Mejora de la producción de proteínas de insectos con ultrasonidos

Los insectos son una fuente sostenible y fácil de cultivar de proteínas y lípidos nutritivos de alta calidad. Para separar las proteínas y los lípidos de los insectos, se utiliza la extracción por ultrasonidos como tecnología altamente eficaz y fiable. Se ha demostrado que la ultrasonicación permite obtener altas tasas de extracción, altos rendimientos de proteínas y lípidos y un procesamiento rápido de ingredientes de insectos de primera calidad.

¿Por qué extraer proteínas de insectos con ultrasonidos de potencia?

El extracto de proteína de insecto suele considerarse de mayor calidad que la harina de insecto porque contiene un mayor porcentaje de proteína y un menor porcentaje de otros materiales no deseados, como quitina y grasas.
La harina de insectos se suele elaborar triturando insectos enteros hasta obtener un polvo, que puede contener una cantidad significativa de materiales no digeribles, como quitina, exoesqueletos y otros componentes no nutritivos. En cambio, el extracto de proteína de insecto se suele elaborar extrayendo la proteína de los insectos, con lo que se obtiene un producto proteico más puro y concentrado. La extracción por ultrasonidos ha demostrado ser una técnica de producción muy eficaz para obtener proteínas de insectos de alta calidad.
La mayor concentración de proteínas en el extracto de proteínas de insectos significa que puede aportar más proteínas por gramo que la harina de insectos, lo que lo convierte en una fuente de proteínas más eficaz. Además, la eliminación de los componentes no nutritivos puede hacer que el extracto de proteínas de insectos sea más fácil de digerir y puede reducir el riesgo de problemas digestivos en los animales y los seres humanos que lo consumen.
Además, el extracto de proteína de insecto puede tener un sabor y un olor más suaves que la harina de insecto, lo que lo hace más atractivo para los consumidores. También tiene una aplicación más versátil, ya que puede utilizarse como ingrediente en una amplia gama de alimentos y piensos.
 

Extracción ultrasónica de proteínas de insectos

La extracción por ultrasonidos puede integrarse fácilmente en el procesamiento habitual de las harinas de insectos y permite mejorar el producto final. La proteína de insecto extraída por ultrasonidos es de calidad superior a la harina de insecto y ofrece valores nutricionales más altos, mejor sabor y mejores funcionalidades.

Protocolo general para la extracción de proteínas de insectos utilizando un ultrasonidos tipo sonda

protocolo general para la extracción de proteínas alimentarias de larvas de mosca soldado utilizando una sonda ultrasónica:
Materiales y equipos:

• Larvas de mosca soldado u otras especies de insectos como larvas de gusano de la harina (Tenebrio molitor), adultos de grillo (Gryllus bimaculatus) y pupas de gusano de seda (Bombyx mori). – cultivados y cosechados previamente
• Ultrasonicador con sonda
• Batidora o robot de cocina
• Agua destilada con 9,46 mM de ácido ascórbico u otro disolvente de su elección
• centrifugadora
• Envases de vidrio o plástico
• Papel de filtro o filtros de malla

