Traitement du miel par ultrasons
Le miel fait l'objet d'une forte demande en tant qu'aliment et médicament. Le traitement par ultrasons est un moyen efficace de détruire les composants indésirables, tels que les cristaux et les cellules microbiennes dans le miel. En tant que technologie de traitement non thermique, la décristallisation ultrasonique du miel permet d'éviter une augmentation indésirable du HFM et une meilleure rétention de la diastase, de l'arôme et de la saveur.
Avantages de la décristallisation du miel par ultrasons
La décristallisation par ultrasons est une alternative efficace aux méthodes de chauffage traditionnelles pour la décristallisation du miel. La décristallisation du miel par ultrasons offre de nombreux avantages par rapport à la méthode de chauffage traditionnelle, ce qui fait du traitement du miel par ultrasons le traitement supérieur pour la liquéfaction, la décristallisation et la stabilisation du miel :
La décristallisation par ultrasons offre plusieurs avantages et peut être adaptée à tous les types de miel et à toutes les échelles de production. Les ultrasons Hielscher sont contrôlables avec précision et peuvent être adaptés à des facteurs tels que la viscosité du miel, la taille des cristaux et les normes de qualité. Ainsi, les ultrasons Hielscher offrent une grande efficacité et un fonctionnement simple et sûr.
Ultrasonateur industriel pour la décristallisation et la stabilisation du miel dans un traitement en ligne très uniforme.
Images microscopiques du miel traité :
(a) Échantillon de contrôle. Avant traitement, le miel se présente sous la forme d'un réseau de cristaux en forme d'aiguilles. Les cercles sombres sont des bulles d'air. (b) Échantillons traités à la chaleur à 40°C après 20 min de traitement thermique ; (c) Échantillons traités aux ultrasons à 40°C+ après 20 min de traitement.
(Document de recherche et image : ©Deora et al., 2013)
Traitement du miel par ultrasons
Les ultrasons constituent une alternative de traitement non thermique pour de nombreux produits alimentaires liquides. Sa puissance mécanique est utilisée pour l'inactivation microbienne et la réduction de la taille des particules, de manière douce mais efficace. Lorsque le miel est exposé aux ultrasons, la plupart des cellules de levure sont détruites. Les cellules de levure qui survivent à la sonication perdent généralement leur capacité de croissance. Cela réduit considérablement le taux de fermentation du miel.
Les ultrasons liquéfient également le miel en éliminant les cristaux existants et en empêchant la cristallisation ultérieure du miel. À cet égard, elle est comparable au chauffage du miel. La liquéfaction assistée par ultrasons peut fonctionner à des températures de traitement nettement plus basses, d'environ 35°C, et peut réduire le temps de liquéfaction à moins de 30 secondes. Kai (2000) a étudié la liquéfaction ultrasonique de miels australiens (Brush box, Stringy bark, Yapunyah et Yellow box). Les études ont montré que la sonication à une fréquence de 20 kHz liquéfiait complètement les cristaux du miel. Les échantillons traités par ultrasons sont restés liquéfiés pendant environ 350 jours (+20% par rapport au traitement thermique). En raison de l'exposition minimale à la chaleur, la liquéfaction ultrasonique permet une meilleure rétention des arômes et des saveurs. Les échantillons sonifiés ne présentent qu'une très faible augmentation du HMF et une faible diminution de l'activité de la diastase. Comme moins d'énergie thermique est nécessaire, l'application des ultrasons permet de réduire les coûts de traitement par rapport au chauffage et au refroidissement conventionnels.
Ultrasonateur industriel UIP6000hdT pour la liquéfaction et la stabilisation microbienne du miel.
Les études de Kai (2000) ont également révélé que les différents types de miel nécessitent des intensités et des durées de sonication différentes. C'est pourquoi nous recommandons d'effectuer les essais à l'aide d'un système de sonication de table. Les essais préliminaires doivent être réalisés en mode discontinu, tandis que les essais de traitement ultérieurs nécessitent une cellule d'écoulement pour la recirculation sous pression ou les essais en ligne.
Ce que dit la recherche sur la décristallisation du miel par ultrasons
Le miel est une solution sursaturée de glucose et a tendance à cristalliser spontanément à température ambiante sous forme de glucose monohydraté. Le traitement thermique est traditionnellement utilisé pour dissoudre les cristaux de D-glucose monohydraté dans le miel et retarder la cristallisation. Cependant, cette approche affecte négativement la saveur fine du miel. L'application bénéfique des ultrasons de puissance dans le miel a été signalée par de nombreux chercheurs. Il a été démontré que l'application d'ultrasons élimine les cristaux existants et retarde le processus de cristallisation, ce qui constitue une technologie rentable. L'analyse du processus de cristallisation suggère que les échantillons de miel sonifié sont restés à l'état liquide plus longtemps que le miel traité thermiquement. En outre, aucun effet significatif n'a été observé sur les paramètres de qualité du miel, tels que la teneur en eau, la conductivité électrique ou le pH. Des études ont montré qu'en général, le traitement aux ultrasons (par exemple avec une sonde ultrasonique de 24 kHz du modèle UP400St, en traitement discontinu) entraîne une dissolution plus rapide des cristaux que le traitement thermique.
(cf. Deora et al., 2013)
Basmacı (2010) a comparé l'ultrason et la pression hydrostatique élevée comme options de traitement de la liquéfaction du miel. Alors que le traitement par pression hydrostatique élevée s'est avéré trop coûteux et inefficace, les ultrasons ont donné de très bons résultats. Par conséquent, la sonication a été recommandée comme alternative au traitement thermique traditionnel du miel.
