Ultrasonidos y sus Múltiples Aplicaciones en el Procesamiento de Alimentos

Los ultrasonidos de potencia ofrecen múltiples posibilidades para aplicaciones eficaces y fiables en el procesado de alimentos. Las aplicaciones más comunes en la industria alimentaria incluyen la mezcla & homogeneización, emulsificación, dispersión, disrupción celular y extracción de material intracelular, activación o desactivación de enzimas (que depende de la intensidad del ultrasonido), conservación, estabilización, disolución y cristalización, hidrogenación, ablandamiento de la carne, maduración, envejecimiento y oxidación, así como desgasificación y secado por pulverización.

A continuación le presentamos varias aplicaciones seleccionadas de los sonicadores Hielscher en el procesado de alimentos. Haga clic en los enlaces específicos para obtener información detallada sobre la aplicación de su interés.

Extracción de aromas y compuestos bioactivos mediante ultrasonidos

La ultrasonicación es un método bien conocido y fiable cuando se trata de la extracción de materia intracelular.
Haga clic aquí para leer más sobre el lisis ultrasónica & Extracción y los ejemplos de extracción ultrasónica de compuestos activos de azafrán, café, cannabis, setas o algas!

Fermentación ultrasónica del yogur

El yogur es un producto lácteo fermentado que puede producirse sólo con leche o añadiendo cultivos bacterianos. Las cepas de bifidobacterias (por ejemplo, BB-12, BB-46, B breve) son probióticos comunes utilizados para la fermentación del yogur. La cavitación ultrasónica aplicada a las células bacterianas puede provocar su destrucción y, simultáneamente, la liberación de β-galactosidasa. La β-galactosidasa es una enzima hidrolasa muy utilizada en la industria de transformación de la leche. La fermentación asistida por ultrasonidos se acelera debido a una hidrólisis más rápida de la lactosa resultante de la liberación inducida por ultrasonidos de β-galactosidasa de las células de bifidobacterias.
La homogeneización ultrasónica produce la rotura de los glóbulos de grasa láctea y una distribución de tamaño muy fino.
La ultrasonicación puede acelerar la tasa de fermentación (reducción del tiempo total de producción de hasta un 40%) y mejorar las características de calidad del yogur, lo que se traduce en una mayor viscosidad, un coágulo más fuerte y una textura superior.

Homogeneización ultrasónica de la leche

La leche (por ejemplo, de vaca, búfala, cabra o camella) es una emulsión o sistema coloidal que consiste en glóbulos de grasa butírica dentro de un fluido a base de agua que contiene hidratos de carbono, proteínas y minerales disueltos. Como la grasa y el agua tienden a separarse en dos fases, la leche debe homogeneizarse para obtener un producto uniforme. Por homogeneización se entiende la distribución uniforme de las moléculas de grasa en el líquido lácteo. Los ultrasonidos son un método bien conocido que se utiliza para diversas aplicaciones en la elaboración de productos lácteos. El tratamiento de la leche por ultrasonidos da como resultado glóbulos de grasa homogeneizados, que se distribuyen de manera uniforme. La homogeneización mediante ultrasonidos de alta potencia también es eficaz para los sustitutos de la leche (veganos/sin lácteos) derivados de plantas, como la leche de coco o la leche de soja.
El estudio de Sfakianakis y Tzia (2012) muestra que la homogeneización ultrasónica reduce el tamaño de los glóbulos de grasa láctea (MFG). Las imágenes microscópicas siguientes muestran los efectos de la sonicación en el tamaño de los glóbulos de grasa láctea. La baja amplitud (150W) no tuvo un efecto de homogeneización satisfactorio (Fig.2) ; el tamaño de los MFG y su distribución fueron similares a los de la leche no tratada (comparar fig. 1 y 2). Los ultrasonidos de amplitud media (267,5, 375 W) tuvieron un buen efecto de homogeneización; el diámetro medio de los MFG fue de 2 μm (Fig. 3, 4). Los ultrasonidos de mayor amplitud (750 W) redujeron el tamaño de los MFG de forma crucial (Fig. 6), haciéndolos apenas visibles al microscopio óptico (100 aumentos); su tamaño medio de diámetro fue de 0,3 μm.

Los ultrasonidos de alta potencia son una técnica de homogeneización no térmica suave. Sfakianakis et al. (2011) muestran el impresionante efecto de homogeneización ultrasónica en la leche.

