用超声波做零食，是故弄玄虚还是颠覆式创新？| 技术前沿
如果说，曾经的食品行业发展是味蕾上一次次的尝试与突破，那么现在乃至未来的食品赛场则是一场与消费者的可持续对话。只有敏锐捕捉到大环境下消费者观念的转变，才能实现产品信息的有效触达并成功解锁下一个风口。而当下热度最高的食品行业趋势无疑是“清洁标签”的消费潮流。
根据Innova消费者调研所显示的清洁标签趋势，2/3的全球消费者表示会在购物时避免配料表复杂的产品，而选择简单配方。为了满足消费者不断发展的需求，各大品牌纷纷开始探寻产品配方优化的最佳答案。在这场食品科技的头脑风暴里，除了成分天然化外，另一并行趋向便是做配料减法。
然而，许多配料的存在往往有着稳定产品品质的重要作用，难以轻言舍弃，这样的两难抉择意味着对加工技术创新提出更迫切的需求。当下，各种创新技术不断深入到包装食品领域，其中超声波技术表现尤为亮眼。根据Markets and markets发布的报告，2017年全球超声波加工食品市场规模已达9370万美元，预计2022年将达1.345亿美元，年均增长率7.5%。
图片来源：marketsandmarkets
在大众认知中，超声波主要应用于医学领域。如今，随着非热力、清洁生产、可持续等生产加工理念在食品行业兴起，超声波对于以热量为基础的传统加工技术的改造、生产效率的提高和产品品质的提升都为行业所广泛认知。超声波在食品行业中都有哪些应用？与其他新技术相比，它优势何在？为何大洋彼岸名不见经传的初创品牌会对它如此青睐？国内超声波食品的破圈之路又在哪里？
用超声波来做零食，
究竟是什么样的人有如此脑洞？
集高营养与高便携性于一身的蛋白棒，是美国零食市场中的重要品类，也是食品创新的主力赛道。像Foodaily之前报道过的Sobar解酒蛋白棒、在2019年斩获多项食品创新大奖的YAAR冷冻夸克酸奶棒，都是借助蛋白棒形式表现更多创新概念。在美国洛杉矶，有这样一家初创公司，就用超声波技术实现了蛋白棒的颠覆式创新。
成立于2019年的SOUND Nutrition，致力于通过功能性营养实现健康和福祉。他们通过已申报专利的超声波工艺创造出更加“清洁”的蛋白棒SOUND Bites，利用高频、低振幅的声波将全蛋晶体、可可粉、奶酪粉等配料振动成一口大小的椭圆形状，实现了在不加热和不使用粘合剂的情况下形塑造食物最终形态，保持营养完整性，并营造出浓郁的黄油口感。
图片来源：prepared food
过去，当我们谈到零食时，营养和美味通常总会有一方让步。而SOUND Bites的横空出世带来了一种变革性的体验——它让优质、干净的零食成为可能。与大多数零食不同，SOUND Bites提供均衡的营养成分比例，既可以满足两餐之间的饥饿感，又可以借助超声波技术，创造良好的消费后体验。
几乎每一个创新品牌背后，总有一位“野心勃勃、不甘寂寞”的创始人。Sound Nutrition也不例外。首席技术官Roberto Capodieci在食品快消巨头玛氏曾担任技术开发经理长达23年，丰富的工作经验与日渐成熟的专业技能造就了他更多维的视角与更大胆的创新设计方案。数年前，为了尽可能减少食品生产中的浪费，他开始尝试一种已经存在了几十年但从未规模应用于食品的技术：高频、低振幅的超声波振动。他发现，高频振动的刀片防止了刀具与产品间的粘连和堵塞，从而实现干净利落的食品切割，而不会产生废料——当时这无疑是一种新颖的解决方案，而他也成为了现行业标准超声波切割技术的发明者。
图片来源：IFT
Roberto并不满足于单一突破，反而看到了超声波技术更多的可能性。他发现利用超声波还可在不使用高温的情况下轻轻将干燥原料振动成某个形状，这个全新突破让他找到了一项能对食品界产生变革性影响的技术。在了解了Roberto的技术发明后，Sound Nutrition首席执行官Don Dillo以崭新眼光分析了当下零食市场竞争格局，看到了一些成熟大型零食公司所忽略的价值。他认为这是一次创造“清洁零食”的机会，于是决心在零食市场中打造一个崭新的细分赛道，因此与Roberto一拍即合，大力推动了Sound bites旗舰产品的诞生。
