Đồng nhất hóa sữa đậu nành bằng siêu âm
- Những thách thức trong sản xuất sữa đậu nành nằm ở việc tạo ra thức uống từ đậu nành có hương vị thơm ngon, chất lượng dinh dưỡng cao trong điều kiện quy trình có hiệu suất cao.
- Đồng nhất hóa và thanh trùng bằng siêu âm mang lại những ưu điểm của sữa đậu nành tốt cho sức khỏe với giá trị dinh dưỡng cao và khả năng bảo quản ổn định, cũng như độ ổn định cơ học và vi sinh cao.
Sản xuất sữa đậu nành có hỗ trợ siêu âm
Xử lý nguyên liệu nền đậu nành và sữa đậu nành bằng siêu âm làm thay đổi các tính chất hóa lý (biến đổi đại phân tử, bất hoạt enzyme), tạo ra hỗn hợp đồng nhất với kích thước hạt nhỏ và cải thiện các đặc tính lưu biến. Nhũ hóa bằng siêu âm tạo ra sữa thực vật có khả năng tự ổn định, trong khi bảo quản bằng siêu âm và bất hoạt vi sinh vật đảm bảo độ ổn định vi sinh. Bên cạnh việc cải thiện giá trị dinh dưỡng, độ ổn định và hương vị, xử lý siêu âm còn thuyết phục nhờ hiệu quả sử dụng năng lượng và thời gian. So với các phương pháp thông thường, xử lý bằng siêu âm tiêu thụ ít năng lượng hơn và tiết kiệm thời gian hơn.
Các thiết bị đồng nhất hóa bằng siêu âm đáp ứng toàn bộ dải công suất sản xuất sữa đậu nành, tối ưu hóa việc bảo quản và cho phép dây chuyền sản xuất thực hiện nhiều chức năng. Các thiết bị đồng nhất hóa bằng siêu âm trên dòng chảy có thể dễ dàng điều chỉnh theo mục tiêu sản xuất, cho phép tạo ra nhiều đặc trưng hương vị khác nhau (ví dụ: có mùi đậu, không có mùi đậu) và các đặc tính chức năng của sản phẩm chỉ bằng cách thay đổi các thông số quy trình.
Xử lý siêu âm có hiệu quả cao trong việc đồng nhất hóa và bảo quản sữa đậu nành
Hương vị đậu nành và tác động của siêu âm
Xử lý bằng siêu âm cho phép tác động đến hương vị của nguyên liệu nền đậu nành: Các sản phẩm sữa đậu nành có thể được sản xuất với mùi đậu đậm, hấp dẫn nhóm khách hàng mục tiêu châu Á, trong khi người tiêu dùng phương Tây ưa thích hương vị dịu, không có mùi đậu. Bằng cách điều chỉnh các thông số của quy trình siêu âm (biên độ, thời gian xử lý siêu âm, nhiệt độ, áp suất), có thể tạo ra đặc trưng hương vị đậm hoặc nhẹ. Điều này có nghĩa là cùng một hệ thống siêu âm có thể được sử dụng để tạo ra có chọn lọc nhiều đặc trưng hương vị đậu nành khác nhau nhằm sản xuất nhiều loại sản phẩm đáp ứng các thị trường mục tiêu khác nhau.
Bất hoạt enzyme bằng siêu âm
Vị đậu nành đậm chủ yếu liên quan đến hoạt tính của enzyme lipoxygenase (LOX). Bất hoạt enzyme LOX này là một trong những mục tiêu chính của các hệ thống chế biến hiện đại.
Xử lý siêu âm kết hợp nhiệt và áp suất (MTS) – xử lý siêu âm trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao – là phương pháp đã được chứng minh để bất hoạt enzyme lipoxygenase (LOX). Hoạt tính lipoxygenase gây oxy hóa các axit béo và sắc tố. Sóng siêu âm cường độ cao gây bất hoạt hoặc biến tính các enzyme như lipoxygenase, peroxidase và polyphenol oxidase.
