Ultrasonidos en la industria alimentaria

Los ultrasonidos de potencia se utilizan en numerosas aplicaciones de procesamiento 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 los rendimientos y la calidad, mejorar los perfiles nutricionales y de sabor, y reducir el tiempo y los costes de procesamiento.

Aplicaciones de los ultrasonidos en el procesamiento de alimentos

Los ultrasonidos de potencia tienen una amplia variedad de aplicaciones en el procesamiento de alimentos, como la extracción, la mezcla, la emulsificación, la pasteurización, la desgasificación y el ablandamiento de la carne. Además de estas aplicaciones principales, también se utilizan para mejorar la congelación, la descongelación y el secado de productos alimentarios.
Las principales ventajas de los ultrasonidos de alta intensidad se relacionan con la mejora de diversas operaciones de procesamiento de alimentos, como la reducción del tiempo de procesamiento, el aumento de los rendimientos y la mejora de la calidad del producto, lo que permite un procesamiento más económico, con un mayor ahorro de tiempo y costes.

A continuación se presentan 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 permite producir extractos de alta calidad en menos tiempo y con un menor consumo de disolventes que los métodos tradicionales.
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Homogeneización y emulsificación: La homogeneización ultrasónica puede utilizarse para producir emulsiones y suspensiones estables, como aderezos para ensaladas, mayonesa, cremas y productos lácteos. El proceso utiliza ondas sonoras de alta frecuencia para fragmentar los glóbulos de grasa del líquido, lo que da lugar a una textura suave y uniforme.
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Conservación: Los ultrasonidos de alta intensidad pueden utilizarse para inactivar microorganismos, como bacterias y levaduras, en los productos alimentarios. Este proceso, conocido como pasteurización asistida por sonicación, puede prolongar la vida útil de los productos alimentarios y reducir el riesgo de enfermedades transmitidas por los alimentos. Como técnica de procesamiento no térmico, la sonicación evita el uso de temperaturas muy elevadas y, por tanto, la degradación asociada de los nutrientes termosensibles.
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Desgasificación: Al aplicar ultrasonidos a un líquido, se agitan las burbujas de gas atrapadas en él. Como consecuencia, estas burbujas de aire y gas se acercan entre sí y coalescen. Esto hace que aumenten de tamaño, lo que les permite ascender a la superficie del líquido y eliminarse fácilmente.
Disolución: Gracias a su extraordinaria capacidad de mezcla, los ultrasonidos son muy eficaces para producir soluciones con un alto grado de saturación e incluso sobresaturadas. Esto se utiliza en procesos de cristalización y en la producción de salmueras.
Fermentación: Al perforar y romper las paredes celulares de los microorganismos, las ondas ultrasónicas los hacen más susceptibles al proceso de fermentación. Al mismo tiempo, los ultrasonidos aceleran el transporte de nutrientes y oxígeno hacia los microorganismos, lo que potencia su actividad metabólica. En conjunto, 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 producir alimentos y bebidas, como productos lácteos, yogur, cerveza, kombucha y vino.
Reducción de la viscosidad antes del secado por atomización: Las fuerzas de cizallamiento ultrasónico pueden reducir considerablemente la viscosidad de las suspensiones pseudoplásticas y tixotrópicas. Aplicar una reducción de la viscosidad por cizallamiento ultrasónico antes de la atomización y de los secadores por atomización permite aumentar considerablemente la capacidad de procesamiento de los equipos de atomización. Las torres de secado por atomización suelen ser el cuello de botella de la línea de producción. Con los ultrasonidos, puede aumentarse la capacidad de los secadores por atomización existentes.

Los sonicadores Hielscher pueden homogeneizar y pasteurizar ovoproductos líquidos (huevos enteros, claras y yemas) para garantizar la seguridad alimentaria y la estabilidad mecánica. Los homogeneizadores ultrasónicos Hielscher generan una cavitación intensa y elevadas fuerzas de cizallamiento para eliminar microorganismos. La pasteurización ultrasónica es una alternativa de pasteurización a baja temperatura muy eficaz y eficiente. El huevo líquido pasteurizado mediante sonicación presenta una menor desnaturalización de las proteínas, una menor pérdida de sabor, una mayor homogeneidad y una eficiencia energética significativamente superior.

