Ultrasonidos en la Industria Alimentaria

La aplicación de ultrasonidos de potencia se utiliza para numerosas aplicaciones en el procesado de alimentos, como la extracción, la homogeneización, la pasteurización y la fermentación. Como tratamiento no térmico, la ultrasonicación mejora los procesos de producción de alimentos al aumentar el rendimiento y la calidad, mejorar los perfiles de nutrientes y sabores y ahorrar tiempo y dinero.

Aplicaciones ultrasónicas en el procesado de alimentos

Los ultrasonidos de potencia tienen una amplia gama de aplicaciones en el procesado de alimentos, como la extracción, mezcla, emulsificación, pasteurización, desgasificación y ablandamiento de la carne. Además de estas aplicaciones principales, los ultrasonidos de potencia también se aplican para mejorar la congelación, descongelación y secado de productos alimentarios.
Las principales ventajas de los ultrasonidos de alta intensidad están relacionadas con la mejora de diversas operaciones de procesado de alimentos, como la reducción del tiempo de procesado, el aumento del rendimiento, la mejora de la calidad del producto y la posibilidad de ahorrar costes y tiempo en el procesado.

En el párrafo siguiente, encontrará las principales aplicaciones de los ultrasonidos de alta intensidad en la industria alimentaria:

  • Extracción: Los ultrasonidos pueden utilizarse para extraer compuestos bioactivos de materiales vegetales, como antioxidantes, pigmentos y aceites esenciales. Este proceso se conoce como extracción asistida por sonicación y puede utilizarse para producir extractos de alta calidad en menos tiempo y con menor consumo de disolventes que los métodos tradicionales.
  • Homogeneización y emulsificación: La homogeneización ultrasónica puede utilizarse para producir emulsiones y suspensiones estables, como aliños para ensaladas, mayonesa, cremas y productos lácteos. El proceso consiste en utilizar ondas sonoras de alta frecuencia para romper los glóbulos de grasa del líquido, lo que da como resultado una textura suave y uniforme.
    Aquí encontrará las instrucciones paso a paso y un vídeo para emulsionar mayonesa por ultrasonidos.
  • Conservación: Los ultrasonidos de alta intensidad pueden utilizarse para inactivar microorganismos, como bacterias y levaduras, en productos alimentarios. El proceso, conocido como pasteurización asistida por sonicación, puede prolongar la vida útil de los productos alimenticios y reducir el riesgo de enfermedades transmitidas por los alimentos. Al tratarse de una técnica de procesado no térmica, la sonicación evita el uso de temperaturas muy elevadas y, por tanto, la degradación de nutrientes sensibles al calor.

 

¿Desea producir sus propios extractos de especias o salsas? Ya sea para la cocina de un restaurante, para el ambicioso sous chef o para fabricantes comerciales, con los equipos ultrasónicos de Hielscher podrá producir extractos y salsas de alta calidad en poco tiempo. ¡Haga usted mismo extractos ecológicos! Elimine los conservantes. Utilice sólo los ingredientes que elija.

Extracción de guindillas - Hielscher ultrasonicator UP200HT

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Homogeneizador ultrasónico en línea para la pasteurización de zumos, productos lácteos y huevos líquidos

Los homogeneizadores ultrasónicos se utilizan ampliamente en el procesado de alimentos. Las aplicaciones típicas incluyen extracción, mezcla, emulsificación y envejecimiento/maduración.

