коли застосовувалося перед смаженням. Ультразвукове попереднє оброблення продуктів харчування перед смаженням знижує активність ферментів і досягає позитивних змін кольору під час смаження.

Ультразвукове осмотичне зневоднення

Ультразвукова осмотична дегідратація (UAOD) має перевагу у покращенні кольору картоплі фрі. Крім того, вона скоротила час попередньої обробки осмотичною дегідратацією приблизно на 67 %. Ультразвукова обробка підвищує ефективність та швидкість осмотичної дегідратації. Додатково, ультразвукова осмотична дегідратація покращила якість смаженої картоплі, зменшивши вміст олії та вологи порівняно з незразками, що не оброблялися.

Ультразвукове повітряне сушіння картоплі фрі

Повітряне сушіння є альтернативним методом видалення вологи з картоплі для зменшення початкового вмісту води, а також для мінімізації поглинання олії та покращення властивостей смаженої їжі. Ультразвуково-асистоване конвективне повітряне сушіння як попередня обробка перед смаженням чіпсів покращує властивості та поглинання олії кінцевими чіпсами, оскільки ультразвук інтенсифікує видалення води.

Соникатори для покращеного смаження

Застосування ультразвуку в харчовій промисловості призводить до кращих виходів продукції, меншого часу обробки, нижчих витрат на обслуговування та кращих, здоровіших якісних характеристик. Ультразвукову обробку можна впроваджувати або як попередню обробку перед смаженням, або безпосередньо під час процесу смаження.
Hielscher Ultrasonics пропонує високоефективні соникатори для інтеграції у фритюрниці та ванни для миття картоплі всіх розмірів. Сонотроди та ультразвукові зонди можна впроваджувати в партійні процеси, а також над конвеєрними стрічками.
Зв’яжіться з нами сьогодні, щоб обговорити ваш процес смаження та дізнатися, як інтеграція соникатора допомагає виробляти смачнішу та здоровішу картоплю фрі та чіпси!

Дизайн, виробництво та консалтинг – якість, зроблена в Німеччині

Ультразвукові гомогенізатори Hielscher відомі своїми найвищими стандартами якості та дизайну. Міцність та простота експлуатації дозволяють плавно інтегрувати наші ультразвукові гомогенізатори в промислові об’єкти. Жорсткі умови та вимогливі середовища легко витримуються ультразвуковими гомогенізаторами Hielscher.

Hielscher Ultrasonics є компанією, сертифікованою за ISO, і надає особливого значення високоефективним ультразвуковим гомогенізаторам, що мають передові технології та зручність у використанні. Звичайно, ультразвукові гомогенізатори Hielscher відповідають вимогам CE та вимогам UL, CSA і RoHs.