Eficacia y calidad superiores en la producción de leche de frutos secos con ultrasonidos

Los nutmilks y los análogos de la leche de origen vegetal constituyen un segmento alimentario en auge. Para la producción de nutmilks y productos análogos a la leche de origen vegetal, la extracción y homogeneización por ultrasonidos ha demostrado grandes ventajas frente a las técnicas convencionales. Los ultrasonidos de alta potencia aumentan el rendimiento, la estabilidad del producto, el contenido en nutrientes y la eficacia general del procesado.

Mayor rendimiento de la leche de frutos secos con ultrasonidos potentes

La homogeneización por ultrasonidos es un método fiable para preparar nutmilks homogéneos y estabilizados microbiológicamente.Es bien sabido que la extracción por ultrasonidos es un método fiable y muy eficaz para aumentar el rendimiento de aceites, proteínas, polisacáridos y micronutrientes derivados de plantas. Por lo tanto, la sonicación se utiliza en la producción de sustitutos lácteos de origen vegetal, por ejemplo de almendra, anacardo, coco, avellana, cacahuete, sésamo, soja, chufa, avena, arroz, cáñamo, guisantes, pistachos, nuez, amaranto o quinoa. La materia prima de las leches de frutos secos y otras alternativas lácteas de origen vegetal suele ser cara, por lo que un mayor rendimiento de extracción de estas materias primas reduce los costes de producción y mejora la eficiencia de la producción.

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Los homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para alimentos se utilizan para dispersar y estabilizar los nutmilks y otros sustitutos de la leche de origen vegetal.

Procesador ultrasónico industrial UIP2000hdT para la homogeneización de la leche de nueces.

¿Cómo aumenta el rendimiento la extracción por ultrasonidos?

Procesador ultrasónico en línea para la extracción y homogeneización de nutmilks y sustitutos suaves de origen vegetal.El principio de funcionamiento de la extracción por ultrasonidos es la cavitación acústica. El mecanismo de intensificación de la extracción por ultrasonidos de baja frecuencia y alta intensidad se atribuye principalmente al fenómeno de la cavitación acústica. Cuando las burbujas de cavitación colapsan en la superficie del material botánico, la erosión y la sonoporación rompen la matriz de las células vegetales (como las nueces, semillas, legumbres y hojas maceradas), lo que provoca la destrucción de la estructura celular y la liberación de sustancias intracelulares como proteínas, lípidos, polisacáridos, fibras, vitaminas, minerales y fitoquímicos. La transferencia de masa así intensificada facilita la liberación de moléculas como proteínas, lípidos, polisacáridos y fitoquímicos.
Las fuerzas de cizallamiento generadas por ultrasonidos mejoran la penetración del disolvente en la matriz celular de la materia botánica y mejoran la permeabilidad de las membranas celulares, respectivamente. (Téngase en cuenta que el término disolvente se utiliza en un sentido amplio e incluye cualquier líquido, por ejemplo, el agua). Estos mecanismos de los ultrasonidos de potencia son responsables de la importante intensificación del proceso que se consigue cuando se aplica la ultrasonicación para la extracción de productos alimenticios a partir de materias primas botánicas. Como la cavitación ultrasónica genera fuerzas tan intensas, impulsa una disrupción celular y una mezcla muy eficaces a nivel macro y micro. Además, la penetración del disolvente, la disolución de los compuestos bioactivos y la transferencia de masa mejoran significativamente. Esto hace que la extracción asistida por ultrasonidos sea altamente eficaz, lo que da como resultado un rendimiento superior del extracto en un tiempo de proceso rápido.

Mejora de la estabilidad de la leche de frutos secos con ultrasonidos

La ultrasonicación de alta intensidad y baja frecuencia es un método eficaz y fiable para mejorar la estabilidad física de las suspensiones, así como la estabilidad microbiana de los productos alimentarios (por ejemplo, la leche de frutos secos y otros sucedáneos de la leche).

