Les ultrasons dans l’industrie alimentaire

Les ultrasons de puissance sont utilisés dans de nombreuses applications de transformation alimentaire, notamment l’extraction, l’homogénéisation, la pasteurisation et la fermentation. En tant que traitement non thermique, la sonication améliore les procédés de production alimentaire en augmentant les rendements et la qualité, en améliorant les profils nutritionnels et aromatiques et en réduisant les temps de traitement et les coûts.

Applications des ultrasons dans la transformation alimentaire

Les ultrasons de puissance offrent un large éventail d’applications dans la transformation alimentaire, notamment l’extraction, le mélange, l’émulsification, la pasteurisation, le dégazage et l’attendrissement de la viande. Outre ces applications principales, les ultrasons de puissance sont également utilisés pour améliorer la congélation, la décongélation et le séchage des produits alimentaires.
Les principaux avantages des ultrasons de haute intensité concernent l’amélioration de diverses opérations de transformation alimentaire : réduction du temps de traitement, augmentation des rendements, amélioration de la qualité des produits et procédés plus économiques permettant de gagner du temps et de réduire les coûts.

Vous trouverez ci-dessous les principales applications des ultrasons de haute intensité dans l’industrie alimentaire :

• Extraction : Les ultrasons peuvent être utilisés pour extraire des composés bioactifs de matières végétales, tels que les antioxydants, les pigments et les huiles essentielles. Ce procédé, appelé extraction assistée par sonication, permet de produire des extraits de haute qualité plus rapidement et avec une consommation de solvants inférieure à celle des méthodes traditionnelles.
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• Homogénéisation et émulsification : L’homogénéisation à ultrasons permet de produire des émulsions et des suspensions stables, telles que les sauces pour salades, la mayonnaise, les crèmes et les produits laitiers. Le procédé utilise des ondes sonores de haute fréquence pour fragmenter les globules de matière grasse dans le liquide, ce qui donne une texture lisse et uniforme.
  Découvrez la sonication appliquée aux émulsions alimentaires !
  Retrouvez ici les instructions étape par étape et une vidéo sur l’émulsification de la mayonnaise par ultrasons !
• Conservation : Les ultrasons de haute intensité peuvent être utilisés pour inactiver les micro-organismes, tels que les bactéries et les levures, dans les produits alimentaires. Ce procédé, appelé pasteurisation assistée par sonication, peut prolonger la durée de conservation des produits alimentaires et réduire le risque de maladies d’origine alimentaire. En tant que technique de traitement non thermique, la sonication évite le recours à des températures très élevées et prévient ainsi la dégradation des nutriments thermosensibles qui en résulterait.
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• Dégazage : L’application d’ultrasons à un liquide agite les bulles de gaz qui y sont piégées. Ces bulles d’air et de gaz se rapprochent alors et coalescent. Elles forment ainsi des bulles plus grosses, qui peuvent remonter à la surface du liquide et être facilement éliminées.
• Dissolution : Grâce à leurs remarquables capacités de mélange, les ultrasons sont très efficaces pour produire des solutions fortement saturées, voire sursaturées. Cette propriété est utilisée dans les procédés de cristallisation ainsi que dans la production de saumures.
• Fermentation : Les ondes ultrasonores perforent et désagrègent les parois cellulaires des micro-organismes, ce qui les rend plus réceptifs au processus de fermentation. Parallèlement, les ultrasons accélèrent le transport des nutriments et de l’oxygène vers les micro-organismes, augmentant ainsi leur activité métabolique. Globalement, la sonication augmente la vitesse de fermentation, réduit le temps de fermentation et améliore le rendement du produit final souhaité. Cette technologie est particulièrement utile pour la production d’aliments et de boissons, tels que les produits laitiers, le yaourt, la bière, le kombucha et le vin.
• Réduction de la viscosité avant le séchage par atomisation : Les forces de cisaillement ultrasonores peuvent réduire considérablement la viscosité des suspensions rhéofluidifiantes et thixotropes. L’application d’un cisaillement ultrasonore pour fluidifier le produit avant sa pulvérisation et son passage dans les sécheurs par atomisation permet d’augmenter considérablement le débit à travers les équipements de pulvérisation. Les tours de séchage par atomisation constituent souvent le goulot d’étranglement de la ligne de production. Les ultrasons permettent d’augmenter la capacité des sécheurs par atomisation existants.