Congelación: La congelación ultrasónica puede utilizarse para reducir la formación de cristales de hielo en los productos alimentarios durante el proceso de congelación. El proceso consiste en someter los alimentos a ondas sonoras de alta frecuencia mientras se congelan. Las ondas ultrasónicas crean vibraciones que impiden la formación de grandes cristales de hielo, lo que da lugar a un producto con una textura más suave y una mejor calidad.
Descongelación: La descongelación ultrasónica 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 la descongelación. Puesto que los ultrasonidos favorecen una distribución muy uniforme de la energía, la descongelación ultrasónica puede ser especialmente útil para productos difíciles de descongelar de manera uniforme, como carne, productos del mar, frutas y verduras.
En la congelación, la descongelación y el secado, los ultrasonidos de potencia mejoran considerablemente 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 eficiente para detectar fugas y grietas en botellas y latas de bebidas carbonatadas, como refrescos, cerveza, vino espumoso, etc. También se utilizan para desgasificar bebidas carbonatadas, por ejemplo, la cerveza antes del embotellado, en un proceso conocido como de-fobbing.
Tratamiento en salmuera / encurtido: El tratamiento en salmuera es un proceso habitual en la conservación y la fabricación de alimentos, especialmente de carne, pescado, queso y verduras. La ultrasonicación acorta el tiempo de tratamiento en salmuera y permite utilizar cantidades reducidas de cloruro de sodio en comparación con los alimentos tratados en salmuera y los encurtidos elaborados de forma tradicional.
Hidratación / rehidratación: Los ultrasonidos de potencia son un método sencillo y muy eficaz para hidratar o rehidratar productos alimentarios, como legumbres secas (p. ej., alubias y garbanzos) o setas deshidratadas. Puesto que los ultrasonidos abren los poros celulares de los alimentos, el agua puede penetrar rápidamente. Esto acelera el hinchamiento de las legumbres y, en consecuencia, 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 grandes cristales ya formados en la miel pueden descristalizarse mediante un tratamiento ultrasónico. Como técnica de disolución muy eficaz, los ultrasonicadores de sonda disuelven los cristales de azúcar y producen una miel de textura suave y uniforme. Además, los ultrasonidos mejoran la calidad microbiológica de la miel, ya que los microorganismos no deseados se inactivan por el efecto de la ruptura celular ultrasónica.
Fritura: La fritura ultrasónica puede utilizarse para reducir la absorción de aceite en los alimentos fritos. El proceso consiste en sumergir la carne o las verduras en aceite caliente mientras se someten a ondas sonoras de alta frecuencia. Las ondas ultrasónicas crean pequeñas burbujas en la superficie del alimento, que reducen el área de contacto entre las verduras / la carne y el aceite, lo que disminuye la absorción de aceite y da lugar a un producto final más saludable. La fritura ultrasónica permite cocinar los alimentos a temperaturas más bajas, obtener perfiles de sabor superiores y conservar los nutrientes.
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Ultrasonicadores de alto rendimiento para el procesamiento de alimentos

Los procesadores ultrasónicos industriales de Hielscher Ultrasonics son ultrasonicadores de alto rendimiento que pueden controlarse con precisión, lo que permite obtener resultados reproducibles y una calidad constante del producto. Gracias a su capacidad para generar amplitudes muy elevadas, los procesadores ultrasónicos de Hielscher pueden utilizarse en aplicaciones muy exigentes.
Los clientes valoran la extraordinaria robustez y fiabilidad de los sistemas de Hielscher Ultrasonics. Los ultrasonicadores de Hielscher funcionan de forma fiable en aplicaciones de uso intensivo, entornos exigentes y funcionamiento 24/7, lo que garantiza un procesamiento de alimentos eficiente y económico. La intensificación de procesos mediante ultrasonidos reduce el tiempo de procesamiento y permite obtener mejores resultados, es decir, mayor calidad, mayores rendimientos y productos novedosos.
El uso sistemático de materiales especiales, como titanio, acero inoxidable, cerámica o vidrio de distintas calidades, garantiza la compatibilidad de la técnica con el proceso.
Los procesadores ultrasónicos son máquinas cómodas y fáciles de manejar para el operario, con poco mantenimiento y un coste relativamente bajo.

La siguiente tabla ofrece una orientación sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros ultrasonicadores:

Volumen del lote	Caudal	Equipos 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 150 L	3 a 15 L/min	UIP6000hdT
n.a.	10 a 100 L/min	UIP16000
n.a.	mayor	conjunto de UIP16000

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Diseño, fabricación y asesoramiento – Calidad fabricada en Alemania

Los ultrasonicadores de Hielscher son conocidos por sus máximos estándares de calidad y diseño. Su robustez y facilidad de manejo permiten integrar nuestros ultrasonicadores sin dificultades en instalaciones industriales. Los ultrasonicadores de Hielscher soportan fácilmente condiciones adversas y entornos exigentes.