Mejora de la estabilidad fisicoquímica de los frutos secos mediante ultrasonidos

Los homogeneizadores ultrasónicos son eficaces en la reducción del tamaño de partículas y gotas, por ejemplo, en productos lácteos y sustitutos de la leche.Ampliamente utilizado para la homogeneización y emulsificación de productos alimentarios, el ultrasonido de alta potencia es una técnica no térmica muy eficaz para producir productos alimentarios muy homogéneos y estables a largo plazo. La homogeneización ultrasónica reduce el diámetro de las gotitas de grasa a un tamaño diminuto uniforme y dispersa uniformemente partículas sólidas como almidones, azúcares y fibras. De este modo, la homogeneización ultrasónica mejora significativamente la fisicoquímica de las leches de frutos secos y otras leches vegetales, evitando la separación de fases no deseada.
Lu et al. (2019) investigan los efectos de la ultrasonicación de alta potencia en la leche de coco. El tratamiento de sonicación redujo el tamaño de partícula de la leche de coco y homogeneizó la distribución de gotas y sólidos en el sistema. En comparación con la leche de coco emulsionada mecánicamente, el tratamiento ultrasónico mostró un efecto significativo en la uniformidad del sistema de emulsión (p< 0.05). Además, se observó que la sonicación promovía la encapsulación de la amilosa en la enzima amilasa en la capa interfacial. Iswarin y Permadi (2012) investigaron cómo afecta la ultrasonicación al diámetro de las gotas de bebidas lácteas a base de coco estudiando varias combinaciones de intensidad ultrasónica. El procesado por ultrasonidos redujo el diámetro del tamaño de las gotas y la reducción del tamaño aumentó a mayor intensidad de ultrasonidos.

Estabilidad microbiana de los Nutmilks mejorada por ultrasonidos

Se ha demostrado que la ultrasonicación reduce la carga microbiana de los productos lácteos, los zumos de fruta y otros alimentos líquidos. Por lo tanto, la pasteurización ultrasónica también se ha adoptado en el proceso de conservación de los sucedáneos de la leche para mejorar la estabilidad microbiana en los sucedáneos de la leche a base de frutos secos y otras plantas.
Iorio et al. (2019) estudiaron la inactivación ultrasónica de Escherichia coli O157:H7 y Listeria monocytogenes en leche de almendras y pudieron demostrar que la pasteurización ultrasónica causa un daño subletal a los patógenos, lo que conduce a un aumento de la vida útil. Por ejemplo, el tratamiento de pasteurización ultrasónica redujo significativamente el nivel de E. coli O157:H7 de 5,12 a 3,81 log UFC/mL y disminuyó la tasa de crecimiento (µmax) (de 1,19 a 0,79 (log UFC/mL)/día).

Ventajas de la producción ultrasónica de leche de frutos secos

  • mayor rendimiento
  • Calidad superior
  • Perfil nutricional mejorado
  • Estabilización fisicoquímica y microbiana
  • Sin degradación térmica
  • Intensificación del proceso para una mayor eficiencia global
  • Condiciones controlables con precisión
  • Rentabilidad
Sistema homogeneizador ultrasónico de alto rendimiento con 4 sondas ultrasónicas de 4 kW para el procesamiento en línea (extracción, homogeneización) de leche de frutos secos y bebidas vegetales.

Multisonorreactor con 4 homogeneizadores ultrasónicos de 4 kW para el procesado continuo de leche de frutos secos

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Mayor contenido en nutrientes con la extracción ultrasónica de leche de nuez

Los micronutrientes, como las vitaminas, los polifenoles y los antioxidantes, se encuentran en la matriz celular de las plantas. Para liberar estos micronutrientes de forma eficiente, se requiere una completa desintegración celular y una intensa micro-mezcla entre la materia celular y el disolvente. Como se ha descrito anteriormente, la extracción por ultrasonidos es muy eficaz para desintegrar las células y liberar lípidos, proteínas, polisacáridos, fibras y fitoquímicos de la matriz celular. La extracción ultrasónica es un método muy eficaz para aislar la cantidad completa de fitoquímicos de los productos botánicos en un proceso de extracción rápido. La aplicación de ultrasonidos de alta potencia produce fuertes efectos de cavitación, perturbaciones / turbulencias, corrientes de líquido a alta velocidad, que lavan los fitoquímicos del interior celular. Al tratarse de un método de extracción no térmico, se evita la degradación térmica de estos micronutrientes sensibles al utilizar ultrasonidos.