• Congélation : La congélation assistée par ultrasons permet de réduire la formation de cristaux de glace dans les produits alimentaires pendant la congélation. Le procédé consiste à soumettre les aliments à des ondes sonores de haute fréquence pendant leur congélation. Les ondes ultrasonores créent des vibrations qui empêchent la formation de gros cristaux de glace, ce qui donne un produit à la texture plus lisse et de meilleure qualité.
• Décongélation : La décongélation assistée par ultrasons permet de réduire le temps de décongélation des produits alimentaires congelés. Le procédé consiste à soumettre le produit congelé à des ondes ultrasonores, qui génèrent de la chaleur et accélèrent la décongélation. Comme les ultrasons favorisent une répartition très uniforme de l’énergie, cette méthode peut être particulièrement utile pour les produits difficiles à décongeler uniformément, tels que la viande, les produits de la mer, les fruits et les légumes.
  Lors de la congélation, de la décongélation et du séchage, les ultrasons de puissance améliorent considérablement les transferts de matière et d’énergie, ce qui accélère ces procédés et les rend plus économiques.
• Détection des fuites dans les bouteilles : Les ultrasons constituent un moyen très efficace de détecter les fuites et les fissures dans les bouteilles et les canettes de boissons gazeuses, telles que les sodas, la bière, le vin effervescent, etc. Les ultrasons sont également utilisés pour le dégazage des boissons gazeuses, par exemple de la bière avant la mise en bouteille, un procédé appelé « de-fobbing ».
• Saumurage / conservation en saumure ou au vinaigre : Le saumurage est un procédé courant de conservation et de fabrication des aliments, notamment de la viande, du poisson, du fromage et des légumes. La sonication raccourcit le temps de saumurage et permet d’utiliser des quantités réduites de chlorure de sodium par rapport aux aliments traditionnellement saumurés et aux conserves en saumure ou au vinaigre.
• Hydratation / réhydratation : Les ultrasons de puissance constituent une méthode simple mais très efficace pour hydrater ou réhydrater des produits alimentaires tels que les légumineuses sèches (par exemple les haricots et les pois chiches) ou les champignons déshydratés. Les ultrasons ouvrent les pores cellulaires des aliments, permettant à l’eau de pénétrer rapidement. Cela accélère le gonflement des légumineuses et réduit ensuite leur temps de cuisson.
• Décristallisation du miel : En tant que traitement non thermique, les ultrasons sont utilisés efficacement pour empêcher la formation de gros cristaux de sucre dans le miel. De plus, les gros cristaux déjà présents dans le miel peuvent être dissous par un traitement ultrasonore. Grâce à leur action de dissolution très efficace, les appareils à ultrasons à sonde dissolvent les cristaux de sucre et donnent un miel uniformément lisse. Les ultrasons améliorent également la qualité microbiologique du miel, car les micro-organismes indésirables sont inactivés par l’effet de désagrégation cellulaire ultrasonore.
• Friture : La friture assistée par ultrasons permet de réduire l’absorption d’huile dans les aliments frits. Le procédé consiste à immerger la viande ou le légume dans de l’huile chaude tout en le soumettant à des ondes sonores de haute fréquence. Les ondes ultrasonores créent de petites bulles à la surface de l’aliment, qui réduisent la surface de contact entre le légume / la viande et l’huile. Il en résulte une moindre absorption d’huile et un produit final plus sain. La friture assistée par ultrasons permet de cuire les aliments à des températures plus basses, d’obtenir de meilleurs profils aromatiques et de préserver les nutriments.
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Appareils à ultrasons haute performance pour la transformation alimentaire