MTS đã được chứng minh là công cụ hiệu quả để bất hoạt một số enzyme khác, như lipoxygenase, peroxidase, cùng các protease và lipase từ vi khuẩn ưa lạnh. (Kuldiloke 2002: 2)
Ưu điểm của sản xuất sữa đậu nành bằng siêu âm
- hiệu suất chiết xuất cao
- hương vị dễ chịu
- độ ổn định cơ học
- độ ổn định vi sinh / bảo quản
- bất hoạt enzyme
- hiệu quả sử dụng năng lượng
Độ ổn định vi sinh nhờ bảo quản bằng siêu âm
Siêu âm đơn thuần hoặc kết hợp với nhiệt (xử lý siêu âm kết hợp nhiệt), áp suất (xử lý siêu âm kết hợp áp suất), hoặc cả nhiệt và áp suất (xử lý siêu âm kết hợp nhiệt và áp suất) được biết đến là phương pháp hiệu quả để bất hoạt nhiều enzyme trong thực phẩm như lipoxygenase, peroxidase và polyphenol oxidase, cũng như lipase và protease chịu nhiệt. Sóng siêu âm mạnh phá hủy vi sinh vật, dẫn đến bất hoạt vi sinh vật và nhờ đó tạo ra độ ổn định vi sinh cho sản phẩm. Việc bất hoạt vi sinh vật gây bệnh và gây hư hỏng hoặc enzyme bằng xử lý siêu âm chủ yếu do các tác động vật lý (xâm thực, lực cơ học) và/hoặc hóa học gây ra.
Chiết xuất và phân lập protein đậu nành bằng siêu âm
Việc áp dụng siêu âm công suất cao cho protein đậu nành phân lập (SPI) và protein đậu nành cô đặc (SPC) cho phép biến đổi protein đậu nành có mục tiêu để thu được phụ gia thực phẩm có tính năng cao. Nhiều ý tưởng sản phẩm mới sử dụng protein đậu nành làm nền, và quá trình xử lý có hỗ trợ siêu âm cho phép sản xuất công nghiệp các sản phẩm chất lượng vượt trội như sinh tố thuần chay không chứa sữa động vật, sản phẩm thay thế phô mai, súp từ kem đậu nành, thực phẩm phết và nước xốt dạng kem.
Xử lý bằng máy siêu âm công suất cao (ví dụ: UIP2000hdT) gây ra những thay đổi đáng kể về độ dẫn điện, làm tăng độ hòa tan của protein đậu nành cô đặc, tăng đáng kể diện tích bề mặt riêng, vốn quan trọng đối với kết cấu thực phẩm, và tăng các giá trị của chỉ số hoạt tính nhũ hóa (EAI). Đường kính trung bình theo khối lượng D và đường kính trung bình thể tích–bề mặt D giảm đáng kể đối với protein đậu nành phân lập (SPI) và protein đậu nành cô đặc (SPC).
So với các phương pháp xử lý protein đậu nành thông thường, xử lý siêu âm tiêu thụ ít năng lượng hơn và tiết kiệm thời gian hơn đáng kể.
Các thiết bị phản ứng siêu âm dòng chảy có hiệu quả cao trong chiết xuất và đồng nhất hóa, ví dụ như trong chế biến sữa đậu nành,
Máy đồng nhất hóa siêu âm cho sữa đậu nành và các sản phẩm thay thế sữa có nguồn gốc thực vật
Các thiết bị chế biến thực phẩm của Hielscher Ultrasonics rất đa năng và có thể dễ dàng lắp đặt hoặc tích hợp bổ sung vào các dây chuyền sản xuất hiện có. Công suất cao, độ tin cậy và độ bền giúp các máy siêu âm Hielscher trở thành thiết bị chủ lực trong sản xuất nền đậu nành. Các đầu dò siêu âm được làm từ titan, các thiết bị phản ứng siêu âm và các bộ phận khác tiếp xúc với sản phẩm được làm từ thép không gỉ đạt chuẩn dùng cho thực phẩm và có thể được trang bị các đầu nối vệ sinh. Điều này cho phép chế biến các sản phẩm thực phẩm và đồ uống một cách an toàn và đáng tin cậy.