La ultrasonicación intensifica significativamente la extracción de polifenoles y otros compuestos bioactivos de las almendras. La extracción asistida por ultrasonidos proporciona mayores rendimientos en un tiempo de procesamiento más corto.

Contenido fenólico total (expresado como mg eq Naringenina/g almendras) cinética con y sin sonicación utilizando la UIP1000hdT. La extracción ultrasónica aumentó el contenido fenólico total en un 258 %.
Los datos son la media ± DE, n = 3. Ultrasonido (amarillo) frente a silencio (naranja).
Gráfico y estudio: Tabib et al., 2020

Eficacia superior en la producción de leche de frutos secos con ultrasonidos

Mayor rendimiento, mejor perfil nutricional y menor duración del procesado son sólo algunas de las ventajas que ofrece la eficacia superior del procesado ultrasónico de leche de frutos secos y bebidas no lácteas. El bajo consumo de energía, el escaso mantenimiento y el funcionamiento ininterrumpido son factores adicionales que contribuyen a la excepcional eficacia general del procesamiento por ultrasonidos. Los homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento de Hielscher pueden funcionar las 24 horas del día, los 7 días de la semana, en condiciones de trabajo intenso y procesar grandes volúmenes en modo de flujo continuo. Los procesadores por ultrasonidos de Hielscher presentan una eficiencia energética global excepcional. La robustez y el bajo mantenimiento mantienen también bajos los costes operativos.

Lo que dice la investigación sobre el procesado ultrasónico de alimentos

"Los ultrasonidos han emergido de forma incondicional en la última década. Ha encontrado su aplicación en la industria de zumos de frutas y bebidas debido a sus efectos multifuncionales deseados. La tecnología es barata, simple, confiable y respetuosa del medio ambiente y altamente eficaz en la preservación de jugos con atributos de calidad mejorados." (Dolas et al., 2019)

“La sonicación es una tecnología emergente que puede mejorar la calidad de los alimentos y reducir la pérdida de nutrientes.” (Cheok et al., 2013)

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Procesadores de alimentos por ultrasonidos para la producción industrial de leche de frutos secos

Hielscher Ultrasonics diseña, fabrica y distribuye sistemas de procesamiento de alimentos por ultrasonidos de alto rendimiento para la producción industrial continua de leches de frutos secos (como anacardos, almendras, avellanas, nueces, cacahuetes y leche de coco) y sustitutos lácteos vegetales (como arroz, soja, espelta, avena, sésamo, linaza, guisantes y horchata fermentada).
El uso de ultrasonidos en el procesado de alimentos ofrece grandes ventajas al tratarse de un método no térmico y puramente mecánico, que mejora los productos finales, reduce el tiempo de procesado y es más respetuoso con el medio ambiente.
Célula de flujo UIP4000hdT para sonicación en línea a escala industrialLos sistemas de procesado de alimentos por ultrasonidos de Hielscher se utilizan para múltiples aplicaciones siendo una tecnología segura, fiable y rentable para producir alimentos y bebidas de alta calidad. La instalación y el funcionamiento de todos los procesadores por ultrasonidos de Hielscher son sencillos: Requieren poco espacio y pueden instalarse fácilmente en instalaciones de procesado ya existentes.
Hielscher Ultrasonics tiene una larga experiencia en la aplicación de ultrasonidos de potencia en el sector alimentario. & industria de bebidas, así como muchas otras ramas industriales. Nuestros procesadores ultrasónicos están equipados con sonotrodos y celdas de flujo (las partes húmedas) fáciles de limpiar (limpieza in situ CIP / esterilización in situ SIP). Hielscher Ultrasonidos’ Los procesadores ultrasónicos industriales pueden proporcionar amplitudes muy elevadas. Amplitudes de hasta 200µm pueden funcionar fácilmente de forma continua en operaciones 24/7. Las amplitudes altas son importantes para conseguir una distribución homogénea de las partículas y para inactivar microbios más resistentes (por ejemplo, bacterias grampositivas). Para amplitudes aún mayores, se dispone de sonotrodos ultrasónicos personalizados. Todos los sonotrodos y reactores ultrasónicos de celda de flujo pueden funcionar a temperaturas y presiones elevadas, lo que permite una termo-manosonicación fiable (sonicación en combinación con temperatura y presión elevadas) y una extracción y estabilización altamente eficaces.
Tecnología punta, alto rendimiento y un sofisticado software hacen que Hielscher Ultrasonics’ caballos de batalla fiables en su línea de extracción, homogeneización y pasteurización de alimentos. Con un tamaño reducido y opciones de instalación versátiles, los ultrasonidos de Hielscher pueden integrarse fácilmente en las líneas de producción existentes.
Póngase en contacto con nosotros para obtener más información sobre las características y capacidades de nuestros sistemas de extracción, homogeneización y pasteurización por ultrasonidos. Estaremos encantados de hablar con usted sobre su aplicación.