在美国数十亿美元的蛋白棒市场中，Sound Nutrition是唯一一家使用超声波生产食品的公司。2019年，该公司便已获得200万美元种子融资，并计划未来使用这项技术来创建更多的产品线。
无所不能的超声波，
让食品加工妙趣横生
超声波是频率高于20 kHz以上的声波，人类无法听见，但它在媒质中传播时，会使媒质中的粒子产生振动，并通过介质在传播方向传递能量，从而形成有效的搅动与流动，达到普通低频机械搅动达不到的效果。它所具有的力学效应可引起介质搅拌、分散、成雾、凝聚和冲击破碎等作用，还能促使液体之间，固体之间，液-固、液-气界面之间发生分子的相互渗透，形成新的物质属性。
食品加工技术越发注重营养成分的保护。超声波技术将声波引入到食品加工环节，成为不少热基传统技术的绝佳替代品，在最大程度上减少高温带来的成分损失。特别是对趋向健康化的零食市场来说，引入超声波正逢其时。
除了零食棒的粘合作用，技术优势显著的超声波在食品工业其他方面也早已崭露头角，其产生的机械效应能被用于脂肪、糖等的结晶、起泡脱气、香气提取、过滤干燥、冷冻、混合均质以及肉质嫩化等，在生化效应方面则具有微生物灭活，均质灭菌、巴氏杀菌等一系列应用。应用范围广泛的超声波技术在处理效率上同样具有强劲优势，流程效率的大大提高不仅能实现产品产量提升还削减了一定生产成本。
图片来源：Wikipedia
与大部分肉制品相比，传统萨拉米发酵香肠中食盐（约8%）和脂肪（约32%）含量较高，长期食用会诱发心脑血管疾病。因此，降低发酵香肠中食盐和脂肪添加量势在必行。使用超声波技术不但能破坏发酵香肠中肌肉组织结构，改善香肠内部凝聚力，还能提升盐分扩散系数及渗透速率，使盐分更均匀地分布，促进盐溶性蛋白质渗透至香肠表面，改善低盐发酵香肠的风味和色泽。
此外，超声波处理还能促进萨拉米发酵香肠中乳酸菌和微球菌的增殖，提高发酵香肠中蛋白酶和脂肪酶的活性，有助于蛋白质水解和脂肪氧化产物的形成，在低盐状态下促使萨拉米发酵香肠特有风味的形成。
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超声波机械效应所带来的“吹泡泡”技能同样吃香，备受奶泡咖啡以及啤酒制作界的青睐。
在欧美地区，超声波起泡器已是再普通不过的小设备，只需十几美元便可购得，用于制造啤酒泡沫。如果觉得啤酒味道太淡，那么英国公司ThatThing便携式、棒状啤酒碳酸化器——Ultrabeer Thing将会是一个很好的风味增强小工具，它通过饮料发送超声波刺激气泡产生，将更多风味真正带出。Ultrabeer 被其制造商描述为“袖珍型超声波精酿啤酒工具”，是精酿啤酒、印度淡啤酒、窖藏啤酒、比尔森啤酒和其他碳酸啤酒的完美搭档。
图片来源：techcrunch
酒吧运营很大程度上取决于酒精饮料的销售，这意味着了解各种酒饮被放在酒吧架子上后会发生什么数量上的变化对酒吧老板来说至关重要。针对这种需求，初创公司Nectar推出了一款配备超声波技术的倒嘴和瓶塞，让每一种酒的库存量实现信息数据化，方便酒吧老板随时查看。
对于酒吧顾客来说，Nectar 的倒酒器和塞子看起来与市场上的所有其他倒酒器和塞子完全一样。但是在它们黑色塑料外壳下藏有一个超声波传感器，它可以快速捕捉瓶子的形状和液体深度，以计算给定瓶子中消耗的酒精量。从一系列瓶子中产生的所有数据会汇总到 Nectar 的库存管理软件中，只需按一下按钮，该平台就可以轻松跟踪消费量和重新订购受欢迎的酒饮。
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除了在食品品质改良和辅助商家高效运营外，超声波技术在食品包装上的应用也大有可为。lshida Europe开发了一种使用超声波技术的新型零食包装密封系统，由日本石田和超声波专家布兰森设计并历时两年多的研发。其原理是超声波技术产生声音振动，搅动薄膜内的分子，进而产生热量，后利用这种自然产生的热量与压力结合实现密封包装。该技术的主要优势在于能使包装密封线大幅变薄，节省成本。与零食包装的标准12-13毫米相比，该技术可以缩窄至2毫米的包装密封线，这对于任何特定的制袋商来说无疑是缩减成本的妙招。