Chandrapala et al. (2012) investigaron el efecto de la ultrasonicación en la caseína y el calcio. Aplicaron ondas ultrasónicas (20 kHz) a muestras de leche desnatada fresca, caseína micelar reconstituida y caseína en polvo. Sonicaron las muestras hasta que los glóbulos de grasa de la leche se redujeron a unos 10 nm. El análisis de la leche sonicada muestra que el tamaño de las micelas de caseína no ha cambiado. También se produjo un pequeño aumento de la proteína de suero soluble y la correspondiente disminución de la viscosidad en los primeros minutos de sonicación. El estudio determinó que las micelas de caseína son estables durante la sonicación y que la concentración de calcio soluble no se ve afectada por el tratamiento ultrasónico. [Chandrapala et al. 2012]

Cristalización ultrasónica del azúcar para confitería

La sonicación controlada permite iniciar la siembra de cristales (creación de núcleos) e influir en el crecimiento de los cristales. Bajo irradiación ultrasónica, se forman cristales más pequeños y, por tanto, más numerosos. Los ultrasonidos ayudan al proceso de cristalización de dos maneras: En primer lugar, los ultrasonidos de potencia son una herramienta muy eficaz para crear una solución homogénea, que es la sustancia de partida para la cristalización. En la segunda etapa, los ultrasonidos favorecen la formación de un gran número de núcleos. Mientras que una nucleación deficiente crea un número menor de cristales grandes, una nucleación eficaz forma una gran cantidad de pequeños cristales de tamaño fino. En el campo acústico, incluso es posible iniciar la nucleación de azúcares que normalmente tienen aversión a cristalizar (por ejemplo, D-fructosa, sorbitol).
La modificación ultrasónica de la cristalización es interesante para la formulación de caramelos, confitería, cremas para untar, helados, nata montada y chocolate.

Hidrogenación ultrasónica de aceites comestibles

La hidrogenación de aceites vegetales es un importante proceso industrial a gran escala. Mediante la hidrogenación, los aceites vegetales líquidos se convierten en grasas sólidas o semisólidas (por ejemplo, margarina). Químicamente, los ácidos grasos insaturados se convierten durante el proceso de hidrogenación en ácidos grasos insaturados. transferencia de fase catalizada reacción de hidrogenación en sus correspondientes ácidos grasos saturados mediante la adición de átomos de hidrógeno en los dobles enlaces. Este proceso catalítico puede acelerarse mediante ultrasonidos de alta potencia. Un catalizador comúnmente utilizado es el níquel. Las grasas hidrogenadas se utilizan mucho como agentes acortadores en productos de panadería. Una ventaja de las grasas saturadas es su menor tendencia a la oxidación y, por tanto, un menor riesgo de enranciamiento.

Licuefacción ultrasónica de la miel

El ultrasonido ofrece un método no térmico eficaz, cristales en la miel para licuar y destruir la levadura, sin afectar a la calidad de la miel.
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Estabilización ultrasónica de zumos y batidos

Como técnica no térmica de procesado de alimentos, los ultrasonidos proporcionan un tratamiento suave pero eficaz que intensifica los sabores y estabiliza y conserva zumos, batidos, salsas y purés. Los resultados de los tratamientos ultrasónicos de zumos incluyen la mejora de los sabores, la estabilización y la conservación.
Más información sobre la mejora de los zumos por ultrasonidos & ¡Batidos!
Más información sobre el procesado de tomates por ultrasonidos

Envejecimiento del vino por ultrasonidos & licor

Los ultrasonidos potentes ayudan a la maceración del vino y las bebidas espirituosas gracias a su eficaz capacidad de extracción y a que intensifican significativamente la transferencia de masa entre el tejido de madera y la bebida alcohólica.
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El proceso de fermentación del vino, el mosto, la cerveza y el sake también puede incrementarse sustancialmente. Se han alcanzado tasas de aceleración de entre el 50% y el 65%.
Para obtener más información sobre la fermentación asistida por ultrasonidos, haga clic aquí.

