Eficiencia y calidad superiores en la producción de leche de nuez con ultrasonidos

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

Mayor rendimiento de la leche de nuez con los ultrasonidos de potencia

Ultrasonic homogenization is a reliable method to prepare homogeneous and microbially stabilized nutmilks.La extracción por ultrasonidos es bien conocida como un método fiable y muy eficaz para aumentar el rendimiento de los aceites, proteínas, polisacáridos y micronutrientes derivados de las plantas. Por lo tanto, la sonicación se utiliza en la producción de sustitutos lácteos de origen vegetal, por ejemplo, a partir de almendras, anacardos, coco, avellanas, cacahuetes, sésamo, soja, chufa, avena, arroz, cáñamo, guisantes, pistachos, nueces, amaranto o quinoa. La materia prima de las leches de frutos secos y otras alternativas vegetales suele ser cara y un mayor rendimiento de extracción de estas materias primas reduce los costes de producción y mejora la eficiencia de la misma.

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High-performance ultrasonic food homogenizers are used to disperse and stabilize nutmilks and other plant-based milk substitutes.

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

¿Cómo aumenta el rendimiento la extracción por ultrasonidos?

Ultrasonic inline processor for the extraction and homogenization of nutmilks and plant-based mild substitutes.El principio de funcionamiento de la extracción por ultrasonidos es la cavitación acústica. El mecanismo de intensificación de la extracción mediante 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 los frutos secos, las semillas, las legumbres y las 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 los responsables de la importante intensificación del proceso que se consigue cuando se aplica la ultrasonicación para la extracción de productos alimentarios a partir de materias primas botánicas. Dado que 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 considerablemente. Esto hace que la extracción asistida por ultrasonidos sea muy eficaz, lo que da lugar a rendimientos de extracto superiores 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).

Estabilidad fisicoquímica mejorada por ultrasonidos de los Nutmilks

Ultrasonic homogenizers are efficient in particle and droplet size reduction, e.g. in dairy and milk substitutes.Ampliamente utilizado para la homogeneización y emulsión de productos alimentarios, el ultrasonido de alta potencia es una técnica no térmica muy eficaz para producir productos alimentarios altamente homogéneos y estables a largo plazo. La homogeneización por ultrasonidos reduce el diámetro de las gotas de grasa a un tamaño minúsculo y uniforme y dispersa las partículas sólidas, como los almidones, los azúcares y las fibras, de manera uniforme. De este modo, la homogeneización por ultrasonidos mejora significativamente la fisicoquímica de las leches de frutos secos y otras leches de origen vegetal, de modo que se evita 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 las partículas 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 la ultrasonicación afecta al diámetro de las gotas de bebidas lácteas a base de coco estudiando varias combinaciones de intensidad de ultrasonidos. El procesamiento ultrasónico redujo el diámetro del tamaño de las gotas y la reducción del tamaño aumentó a mayor intensidad de ultrasonido.

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 frutas y otros alimentos líquidos. Por lo tanto, la pasteurización por ultrasonidos también se ha adoptado en el proceso de conservación de las alternativas lácteas para mejorar la estabilidad microbiana de los sustitutos lácteos a base de frutos secos y otras plantas.
Iorio et al. (2019) estudiaron la inactivación por ultrasonidos de Escherichia coli O157:H7 y Listeria monocytogenes en leche de almendras y pudieron demostrar que la pasteurización por ultrasonidos causa un daño sutil a los patógenos, lo que conduce a una mayor 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 de leche de frutos secos por ultrasonidos

  • 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
  • rentable
High-performance ultrasonic homogenizer system with 4x 4kW ultrasonic probes for the inline processing (extraction, homogenization) of nutmilks and plant-based beverages.

Multisonorreactor con 4x homogeneizadores ultrasónicos de 4kW para el procesamiento continuo de nueces

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Mayor contenido de 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 disrupción celular completa 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, flujos de líquido de alta velocidad, que arrastran los fitoquímicos fuera del interior celular. Al ser un método de extracción no térmico, se evita la degradación térmica de estos micronutrientes sensibles cuando se utiliza la ultrasonicación.