  • Desgasificación: Con la aplicación de ultrasonidos a un líquido, se agitan las burbujas de gas atrapadas en los líquidos. Como consecuencia, estas burbujas de aire y gas se acercan unas a otras y se fusionan. De este modo, adquieren un tamaño mayor, lo que les permite flotar en la superficie del líquido y salir fácilmente.
  • Disolución: Gracias a su extraordinaria capacidad de mezcla y combinación, los ultrasonidos son muy eficaces para producir soluciones muy saturadas e incluso sobresaturadas. Esto se utiliza en procesos de cristalización, así como en la producción de salmueras.
  • Fermentación: A medida que las ondas ultrasónicas perforan y rompen las paredes celulares de los microorganismos, éstos se vuelven más susceptibles al proceso de fermentación. Al mismo tiempo, los ultrasonidos aceleran el transporte de nutrientes y oxígeno a los microorganismos, potenciando así su actividad metabólica. En general, la ultrasonicación aumenta la velocidad de fermentación, reduce el tiempo de fermentación y mejora el rendimiento del producto final deseado. Esta tecnología es especialmente útil para la producción de alimentos y bebidas, como lácteos, yogur, cerveza, kombucha y vino.
  • Reducción de la viscosidad antes del secado por pulverización: Las fuerzas de cizallamiento ultrasónicas pueden reducir significativamente la viscosidad de los lodos tixotrópicos y de cizallamiento-adelgazamiento. La aplicación del cizallamiento por ultrasonidos antes de la pulverización y de los secadores por pulverización permite aumentar significativamente el rendimiento a través del equipo de pulverización. Las torres de secado por pulverización suelen ser el cuello de botella de la cadena de producción. Los ultrasonidos permiten aumentar la capacidad de los secadores por pulverización existentes.

 

Los homogeneizadores ultrasónicos Hielscher pueden homogeneizar y pasteurizar ovoproductos líquidos (huevos enteros, claras de huevo, yemas) para garantizar la seguridad alimentaria y la estabilidad mecánica. Los homogeneizadores ultrasónicos Hielscher proporcionan una cavitación intensa y altas fuerzas de cizallamiento para eliminar los microbios. La pasteurización por ultrasonidos es una alternativa de pasteurización a baja temperatura muy eficaz y eficiente. El huevo líquido pasteurizado por ultrasonidos muestra una menor desnaturalización de las proteínas, una menor pérdida de sabor, una mayor homogeneidad y una eficiencia energética significativamente superior.

Homogeneización y pasteurización de huevos líquidos aplicando ultrasonidos de potencia con el ultrasonicador UP400ST

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Reactor ultrasónico discontinuo para procesamiento industrial de alimentos, como homogeneización, extracción o pasteurización .

El reactor discontinuo cerrado de acero inoxidable está equipado con el ultrasonicador UIP2000hdT (2kW, 20kHz).