- hiệu suất cao
- công nghệ tiên tiến nhất
- độ tin cậy & độ bền
- kiểm soát quy trình chính xác, có thể điều chỉnh
- theo mẻ & trên dây chuyền
- cho mọi thể tích
- phần mềm thông minh
- các tính năng thông minh (ví dụ: khả năng lập trình, ghi nhật ký dữ liệu, điều khiển từ xa)
- vận hành dễ dàng và an toàn
- ít cần bảo trì
- CIP (vệ sinh tại chỗ)
Thiết kế, sản xuất và tư vấn – Chất lượng sản xuất tại Đức
Các máy siêu âm Hielscher nổi tiếng với các tiêu chuẩn chất lượng và thiết kế cao nhất. Độ bền và khả năng vận hành dễ dàng cho phép tích hợp thuận lợi các máy siêu âm của chúng tôi vào các cơ sở công nghiệp. Các máy siêu âm Hielscher dễ dàng đáp ứng các điều kiện khắc nghiệt và môi trường đòi hỏi cao.
Hielscher Ultrasonics là công ty được chứng nhận ISO và đặc biệt chú trọng các máy siêu âm hiệu năng cao với công nghệ tiên tiến nhất và tính thân thiện với người dùng. Tất nhiên, các máy siêu âm Hielscher tuân thủ CE và đáp ứng các yêu cầu của UL, CSA và RoHs.
Bảng dưới đây cho biết năng lực xử lý gần đúng của các máy siêu âm của chúng tôi:
| Thể tích mẻ | Lưu lượng | Thiết bị được khuyến nghị |
|---|---|---|
| 10 đến 2000mL | 20 đến 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 đến 20L | 0,2 đến 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 đến 100L | 2 đến 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 đến 150L | 3 đến 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 đến 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | lớn hơn | cụm thiết bị UIP16000 |
Thiết bị chế biến thực phẩm bằng siêu âm UIP16000 dùng để sản xuất công nghiệp các sản phẩm thay thế sữa có nguồn gốc thực vật.
Những điều cần biết
Sữa đậu nành
Sữa đậu nành là sản phẩm thay thế sữa có nguồn gốc thực vật, được sản xuất bằng cách chiết xuất từ hạt đậu nành nguyên hạt trong nước. Sữa đậu nành là nhũ tương của nước và lipid có nguồn gốc từ đậu nành, chứa protein và carbohydrate tan trong nước. Theo phương pháp chế biến sữa đậu nành truyền thống trước đây, hạt đậu nành được ngâm, nghiền, lọc và nấu. Sữa đậu nành được chế biến theo cách này chỉ có thời hạn bảo quản ngắn. Tuy nhiên, người tiêu dùng ngày nay và lối sống hiện đại đòi hỏi các sản phẩm có thời hạn bảo quản dài hơn, duy trì tính an toàn và ổn định trong suốt thời gian bảo quản. Để sản xuất các loại sữa và đồ uống từ đậu nành như vậy, việc sử dụng công nghệ UHT là lựa chọn hiển nhiên. Nhờ đó, có thể đạt được thời hạn bảo quản từ vài tháng đến tối đa một năm, tùy thuộc vào thành phần của sản phẩm. Ngoài ra, việc lựa chọn đúng chất nhũ hóa và chất ổn định là cần thiết để đảm bảo sản phẩm đồng nhất, không bị nổi lớp kem và lắng cặn trong suốt thời hạn bảo quản.