Instrucciones paso a paso para la extracción de proteínas de insectos

1. Preparación de larvas de insectos:
   • Recoger las larvas de mosca soldado del sistema de cría.
   • Lavar bien las larvas con agua destilada para eliminar cualquier resto o impureza.
   • Congelar las larvas a -20°C o menos para desactivar las enzimas y preservar la calidad de las proteínas.
2. Alteración larvaria:
   • Descongele las larvas congeladas y páselas a una batidora o robot de cocina.
   • Añadir un volumen adecuado de agua destilada o solución tampón para alcanzar la concentración de proteínas deseada (por ejemplo, 10% p/v).
   • Mezclar o procesar las larvas hasta obtener una papilla homogénea.
   • Transfiera la papilla a un recipiente de vidrio o plástico.
3. Desengrasado (opcional):
   • El desengrasado de la harina de insectos es una etapa opcional que contribuye a aumentar el rendimiento proteínico y la calidad. El contenido de grasa de la harina de insectos se reduce mediante el tratamiento con hexano. En general, para la mayoría de los extractos de proteínas de insectos destinados al consumo humano, se recomienda el desgrasado con el fin de mejorar la calidad de la proteína. El proceso convencional de desgrasado con hexano requiere mucho tiempo. La ultrasonicación puede acelerar considerablemente el desengrasado de la harina de insectos.
4. Ultrasonidos:
   • Sumergir la sonda del ultrasonicador, por ejemplo, UIP2000hdT, en el lodo de larvas.
   • Ajustar los parámetros del ultrasonicador, por ejemplo, la amplitud del 100% y el tiempo de sonicación en función del volumen y de los purines.
   • Aplicar ondas ultrasónicas al lodo de larvas manteniendo una temperatura constante para evitar la desnaturalización de las proteínas.
   • El proceso de ultrasonidos ayuda a romper las células y a liberar las proteínas de las larvas.
   • Controle la temperatura durante la sonicación. Los ultrasonicadores Hielscher están equipados con un sensor de temperatura y control de temperatura.
5. Centrifugación:
   • Tras la ultrasonicación, transfiera la papilla de larvas sonicada a tubos de centrífuga.
   • Centrifugar los tubos a una velocidad y duración adecuadas para separar el sobrenadante que contiene proteínas de los restos sólidos y las células no rotas.
   • Recoger el sobrenadante, que contiene las proteínas extraídas, y transferirlo a un recipiente limpio.
   • Opcionalmente, repita el paso de centrifugación si es necesario para eliminar cualquier partícula sólida restante. Alternativamente, puede utilizarse la filtración como técnica de separación de proteínas.
6. Análisis y almacenamiento de proteínas:
   • Realizar análisis de proteínas para evaluar la calidad y composición de las proteínas extraídas.
7. Almacenamiento:
   • Almacenar las proteínas extraídas en recipientes adecuados en un lugar fresco, seco y oscuro.

 
Los insectos como fuente de alimento: Los insectos, como grillos, gusanos, moscas y larvas, son ricos en proteínas. Para satisfacer la creciente demanda de proteínas de alta calidad, los insectos se han valorado como fuente de proteínas saludables, sostenibles y respetuosas con el medio ambiente, que se utilizan para la alimentación humana, de mascotas y del ganado. Los insectos son ectotérmicos (lo que significa que son de sangre fría y no gastan energía en producir calor para aumentar su temperatura corporal), no necesitan mucho espacio y pueden alimentarse utilizando residuos como sustrato de crecimiento. Esto convierte a las proteínas y lípidos de los insectos en una prometedora fuente de alimentos, que puede ayudar a colmar el "déficit proteínico", que hay que superar para alimentar a una población mundial en aumento y su demanda de nutrientes de alta calidad, especialmente proteínas.
Cría de insectos: Los insectos se crían en granjas de insectos, donde se cultivan en contenedores o reactores. Con la ventaja de ser organismos de crecimiento rápido, requieren relativamente pocos cuidados, pueden alimentarse con residuos orgánicos y se cultivan rápidamente hasta alcanzar el tamaño de cosecha o la madurez. Especialmente las larvas de mosca, los gusanos de la harina y los grillos son fáciles de criar. En cuanto a la eficiencia, la larva de la mosca soldado negra es reconocida por su excelente transformación de residuos orgánicos en proteínas de alta calidad. por ello, la mosca soldado negra también es conocida como "reina de la transformación de residuos" entre los insectívoros.
 
Pasos de procesamiento de la harina de insectos: Cuando los insectos han alcanzado el tamaño o estadio deseado, se cosechan. Esto significa que están listos para ser transformados en ingredientes alimentarios. Antes de procesarlos, los insectos se lavan en agua, se tamizan y se almacenan vivos a 4℃ durante aproximadamente un día sin ningún alimento.
Después se cuecen los insectos y se secan con aire muy caliente o calentándolos en un recipiente. El tratamiento térmico también es necesario para matar las bacterias. Por último, los insectos se muelen para obtener una harina de insectos seca (también conocida como harina de insectos). La harina de insectos puede utilizarse como ingrediente alimentario o aditivo en piensos para animales. Pero para refinar y mejorar la harina de insectos, se extraen los ingredientes más valiosos, es decir, las proteínas y los lípidos. La proteína de insecto pura se valora especialmente como ingrediente altamente nutritivo, que se utiliza en barritas de proteínas, proteínas en polvo y como aditivo en muchos productos alimenticios como productos horneados, patatas fritas, galletas saladas, etc.
 
Utilice extractores ultrasónicos tipo sonda para producir proteínas de insectos de alta calidad.
 