  • Congelación: La congelación por ultrasonidos puede utilizarse para reducir la formación de cristales de hielo en los alimentos durante el proceso de congelación. El proceso consiste en someter el alimento a ondas sonoras de alta frecuencia mientras se congela. Las ondas ultrasónicas crean vibraciones que impiden la formación de grandes cristales de hielo, lo que da como resultado un producto con una textura más suave y de mejor calidad.
  • Descongelación: La descongelación por ultrasonidos puede utilizarse para reducir el tiempo de descongelación de los productos alimentarios congelados. El proceso consiste en someter el producto congelado a ondas ultrasónicas, que generan calor y aceleran el proceso de descongelación. Dado que los ultrasonidos favorecen una distribución muy uniforme de la energía, la descongelación por ultrasonidos puede ser especialmente útil para productos difíciles de descongelar uniformemente, como la carne, el marisco, las frutas y las verduras.
    En la congelación, la descongelación y el secado, los ultrasonidos de potencia provocan mejoras significativas en los procesos de transferencia de masa y energía, lo que acelera estos procesos y los hace más económicos.
  • Detección de fugas en botellas: Los ultrasonidos son un método muy eficaz para detectar fugas y grietas en botellas y latas de bebidas carbónicas como refrescos, cerveza, vino espumoso, etc. Los ultrasonidos también se aplican en la desgasificación de bebidas carbonatadas, por ejemplo, la cerveza antes del embotellado, proceso conocido como de-fobbing.
  • Salmuera / Encurtido: La salmuera es un proceso habitual en la conservación y fabricación de alimentos, especialmente carne, pescado, queso y verduras. La ultrasonicación acorta el tiempo de salmuera y permite utilizar cantidades reducidas de cloruro sódico en comparación con los alimentos en salmuera y los encurtidos tradicionales.
  • Hidratación / Rehidratación: Los ultrasonidos de potencia son un método sencillo pero muy eficaz para hidratar o rehidratar productos alimenticios como legumbres secas (por ejemplo, alubias, garbanzos) o setas deshidratadas. Como los ultrasonidos abren los poros celulares de los alimentos, el agua puede penetrar rápidamente. Esto acelera el hinchamiento de las legumbres y reduce el tiempo de cocción.
  • Descristalización de la miel: Como tratamiento no térmico, los ultrasonidos se utilizan eficazmente para evitar la formación de grandes cristales de azúcar en la miel. Además, los cristales grandes ya formados en la miel pueden descristalizarse mediante el tratamiento con ultrasonidos. Como técnica de disolución muy eficaz, los ultrasonidos de tipo sonda disuelven los cristales de azúcar, lo que da como resultado una miel uniformemente lisa. Además, los ultrasonidos mejoran la calidad microbiológica de la miel, ya que los microbios no deseados se inactivan debido al efecto de la disrupción celular por ultrasonidos.
  • Freír: La fritura por ultrasonidos puede utilizarse para reducir la absorción de aceite en los alimentos fritos. El proceso consiste en sumergir la carne o la verdura en aceite caliente mientras se la somete a ondas sonoras de alta frecuencia. Las ondas ultrasónicas crean pequeñas burbujas en la superficie del alimento, que reducen el área de contacto entre la verdura/carne y el aceite, lo que se traduce en una menor absorción de aceite y un producto final más sano. La fritura por ultrasonidos permite cocinar los alimentos a temperaturas más bajas, creando perfiles de sabor superiores y conservando los nutrientes.
    Descubra cómo la fritura asistida por ultrasonidos produce patatas fritas más sanas, sabrosas y crujientes.
La desgasificación y antiespumación de líquidos es una interesante aplicación de los dispositivos ultrasónicos. En este caso, los ultrasonidos eliminan el CO2 disuelto en la cerveza. Con los equipos de ultrasonidos de Hielscher puede desgasificar o antiespumar líquidos en vasos de precipitados, depósitos o en línea (reactores de celda de flujo).

Espumado rápido por ultrasonidos

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Ultrasonidos de alto rendimiento para el procesado de alimentos

Célula de flujo UIP4000hdT para sonicación en línea a escala industrialLos procesadores de ultrasonidos industriales de Hielscher Ultrasonics son ultrasonidos de alto rendimiento que se pueden controlar con precisión y permiten obtener resultados reproducibles y una calidad de producto continua. Los procesadores de ultrasonidos de Hielscher son capaces de suministrar amplitudes muy elevadas, por lo que pueden utilizarse para aplicaciones muy exigentes.
Los clientes están satisfechos con la extraordinaria robustez y fiabilidad de los sistemas de ultrasonidos de Hielscher. Los ultrasonidos de Hielscher funcionan de forma fiable en los campos de aplicación más exigentes, en entornos exigentes y en funcionamiento 24 horas al día, 7 días a la semana, garantizando así un procesamiento de alimentos eficiente y económico. La intensificación del proceso por ultrasonidos reduce el tiempo de procesamiento y consigue mejores resultados, es decir, mayor calidad, mayor rendimiento, productos novedosos.
Mediante la aplicación consecuente de materiales especiales, como por ejemplo titanio, acero inoxidable, cerámica o vidrio de diferentes grados, se garantiza la compatibilidad de la técnica con el proceso.
Los procesadores por ultrasonidos son máquinas cómodas y fáciles de manejar, con poco mantenimiento y un coste relativamente bajo.