Sản xuất sữa đậu nành và đồ uống từ đậu nành
Sữa đậu nành được làm từ hạt đậu nành nguyên hạt hoặc bột đậu nành nguyên béo. Hạt đậu khô được ngâm trong nước qua đêm hoặc trong ít nhất 3 giờ hay lâu hơn. Thời gian ngâm phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ của nước. Sau đó, hạt đậu đã ngâm được nghiền bằng quy trình nghiền ướt. Nước được bổ sung để tăng hàm lượng nước theo yêu cầu của sản phẩm sữa đậu nành cuối cùng. Đồ uống đậu nành thành phẩm thường có hàm lượng protein 1–4% và tỷ lệ khối lượng nước so với đậu nành là 20:1 đối với loại đồ uống đậu nành điển hình phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng phương Tây. (Sữa đậu nành truyền thống của châu Á có tỷ lệ khối lượng nước : đậu nành cao tới 5:1). Hỗn hợp đậu nành nghiền được đun sôi để cải thiện đặc tính hương vị, khả năng tiêu hóa và độ ổn định vi sinh. Quá trình xử lý nhiệt làm bất hoạt các chất ức chế trypsin trong đậu nành, làm bất hoạt lipoxygenase để tạo hương vị dịu hơn và thanh trùng sữa đậu nành. Quá trình xử lý nhiệt được thực hiện trong khoảng 15–20 phút, sau đó lọc để loại bỏ các phần cặn không hòa tan như xơ bã đậu nành / okara. Cuối cùng, đồ uống đậu nành có thể được tạo hương vị nhân tạo bằng cách bổ sung đường, vani, sô cô la, trái cây hoặc các hương vị khác.
Đồ uống và sữa chua đậu nành
Hạt đậu nành được dùng để sản xuất nhiều sản phẩm khác nhau như các sản phẩm thay thế sữa và đồ uống đậu nành, nước ép, đồ uống pha trộn từ đậu nành (đặc biệt ở Mỹ Latinh), cũng như sữa chua đậu nành. Đồ uống và sữa chua từ đậu nành được người không dung nạp lactose và người ăn thuần chay sử dụng rộng rãi để thay thế các sản phẩm từ sữa, nhưng người tiêu dùng cũng lựa chọn các sản phẩm đậu nành vì lợi ích sức khỏe và hương vị của chúng.
Sữa đậu nành điển hình có thành phần gồm khoảng 3,6% protein, 2% chất béo, 2,9% carbohydrate và 0,5% tro. Hạt đậu nành có hàm lượng chất béo bão hòa thấp, không chứa cholesterol và lactose. Ngoài ra, hàm lượng vitamin và khoáng chất cao trong đậu nành khiến việc tiêu thụ đậu nành rất có lợi cho sức khỏe.
Xử lý siêu âm kết hợp nhiệt và áp suất
Xử lý siêu âm kết hợp nhiệt và áp suất (MTS) là sự kết hợp có tác dụng hiệp đồng giữa siêu âm, nhiệt và áp suất.
Tài liệu/Tài liệu tham khảo
- Mauricio A. Rostagno, Miguel Palma, Carmelo G. Barroso (2003): Ultrasound-assisted extraction of soy isoflavones. Journal of Chromatography A, Volume 1012, Issue 2, 2003. 119-128.
- M. Morales-de la Peña, O. Martín-Belloso, J. Welti-Chanes (2018): High-power ultrasound as pre-treatment in different stages of soymilk manufacturing process to increase the isoflavone content. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 49, 2018. 154-160.
- Berk, Z. (1992): Soymilk and related products. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, Italy; Corporate Document Repository: Technology of Production of Edible Flours and Protein Products from Soybeans. Services Bulletin No. 97, Chapter 8. Retrieved 16 January 2017.
- Bourke, P.; Tiwari, B.; O’Donnell, C.; Cullen, P. J. (2010): Effect of ultrasonic processing on food enzymes of industrial importance. Trends in Food Science and Technology, Vol. 21, Issue 7, 2010.