Eficacia y calidad superiores en la producción de leche de frutos secos con ultrasonidos
Las leches de frutos secos y las alternativas a la leche de origen vegetal son un segmento alimentario en crecimiento. Para la producción de leches de frutos secos y análogos de la leche de origen vegetal, la extracción y homogeneización por ultrasonidos ha demostrado grandes ventajas sobre las técnicas convencionales. Los ultrasonidos de alta potencia aumentan el rendimiento, la estabilidad del producto, el contenido de nutrientes y la eficiencia general del procesamiento.
Mayor rendimiento de la leche de frutos secos con ultrasonidos de potencia
La extracción ultrasónica es bien conocida como un método fiable y muy eficaz para aumentar el rendimiento de aceites, proteínas, polisacáridos y micronutrientes de origen vegetal. Por lo tanto, la sonicación se utiliza en la producción de sustitutos de la leche de origen vegetal, por ejemplo, elaborados con almendras, anacardos, cocos, 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 a la leche de origen vegetal suele ser cara, y los mayores rendimientos de extracción de estas materias primas reducen los costes de producción y mejoran la eficiencia de la producción.
Procesador ultrasónico industrial UIP2000hdT para la homogeneización de la leche de frutos secos.
¿Cómo aumenta el rendimiento la extracción por ultrasonidos?
El principio de funcionamiento de la extracción ultrasónica es la cavitación acústica. El mecanismo intensificador de la extracción de los 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 nueces maceradas, semillas, legumbres y hojas), lo que resulta en la destrucción de la estructura celular y la liberación de sustancias intracelulares como proteínas, lípidos, polisacáridos, fibras, vitaminas, minerales y fitoquímicos. De este modo, la intensificación de la transferencia de masa 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. (Tenga en cuenta que el término solvente se utiliza en un sentido amplio de significado e incluye cualquier líquido, por ejemplo, agua). Estos mecanismos de 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. 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 solvente, la disolución de compuestos bioactivos y la transferencia de masa mejoran significativamente. Esto hace que la extracción asistida por ultrasonidos sea muy eficaz, lo que da como resultado rendimientos superiores 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 alimenticios (por ejemplo, leche de frutos secos y otros sucedáneos de la leche).
Estabilidad fisicoquímica mejorada por ultrasonidos de los leches de frutos secos
Ampliamente utilizado para la homogeneización y emulsificación de productos alimenticios, los ultrasonidos de alta potencia son una técnica no térmica altamente eficiente para producir productos alimenticios altamente homogéneos y estables a largo plazo. La homogeneización ultrasónica reduce el diámetro de las gotas de grasa a un tamaño uniforme y dispersa uniformemente las partículas sólidas como almidones, azúcares y fibras. De este modo, la homogeneización ultrasónica mejora significativamente el aspecto fisicoquímico de las leches de frutos secos y otras leches vegetales, de modo que se evita la no deseada separación de fases.
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). Additionally, it was observed that sonication promoted the encapsulation of amylose into the enzyme amylase in the interfacial layer.
Iswarin and Permadi (2012) investigated how ultrasonication affects the droplet diameter of coconut-based milk drinks studying various combinations of ultrasonic intensity. Ultrasonic processing reduced the diameter of the droplet size and size reduction increased at higher ultrasound intensity.
Estabilidad microbiana mejorada por ultrasonidos de las leches de frutos secos
Se ha demostrado que la ultrasonicación reduce la carga microbiana en productos lácteos, zumos de frutas y otros alimentos líquidos. Por lo tanto, la pasteurización ultrasónica también se ha adoptado en el proceso de conservación de las alternativas a la leche con el fin de mejorar la estabilidad microbiana en los frutos secos y otros sustitutos de la leche de origen vegetal.
Iorio et al. (2019) estudiaron la inactivación ultrasónica de Escherichia coli O157:H7 y Listeria monocytogenes en la leche de almendras y pudieron demostrar que la pasteurización ultrasónica causa daños subletales 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).
