Đồng nhất hóa nước ép và sinh tố bằng siêu âm công suất cao

Nước ép, sinh tố và đồ uống cần được đồng nhất hóa một cách đáng tin cậy và hiệu quả để có hương vị và kết cấu như mong muốn cũng như độ ổn định lâu dài. Máy đồng nhất hóa siêu âm có lực cắt cao được sử dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm và đồ uống để sản xuất nước ép, đồ uống, sản phẩm nghiền nhuyễn và nước xốt có chất lượng vượt trội. Là một phương pháp xử lý không dùng nhiệt, đồng nhất hóa siêu âm có lực cắt cao ngăn vitamin và các hợp chất có hoạt tính sinh học bị phân hủy do nhiệt, đồng thời mang lại độ ổn định và độ mịn vượt trội.

Đồng nhất hóa nước ép, sinh tố và đồ uống bằng siêu âm có lực cắt cao

Cải thiện độ ổn định bằng siêu âm – tránh tách pha và lắng cặn: Phần thịt quả và rau củ được phân rã thành các hạt nhỏ, giúp đạt độ ổn định cao, tránh lắng cặn và tạo kết cấu mịn.
Điều chỉnh độ nhớt và kết cấu của nước ép bằng siêu âm: Các loại trái cây và rau củ như táo, cà rốt, cam, bưởi chùm, chanh và cà chua rất giàu pectin. Pectin là các polysaccharide có chức năng làm chất ổn định tự nhiên. Máy đồng nhất hóa siêu âm chiết xuất pectin từ cấu trúc nền tế bào và giải phóng chúng vào nước ép, nhờ đó tăng độ nhớt và độ ổn định. Vì vậy, máy đồng nhất hóa siêu âm rất hiệu quả trong việc tận dụng các chất ổn định tự nhiên như pectin.
Cải thiện thành phần dưỡng chất thực vật bằng chiết xuất siêu âm: Máy đồng nhất hóa siêu âm phá vỡ cấu trúc nền tế bào và thúc đẩy giải phóng các phân tử bị giữ bên trong như vitamin, chất chống oxy hóa, polyphenol và flavonoid vào sản phẩm nước ép. Nhờ đó, các dưỡng chất thực vật có sinh khả dụng và khả năng tiếp cận sinh học cao hơn khi được tiêu thụ.
Tăng cường đặc tính hương vị nhờ xử lý siêu âm: Máy đồng nhất hóa siêu âm có lực cắt cao không chỉ giải phóng pectin mà còn giải phóng các phân tử hương vị, tinh dầu, đường tự nhiên và dưỡng chất thực vật. (Để tìm hiểu về việc cải thiện thành phần dinh dưỡng bằng siêu âm, xem nghiên cứu điển hình bên dưới). Chiết xuất siêu âm giải phóng các phân tử có hoạt tính sinh học như hợp chất hương vị và vitamin từ cấu trúc nền tế bào, nhờ đó giúp các nụ vị giác của người tiêu dùng cảm nhận được chúng.
Tăng cường sắc màu nhờ xử lý siêu âm: Sắc tố thực vật cũng có trong cấu trúc nền tế bào của thực vật. Máy đồng nhất hóa siêu âm giải phóng các sắc tố thực vật như carotenoid, diệp lục, betalanins và anthocyanin, đồng thời làm giảm kích thước hạt của chúng. Các hạt sắc tố có kích thước nhỏ hơn tán xạ ánh sáng tốt hơn các hạt lớn, nhờ đó làm cho màu sắc của nước ép, sản phẩm nghiền nhuyễn hoặc nước xốt đậm hơn.

