用超声波做零食，是故弄玄虚还是颠覆式创新？| 技术前沿

文：Eva Fan 

來源：Foodaily每日食品（ID：foodaily）

封面圖：sound nutrition

食品新技術的普及推廣，也許就靠這一款款匪夷所思的產品，才加速向前。

如果說，曾經的食品行業發展是味蕾上一次次的嘗試與突破，那麽現在乃至未來的食品賽場則是一場與消費者的可持續對話。只有敏銳捕捉到大環境下消費者觀念的轉變，才能實現產品信息的有效觸達並成功解鎖下一個風口。而當下熱度最高的食品行業趨勢無疑是“清潔標簽”的消費潮流。

根據Innova消費者調研所顯示的清潔標簽趨勢，2/3的全球消費者表示會在購物時避免配料表復雜的產品，而選擇簡單配方。為了滿足消費者不斷發展的需求，各大品牌紛紛開始探尋產品配方優化的最佳答案。在這場食品科技的頭腦風暴裏，除了成分天然化外，另一並行趨向便是做配料減法。

然而，許多配料的存在往往有著穩定產品品質的重要作用，難以輕言舍棄，這樣的兩難抉擇意味著對加工技術創新提出更迫切的需求。當下，各種創新技術不斷深入到包裝食品領域，其中超聲波技術表現尤為亮眼。根據Markets and markets發布的報告，2017年全球超聲波加工食品市場規模已達9370萬美元，預計2022年將達1.345億美元，年均增長率7.5%。

圖片來源：marketsandmarkets

在大眾認知中，超聲波主要應用於醫學領域。如今，隨著非熱力、清潔生產、可持續等生產加工理念在食品行業興起，超聲波對於以熱量為基礎的傳統加工技術的改造、生產效率的提高和產品品質的提升都為行業所廣泛認知。超聲波在食品行業中都有哪些應用？與其他新技術相比，它優勢何在？為何大洋彼岸名不見經傳的初創品牌會對它如此青睞？國內超聲波食品的破圈之路又在哪裏？

01

用超聲波來做零食，

究竟是什麽樣的人有如此腦洞？

集高營養與高便攜性於一身的蛋白棒，是美國零食市場中的重要品類，也是食品創新的主力賽道。像Foodaily之前報道過的Sobar解酒蛋白棒、在2019年斬獲多項食品創新大獎的YAAR冷凍誇克酸奶棒，都是借助蛋白棒形式表現更多創新概念。在美國洛杉磯，有這樣一家初創公司，就用超聲波技術實現了蛋白棒的顛覆式創新。

成立於2019年的SOUND Nutrition，致力於通過功能性營養實現健康和福祉。他們通過已申報專利的超聲波工藝創造出更加“清潔”的蛋白棒SOUND Bites，利用高頻、低振幅的聲波將全蛋晶體、可可粉、奶酪粉等配料振動成一口大小的橢圓形狀，實現了在不加熱和不使用粘合劑的情況下形塑造食物最終形態，保持營養完整性，並營造出濃郁的黃油口感。

圖片來源：prepared food

過去，當我們談到零食時，營養和美味通常總會有一方讓步。而SOUND Bites的橫空出世帶來了一種變革性的體驗——它讓優質、幹凈的零食成為可能。與大多數零食不同，SOUND Bites提供均衡的營養成分比例，既可以滿足兩餐之間的饑餓感，又可以借助超聲波技術，創造良好的消費後體驗。

幾乎每一個創新品牌背後，總有一位“野心勃勃、不甘寂寞”的創始人。Sound Nutrition也不例外。首席技術官Roberto Capodieci在食品快消巨頭瑪氏曾擔任技術開發經理長達23年，豐富的工作經驗與日漸成熟的專業技能造就了他更多維的視角與更大膽的創新設計方案。數年前，為了盡可能減少食品生產中的浪費，他開始嘗試一種已經存在了幾十年但從未規模應用於食品的技術：高頻、低振幅的超聲波振動。他發現，高頻振動的刀片防止了刀具與產品間的粘連和堵塞，從而實現幹凈利落的食品切割，而不會產生廢料——當時這無疑是一種新穎的解決方案，而他也成為了現行業標準超聲波切割技術的發明者。

圖片來源：IFT

Roberto並不滿足於單一突破，反而看到了超聲波技術更多的可能性。他發現利用超聲波還可在不使用高溫的情況下輕輕將幹燥原料振動成某個形狀，這個全新突破讓他找到了一項能對食品界產生變革性影響的技術。在了解了Roberto的技術發明後，Sound Nutrition首席執行官Don Dillo以嶄新眼光分析了當下零食市場競爭格局，看到了一些成熟大型零食公司所忽略的價值。他認為這是一次創造“清潔零食”的機會，於是決心在零食市場中打造一個嶄新的細分賽道，因此與Roberto一拍即合，大力推動了Sound bites旗艦產品的誕生。