- mayor rendimiento
- Calidad superior
- Perfil de nutrientes mejorado
- Estabilización fisicoquímica y microbiana
- Sin degradación térmica
- Intensificación del proceso para una mayor eficiencia general
- Condiciones controlables con precisión
- Rentabilidad
Multisonorreactor con 4 homogeneizadores ultrasónicos de 4 kW para el procesamiento continuo de leches de frutos secos
Mayor contenido de nutrientes con la extracción ultrasónica de leche de frutos secos
Los micronutrientes como las vitaminas, los polifenoles y los antioxidantes se encuentran dentro de la matriz celular de las plantas. Para liberar estos micronutrientes de manera eficiente, se requiere una disrupción celular completa y una intensa micromezcla entre la materia celular y el solvente. Como se ha descrito anteriormente, la extracción ultrasónica 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 dentro de un proceso de extracción rápido. La aplicación de ultrasonidos de alta potencia produce fuertes efectos de cavitación, perturbaciones / turbulencias, flujo de líquido a alta velocidad, que lavan los fitoquímicos del interior de la célula. Al ser un método de extracción no térmico, se evita la degradación térmica de estos sensibles micronutrientes cuando se utiliza la ultrasonicación.
Contenido fenólico total (expresado como eq., mg de naringenina/g almendras), cinética con y sin sonicación, utilizando el UIP1000hdT. La extracción ultrasónica aumentó el contenido fenólico total en un 258 %.
Los datos son las medias ± DE, n = 3. Ultrasonido (amarillo) versus silencio (naranja).
Gráfico y estudio: Tabib et al., 2020
Eficiencia superior en la producción de leche de frutos secos con ultrasonidos
El aumento de los rendimientos, la mejora del perfil nutricional y la reducción de la duración del procesamiento son sólo algunas de las ventajas de la eficacia superior del procesamiento ultrasónico de la leche de frutos secos y de las bebidas no lácteas. El bajo consumo de energía, el bajo mantenimiento y el funcionamiento 24/7 son factores adicionales que contribuyen a la excepcional eficiencia general del procesamiento ultrasónico. Los homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento de Hielscher pueden funcionar las 24 horas del día, los 7 días de la semana, bajo control y procesar grandes volúmenes en modo de flujo continuo. Los procesadores ultrasónicos de Hielscher tienen una excelente eficiencia energética general. La robustez y el bajo mantenimiento también mantienen bajos los costos operativos.
Lo que dicen las investigaciones sobre el procesamiento ultrasónico de alimentos
"Los ultrasonidos han surgido hasta cierto punto de forma incondicional en la última década. Ha encontrado su aplicación en la industria de jugos de frutas y bebidas debido a sus efectos deseados multifuncionales. La tecnología es barata, sencilla, fiable y respetuosa con el medio ambiente y muy 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)
Procesadores de alimentos ultrasónicos para la producción industrial de leche de frutos secos
Hielscher Ultrasonics diseña, fabrica y distribuye un sistema ultrasónico de procesamiento de alimentos de alto rendimiento para la producción industrial continua de leches de frutos secos (como anacardos, almendras, avellanas, nueces, cacahuetes, leche de coco) y sustitutos de la leche de origen vegetal (como arroz, soja, espelta, avena, sésamo, linaza, guisantes, leche de chufa fermentada).
El uso del procesamiento ultrasónico de alimentos ofrece grandes ventajas al ser un método no térmico, puramente mecánico, lo que da como resultado productos finales mejorados, disminuye el tiempo de procesamiento y es más respetuoso con el medio ambiente.
Los sistemas ultrasónicos de procesamiento de alimentos de Hielscher se utilizan para múltiples aplicaciones, ya que son una tecnología segura, fiable y rentable para producir alimentos y bebidas de alta calidad. La instalación y el funcionamiento de todos los procesadores ultrasónicos de Hielscher son sencillos: requieren poco espacio y pueden adaptarse fácilmente a las instalaciones de procesamiento existentes.