Congelación de helados acelerada por ultrasonidos

Para la producción de helado se necesita una mezcla para helado. Esta mezcla de helado se compone de leche, leche en polvo, nata, mantequilla o grasa vegetal, azúcar, masa seca, emulsionante, estabilizador y aditivos como frutas, frutos secos, aromas y colorantes. Esta mezcla especial debe homogeneizarse y pasteurizarse, y luego se agita lentamente durante el proceso de congelación para evitar la formación de grandes cristales de hielo. A continuación, se mezclan burbujas de aire muy pequeñas (el llamado proceso de aireación) para espumar el helado y conseguir un postre frío de textura suave. Este es el paso del proceso en el que puede aplicarse la ultrasonicación para mejorar la calidad del helado.
Durante el proceso de congelación, se forman cristales a partir del agua sobreenfriada. La morfología de los cristales de hielo desempeña un papel importante en relación con las propiedades texturales y físicas de los alimentos congelados y semicongelados. Dado que el tamaño y la distribución de los cristales de hielo son de especial importancia para la calidad de los productos tisulares descongelados, en el caso de los helados se prefieren los cristales de hielo más pequeños, ya que los cristales grandes dan como resultado una textura helada. La nucleación es el factor más importante para controlar la distribución del tamaño de los cristales durante la cristalización. Por ello, la velocidad de congelación suele ser el parámetro utilizado para controlar el tamaño y la distribución del tamaño de los cristales de hielo en el helado. Durante el batido y la congelación, se inyecta aire para conseguir la textura suave del helado. El llamado "over-run", la cantidad de aire inyectado, se dosifica -específicamente para la receta concreta- proporcionalmente al volumen combinado de sólidos y agua. Por lo tanto, el over-run varía en función de las distintas fórmulas de helado y de los flujos de procesado. El helado estándar presenta un rebasamiento del 100%, lo que significa que el producto final está formado por un volumen igual de mezcla de helado y burbujas de aire.
El uso de homogeneizadores de ultrasonidos de alta potencia Hielscher proporciona una mejor calidad del helado al reducir el tamaño de los cristales de hielo y evitar la incrustación de una superficie de congelación. Se consigue una mejor consistencia y una sensación en boca más cremosa gracias a la reducción del tamaño de los cristales de helado y a la mejor distribución de las burbujas de aire. Los tiempos de congelación significativamente más cortos conducen a una mayor capacidad de proceso y a un proceso de producción más eficiente desde el punto de vista energético.

Aireación ultrasónica de la masa

La aplicación de ultrasonidos potentes durante la fase de mezclado de la masa mejora la calidad de los bizcochos al reducir su dureza y aumentar su elasticidad, cohesión y elasticidad. Para las pruebas, todos los ingredientes se han mezclado siguiendo el método "todo incluido", lo que significa que la harina integral baja en proteínas, el emulsionante, el almidón de maíz, el azúcar, la levadura en polvo, la sal y los huevos enteros frescos se han añadido simultáneamente para formular la masa. Antes de la sonicación, los ingredientes se han mezclado uniformemente para que el ultrasonido se aplique a una mezcla homogénea del rebozado. El bizcocho aireado por ultrasonidos presentaba menor dureza, menor gomosidad y menor masticabilidad, mientras que la elasticidad, la cohesividad y la resiliencia del bizcocho eran ligeramente superiores a las del bizcocho de control.

Cristalización y conchado del chocolate por ultrasonidos

La sonicación es bien conocida por su capacidad de extracción. A partir del haba de cacao, la manteca de cacao puede liberarse de las células mediante molturación y extracción por ultrasonidos.
Los ultrasonidos son una técnica alternativa para romper los cristales de azúcar del chocolate y, por tanto, tienen efectos similares al conchado.

Tenderización de la carne por ultrasonidos

La aplicación de potentes ondas ultrasónicas a la carne ablanda su estructura. La liberación de proteínas miofibrilares de las células musculares produce un ablandamiento significativo. Además del efecto de ablandamiento, los ultrasonidos también mejoran la capacidad de retención de agua y la cohesividad de la carne.
Aquí encontrará más información sobre el ablandamiento de la carne con ultrasonidos potentes y el sonicador MeatBuzzer.

Sonicación en cocinas y bares

Los procesadores de alimentos por ultrasonidos también han llegado a la cocina gourmet. Los ultrasonicadores de Hielscher son utilizados por chefs de primera categoría, como Sang-Hoon Degeimbre, galardonado con dos estrellas Michelin.
Si está interesado en la receta de su famoso caldo de gambas por ultrasonidos, haga clic aquí.
Para recetas de cócteles con ultrasonidos, ¡haga clic aquí!

Sonicators para la elaboración de alimentos kosher y halal

Hielscher Ultrasonics puede proporcionar la certificación kosher o halal para sus sonicadores bajo petición. Esto significa que los sonicadores han sido fabricados y procesados de acuerdo con las estrictas directrices de estas leyes dietéticas religiosas. La certificación kosher garantiza que los sonicadores se han fabricado sin subproductos ni derivados animales, mientras que la certificación halal verifica que los sonicadores se han manipulado de forma coherente con los principios dietéticos islámicos.

Si necesita un sonicador Hielscher con certificación kosher o halal, póngase en contacto con nosotros y estaremos encantados de tramitar la certificación necesaria.