En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:

Volumen del lote Tasa de flujo Dispositivos recomendados
0,5 a 1,5 mL n.a. VialTweeter
1 a 500 mL 10 a 200 mL/min. UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL/min. UP200Ht, UP400St
0,1 a 20 L 0,2 a 4 L/min UIP2000hdT
10 a 100 L 2 a 10 L/min UIP4000hdT
15 a 150L De 3 a 15 l/min UIP6000hdT
n.a. 10 a 100 L/min UIP16000
n.a. mayor Grupo de UIP16000

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Diseño, fabricación y consultoría – Calidad Made in Germany

Los ultrasonidos de Hielscher son conocidos por sus elevados estándares de calidad y diseño. Su robustez y fácil manejo permiten una integración sin problemas de nuestros ultrasonidos en las instalaciones industriales. Los ultrasonidos de Hielscher soportan sin problemas las condiciones más duras y los entornos más exigentes.

Hielscher Ultrasonics es una empresa con certificación ISO y pone especial énfasis en los ultrasonidos de alto rendimiento con tecnología punta y facilidad de uso. Por supuesto, los ultrasonidos de Hielscher cumplen la normativa CE y los requisitos de UL, CSA y RoHs.



Información interesante

¿Cómo funcionan los ultrasonidos en el procesado de alimentos?

El procesado de alimentos por ultrasonidos es una tecnología bien establecida que se utiliza para aplicaciones de procesado de alimentos como mezclado y homogeneización, emulsificación, extracción, disolución, desgasificación & desgasificación, ablandamiento de la carne, cristalización, así como funcionalización y modificación de productos intermedios y finales. Instalados desde hace décadas en plantas de producción de alimentos, los procesadores de alimentos por ultrasonidos de Hielscher son sofisticados y se han desarrollado para satisfacer los requisitos de la industria. Los procesadores por ultrasonidos aplican fuerzas físicas creadas por ondas ultrasónicas potentes, lo que da lugar a la generación de cavitación.

¿Qué es la cavitación acústica?

La cavitación acústica, también conocida como cavitación ultrasónica, es el crecimiento y colapso de diminutas burbujas de vacío en un campo ultrasónico generado en líquidos o lodos. Las burbujas de cavitación crecen durante los ciclos alternos de alta y baja presión, que son las fases de compresión y rarefacción respectivamente. Tras haber crecido durante varios ciclos de presión alternados, la burbuja de vacío alcanza un punto en el que no puede absorber más energía, de modo que la burbuja implosiona violentamente durante un ciclo de alta presión. Durante el colapso de la burbuja, se producen condiciones localmente extremas que incluyen temperaturas extremas de hasta 5.000K con velocidades de calentamiento y enfriamiento muy elevadas, presiones de hasta 2.000atm y los correspondientes diferenciales de presión, y chorros de líquido con una velocidad de hasta 280m/s. En estas condiciones de cavitación “puntos calientes”, las fuerzas localmente extremas crean condiciones físicas que dan lugar a la mezcla, la extracción y el aumento de la transferencia de masa.

Cavitación acústica o ultrasónica: crecimiento e implosión de burbujas

La cavitación acústica, generada por ultrasonidos de alta intensidad y baja frecuencia, crea fuerzas de cizallamiento intensas y diferenciales de presión y temperatura localmente elevados, que proporcionan el impacto necesario para una mezcla y una transferencia de masa intensas. Estas fuerzas de cizallamiento ultrasónicas se aplican con éxito en el procesado de alimentos.

Literatura/Referencias

El homogeneizador ultrasónico UIP6000hdT es un procesador industrial de alimentos para aplicaciones de mezcla, combinación y extracción con un alto rendimiento.

Homogeneizador ultrasónico UIP6000hdT instalado en una planta de procesamiento de alimentos.

 
 

Instalación de extracción agitada de 8 litros UP400St

Extracción ultrasónica de productos botánicos con El ultrasonicador UP400St

Hielscher Ultrasonics le asiste desde la primera prueba hasta la comercialización de su aplicación.

Desde las pruebas de viabilidad hasta la optimización del proceso y la instalación industrial – Hielscher Ultrasonics es su socio para procesos ultrasónicos exitosos.

Estaremos encantados de hablar de su proceso.

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