Siêu âm công suất cao để cải thiện nước ép và sinh tố

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Kỹ thuật Berlin nhận thấy rằng xử lý bằng siêu âm là một phương pháp xử lý rất hiệu quả để cải thiện nước ép trái cây và rau củ cũng như sinh tố. Là một kỹ thuật xử lý thực phẩm không dùng nhiệt, siêu âm mang lại quá trình xử lý nhẹ nhàng nhưng hiệu quả, giúp tăng cường hương vị, ổn định và bảo quản nước ép cũng như các sản phẩm nghiền nhuyễn. Kết quả của việc xử lý nước ép bằng siêu âm bao gồm cải thiện hương vị, ổn định và bảo quản.

Ứng dụng siêu âm trong các quy trình sản xuất thực phẩm là một lĩnh vực ngày càng được các nhà sản xuất thực phẩm quan tâm. Khác với siêu âm cường độ thấp (cường độ < 1 W/cm²), vốn có thể được sử dụng để kiểm tra không phá hủy và tạo ảnh, siêu âm công suất cao (cường độ > 5 W/cm²) gây biến đổi vật chất và có thể được sử dụng để cải thiện nhiều quy trình khác nhau trong ngành công nghiệp thực phẩm. Sóng siêu âm là sóng nén tương tác cơ học với sản phẩm đang được xử lý bằng siêu âm. Các chu kỳ nén và giãn có thể ảnh hưởng đến cấu trúc tế bào. Ở biên độ áp suất cao, siêu âm công suất cao gây ra hiện tượng xâm thực, tức là sự phát triển và sụp đổ của các bọt khí, đi kèm với các đỉnh áp suất và nhiệt độ, đồng thời đồng nhất hóa và ổn định các hệ phân tán. Hielscher Ultrasonics cùng các nhà nghiên cứu thuộc Bộ môn Công nghệ Sinh học Thực phẩm và Kỹ thuật Chế biến Thực phẩm của Đại học Kỹ thuật Berlin đã nghiên cứu những tác động tích cực của siêu âm trong việc cải thiện chất lượng, độ ổn định và hương vị của sinh tố; đây là những đồ uống được pha trộn và làm lạnh từ nước ép và các sản phẩm nghiền nhuyễn từ trái cây và rau củ.

Mặc dù không có quy định pháp lý nào giới hạn thành phần của sinh tố chỉ gồm các sản phẩm thuần trái cây và rau củ, các nhà sản xuất vẫn hướng đến việc đưa chúng ra thị trường dưới dạng những sản phẩm lành mạnh và có giá trị. Do đó, họ hướng đến việc sản xuất sinh tố mà không bổ sung chất ổn định, chất điều vị hoặc chất tạo màu. Tuy nhiên, nước ép và các sản phẩm nghiền nhuyễn thường có hàm lượng thịt quả cao. Vì vậy, chúng có xu hướng tách pha, khiến hình thức sản phẩm kém hấp dẫn hơn. Vì lý do này, phần lớn các loại sinh tố hiện có trên thị trường chứa chuối làm một thành phần chính, giúp giảm hiện tượng tách pha nhờ tăng độ nhớt.

 
Siêu âm có thể được áp dụng để phá vỡ các hạt thịt quả và tác động đến sự phân bố kích thước hạt. Kích thước hạt nhỏ hơn làm giảm vận tốc lắng, từ đó giảm sự lắng cặn và cải thiện độ ổn định khi bảo quản. Hơn nữa, sự phân rã các hạt này có thể làm tăng sự giải phóng các thành phần tạo hương vị, sắc tố và các thành phần tế bào như đường hoặc các hợp chất hương thơm dễ bay hơi vào nước ép. Kết quả là cải thiện độ đậm màu, vị ngọt và cảm nhận hương thơm. Ngoài ra, kích thước hạt giảm còn ảnh hưởng đến cảm giác trong miệng, mang lại cảm nhận tổng thể mịn hơn.
Để bảo đảm một thời hạn sử dụng nhất định cho sinh tố, các hỗn hợp phải được thanh trùng. Tuy nhiên, xử lý nhiệt luôn ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, màu sắc và cảm nhận về độ tươi. Do đó, giảm nhiệt độ xử lý là một trong những trọng tâm chính của ngành công nghiệp thực phẩm. Siêu âm có tác dụng hiệp đồng trong việc bất hoạt vi sinh vật và enzyme khi được áp dụng kết hợp với nhiệt độ, gọi là thermosonication, hoặc với áp suất cao, gọi là manosonication. Những kết quả tích cực cũng đã được ghi nhận khi kết hợp cả ba thông số, được gọi là manothermosonication. Người ta cho rằng các tế bào được xử lý bằng siêu âm trở nên nhạy cảm hơn với các yếu tố gây stress khác như áp suất và nhiệt. Ngoài ra, sóng siêu âm có thể phá vỡ các lớp biên và tạo ra sự trộn, từ đó cải thiện quá trình truyền nhiệt. Vì vậy, một trọng tâm khác của dự án nghiên cứu là giảm nhiệt độ thanh trùng bằng cách phát triển một quy trình bảo quản có hỗ trợ siêu âm. Mục tiêu là cải thiện chất lượng sản phẩm và giảm chi phí năng lượng, đồng thời duy trì hoặc kéo dài khả năng bảo đảm an toàn và thời hạn sử dụng của sản phẩm.
Các tác động toàn diện của siêu âm có thể cho phép đồng thời cải thiện đặc tính lắng, hương vị, hình thức, cảm giác trong miệng cũng như độ ổn định về mặt vi sinh và enzyme của sinh tố với tư cách là sản phẩm có giá trị cao; điều này có thể mang lại một lợi thế quan trọng cho ngành công nghiệp thực phẩm và việc tiếp thị đồ uống từ trái cây và rau củ tươi trong tương lai. Hơn nữa, tỷ lệ chuối hoặc các thành phần có độ nhớt cao khác có thể được giảm xuống khi độ ổn định của sản phẩm được cải thiện bằng xử lý siêu âm, qua đó cho phép tạo ra các loại sinh tố mới.
 
Liên hệ tại TU Berlin:
K. Schoessler
katharina.schoessler(at)tu-berlin.de
Điện thoại:+49 (0)30-3147 1847
 

Bên trái: nước cam chưa xử lý; Bên phải: nước cam đã xử lý bằng siêu âm
Đồng nhất hóa bằng siêu âm lực cắt cao tạo ra nước ép ổn định, không lắng cặn