Đồng nhất hóa nước ép bằng siêu âm – nhiều lợi ích

Máy đồng hóa siêu âm lực cắt cao hoạt động đáng tin cậy và hiệu quả khi phối trộn các loại đồ uống như nước ép trái cây, nectar, nước ép rau củ, sinh tố, nước chanh ngâm trái cây, đồ uống từ sữa có hương vị, đồ uống protein dạng lắc, đồ uống ngâm chiết và nhiều loại khác.
Trong quá trình chiết xuất và ép nước, xử lý siêu âm có thể tăng hiệu suất thu hồi nước ép. Ví dụ, xử lý siêu âm đã làm tăng hiệu suất thu hồi nước ép nho lên đến 3,4 %, đồng thời rút ngắn thời gian xử lý xuống còn một phần ba. Xử lý siêu âm kết hợp với xử lý bằng enzyme cũng làm tăng hiệu suất thu hồi nước ép lên đến 2 % và rút ngắn thời gian xử lý xuống còn ít hơn một phần tư so với xử lý bằng enzyme truyền thống. Việc áp dụng liên tiếp siêu âm và xử lý bằng enzyme làm tăng hiệu suất thu hồi nước ép lên đến 7,3 %. Tương tự, đối với nước ép dứa, chỉ riêng xử lý siêu âm đã làm tăng hiệu suất chiết xuất nước ép từ dứa nghiền thêm 10,8 %. Xử lý siêu âm cũng làm tăng hàm lượng đường, axit tổng số, các hợp chất phenolic và vitamin C. (xem Baslar và cộng sự, 2015)
Sản xuất các loại đồ uống như nước ép, nước chanh bổ sung nước ép và các đồ uống khác đòi hỏi quá trình đồng hóa và nhũ hóa đáng tin cậy để đảm bảo độ ổn định, cải thiện hương vị và kết cấu, tạo vẻ ngoài hấp dẫn và cải thiện các đặc tính chức năng. Ví dụ, đồng hóa siêu âm mang lại độ ổn định vượt trội, ngăn ngừa tách pha và cải thiện hương vị cũng như kết cấu của nước ép, sinh tố và các đồ uống từ sữa và protein. Hơn nữa, máy đồng hóa siêu âm lực cắt cao dễ dàng nhũ hóa nhiều thành phần khác nhau để tạo ra các nhũ tương trong suốt. Một ứng dụng phổ biến của nhũ hóa siêu âm là pha chế nước và đồ uống có bổ sung cần sa. Có thể sử dụng siêu âm để bổ sung các cannabinoid ổn định (ví dụ: CBD, CBG, THC) vào các đồ uống dạng nước trong suốt và các đồ uống khác. Để thu được nhũ tương trong suốt với sinh khả dụng cao của các hợp chất hoạt tính, các hợp chất có hoạt tính sinh học phải được nhũ hóa ở kích thước nano. Nhũ hóa siêu âm là kỹ thuật ưu việt để tạo ra các nhũ tương nano có vẻ ngoài trong suốt, độ ổn định, sinh khả dụng và các đặc tính chức năng vượt trội. Do đó, nhũ hóa nano bằng siêu âm được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất dược phẩm và thực phẩm bổ sung (ví dụ: cồn thuốc CBD, v.v.)
Đồng thời, máy đồng hóa siêu âm chiết xuất các phân tử hương vị, các hợp chất có hoạt tính sinh học và các dưỡng chất thực vật, làm tăng sinh khả dụng và khả năng tiếp cận sinh học của chúng. Máy đồng hóa siêu âm còn hòa tan đường, siro hoặc chất tạo ngọt, đồng thời phân tán và hydrat hóa các chất gôm, tinh bột và các phụ gia khác để tạo thành huyền phù ổn định lâu dài. Chỉ một thiết bị siêu âm Hielscher có thể đáp ứng nhiều nhiệm vụ khác nhau trong quá trình sản xuất nước ép và đồ uống của bạn, bao gồm đồng hóa, nhũ hóa nano, chiết xuất, phân tán, hòa tan, hydrat hóa và phối trộn.

Ảnh hưởng của xử lý siêu âm bằng UP400S ở biên độ 100μm đến vi cấu trúc của nước ép táo.
Nghiên cứu và hình ảnh: Ertugay & Baslar, 2014

Nghiên cứu điển hình: Cải thiện thành phần dinh dưỡng trong nước cam được xử lý siêu âm

