Ultrasonidos de potencia para mejorar zumos y smoothies

Investigadores de la Universidad Técnica de Berlín descubrieron que la ultrasonicación es un método de procesamiento muy eficaz para mejorar los zumos de frutas y verduras, así como los smoothies. Como técnica no térmica de procesamiento de alimentos, los ultrasonidos proporcionan un tratamiento suave pero eficaz que intensifica los sabores y estabiliza y conserva los zumos y purés. Los resultados de los tratamientos ultrasónicos de zumos incluyen la mejora del sabor, la estabilización y la conservación.

La aplicación de ultrasonidos en los procesos de producción de alimentos es un campo de creciente interés para los fabricantes del sector alimentario. A diferencia de los ultrasonidos de baja intensidad (intensidades < 1 W/cm²), que pueden utilizarse para ensayos no destructivos y obtención de imágenes, los ultrasonidos de potencia (intensidades > 5 W/cm²) provocan alteraciones en el material y pueden utilizarse para mejorar diversos procesos en la industria alimentaria. Las ondas ultrasónicas son ondas de compresión que interactúan mecánicamente con el producto sometido a sonicación. Las compresiones y rarefacciones cíclicas pueden influir en la estructura celular. Con amplitudes de presión elevadas, los ultrasonidos de potencia provocan cavitación, es decir, el crecimiento y la implosión de burbujas de gas, que se acompaña de picos de presión y temperatura y homogeneiza y estabiliza los sistemas dispersos. Hielscher Ultrasonics e investigadores del Departamento de Biotecnología Alimentaria e Ingeniería de Procesos Alimentarios de la Universidad Técnica de Berlín estudiaron los efectos positivos de los ultrasonidos para mejorar la calidad, la estabilidad y el sabor de los smoothies –bebidas mezcladas y refrigeradas elaboradas con zumos y purés de frutas y verduras–.

Aunque no existe ninguna disposición legal que limite los ingredientes de los smoothies exclusivamente a productos de frutas y verduras, los productores pretenden comercializarlos como productos saludables y de alto valor. Por ello, se busca elaborarlos sin añadir estabilizantes, potenciadores del sabor ni colorantes. Sin embargo, los zumos y purés suelen tener un alto contenido de pulpa. Por tanto, tienden a presentar separación de fases, lo que da al producto un aspecto menos atractivo. Por este motivo, la mayoría de los smoothies disponibles actualmente contienen plátano como ingrediente principal, ya que reduce la separación de fases al aumentar la viscosidad.

 
Los ultrasonidos pueden aplicarse para fragmentar las partículas de pulpa y modificar la distribución del tamaño de las partículas. Un menor tamaño de partícula se traduce en una menor velocidad de sedimentación, lo que reduce la sedimentación y mejora la estabilidad durante el almacenamiento. Además, esta desintegración de las partículas puede aumentar la liberación en el zumo de componentes del sabor, pigmentos y constituyentes celulares, como azúcares o compuestos aromáticos volátiles. El resultado es una mejora de la intensidad del color, del dulzor y de la percepción del aroma. Asimismo, la reducción del tamaño de partícula influye en la sensación en boca y proporciona una impresión general más suave.
Para garantizar una determinada vida útil de los smoothies, las mezclas deben pasteurizarse. Sin embargo, los tratamientos térmicos siempre afectan a la calidad del producto, al color y a la percepción de frescura. Por ello, la reducción de las temperaturas de procesamiento es uno de los principales objetivos de la industria alimentaria. Los ultrasonidos tienen un efecto sinérgico sobre la inactivación de microorganismos y enzimas cuando se aplican en combinación con temperatura –lo que se denomina termosonicación– o con presión elevada –lo que se denomina manosonicación–. También se conocen resultados positivos de la combinación de los tres parámetros, denominada manotermosonicación. Se supone que las células tratadas con ultrasonidos se vuelven más susceptibles a otros factores de estrés, como la presión y el calor. Además, las ondas ultrasónicas pueden romper las capas límite e inducir la mezcla, lo que mejora la transferencia de calor. Por tanto, otro objetivo del proyecto de investigación es reducir las temperaturas de pasteurización mediante el desarrollo de un proceso de conservación asistido por ultrasonidos. Se pretende mejorar la calidad del producto y reducir los costes energéticos, manteniendo o aumentando la seguridad del producto y su vida útil.
Los múltiples efectos de los ultrasonidos, que podrían permitir mejorar simultáneamente las características de sedimentación, el sabor, el aspecto, la sensación en boca y la estabilidad microbiológica y enzimática de los smoothies como productos de alto valor, podrían representar una ventaja importante para la industria alimentaria y para la comercialización de bebidas frescas de frutas y verduras en el futuro. Además, el porcentaje de plátano u otros ingredientes de alta viscosidad podría reducirse si se mejora la estabilidad del producto mediante tratamientos ultrasónicos, lo que permitiría crear nuevas variedades de smoothies.
 
Contacto en la TU Berlin:
K. Schoessler
katharina.schoessler(at)tu-berlin.de
Teléfono:+49 (0)30-3147 1847
 

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