Hielscher – Tecnología de Ultrasonidos

Procesamiento de miel mediante ultrasonidos

La miel tiene una gran demanda como alimento y medicina. El procesamiento ultrasónico es un medio eficaz para destruir componentes indeseables, como los cristales y las células de levadura de la miel. Como tecnología de procesamiento no térmico, causa un menor aumento del HMF y una mejor retención de diastasa, aroma y sabor.

Antecedentes

La miel es un producto de alta viscosidad, de sabor y aroma característicos, color y textura.

miel se compone de glucosafructosa, agua, maltosa, triacáridos y otros carbohidratos, sacarosa, minerales, proteínas, vitaminas y enzimas, levadura y otros microorganismos resistentes al calor y pequeñas cantidades de ácidos orgánicos (ver tabla a la derecha). El alto nivel de tetraciclinas, compuestos fenólicos y peróxido de hidrógeno en la miel proporciona propiedades antimicrobianas.

enzimas

La miel contiene enzimas que digieren el almidón. Las enzimas son sensibles al calor y por lo tanto sirven como indicador de la calidad de la miel y grado de procesamiento térmico. Las enzimas principales incluyen invertasa (α-glucosidase), diastasa (α-amylase) y glucosa oxidasa. Estas son enzimas de importancia nutricional. La diastasa hidroliza los carbohidratos para facilitar la digestibilidad. La invertasa hidroliza la sacarosa y la maltosa en glucosa y fructosa. La glucosa oxidasa cataliza la glucosa para formar ácido glucónico y peróxido de hidrógeno. La miel también contiene catalasa y fosfatasa ácida. La actividad de la enzima se mide generalmente como actividad de la diastasa y se expresa en un número de diastasa (DN). Los estándares de miel especifican un DN mínimo de 8 en la miel procesada.

Levaduras y microorganismos

La miel extraída contiene materiales indeseables, tales como levadura (generalmente osmófilos, tolerantes al azúcar) y otros microorganismos resistentes al calor. Son responsables de la deterioro de la miel durante el almacenamiento. Un alto contenido de levaduras conduce a una rápida Fermentación de miel. La velocidad de fermentación de la miel también está correlacionada con el contenido de agua/humedad. Un contenido de humedad del 17% se considera un nivel seguro para retardando la actividad de las levaduras. Por otro lado, la posibilidad de que Cristalización aumenta con la disminución del contenido de humedad. Un contenido de levadura de 500cfu/mL o inferior se considera un nivel comercialmente aceptable.

Cristalización / Granulación

La miel cristaliza naturalmente ya que es un sobresaturado solución azucarada, con un contenido de azúcar superior al 70 % en relación con un contenido de agua de aproximadamente el 18 %. El la glucosa se precipita espontáneamente fuera del estado sobresaturado, a través de la pérdida de agua a medida que se convierte en un estado saturado más estable de monohidrato de glucosa. Esto conduce a la formación de dos fases – una fase líquida en la parte superior y una forma cristalina más sólida en la parte inferior. Los cristales forman un entramado, que inmoviliza otros componentes de la miel en suspensión, creando así un semisólido estado (Consejo Nacional de la Miel, 2007). La cristalización o granulación no es deseable ya que es un grave problema de procesamiento y la comercialización de la miel. Además, la cristalización limita el flujo de miel no procesada que sale de los contenedores de almacenamiento.

Tratamiento térmico

Después de la extracción y la filtración, la miel es sometida a un tratamiento térmico con el fin de reducir el nivel de humedad y destruir la levadura. La calefacción ayuda a licuar los cristales en la miel. Aunque el tratamiento térmico puede reducir eficazmente la reducción de la humedad, reducir y retrasar la cristalización, y destruir completamente las células de levadura, también resultar en el deterioro del producto. La calefacción aumenta el nivel de hidroximetilfurfural (HMF) considerablemente. El nivel legal máximo permitido de HMF es de 40 mg/kg. Además, el calentamiento reduce la enzima (por ejemplo, diastasa) y la actividad y afecta las cualidades sensoriales y reduce la frescura de la miel. El tratamiento térmico oscurece el color natural de la miel (pigmentación parda), también. En particular, el calentamiento por encima de los 90°C da como resultado caramelización del azúcar. El tratamiento térmico no basta para destruir los microorganismos resistentes al calor.

Debido a la limitaciones del tratamiento térmicoLos esfuerzos de investigación se centran en alternativas no térmicas, como la radiación de microondas, la calefacción por infrarrojos, la ultrafiltración y el uso de energía solar. ultrasonicación.

Ultrasonido de Miel

La ultrasonido es una alternativa de procesamiento no térmico para muchos productos alimenticios líquidos. Su fuerza mecánica se está utilizando para una suave pero efectiva Inactivación microbiana y reducción del tamaño de las partículas. Cuando la miel se expone a la ultrasonicación, la mayoría de las las células de levadura se destruyen. Las células de levadura que sobreviven a la sonicación generalmente pierden su capacidad de crecimiento. Esto reduce sustancialmente el ritmo de fermentación de la miel.

La ultrasonido también hace eliminar los cristales existentes y inhibir la cristalización adicional en la miel. En este aspecto, es comparable al calentamiento de la miel. La licuefacción asistida por ultrasonidos puede funcionar de manera sustancial. temperaturas de proceso más bajas de aprox. 35°C y puede reducir el tiempo de licuefacción a menos de 30 segundos. Kai (2000) estudió la licuefacción ultrasónica de mieles australianas (Brush box, Stringy bark, Yapunyah y Yellow box). Los estudios mostraron que la sonicación a una frecuencia de 20kHz licuaba completamente los cristales de la miel. Las muestras tratadas por ultrasonidos permanecieron en estado licuado durante unos 350 días (+20% en comparación con el tratamiento térmico). Debido a la Mínima exposición al calorLa licuefacción ultrasónica da como resultado un mayor retención de aroma y sabor. Las muestras sonorizadas muestran sólo un bajo aumento de HMF y un baja disminución de la actividad de la diastasa. Como se necesita menos energía térmica, la aplicación del ultrasonido ayuda a ahorrar costes de procesamiento en comparación con la calefacción y refrigeración convencionales.

El estudios de Kai también reveló que los diferentes tipos de miel requieren diferentes intensidades y tiempos de sonicación. Por esta razón, se recomienda la realización de ensayos con un sistema de sonicación de sobremesa. Las pruebas preliminares deben realizarse por lotes, mientras que los ensayos de procesamiento posteriores requieren una celda de flujo para la recirculación presurizada o las pruebas en línea.

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Referencias

Subramanian, R., Umesh Hebbar, H., Rastogi, N.K. (2007): Procesamiento de la miel: A Review, en: International Journal of Food Properties, 10: 127-143, 2007.

Kai, S. (2000): Investigación sobre la licuefacción ultrasónica de mieles australianas, Universidad de Queensland (Australia), Departamento de Ingeniería Química.

Consejo Nacional de la Miel (2007): Hojas informativas, CO, U.S.A.