在美國數十億美元的蛋白棒市場中，Sound Nutrition是唯一一家使用超聲波生產食品的公司。2019年，該公司便已獲得200萬美元種子融資，並計劃未來使用這項技術來創建更多的產品線。

02

無所不能的超聲波，

讓食品加工妙趣橫生

超聲波是頻率高於20 kHz以上的聲波，人類無法聽見，但它在媒質中傳播時，會使媒質中的粒子產生振動，並通過介質在傳播方向傳遞能量，從而形成有效的攪動與流動，達到普通低頻機械攪動達不到的效果。它所具有的力學效應可引起介質攪拌、分散、成霧、凝聚和沖擊破碎等作用，還能促使液體之間，固體之間，液-固、液-氣界面之間發生分子的相互滲透，形成新的物質屬性。

食品加工技術越發注重營養成分的保護。超聲波技術將聲波引入到食品加工環節，成為不少熱基傳統技術的絕佳替代品，在最大程度上減少高溫帶來的成分損失。特別是對趨向健康化的零食市場來說，引入超聲波正逢其時。

除了零食棒的粘合作用，技術優勢顯著的超聲波在食品工業其他方面也早已嶄露頭角，其產生的機械效應能被用於脂肪、糖等的結晶、起泡脫氣、香氣提取、過濾幹燥、冷凍、混合均質以及肉質嫩化等，在生化效應方面則具有微生物滅活，均質滅菌、巴氏殺菌等一系列應用。應用範圍廣泛的超聲波技術在處理效率上同樣具有強勁優勢，流程效率的大大提高不僅能實現產品產量提升還削減了一定生產成本。

圖片來源：Wikipedia

與大部分肉制品相比，傳統薩拉米發酵香腸中食鹽（約8%）和脂肪（約32%）含量較高，長期食用會誘發心腦血管疾病。因此，降低發酵香腸中食鹽和脂肪添加量勢在必行。使用超聲波技術不但能破壞發酵香腸中肌肉組織結構，改善香腸內部凝聚力，還能提升鹽分擴散系數及滲透速率，使鹽分更均勻地分布，促進鹽溶性蛋白質滲透至香腸表面，改善低鹽發酵香腸的風味和色澤。

此外，超聲波處理還能促進薩拉米發酵香腸中乳酸菌和微球菌的增殖，提高發酵香腸中蛋白酶和脂肪酶的活性，有助於蛋白質水解和脂肪氧化產物的形成，在低鹽狀態下促使薩拉米發酵香腸特有風味的形成。

圖片來源：boyisales

超聲波機械效應所帶來的“吹泡泡”技能同樣吃香，備受奶泡咖啡以及啤酒制作界的青睞。

在歐美地區，超聲波起泡器已是再普通不過的小設備，只需十幾美元便可購得，用於制造啤酒泡沫。如果覺得啤酒味道太淡，那麽英國公司ThatThing便攜式、棒狀啤酒碳酸化器——Ultrabeer Thing將會是一個很好的風味增強小工具，它通過飲料發送超聲波刺激氣泡產生，將更多風味真正帶出。Ultrabeer 被其制造商描述為“袖珍型超聲波精釀啤酒工具”，是精釀啤酒、印度淡啤酒、窖藏啤酒、比爾森啤酒和其他碳酸啤酒的完美搭檔。

圖片來源：techcrunch

酒吧運營很大程度上取決於酒精飲料的銷售，這意味著了解各種酒飲被放在酒吧架子上後會發生什麽數量上的變化對酒吧老板來說至關重要。針對這種需求，初創公司Nectar推出了一款配備超聲波技術的倒嘴和瓶塞，讓每一種酒的庫存量實現信息數據化，方便酒吧老板隨時查看。

對於酒吧顧客來說，Nectar 的倒酒器和塞子看起來與市場上的所有其他倒酒器和塞子完全一樣。但是在它們黑色塑料外殼下藏有一個超聲波傳感器，它可以快速捕捉瓶子的形狀和液體深度，以計算給定瓶子中消耗的酒精量。從一系列瓶子中產生的所有數據會匯總到 Nectar 的庫存管理軟件中，只需按一下按鈕，該平台就可以輕松跟蹤消費量和重新訂購受歡迎的酒飲。

圖片來源：bakery and snacks

除了在食品品質改良和輔助商家高效運營外，超聲波技術在食品包裝上的應用也大有可為。lshida Europe開發了一種使用超聲波技術的新型零食包裝密封系統，由日本石田和超聲波專家布蘭森設計並歷時兩年多的研發。其原理是超聲波技術產生聲音振動，攪動薄膜內的分子，進而產生熱量，後利用這種自然產生的熱量與壓力結合實現密封包裝。該技術的主要優勢在於能使包裝密封線大幅變薄，節省成本。與零食包裝的標準12-13毫米相比，該技術可以縮窄至2毫米的包裝密封線，這對於任何特定的制袋商來說無疑是縮減成本的妙招。