Extracción ultrasónica de proteínas de alta calidad de insectos:
La extracción por ultrasonidos se utiliza para producir proteínas en polvo, hidrolizados y aislados proteicos a partir de muchas formas de insectos, como moscas, gusanos, chinches, grillos y larvas. Al extraer proteínas de alta calidad de la harina de insectos, la ultrasonicación produce ingredientes alimentarios funcionales con un perfil nutricional superior.

Ventajas de la extracción ultrasónica de proteínas de insectos

La ultrasonicación se aplica ampliamente para extraer y tratar proteínas de diversas fuentes, como productos botánicos (por ejemplo, de soja, arroz, colza, girasol, semillas de calabaza, etc.), lácteos (por ejemplo, concentrado de proteína de suero (WPC), proteína de suero, retentados de proteína de leche, caseinato cálcico), algas (por ejemplo, algas marinas), marisco (por ejemplo, subproductos de pescado y residuos de marisco) e insectos (por ejemplo, gusanos, larvas, moscas, gusanos, escarabajos, grillos, cucarachas, etc.).
La extracción ultrasónica de proteínas de insectos, una tecnología de extracción ecológica y muy eficaz, ha encontrado su lugar en la producción de proteínas de insectos en polvo, hidrolizadas y aisladas. Debido a la alta fiabilidad del proceso, la repetibilidad y la escalabilidad lineal, la ultrasonicación se utiliza para extraer proteínas de insectos, modificar las estructuras proteicas y mejorar las propiedades fisicoquímicas de las proteínas.
Por ejemplo, Mintha et al. (2020) aplicaron la extracción ultrasónica a larvas de mosca soldado negra (H. illucens). Informan que la sonicación mejoró la estructura de la proteína, alteró la funcionalidad de la proteína y, por lo tanto, fue beneficiosa para la producción de hidrolizados/proteínas de H. illucens. Especialmente, el potencial zeta, la dispersabilidad y los valores de tiol aumentaron con la ultrasonicación. Además, la turbidez y el tamaño de partícula de la proteína disminuyeron tras la sonicación. La ultrasonicación aumentó significativamente la luminosidad (L*) de los aislados proteicos en un x ¯ 7,46% en comparación con el control no sonicado.

Ultrasonidos de alto rendimiento para el procesamiento de proteínas de insectos

La extracción y homogeneización por ultrasonidos es una tecnología de procesamiento fiable que facilita y acelera la producción de proteínas de insectos de alta calidad. La cartera de productos de Hielscher Ultrasonics cubre toda la gama, desde ultrasonidos compactos de laboratorio hasta sistemas de extracción industriales. Por lo tanto, en Hielscher podemos ofrecerle el ultrasonido más adecuado para su capacidad de proceso prevista. Nuestro experimentado personal le ayudará desde las pruebas de viabilidad y la optimización del proceso hasta la instalación de su sistema de ultrasonidos en el nivel de producción final.
El reducido tamaño de nuestros extractores ultrasónicos, así como su versatilidad en cuanto a opciones de instalación, hacen que encajen incluso en instalaciones de procesamiento de proteínas de insectos con poco espacio. Los procesadores ultrasónicos se instalan en todo el mundo en instalaciones de producción de alimentos y suplementos nutricionales, así como para la producción de piensos para animales domésticos y de cría. Además, los mezcladores ultrasónicos de alto cizallamiento son ideales para formular proteínas de insectos en productos alimenticios para humanos, así como en alimentos para animales de compañía y piensos para animales de granja.

Hielscher Ultrasonics – Sofisticados equipos de extracción

La cartera de productos de Hielscher Ultrasonics cubre toda la gama de extractores ultrasónicos de alto rendimiento, desde pequeña a gran escala. Los accesorios adicionales permiten montar fácilmente la configuración de dispositivo ultrasónico más adecuada para su proceso de proteína de insecto. La configuración ultrasónica óptima depende de la capacidad prevista, el volumen, la materia prima, el lote o el proceso en línea y la línea de tiempo.

Extracción ultrasónica de insectos – Procesamiento por lotes y en línea

Los ultrasonidos de Hielscher pueden utilizarse para el procesamiento por lotes y en continuo. El procesamiento ultrasónico por lotes es ideal para pruebas de procesos, optimización y niveles de producción pequeños y medianos. Para producir grandes volúmenes de proteínas de insectos, el procesamiento en línea puede ser más ventajoso. Aunque el procesamiento por lotes requiere una configuración muy sencilla, requiere más tiempo y mano de obra. Un proceso continuo de mezcla en línea requiere una configuración sofisticada – que consiste en una bomba, mangueras o tuberías y tanques -, pero es más eficiente, más rápido y requiere significativamente menos mano de obra. Hielscher Ultrasonics tiene la configuración de extracción más adecuada para su volumen de extracción y objetivos del proceso.

Extractores ultrasónicos para cualquier capacidad de producto

La gama de productos de Hielscher Ultrasonics cubre todo el espectro de procesadores por ultrasonidos, desde los compactos ultrasonicadores de laboratorio, pasando por los sistemas de sobremesa y piloto, hasta los procesadores por ultrasonidos totalmente industriales con capacidad para procesar camiones cargados por hora. La gama completa de productos nos permite ofrecerle el extractor por ultrasonidos más adecuado para su materia prima, capacidad de proceso y objetivos de producción.
Los sistemas ultrasónicos de sobremesa son ideales para pruebas de viabilidad y optimización de procesos. El escalado lineal basado en parámetros de proceso establecidos facilita enormemente el aumento de las capacidades de procesamiento desde lotes más pequeños hasta la producción totalmente comercial. La ampliación puede realizarse instalando una unidad de extracción por ultrasonidos más potente o agrupando varios ultrasonidos en paralelo. Con el UIP16000, Hielscher ofrece el extractor por ultrasonidos más potente del mundo.

Amplitudes controlables con precisión para resultados óptimos

Todos los ultrasonidos de Hielscher se pueden controlar con precisión y, por tanto, son caballos de batalla fiables en la producción. La amplitud es uno de los parámetros cruciales del proceso que influyen en la eficiencia y eficacia de la extracción ultrasónica de nutrientes de los insectos.
Los insectos como las larvas y las moscas requieren una sonicación más suave y ajustes de amplitud más bajos, mientras que los grillos y los insectos con un exoesqueleto grueso requieren una sonicación a amplitudes más altas para liberar los nutrientes deseados. Todos los procesadores de Hielscher Ultrasonics permiten el ajuste preciso de la amplitud. Los sonotrodos y las bocinas de refuerzo son accesorios que permiten modificar la amplitud en un rango aún más amplio. Los procesadores ultrasónicos industriales de Hielscher pueden proporcionar amplitudes muy elevadas y ofrecer la intensidad ultrasónica necesaria para aplicaciones exigentes. Amplitudes de hasta 200µm pueden funcionar fácilmente de forma continua en funcionamiento 24/7.
Los ajustes precisos de la amplitud y la supervisión permanente de los parámetros del proceso ultrasónico mediante un software inteligente le ofrecen la posibilidad de tratar sus semillas con las condiciones ultrasónicas más eficaces. Sonicación óptima para obtener los mejores resultados de extracción.
La robustez de los equipos de ultrasonidos de Hielscher permite un funcionamiento ininterrumpido en condiciones de trabajo duras y en entornos exigentes. Esto convierte a los equipos de ultrasonidos de Hielscher en una herramienta de trabajo fiable que satisface sus requisitos de extracción.

Pruebas de procesos sencillas y sin riesgos

Los procesos ultrasónicos pueden escalarse de forma completamente lineal. Esto significa que todos los resultados obtenidos con un ultrasonido de laboratorio o de sobremesa pueden escalarse hasta obtener exactamente el mismo resultado con los mismos parámetros de proceso. Esto hace que la ultrasonicación sea ideal para pruebas de viabilidad sin riesgos, optimización de procesos y posterior implementación en la fabricación comercial. Póngase en contacto con nosotros para saber cómo la sonicación puede aumentar su producción de proteínas de insectos.

Máxima calidad – Diseñado y fabricado en Alemania

Como empresa de propiedad y gestión familiar, Hielscher prioriza los más altos estándares de calidad para sus procesadores por ultrasonidos. Todos los equipos de ultrasonidos se diseñan, fabrican y prueban exhaustivamente en nuestra sede de Teltow, cerca de Berlín (Alemania). La robustez y fiabilidad de los equipos de ultrasonidos Hielscher los convierten en un caballo de batalla en su producción. El funcionamiento 24/7 a plena carga y en entornos exigentes es una característica natural de los mezcladores de alto rendimiento de Hielscher.

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