Les processeurs ultrasonores industriels de Hielscher Ultrasonics sont des appareils à ultrasons haute performance qui peuvent être réglés avec précision, ce qui permet d’obtenir des résultats reproductibles et une qualité de produit constante. Capables de fournir des amplitudes très élevées, les processeurs ultrasonores Hielscher peuvent être utilisés pour des applications très exigeantes.
Les clients apprécient la robustesse et la fiabilité remarquables des systèmes Hielscher Ultrasonics. Les appareils à ultrasons Hielscher fonctionnent de manière fiable dans des applications intensives, des environnements exigeants et en fonctionnement 24/7, assurant ainsi une transformation alimentaire efficace et économique. L’intensification des procédés par ultrasons réduit le temps de traitement et permet d’obtenir de meilleurs résultats : qualité supérieure, rendements plus élevés et nouveaux produits.
L’utilisation systématique de matériaux spécifiques, tels que le titane, l’acier inoxydable, la céramique ou le verre de différentes qualités, garantit la compatibilité de la technique avec le procédé.
Les processeurs ultrasonores sont des machines pratiques et faciles à utiliser, nécessitant peu de maintenance et présentant un coût relativement faible.

Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos appareils à ultrasons :

Conception, fabrication et conseil – Qualité fabriquée en Allemagne

Les appareils à ultrasons Hielscher sont réputés pour leurs normes de qualité et de conception les plus élevées. Leur robustesse et leur facilité d’utilisation permettent une intégration aisée dans les installations industrielles. Les appareils à ultrasons Hielscher supportent sans difficulté les conditions difficiles et les environnements exigeants.

Hielscher Ultrasonics est une entreprise certifiée ISO qui accorde une attention particulière aux appareils à ultrasons haute performance associant une technologie de pointe et une utilisation conviviale. Les appareils à ultrasons Hielscher sont bien entendu conformes aux exigences CE et répondent aux exigences UL, CSA et RoHs.

Informations utiles

Comment fonctionnent les ultrasons dans la transformation alimentaire ?

La transformation alimentaire par ultrasons est une technologie bien établie, utilisée pour des applications telles que le mélange et l’homogénéisation, l’émulsification, l’extraction, la dissolution, le dégazage et la désaération, l’attendrissement de la viande, la cristallisation ainsi que la fonctionnalisation et la modification des produits alimentaires intermédiaires et finis. Installés depuis des décennies dans les usines de production alimentaire, les processeurs ultrasonores alimentaires Hielscher sont des appareils perfectionnés, conçus pour répondre aux exigences de l’industrie. Les processeurs ultrasonores appliquent les forces physiques créées par les ondes ultrasonores de puissance, ce qui génère de la cavitation.

Quelles boissons sont couramment préparées par sonication ?

La sonication est couramment utilisée pour préparer ou traiter des boissons telles que le café infusé à froid, le thé (y compris le yerba maté), les jus de fruits et de légumes, les infusions de plantes, les boissons fonctionnelles (extraits de plantes), les laits végétaux, les boissons fermentées (pour l’intensification des procédés) et les concentrés pour la production de boissons prêtes à boire (RTD).
Retrouvez davantage d’informations sur la production des boissons suivantes :

• Café / Café vert
• Infusions de thé
• Yerba maté
• Jus
• Smoothies
• Kombucha
• Laits de fruits à coque

Qu’est-ce que la cavitation acoustique ?

La cavitation acoustique, également appelée cavitation ultrasonore, désigne la croissance et l’effondrement de minuscules bulles de vide dans un champ ultrasonore généré dans des liquides ou des suspensions. Les bulles de cavitation grossissent au cours de cycles alternés de haute pression / basse pression, qui correspondent respectivement à des phases de compression et de raréfaction. Après avoir grossi pendant plusieurs cycles de pression alternée, la bulle de vide atteint un point où elle ne peut plus absorber d’énergie et implose alors violemment pendant un cycle de haute pression. Lors de l’effondrement de la bulle, des conditions localement extrêmes apparaissent, notamment des températures atteignant 5 000K avec des vitesses de chauffage et de refroidissement très élevées, des pressions atteignant 2000atm et les différences de pression correspondantes, ainsi que des jets de liquide dont la vitesse peut atteindre 280m/s. Dans ces « points chauds » de cavitation, des forces localement extrêmes créent des conditions physiques qui entraînent le mélange, l’extraction et une augmentation du transfert de matière.

La cavitation acoustique, générée par des ultrasons de haute intensité et de basse fréquence, crée des forces de cisaillement intenses ainsi que de fortes différences locales de pression et de température, qui fournissent l’action nécessaire à un mélange intense et au transfert de matière. Ces forces de cisaillement ultrasonores sont utilisées avec succès dans la transformation alimentaire.

Bibliographie / Références

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