Đồng nhất hóa bằng siêu âm có lực cắt cao là phương pháp bảo quản và chế biến thực phẩm không dùng nhiệt, có ưu điểm là tăng độ ổn định và bất hoạt vi sinh vật trong nước ép trái cây mà không gây ra các tác dụng phụ không mong muốn thường gặp khi xử lý nhiệt thông thường. Guerrouj và cộng sự (2016) đã nghiên cứu tác động của xử lý siêu âm đến hàm lượng phenolic tổng số và flavonoid tổng số, cũng như carotenoid và axit ascorbic (vitamin C) trong nước cam bằng máy đồng nhất hóa Hielscher Ultrasonics UP200S. Họ nhận thấy hàm lượng phenolic tổng số trong các mẫu nước cam được xử lý siêu âm tăng đáng kể so với mẫu đối chứng (xem bảng bên dưới). Hàm lượng này tăng từ 42,74 lên đến 69,45mg GAE/100 ml khi xử lý siêu âm trong 30 min. Những kết quả này cho thấy các hợp chất phenolic tăng đáng kể trong quá trình xử lý siêu âm.
Kết quả về hoạt tính bắt giữ gốc tự do DPPH của nước cam cũng được trình bày trong bảng bên dưới. Các mẫu được xử lý siêu âm cho thấy tỷ lệ phần trăm ức chế DPPH tăng đáng kể so với mẫu đối chứng, cho thấy hàm lượng chất chống oxy hóa cao hơn. Tỷ lệ phần trăm ức chế DPPH lần lượt là 37,48%, 35,70%, 34,70% và 35,21% ở các mẫu được xử lý siêu âm trong 1, 10, 20 và 30 min, so với mẫu đối chứng (21,67%). Những phát hiện này phù hợp với các kết quả thu được ở nước chanh kasturi được xử lý siêu âm (Bhat và cộng sự, 2011). Những kết quả này cho thấy xử lý siêu âm làm tăng khả năng chiết xuất các hợp chất chống oxy hóa.
Các nhà nghiên cứu kết luận rằng xử lý siêu âm nước cam giúp tăng tổng thể các hợp chất có hoạt tính sinh học như phenolic tổng số, flavonoid, carotenoid, anthocyanin và axit ascorbic, đồng thời giảm đáng kể số lượng vi sinh vật.

Đầu dò siêu âm và buồng dòng chảy để đồng nhất hóa nước ép

Hielscher Ultrasonics là nhà sản xuất có kinh nghiệm lâu năm về máy đồng nhất hóa siêu âm hiệu suất cao, được sử dụng trên toàn thế giới trong sản xuất công nghiệp nước ép trái cây và rau củ, nectar, sinh tố, đồ uống protein, cũng như các sản phẩm nghiền nhuyễn và nước xốt. Đồng nhất hóa nước ép trái cây, đồ uống và các sản phẩm thực phẩm một cách đáng tin cậy và hiệu quả là một ứng dụng có yêu cầu khắt khe, đòi hỏi các đầu dò siêu âm công suất cao tạo ra biên độ không đổi và cung cấp lực cắt đủ lớn để thu được các sản phẩm thực phẩm và đồ uống đồng nhất. Tất cả các thiết bị siêu âm Hielscher đều được thiết kế và chế tạo để vận hành 24/7 ở mức tải tối đa. Các thiết bị xử lý siêu âm có nhiều lựa chọn, từ máy siêu âm phòng thí nghiệm nhỏ gọn 50 oát đến hệ thống siêu âm trực tiếp trên đường ống công suất lớn 16.000 oát. Nhiều loại bộ khuếch đại biên độ, đầu sonotrode và buồng dòng chảy cho phép thiết lập riêng máy đồng nhất hóa siêu âm có lực cắt cao phù hợp với nguyên liệu thô (ví dụ: trái cây, rau củ, các thành phần khác, v.v.) và các đặc tính mong muốn của sản phẩm cuối cùng.
Hielscher Ultrasonics sản xuất các đầu dò siêu âm hiệu suất cao có thể được cài đặt cụ thể để cung cấp toàn bộ dải biên độ từ rất thấp đến rất cao. Nếu ứng dụng đồng nhất hóa của bạn đòi hỏi các thông số kỹ thuật đặc biệt (ví dụ: kết hợp với áp suất cao và/hoặc nhiệt độ cao), chúng tôi có cung cấp các đầu sonotrode siêu âm được tùy chỉnh. Độ bền của thiết bị siêu âm Hielscher cho phép vận hành 24/7 với cường độ làm việc cao và trong các môi trường khắc nghiệt.