Hielscher Ultrasonics es una empresa con certificación ISO que presta especial atención a los ultrasonicadores de alto rendimiento con tecnología de vanguardia y facilidad de uso. Por supuesto, los ultrasonicadores de Hielscher cumplen la normativa CE y los requisitos de UL, CSA y RoHs.

Temas relacionados

Información de interés

¿Cómo funcionan los ultrasonidos en el procesamiento de alimentos?

El procesamiento ultrasónico de alimentos es una tecnología consolidada que se utiliza en aplicaciones como la mezcla y la homogeneización, la emulsificación, la extracción, la disolución, la desgasificación y la desaireación, el ablandamiento de la carne y la cristalización, así como en la funcionalización y modificación de productos alimentarios intermedios y finales. Instalados desde hace décadas en plantas de producción alimentaria, los procesadores ultrasónicos de alimentos de Hielscher son equipos sofisticados, desarrollados para satisfacer los requisitos de la industria. Los procesadores ultrasónicos aplican fuerzas físicas generadas por ondas de ultrasonidos de potencia, lo que produce cavitación.

¿Qué bebidas se preparan habitualmente mediante sonicación?

La sonicación se utiliza habitualmente para preparar o procesar bebidas como café extraído en frío, té (incluida la yerba mate), zumos de frutas y verduras, infusiones de plantas, bebidas funcionales (extractos de hierbas), leches vegetales, bebidas fermentadas (para intensificar el proceso) y concentrados de bebidas para la producción de bebidas listas para beber (RTD).
Encuentre más información sobre la producción de las siguientes bebidas:

¿Qué es la cavitación acústica?

La cavitación acústica, también conocida como cavitación ultrasónica, es el crecimiento y el colapso de diminutas burbujas de vacío en un campo ultrasónico generado en líquidos o suspensiones. Las burbujas de cavitación crecen durante los ciclos alternos de alta presión / baja presión, que corresponden a las fases de compresión y rarefacción, respectivamente. Tras crecer durante varios ciclos alternos de presión, la burbuja de vacío alcanza un punto en el que no puede absorber más energía, por lo que implosiona violentamente durante un ciclo de alta presión. Durante el colapso de la burbuja se producen condiciones extremas localizadas, como temperaturas de hasta 5.000K con velocidades de calentamiento y enfriamiento muy elevadas, presiones de hasta 2000atm y los correspondientes diferenciales de presión, y chorros de líquido con velocidades de hasta 280 m/s. En estos «puntos calientes» de cavitación, las fuerzas extremas localizadas crean condiciones físicas que producen mezcla, extracción y un 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 intensas fuerzas de cizallamiento y elevados diferenciales de presión y temperatura localizados, que proporcionan el efecto necesario para una mezcla y una transferencia de masa intensas. Estas fuerzas de cizallamiento ultrasónico se aplican con éxito en el procesamiento de alimentos.

Bibliografía/Referencias

Li, Fei (2012): Development of Nano-material for Food Packaging. PhD Dissertation at Università degli Studi di Milano.
Kentish, Sandra; Ashokkumar, Meiyazhagan (2011): The Use of Power Ultrasound to enhance Food Processing Technologies.
Liu, C.F.; Zhou, W.B. (2008): Stimulating Bio-yogurt Fermentation by High Intensity Ultrasound Processing. Food Science Technology 2008.
Misra, N.N.; Deora, Navneet Singh; Tiwari, Brijesh, Cullen, Patrick J. (2013): Ultrasound for Improved Crystallisation in Food Processing. Food Engineering Reviews 5(1), 2013. 36-44.
Shalmashi, Anvar (2009): Ultrasound-Assisted Extraction of Oil from Tea Seeds. Journal of Food Lipids 16, 2009. 465–474.
Uppala, Shivani; Kaur, Khushwinder; Kumar, Rajendra; Kaur Kahlon, Nakshdeep; Singh, Rachna; Mehta, S.K. (2017): Encompassment of Benzyl Isothiocyanate in cyclodextrin using ultrasonication methodology to enhance its stability for biological applications. Ultrasonics Sonochemistry 39, 2017. 25-33.
Wu, J.; Gamage, T.V; Vilkhu, K.S:; Simons, L.K.; Mawson, R. (2007): Effect of thermosonication on quality improvement of tomato juice. Innovative Food Science and Emerging Technologies 9, 2008. 186–195.