Hielscher Ultrasonics cuenta con 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 suministrar amplitudes muy altas. Las amplitudes de hasta 200 μm se pueden ejecutar fácilmente de forma continua en funcionamiento 24/7. Las amplitudes altas son importantes para lograr una distribución homogénea de las partículas e inactivar los microbios más resistentes (por ejemplo, bacterias grampositivas). Para amplitudes aún mayores, hay disponibles sonotrodos ultrasónicos personalizados. Todos los sonotrodos y reactores de celda de flujo ultrasónicos pueden funcionar a temperaturas y presiones elevadas, lo que permite una termo-mano-sonicación fiable (sonicación en combinación con temperaturas y presiones elevadas) y una extracción y estabilización muy 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 o adaptarse fácilmente a las líneas de producción existentes.
Póngase en contacto con nosotros para obtener más información sobre las características y la capacidad de nuestros sistemas de extracción, homogeneización y pasteurización por ultrasonidos. ¡Estaremos encantados de discutir su solicitud con usted!
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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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
- Tabib, Malak, Yang Tao, Christian Ginies, Isabelle Bornard, Njara Rakotomanomana, Adnane Remmal, Farid Chemat (2020): A One-Pot Ultrasound-Assisted Almond Skin Separation/Polyphenols Extraction and its Effects on Structure, Polyphenols, Lipids, and Proteins Quality. Applied Sciences 10, no. 10: 3628.
- Iswarin, S.J.; Permadi, B. (2012): Coconut milk’s fat breaking by means of ultrasound. Int. J. Basic Appl. Sci. 12, 2012. 1–5.
- Maria Clara Iorio, Antonio Bevilacqua, Maria Rosaria Corbo, Daniela Campaniello, Milena Sinigaglia, Clelia Altieri (2019): A case study on the use of ultrasound for the inhibition of Escherichia coli O157:H7 and Listeria monocytogenes in almond milk. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 52, 2019. 477-483.
- Rupali Dolas, Chakkaravarthi Saravanan, Barjinder Pal Kaur (2019): Emergence and era of ultrasonic’s in fruit juice preservation: A review. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 58, 2019.
- Xu Lu, Jinghao Chen, Mingjing Zheng, Juanjuan Guo, Jingxuan Qi, Yingtong Chen, Song Miao, Baodong Zheng (2019): Effect of high-intensity ultrasound irradiation on the stability and structural features of coconut-grain milk composite systems utilizing maize kernels and starch with different amylose contents. Ultrasonics Sonochemistry Volume 55, 2019. 135-148.
Información interesante
Producción de leches de frutos secos y sustitutos lácteos de origen vegetal
La producción de leches de frutos secos y otras bebidas vegetales no lácteas (por ejemplo, de almendras, anacardos, cocos, avellanas, cacahuetes, sésamo, soja, chufas, avena, espelta, arroz, cáñamo, guisantes, linazas, nueces) incluye comúnmente los siguientes pasos de procesamiento: molienda húmeda y molienda para 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 utilizan 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 de la leche de origen vegetal están fortificados y enriquecidos 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 de origen vegetal, se utiliza como base un ingrediente crudo diferente (por ejemplo, frutos secos, cereales, 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 requiere mucho tiempo y, a menudo, es bastante ineficiente. Debido a la extracción incompleta, puede ser necesario un segundo paso de extracción para aumentar el rendimiento de la leche de nueces o del sustituto de la leche de origen vegetal. Cuando se implementa la extracción ultrasónica en el proceso de molienda, la extracción de compuestos vegetales aumenta y acelera significativamente.
Después de la molienda y la extracción, la leche vegetal se separa de las fibras vegetales extraídas en grandes centrífugas. Con el fin de mejorar la textura y las cualidades sensoriales, la leche vegetal puede homogeneizarse con aceite comestible o espesarse mediante la adición de gomas, mezclarse con diversos aditivos (vitaminas, minerales), y finalmente se pasteuriza mediante tratamiento térmico y luego se envasa.
La sonicación puede utilizarse para dispersar gomas y otros aditivos alimentarios de forma homogénea en la bebida de origen vegetal y promover la estabilización microbiana mediante pasteurización ultrasónica.
Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento de laboratorio a tamaño industrial.