Đồng nhất hóa nước ép bằng siêu âm ở chế độ theo mẻ và trực tiếp trên đường ống

Máy đồng nhất hóa siêu âm lực cắt cao Hielscher có thể được sử dụng để xử lý siêu âm theo mẻ và liên tục trên đường ống. Tùy thuộc vào thể tích đồ uống và tốc độ xử lý, chúng tôi sẽ đề xuất cấu hình siêu âm phù hợp nhất cho bạn.
Việc cấp nhiều dòng nguyên liệu có thể được định lượng độc lập vào hệ thống đồng nhất hóa siêu âm liên tục giúp quá trình đồng nhất hóa trên đường ống bằng xử lý siêu âm lực cắt cao tiết kiệm đáng kể thời gian và nhân công, thuận tiện và có khả năng xử lý nước ép và đồ uống ở quy mô công nghiệp.

Đầu dò siêu âm và buồng dòng chảy cho mọi thể tích

Danh mục sản phẩm của Hielscher Ultrasonics bao quát toàn bộ các thiết bị xử lý siêu âm, từ máy siêu âm nhỏ gọn dùng trong phòng thí nghiệm, qua các hệ thống để bàn và thí điểm, đến các thiết bị xử lý siêu âm hoàn toàn ở quy mô công nghiệp có khả năng xử lý nhiều tải xe mỗi giờ. Danh mục sản phẩm đầy đủ cho phép chúng tôi cung cấp thiết bị siêu âm phù hợp nhất với sản phẩm đồ uống hoặc thực phẩm, công suất xử lý dự kiến và mục tiêu sản xuất của bạn.

Biên độ có thể kiểm soát chính xác để đạt kết quả tối ưu

Tất cả máy đồng nhất hóa siêu âm Hielscher đều có thể được kiểm soát chính xác và nhờ đó trở thành những thiết bị làm việc bền bỉ, đáng tin cậy. Biên độ là một trong những thông số quy trình then chốt ảnh hưởng đến hiệu suất và hiệu quả của các tác động cơ học do siêu âm như đồng nhất hóa, nhũ hóa, chiết xuất, hydrat hóa, hòa tan và bảo quản. Tất cả thiết bị xử lý của Hielscher Ultrasonics đều cho phép cài đặt biên độ chính xác. Đầu sonotrode và bộ khuếch đại biên độ là những phụ kiện cho phép điều chỉnh biên độ trong phạm vi rộng hơn nữa. Máy đồng nhất hóa siêu âm lực cắt cao công nghiệp Hielscher có thể tạo ra biên độ rất cao và cung cấp cường độ siêu âm cần thiết cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe. Có thể dễ dàng duy trì liên tục biên độ lên đến 200µm khi vận hành 24/7.
Việc cài đặt biên độ chính xác và giám sát thường xuyên các thông số của quá trình siêu âm thông qua phần mềm thông minh cho phép bạn xử lý sản phẩm nước ép, đồ uống hoặc thực phẩm trong điều kiện tối ưu. Xử lý siêu âm tối ưu để đồng nhất hóa nước ép với hiệu suất cao nhất!

Máy siêu âm Hielscher được sử dụng rộng rãi để đồng nhất hóa các loại đồ uống như

• nước ép
• sinh tố
• trái cây và rau củ nghiền nhuyễn
• sữa trái cây
• các loại kombucha

Độ bền chắc của máy siêu âm Hielscher cho phép vận hành 24/7 ở chế độ tải nặng và trong môi trường khắc nghiệt. Điều này giúp máy siêu âm Hielscher trở thành công cụ làm việc đáng tin cậy, đáp ứng các yêu cầu sản xuất thực phẩm và đồ uống của bạn.

Chất lượng cao nhất – Được thiết kế và sản xuất tại Đức

Là doanh nghiệp do gia đình sở hữu và điều hành, Hielscher ưu tiên các tiêu chuẩn chất lượng cao nhất cho thiết bị xử lý siêu âm của mình. Tất cả máy siêu âm đều được thiết kế, sản xuất và kiểm tra kỹ lưỡng tại trụ sở chính của chúng tôi ở Teltow, gần Berlin, Đức. Độ bền chắc và độ tin cậy của thiết bị siêu âm Hielscher giúp thiết bị hoạt động bền bỉ trong quá trình sản xuất của bạn. Khả năng vận hành 24/7 ở mức đầy tải và trong môi trường khắc nghiệt là đặc tính vốn có của máy đồng nhất hóa siêu âm lực cắt cao Hielscher.

Bảng dưới đây cho biết công suất xử lý gần đúng của các máy siêu âm của chúng tôi: