Homogeneización de zumos y batidos mediante ultrasonidos de potencia

Los zumos, batidos y bebidas requieren una homogeneización fiable y eficaz para proporcionar un sabor y una textura deseables, así como estabilidad a largo plazo. Los homogeneizadores ultrasónicos de alto cizallamiento se utilizan ampliamente en la industria alimentaria y de bebidas para producir zumos, bebidas, purés y salsas de calidad superior. Como tratamiento no térmico, la homogeneización ultrasónica de alto cizallamiento evita la degradación térmica de las vitaminas y los compuestos bioactivos, al tiempo que proporciona una estabilidad y suavidad extraordinarias.

Homogeneización ultrasónica de alto cizallamiento de zumos, batidos y bebidas

La homogeneización ultrasónica de alto cizallamiento mejora el sabor, la textura, el perfil nutricional y la suavidad.Estabilidad mejorada por ultrasonidos – evitando la separación de fases y la sedimentación: La pulpa de frutas y verduras se descompone en pequeñas partículas consiguiendo una gran estabilidad, evitando la sedimentación y proporcionando una textura suave.
Modificación por ultrasonidos de la viscosidad y la textura del zumo: Frutas y verduras como manzanas, zanahorias, naranjas, pomelos, limones y tomates son ricas en pectinas. Las pectinas son polisacáridos que funcionan como estabilizadores naturales. Los homogeneizadores ultrasónicos extraen las pectinas de la matriz celular y las liberan en el zumo, aumentando así la viscosidad y la estabilidad. Por tanto, los homogeneizadores ultrasónicos son excelentes para aprovechar estabilizadores naturales como las pectinas.
Mejora del perfil de fitonutrientes mediante extracción ultrasónica: Los homogeneizadores ultrasónicos rompen las matrices celulares y favorecen la liberación de moléculas atrapadas, como vitaminas, antioxidantes, polifenoles y flavonoides, en el zumo. De este modo, los fitonutrientes se vuelven más biodisponibles y bioaccesibles cuando se consumen.
Perfil de sabor intensificado gracias a la sonicación: Los homogeneizadores ultrasónicos de alto cizallamiento no sólo liberan pectinas, sino también moléculas de sabor, aceites esenciales, azúcares naturales y fito-nutrientes. (Para conocer el perfil nutricional mejorado por ultrasonidos, véase el estudio de caso más abajo). La extracción ultrasónica libera de la matriz celular moléculas bioactivas, como compuestos aromáticos y vitaminas, y las pone así a disposición de las papilas gustativas del consumidor.
Perfil de color intensificado debido a la sonicación: Los pigmentos vegetales también están contenidos en la matriz celular de la planta. Los homogeneizadores ultrasónicos liberan pigmentos vegetales como carotenoides, clorofila, betalaninas y antocianinas y reducen el tamaño de sus partículas. El tamaño reducido de los pigmentos dispersa la luz mejor que las partículas más grandes y se obtiene así un color intensificado del zumo, puré o salsa.

Los mezcladores ultrasónicos de alto cizallamiento se utilizan para homogeneizar zumos de frutas y verduras.

Homogeneizador ultrasónico de alto cizallamiento con célula de flujo de vidrio para el tratamiento de zumos, batidos, purés y salsas.

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¿Por qué la homogeneización ultrasónica de zumos?

  • Perfil de sabor mejorado gracias a la extracción
  • Mayor rendimiento del zumo
  • Mayor valor de micronutrientes
  • Mayor dulzor sin azúcar adicional (US extrae el azúcar natural intracelular y lo pone así a disposición de las papilas gustativas)
  • Mayor biodisponibilidad de los fito-nutrientes
  • Textura suave
  • Inactivación enzimática
  • Estabilización microbiana
  • Mayor vida útil
El vídeo muestra la homogeneización por ultrasonidos de un puré de salsa de tomate. El procesador ultrasónico utilizado es un ultrasonido Hielscher UP400St, ideal para preparar lotes medianos de salsas y purés en aplicaciones culinarias. Para grandes volúmenes, Hielscher Ultrasonics suministra sistemas de ultrasonidos industriales para el procesamiento continuo en línea.

Puré de tomate - Homogeneizador ultrasónico

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Homogeneización ultrasónica de zumos – Múltiples ventajas

Los homogeneizadores ultrasónicos de alto cizallamiento son fiables y eficaces para mezclar bebidas como zumos de frutas, néctares, zumos de verduras, batidos, limonadas con infusión de frutas, bebidas lácteas aromatizadas, batidos de proteínas, bebidas con infusión y mucho más.
En la extracción y prensado de zumo, la ultrasonicación puede aumentar el rendimiento del zumo. Por ejemplo, el tratamiento ultrasónico aumentó el rendimiento del zumo de uva hasta un 3,4 %, al tiempo que acortó tres veces el tiempo de tratamiento. La ultrasonicación combinada con el tratamiento enzimático también aumentó el rendimiento del zumo hasta un 2 % y acortó el tiempo de tratamiento más de cuatro veces en comparación con el tratamiento enzimático tradicional. La aplicación sucesiva de ultrasonidos y tratamiento enzimático aumentó el rendimiento del zumo hasta un 7,3 %. Del mismo modo, en el zumo de piña, la aplicación de ultrasonidos por sí sola aumentó el rendimiento de extracción en un 10,8 % para el zumo procedente del puré de piña. El tratamiento ultrasónico también mejoró el contenido de azúcares, ácidos totales, fenólicos y vitamina C. (cf. Baslar et al. 2015)
La fabricación de bebidas como zumos, limonadas a base de zumo y otras bebidas requiere una homogeneización y emulsificación fiables para conseguir estabilidad, un mejor sabor y textura, un aspecto óptico atractivo y funcionalidades mejoradas. Por ejemplo, la homogeneización ultrasónica proporciona una estabilidad excepcional, evita la separación de fases y mejora el sabor y la textura de zumos, batidos y bebidas a base de leche y proteínas. Además, los homogeneizadores ultrasónicos de alto cizallamiento emulsionan fácilmente diversos ingredientes para producir emulsiones claras. Una aplicación habitual de la emulsificación por ultrasonidos es la preparación de aguas y bebidas con infusión de cannabis. Las bebidas de agua clara y otras bebidas se pueden infusionar por ultrasonidos con cannabinoides estables (por ejemplo, CBD, CBG, THC). Para obtener emulsiones claras con una alta biodisponibilidad de los compuestos activos, los compuestos bioactivos deben emulsionarse a tamaño nanométrico. La emulsificación ultrasónica es la técnica superior para producir nanoemulsiones con apariencia clara, estabilidad excepcional, biodisponibilidad y funcionalidades. Por lo tanto, la nanoemulsificación ultrasónica se aplica ampliamente en la fabricación de productos farmacéuticos y suplementos (por ejemplo, tinturas de CBD, etc.).
Al mismo tiempo, los homogeneizadores ultrasónicos extraen las moléculas de sabor, los compuestos bioactivos y los fito-nutrientes, haciéndolos más bioaviables y bioaccesibles. Pero los homogeneizadores ultrasónicos también disuelven azúcares, jarabes o edulcorantes y dispersan e hidratan gomas, almidones y otros aditivos en suspensiones estables a largo plazo. Una sola unidad ultrasónica de Hielscher proporciona a su fabricación de zumos y bebidas el cumplimiento de las diversas tareas de homogeneización, nanoemulsificación, extracción, dispersión, disolución, hidratación y mezcla.

La ultrasonicación mejora el tamaño de las partículas, la estructura y la suavidad de los zumos y néctares de frutas, como el zumo de manzana y el zumo de naranja.

Efecto de la sonicación con el UP400S a una amplitud de 100μm sobre la microestructura del zumo de manzana.
Estudio y foto: Ertugay & Baslar, 2014

Estudio de caso: Mejora del perfil nutricional del zumo de naranja sonicado

La homogeneización ultrasónica de alto cizallamiento es un método no térmico de conservación y procesamiento de alimentos que tiene la ventaja de mejorar la estabilización e inactivar los microorganismos en los zumos de frutas sin causar los efectos secundarios indeseados comunes asociados con los tratamientos térmicos convencionales. Guerrouj et al. (2016) investigaron los efectos de la ultrasonicación sobre el contenido total de fenoles y flavonoides, así como sobre los carotenoides y el ácido ascórbico (vitamina C) en zumo de naranja utilizando un homogeneizador Hielscher Ultrasonics UP200S. Encontraron un aumento significativo del contenido fenólico total en las muestras de zumo de naranja sonicado en comparación con un control (véase la tabla siguiente). Este aumento fue de 42,74 hasta 69,45 mg GAE/100 ml para un tratamiento ultrasónico de 30 minutos. Estos resultados muestran un aumento significativo de los compuestos fenólicos en el tratamiento de sonicación.
Los resultados sobre la actividad de barrido de radicales libres DPPH del zumo de naranja también se representan en la tabla siguiente. Las muestras sonorizadas mostraron un aumento significativo en el porcentaje de inhibición del DPPH en comparación con el control, lo que indica un mayor nivel de antioxidantes. El porcentaje de inhibición del DPPH fue del 37,48%, 35,70%, 34,70% y 35,21% en las muestras sonicadas durante 1, 10, 20 y 30 minutos, respectivamente, en comparación con las muestras de control (21,67%). Estos hallazgos son congruentes con los resultados encontrados en el zumo de lima kasturi sonicado (Bhat et al., 2011). Estos resultados indican que el tratamiento de sonicación mejora la extractabilidad de los compuestos antioxidantes.
Los investigadores concluyen que el tratamiento ultrasónico del zumo de naranja produjo un aumento general de los compuestos bioactivos, como los fenoles totales, los flavonoides, los carotenoides, las antocianinas y el ácido ascórbico, con reducciones significativas de los recuentos microbianos.

El zumo de naranja estabilizado por ultrasonidos muestra una mayor estabilidad y no sedimenta.

Izquierda: zumo de naranja sin tratar; Derecha: zumo de naranja sonicado
La homogeneización ultrasónica de alto cizallamiento produce un zumo estable sin sedimentación


El zumo de naranja de la izquierda no ha sido tratado y muestra una clara sedimentación; el de la derecha ha sido homogeneizado por ultrasonidos y presenta una textura homogénea, estable y suave.

El zumo de naranja de la izquierda no ha sido tratado y muestra una clara sedimentación; el de la derecha ha sido homogeneizado por ultrasonidos y presenta una textura homogénea, estable y suave.


El estudio demuestra que la sonicación con el UP200S de Hielscher mejora el perfil nutricional del zumo de naranja.

Mejora por ultrasonidos del contenido de fenoles totales, flavonoides totales, actividad de eliminación de radicales DPPH, carotenoides totales y ácido ascórbico del zumo de naranja.
Estudio y tabla: Guerrouj et al. 2016


Sondas ultrasónicas y celdas de flujo para la homogeneización de zumos

Hielscher Ultrasonics es un fabricante experimentado de homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento que se utilizan en todo el mundo para la producción industrial de zumos de frutas y verduras, néctares, batidos, bebidas proteicas, así como para purés y salsas. La homogeneización fiable y eficaz de zumos de frutas, bebidas y productos alimenticios es una aplicación exigente que requiere sondas ultrasónicas de alta potencia que generen amplitudes constantes y proporcionen un cizallamiento suficiente para obtener productos alimenticios y bebidas homogéneos. Todos los dispositivos ultrasónicos de Hielscher están diseñados y fabricados para funcionar durante 24 horas al día, 7 días a la semana, a plena carga. Los procesadores ultrasónicos están disponibles desde compactos ultrasonicadores de laboratorio de 50 vatios hasta potentes sistemas ultrasónicos en línea de 16.000 vatios. Una amplia variedad de bocinas de refuerzo, sonotrodos y celdas de flujo permiten la configuración individual de un homogeneizador ultrasónico de alto cizallamiento en correspondencia con la materia prima (por ejemplo, frutas, verduras, otros ingredientes, etc.) y las características deseadas del producto final.
Hielscher Ultrasonics fabrica sondas ultrasónicas de alto rendimiento que pueden ajustarse específicamente para suministrar el espectro completo de amplitudes muy suaves a muy altas. Si su aplicación de homogeneización requiere especificaciones inusuales (por ejemplo, combinación con presiones elevadas y/o temperaturas elevadas), disponemos de sonotrodos ultrasónicos personalizados. La robustez de los equipos de ultrasonidos de Hielscher permite un funcionamiento ininterrumpido en entornos exigentes.

Homogeneización ultrasónica de zumos por lotes y en línea

Los homogeneizadores ultrasónicos de alto cizallamiento de Hielscher pueden utilizarse para la sonicación en línea continua o por lotes. Dependiendo del volumen de bebida y la velocidad de procesamiento, le recomendaremos la configuración ultrasónica más adecuada.
La alimentación de múltiples flujos de alimentación, que pueden dosificarse de forma independiente en el sistema homogeneizador ultrasónico continuo, hace que la homogeneización en línea mediante el tratamiento ultrasónico de alto cizallamiento sea muy eficiente en cuanto a tiempo y trabajo, conveniente y capaz de procesar volúmenes industriales de zumos y bebidas.

Sondas ultrasónicas y celdas de flujo para cualquier volumen

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 equipo de ultrasonidos más adecuado para su producto alimenticio o bebida, la capacidad de proceso prevista y los objetivos de producción.

Amplitudes controlables con precisión para resultados óptimos

Los procesadores industriales de la serie hdT de Hielscher se pueden manejar de forma remota desde el navegador de forma fácil y cómoda.Todos los homogeneizadores ultrasónicos de Hielscher se pueden controlar con precisión y, por tanto, son caballos de batalla fiables. La amplitud es uno de los parámetros cruciales del proceso que influyen en la eficiencia y eficacia de los efectos sonomecánicos como la homogeneización, emulsificación, extracción, hidratación, disolución y conservación. Todos los Ultrasonidos Hielscher’ permiten ajustar con precisión la amplitud. Los sonotrodos y las bocinas de refuerzo son accesorios que permiten modificar la amplitud en un rango aún más amplio. Los homogeneizadores industriales de alto cizallamiento por ultrasonidos de Hielscher pueden ofrecer amplitudes muy elevadas y proporcionar 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 procesar su zumo, bebida o producto alimentario en condiciones optimizadas. Sonicación óptima para una homogeneización de zumos más eficaz.
La robustez de los equipos de ultrasonidos de Hielscher permite un funcionamiento ininterrumpido en entornos exigentes. Esto convierte a los equipos de ultrasonidos de Hielscher en una herramienta de trabajo fiable que satisface las necesidades de sus clientes. & requisitos de fabricación de bebidas.

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 de 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 homogeneizadores ultrasónicos de alto cizallamiento de Hielscher.

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

Volumen del lote Tasa de flujo Dispositivos recomendados
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
n.a. 10 a 100 L/min UIP16000
n.a. mayor Grupo de UIP16000

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El vídeo muestra la homogeneización por ultrasonidos de zumo de tomate vegetal ecológico. El procesador ultrasónico utilizado es un ultrasonicador Hielscher UP400St, ideal para preparar lotes de tamaño medio en aplicaciones culinarias. Para volúmenes mayores, Hielscher Ultrasonics suministra reactores industriales de celda de flujo para procesamiento continuo en línea.

Homogeneización por ultrasonidos del zumo de tomate y verduras (ecológico)

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Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para dispersión, emulsificación y extracción celular.

Homogeneizadores ultrasónicos de alta potencia de laboratorio a piloto y Uso industrial escala.



Literatura / Referencias

Información interesante

Zumo, zumo concentrado y néctar

El zumo es una bebida elaborada a partir de la extracción o prensado del líquido natural contenido en frutas y verduras. También puede referirse a líquidos aromatizados con concentrado. El zumo se consume habitualmente como bebida, pero también puede utilizarse como ingrediente o componente aromatizante en alimentos u otras bebidas, como los batidos.
Los zumos se dividen en 100% zumo, zumo de concentrado y néctar. El zumo 100% es el zumo de fruta elaborado al 100% a partir de frutas y verduras naturales, sin colorantes, conservantes ni azúcares añadidos. Sin embargo, el zumo de fruta puede prepararse de distintas formas, es decir, a partir de zumo fresco no concentrado o a partir de zumo concentrado. En el primer caso, las frutas se prensan y almacenan o se embotellan directamente después de la cosecha. En la segunda variante, el zumo prensado se concentra eliminando el agua del zumo recién prensado mediante un tratamiento de vacío. De este modo, se obtiene un concentrado similar al jarabe, de volumen reducido, lo que favorece el transporte del zumo. Una vez enviado el zumo concentrado a su destino final, se convierte en zumo de fruta añadiéndole agua.
El término néctar se refiere al zumo de frutas que contienen demasiada acidez o pulpa para ser consumido como zumo al 100%. Ejemplos comunes de frutas que producen néctar son los plátanos, mangos, albaricoques, melocotones o peras. El zumo, que técnicamente es un puré, se diluye con agua y se le puede añadir azúcar para darle una consistencia bebible y un sabor agradable. El contenido de zumo de fruta en el néctar varía entre el 25 y el 99 %, dependiendo del contenido de fruta y de la receta del fabricante. Aunque el néctar puede contener azúcares añadidos, no contiene colorantes ni conservantes.
Otras bebidas que contienen zumos son las limonadas y leches con sabor a zumo, los batidos y los zumos enriquecidos. Los zumos pueden consistir en el extracto de una sola fruta o verdura o combinarse a partir de dos o más frutas y verduras. Los zumos de fruta más populares se elaboran a partir de naranjas, manzanas, arándanos o uvas. Otras bebidas populares a base de fruta se elaboran con piña, fruta de la pasión, pomelo, mango, plátano, cereza y kiwi.
Los zumos de verduras comerciales suelen elaborarse con distintas combinaciones de zanahorias, remolachas, apio, calabaza y tomates. Estos dos últimos, aunque técnicamente no son verduras, se suelen utilizar para aumentar su palatabilidad. Otros elementos populares en los zumos de verduras son el perejil, las hojas de diente de león, la col rizada, el apio, el hinojo, el brécol y los pepinos. Se añaden limón, ajo, jengibre, cúrcuma y otras especias por sus beneficios para la salud y para crear interesantes perfiles de sabor.
Otra aplicación de la ultrasonicación en la producción de bebidas es la intensificación y mejora de la fermentación de kombuchas y zumos similares. Haga clic aquí para leer más sobre la fermentación ultrasónica mejorada de la kombucha.

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