Dehydrerer planteproteiner med lydens hastighed

Næsten alle kender til ultralyd – de højfrekvente lydbølger, der hopper rundt i kroppen og skaber ekkomønstre, der giver vordende forældre mulighed for at se deres babyer i livmoderen eller klinikere for at tage billeder af tumorer, cyster og indre strukturer.

Mens jeg trækker i en hvid laboratoriefrakke og tager hårnet og plastikbriller på, som er nødvendige for at komme ind i vores laboratorium i Agricultural Engineering Sciences-bygningen, Jeg tænker på, hvordan jeg forbereder mig på at bruge ultralydsbølger på en ny måde. Jeg vil bruge dem til at tørre en høj-protein gel lavet af ærter, linser eller mandler for at skabe et dehydreret fødevareprodukt, der kan bruges af fødevare- og biotekindustrien.

Flere mennesker henvender sig til plantebaserede proteiner for at fremme sundhed og tabe sig, og proteinrige fødevarer såsom energibarer og shakes er enormt populære. Men fugten i disse ingredienser kan give problemer for fødevareproducenterne.

Spiselige geler fra planteproteiner bruges i vid udstrækning i den farmaceutiske industri også til fremstilling af kapsler til medicin. Imidlertid, disse geler er besværlige, også. De har tendens til at danne film omkring varmevekslerne, der bruges til at tørre dem. Dette reducerer den overførte varme og øger både energiforbruget og omkostningerne til kemikalier, der er nødvendige for at rense maskinerne.

De mest populære metoder til at behandle disse proteiner er bagning eller frysetørring. Bagning kan ødelægge eller formindske plantenæringsstoffer og skade fødevarernes strukturelle integritet. Frysetørring er meget tidskrævende, tager op til halvanden dag at gennemføre.

I nogen tid, fødevareindustrien har udforsket ultralydstørringsmetoder, og i samarbejde med U. of I. alumnus Ozan Khahraman, vores laboratorium har udviklet og forfinet en metode til det. Ultralydsdehydrering kan fjerne vand og opløsningsmidler fra proteingelerne uden væsentligt at hæve deres temperatur. Det er også skånsomt nok til at bruge på sarte fødevarer.

I laboratoriet, Jeg blander mandel, linse- og ærteproteinpulver med vand og lad dem sidde i to timer. Når jeg tilføjer ethanol til denne blanding, det danner en viskoelastisk proteingel, der, selv når man er stresset, har en tendens til at bevare sin form.

Jeg placerer gelen i en specialdesignet ultralydstransducerboks. Denne enhed omdanner elektrisk energi til lydenergi. Jeg sørger for, at gelen er inden for et par millimeter fra energikilden.

Jeg nedsænker kassen i en vandkappe for at holde temperaturen konstant på omkring 28º C (eller 82,4º F).

Boksen vibrerer ved 40 kHz - en væsentlig højere frekvens end medicinsk ultralyd. Dette dehydrerer proteingelen som lommer af fugt, der udstødes som en stuetemperaturtåge.

På mindre end 10 minutter, gelen ændrer sig til en tynd film, der bevarer et friskt udseende, er vandopløseligt og let fordøjeligt.

Vores forarbejdningsmetode har mange fordele. Først, det er effektivt:Vi kan udvinde fugten fra proteinkilden på få minutter, i stedet for de 1-2 timer, der kræves til bagning eller 36 timer, der kræves til frysetørring. Som resultat, energiforbruget og forarbejdningsomkostningerne er væsentligt lavere.

Sekund, fordi ultralydstørring ikke øger proteinets temperatur væsentligt, næringsstofferne i den bevares.

Endelig, proteinfilmen kommer ikke i kontakt med varme overflader, så vi behøver ikke at rense vores varmekilde.

Vores metode til tørring af planteproteiner har skabt begejstring blandt folk i biotek- og fødevareindustrien. Vi præsenterede vores resultater på Center for Advanced Research in Drying, American Oil Chemical Society og Institute for Food Technologists.