Ultrasonication intensifies the extraction of polyphenols and other bioactive compounds from almonds significantly. Ultrasound-assisted extraction gives higher yields within shorter processing time.

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

Eficiencia superior en la producción de leche de nuez con ultrasonidos

El mayor rendimiento, la mejora del perfil nutricional y la reducción de la duración del procesado son sólo algunas de las ventajas de la eficacia superior del procesado de leche de frutos secos y bebidas no lácteas por ultrasonidos. El bajo consumo de energía, el escaso mantenimiento y el funcionamiento ininterrumpido son otros factores 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 tienen una eficiencia energética global excepcional. La robustez y el bajo mantenimiento mantienen también bajos los costes operativos.

Lo que dice la investigación sobre el procesamiento de alimentos por ultrasonidos

"Los ultrasonidos han surgido de forma incondicional en la última década. Ha encontrado su aplicación en la industria de los zumos de frutas y las bebidas debido a sus efectos multifuncionales deseados. La tecnología es barata, sencilla, fiable y respetuosa con el medio ambiente y altamente eficaz en la conservación de zumos 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 de la leche de origen vegetal (como arroz, soja, espelta, avena, sésamo, linaza, guisantes y horchata fermentada).
El uso del procesamiento de alimentos por ultrasonidos ofrece grandes ventajas al ser un método no térmico y puramente mecánico, que da lugar a productos finales mejorados, disminuye el tiempo de procesamiento y es más respetuoso con el medio ambiente.
Célula de flujo UIP4000hdT para sonicación en línea a escala industrialLos sistemas de procesamiento 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 se pueden adaptar fácilmente a las instalaciones de procesamiento existentes.
Hielscher Ultrasonics tiene una larga experiencia en la aplicación de ultrasonidos de potencia en el sector alimentario. & industria de las 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 Ultrasonics’ Los procesadores industriales de ultrasonidos pueden ofrecer amplitudes muy elevadas. Las amplitudes de hasta 200µm pueden funcionar fácilmente de forma continua en funcionamiento 24/7. Las altas amplitudes son importantes para lograr una distribución homogénea de las partículas y para inactivar los microbios más resistentes (por ejemplo, las bacterias grampositivas). Para amplitudes aún mayores, se dispone de sonotrodos ultrasónicos personalizados. Todos los sonotrodos y reactores de celdas de flujo ultrasónicas 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 muy eficaces.
La tecnología más avanzada, el alto rendimiento y el 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 saber más sobre las características y la capacidad 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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Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

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 de origen vegetal

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, nuez) incluye normalmente las siguientes fases de procesamiento: molienda en húmedo y trituración para la extracción, filtración, adición de aditivos e ingredientes alimentarios, 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 de origen vegetal se fortifican y enriquecen con proteínas, vitaminas y minerales para obtener un perfil nutricional equilibrado de la bebida no láctea de origen vegetal.
Dependiendo del tipo de sustituto de la leche a base de plantas, se utiliza un ingrediente crudo diferente (por ejemplo, frutos secos, granos, legumbres) como base. 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 ineficiente. Debido a la extracción incompleta, puede ser necesaria una segunda etapa de extracción para aumentar el rendimiento de la leche de frutos secos o del sustituto de la leche de origen vegetal. Cuando se aplica la extracción por ultrasonidos en el proceso de molienda, la extracción de los compuestos vegetales se incrementa y acelera de forma significativa.
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 ser homogeneizada con aceite comestible o espesada mediante la adición de gomas, mezclada con diversos aditivos (vitaminas, minerales), y finalmente es pasteurizada mediante tratamiento térmico y envasada.
La sonicación puede utilizarse para dispersar las gomas y otros aditivos alimentarios de forma homogénea en la bebida de origen vegetal y promover la estabilización microbiana mediante la pasteurización por ultrasonidos.


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

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