03

中國超聲波食品，

路在何方？

作為世界第二大經濟體，我國超聲波食品市場預計到2026年規模將達到3210萬美元，年復合增長率為9.6%。超聲技術作為一種有別於傳統熱基的食品加工技術，在過去的幾十年裏在食品加工和測試方面的應用得到了進一步優化，在肉類、蔬果、乳制品及飲料加工等領域中，超聲波承擔起質量保證、微生物和酶滅活、切割、乳化均質、清潔等更多功能。

圖片來源：ncbi

對於超市貨架中必不可少的冷卻鮮肉，品質保證與保質期的平衡一直是商家力爭突破的難點，而超聲波技術能明顯提升肉制品的品質與腌制效果，延長肉制品貨架期。在河北農業大學的一項關於超聲波對冷卻豬肉殺菌保鮮作用的研究中，超聲波能顯著增強冷卻肉的整體保鮮效果，使保質期延長6天，同時保有肉類良好的色澤、氣味與組織形態，顯示出超聲波在肉制品工業極大的應用前景。

除了肉食，超聲波在果蔬加工中也有妙用。它既可以較好地保持產品固有的營養成分、色澤、香氣，又能殺滅果蔬汁中的微生物，保持新鮮度、延長貨架期。但是，目前超聲波果汁加工技術尚不成熟，超聲波設備不僅耗能高，需要與其他物理或化學技術結合使用提高效率，而且殺菌效果也還不能達到商業滅菌的效果。從成本-效益層面考慮，許多企業都沒有迫切壓力去針對超聲波技術進行更多資源投放，所以其商業化仍面臨諸多挑戰。

此外，超聲波技術在我國油脂工業的應用則大多還停留在試驗室研究階段，進一步了解超聲波對油品品質的影響及其機理和影響控制並沒有徹底解決，以及適合大型油脂加工的超聲波設備的缺乏等都制約了超聲波技術在油脂工業中的商業化進程。

圖片來源：Journal of Food Processing Engineering

總體上來看，超聲波技術在國內的商業化仍然相當緩慢。盡管其高效、綠色、環保的特性符合我國食品行業未來發展的方向，但無法否認，使用成本（包括設備購置投入和維護保養成本），品質提升度，以及當下“重產品概念、重包裝設計、重營銷手段，輕工藝技術”的競爭環境，都讓食品生產商難以將創新籌碼押注在超聲波這一類新技術上。

超聲波的普及應用還需要基礎科學的推動，包括：超聲波對食品質構改變的機制；超聲波的空化效應對食品工藝的促進作用；工業化超聲波設備的研發與能否成功對接實際生產等。

從涉及超聲波的專利數字上，我們也能看出該技術發展面臨的問題。根據佰騰網的檢索結果，自2011年至今，國內涉及到超聲波食品加工技術和設備領域的發明授權專利達262項，遠多於同期海外發達地區（北美+歐洲+澳新+日韓）85項的總量。然而，具體研究這些發明就會發現兩個問題：

1、 高校仍然是申請人主體，企業出現的頻率很低。大多數專利很難走到市場中發揮效力。

2、 90%以上的專利為采用超聲波技術（為主技術或者加工處理環節中的一項技術）開發某產品（原輔料）或進行品質檢測。真正涉及新設備（哪怕是用於實驗室研究的小試裝置）開發的專利寥寥無幾。

可見，對於超聲波加工設備的基礎研究投入不足，導致更多依賴進口設備，也制約著該技術的商業化拓展。

04

小結

食品工藝技術的創新，旨在提高生產效率，保證更高的安全性和質量，並降低能源成本。另一方面，消費者對於多元化質構口感的偏好、對清潔標簽概念的追求，也在推動著技術創新腳步永不停歇。Foodaily曾有多篇文章總結歸納全球食品創新加速器（孵化器）的入圍項目中，對於食品新技術的高度聚焦。從創造自熱型方便速食大賽道的自熱技術，到推動果蔬和乳基零食創新熱潮的凍幹技術，以及茶飲和咖啡領域的低溫萃取工藝，讓燕麥乳跑步出圈的酶解技術，都是新技術推動新品類破圈、成長、爆發的良好佐證。由此看來，以超聲波為代表的清潔加工技術也極有可能造就出一個新的食品類型。

多年以前，沒有人會想到超聲波竟可以成為零食創新的加速器。今天，我們同樣難以描繪超聲波將給食品產業的未來帶來怎樣的變革。我們希望食品技術能真正成為新消費品牌的護城河與成長基因，更希望包括政府、資本、媒體在內的國內商業環境能為新技術的破土萌芽提供更多滋養！