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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Los homogeneizadores ultrasónicos de alto cizallamiento se utilizan en procesos de laboratorio, de sobremesa, piloto e industriales.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para aplicaciones de mezcla, dispersión, emulsificación y extracción a escala de laboratorio, piloto e industrial.



Literatura / Referencias

Información interesante

Producción de Nutmilks y sustitutos lácteos vegetales

La producción de leche de nueces y otras bebidas vegetales no lácteas (por ejemplo, de almendra, anacardo, coco, avellana, cacahuete, sésamo, soja, chufa, avena, espelta, arroz, cáñamo, guisante, linaza, linaza, nuez) incluye normalmente las siguientes fases de procesamiento: molienda en húmedo y trituración para la extracción, filtración, adición de aditivos alimentarios e ingredientes, pasteurización / esterilización, homogeneización y envasado aséptico.
Los aditivos más utilizados son las gomas y la lecitina, que se emplean para mejorar la estabilidad, así como la sal y los edulcorantes, que se utilizan para modificar la textura y el perfil de sabor. A menudo, los sustitutos lácteos vegetales se enriquecen con proteínas, vitaminas y minerales para obtener un perfil nutricional equilibrado de la bebida vegetal no láctea.
Dependiendo del tipo de sustituto de la leche de origen vegetal, se utiliza como base un ingrediente crudo diferente (por ejemplo, frutos secos, cereales o legumbres). Esta materia prima específica (por ejemplo, almendras, soja o avena) se mezcla con una cierta cantidad de agua y se muele en un proceso de molienda húmeda a temperaturas elevadas. Durante este proceso de molienda en caliente, se extraen de la materia prima valiosos compuestos vegetales como proteínas, lípidos, fibras y vitaminas, lo que lleva mucho tiempo y suele ser bastante ineficaz. Debido a la extracción incompleta, puede ser necesaria una segunda fase de extracción para aumentar el rendimiento de la leche de frutos secos o del sustituto lácteo de origen vegetal. Cuando se aplica la extracción por ultrasonidos en el proceso de molturación, la extracción de los compuestos vegetales aumenta y se acelera considerablemente.
Tras la molienda y la extracción, la leche vegetal se separa de las fibras vegetales extraídas en grandes centrifugadoras. Para mejorar la textura y las cualidades sensoriales, la leche vegetal puede homogeneizarse con aceite comestible o espesarse añadiendo gomas, mezclarse con diversos aditivos (vitaminas, minerales) y, por último, pasteurizarse mediante tratamiento térmico y envasarse.
La sonicación puede utilizarse para dispersar homogéneamente gomas y otros aditivos alimentarios en la bebida vegetal y promover la estabilización microbiana mediante la pasteurización ultrasónica.


Ultrasonidos de alto rendimiento La gama de productos de Hielscher cubre todo el espectro, desde el ultrasonicador compacto de laboratorio, pasando por las unidades de sobremesa, hasta los sistemas de ultrasonidos totalmente industriales.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento de laboratorio a tamaño industrial.


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