中国超声波食品，
路在何方？
作为世界第二大经济体，我国超声波食品市场预计到2026年规模将达到3210万美元，年复合增长率为9.6%。超声技术作为一种有别于传统热基的食品加工技术，在过去的几十年里在食品加工和测试方面的应用得到了进一步优化，在肉类、蔬果、乳制品及饮料加工等领域中，超声波承担起质量保证、微生物和酶灭活、切割、乳化均质、清洁等更多功能。
图片来源：ncbi
对于超市货架中必不可少的冷却鲜肉，品质保证与保质期的平衡一直是商家力争突破的难点，而超声波技术能明显提升肉制品的品质与腌制效果，延长肉制品货架期。在河北农业大学的一项关于超声波对冷却猪肉杀菌保鲜作用的研究中，超声波能显著增强冷却肉的整体保鲜效果，使保质期延长6天，同时保有肉类良好的色泽、气味与组织形态，显示出超声波在肉制品工业极大的应用前景。
除了肉食，超声波在果蔬加工中也有妙用。它既可以较好地保持产品固有的营养成分、色泽、香气，又能杀灭果蔬汁中的微生物，保持新鲜度、延长货架期。但是，目前超声波果汁加工技术尚不成熟，超声波设备不仅耗能高，需要与其他物理或化学技术结合使用提高效率，而且杀菌效果也还不能达到商业灭菌的效果。从成本-效益层面考虑，许多企业都没有迫切压力去针对超声波技术进行更多资源投放，所以其商业化仍面临诸多挑战。
此外，超声波技术在我国油脂工业的应用则大多还停留在试验室研究阶段，进一步了解超声波对油品品质的影响及其机理和影响控制并没有彻底解决，以及适合大型油脂加工的超声波设备的缺乏等都制约了超声波技术在油脂工业中的商业化进程。
图片来源：Journal of Food Processing Engineering
总体上来看，超声波技术在国内的商业化仍然相当缓慢。尽管其高效、绿色、环保的特性符合我国食品行业未来发展的方向，但无法否认，使用成本（包括设备购置投入和维护保养成本），品质提升度，以及当下“重产品概念、重包装设计、重营销手段，轻工艺技术”的竞争环境，都让食品生产商难以将创新筹码押注在超声波这一类新技术上。
超声波的普及应用还需要基础科学的推动，包括：超声波对食品质构改变的机制；超声波的空化效应对食品工艺的促进作用；工业化超声波设备的研发与能否成功对接实际生产等。
从涉及超声波的专利数字上，我们也能看出该技术发展面临的问题。根据佰腾网的检索结果，自2011年至今，国内涉及到超声波食品加工技术和设备领域的发明授权专利达262项，远多于同期海外发达地区（北美+欧洲+澳新+日韩）85项的总量。然而，具体研究这些发明就会发现两个问题：
1、 高校仍然是申请人主体，企业出现的频率很低。大多数专利很难走到市场中发挥效力。
2、 90%以上的专利为采用超声波技术（为主技术或者加工处理环节中的一项技术）开发某产品（原辅料）或进行品质检测。真正涉及新设备（哪怕是用于实验室研究的小试装置）开发的专利寥寥无几。
可见，对于超声波加工设备的基础研究投入不足，导致更多依赖进口设备，也制约着该技术的商业化拓展。
小结
食品工艺技术的创新，旨在提高生产效率，保证更高的安全性和质量，并降低能源成本。另一方面，消费者对于多元化质构口感的偏好、对清洁标签概念的追求，也在推动着技术创新脚步永不停歇。Foodaily曾有多篇文章总结归纳全球食品创新加速器（孵化器）的入围项目中，对于食品新技术的高度聚焦。
从创造自热型方便速食大赛道的自热技术，到推动果蔬和乳基零食创新热潮的冻干技术，以及茶饮和咖啡领域的低温萃取工艺，让燕麦乳跑步出圈的酶解技术，都是新技术推动新品类破圈、成长、爆发的良好佐证。由此看来，以超声波为代表的清洁加工技术也极有可能造就出一个新的食品类型。
多年以前，没有人会想到超声波竟可以成为零食创新的加速器。今天，我们同样难以描绘超声波将给食品产业的未来带来怎样的变革。我们希望食品技术能真正成为新消费品牌的护城河与成长基因，更希望包括政府、资本、媒体在内的国内商业环境能为新技术的破土萌芽提供更多滋养！
封面来源：sound nutrition
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