Önur et al. (2018) sont parvenus à la même conclusion en comparant le traitement thermique conventionnel à 50 ºC, la liquéfaction ultrasonique et le traitement par pression. Ils recommandent le traitement ultrasonique du miel plutôt que le traitement thermique et le traitement par pression en raison de sa commodité, des temps de traitement plus courts et de la moindre perte de qualité.
Sidor et al. (2021) ont comparé la liquéfaction par ultrasons au chauffage par micro-ondes afin de dissoudre les cristaux de sucre dans les miels de chaux, d'acacia et multifloraux. L'inconvénient majeur du chauffage par micro-ondes était l'augmentation significative des valeurs de HMF, les changements dans l'activité enzymatique et les pertes importantes du nombre de diastases. En revanche, la liquéfaction par ultrasons n'a entraîné que des changements minimes dans les propriétés du miel, de sorte que l'équipe de recherche a clairement recommandé le traitement du miel par ultrasons afin de retarder le processus de cristallisation.
La sonication raccourcit le temps de liquéfaction des miels solides sans en compromettre la qualité.
Ultrasonateur aérien UIP2000hdT avec cascatrode sur un support mobile pour la liquéfaction du miel et la dissolution du sucre en mode batch et en ligne.
Ultrasons haute performance pour la décristallisation et la stabilisation du miel
Hielscher Ultrasonics fabrique et fournit des ultrasons de haute performance pour le traitement des aliments liquides, tels que la liquéfaction du miel, la réduction des cristaux (dissolution du sucre, décristallisation) et la stabilisation microbienne. L'équipement ultrasonique spécialement conçu pour le traitement du miel permet un traitement uniforme et fiable. Cela garantit la production d'un miel de qualité supérieure, tout en respectant les normes de qualité. Pour le traitement du miel, Hielscher Ultrasonics propose des sonotrodes (sondes à ultrasons) spéciales, idéales pour le traitement très uniforme de liquides visqueux tels que le miel.
Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasons :
| Volume du lot | Débit | Dispositifs recommandés |
|---|---|---|
| 10 à 2000mL | 20 à 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 à 20L | 0.2 à 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 à 100L | 2 à 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 à 150L | 3 à 15L/min | UIP6000hdT |
| n.d. | 10 à 100L/min | UIP16000 |
| n.d. | plus grande | groupe de UIP16000 |
Contactez nous ! / Demandez-nous !
Conception, fabrication et conseil – Qualité Made in Germany
Les ultrasons Hielscher sont réputés pour leur qualité et leurs normes de conception les plus élevées. La robustesse et la facilité d'utilisation permettent une intégration aisée de nos ultrasons dans les installations industrielles. Les conditions difficiles et les environnements exigeants sont facilement gérés par les ultrasons Hielscher.
Hielscher Ultrasonics est une entreprise certifiée ISO et met l'accent sur les ultrasons de haute performance, dotés d'une technologie de pointe et d'une grande facilité d'utilisation. Bien entendu, les ultrasons Hielscher sont conformes à la norme CE et répondent aux exigences des normes UL, CSA et RoHs.
- haute efficacité
- Une technologie de pointe
- fiabilité & Robustesse
- lot & en ligne
- pour tout volume – des petits lots aux grands flux par heure
- Prouvé scientifiquement
- logiciel intelligent
- une mise à l'échelle simple et linéaire
- caractéristiques intelligentes (par exemple, protocole de données)
- CIP (clean-in-place)
Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs à ultrasons de haute performance pour les applications de mélange, de dispersion, d'émulsification et d'extraction à l'échelle du laboratoire, du pilote et de l'industrie.
Littérature / Références
- Basmacı, İpek (2010): Effect of Ultrasound and High Hydrostatic Pressure (Hhp) on Liquefaction and Quality Parameters of Selected Honey Varieties. Master of Science Thesis, Middle East Technical University, 2010.
- D’Arcy, Bruce R. (2017): High-power Ultrasound to Control of Honey Crystallisation. Rural Industries Research and Development Corporation 2007.
- İpek Önür, N.N. Misra, Francisco J. Barba, Predrag Putnik, Jose M. Lorenzo, Vural Gökmen, Hami Alpas (2018): Effects of ultrasound and high pressure on physicochemical properties and HMF formation in Turkish honey types. Journal of Food Engineering, Volume 219, 2018. 129-136.
- Deora, Navneet S.; Misra, N.N.; Deswal, A.; Mishra, H.N.; Cullen, P.J.; Tiwari, B.K. (2013): Ultrasound for Improved Crystallisation in Food Processing. Food Engineering Reviews, 5(1), 2013. 36-44.
- Sidor, Ewelina; Tomczyk, Monika; Dżugan, Małgorzata (2021): Application Of Ultrasonic Or Microwave Radiation To Delay Crystallization And Liquefy Solid Honey. Journal of Apicultural Science, Volume 65, Issue 2, December 2021.
- Alex Patist, Darren Bates (2008): Ultrasonic innovations in the food industry: From the laboratory to commercial production. Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 9, Issue 2, 2008. 147-154.
- Subramanian, R., Umesh Hebbar, H., Rastogi, N.K. (2007): Processing of Honey: A Review. in: International Journal of Food Properties 10, 2007. 127-143.
- Kai, S. (2000): Investigation into Ultrasonic Liquefaction of Australian Honeys. The University of Queensland (Australia), Department of Chemical Engineering.
- National Honey Board (2007): Fact Sheets.
Qu'il faut savoir
Historique de la transformation du miel
Le miel est un produit à haute viscosité dont la saveur et l'arôme, la couleur et la texture sont caractéristiques.
Le miel est composé de glucose, de fructose, d'eau, de maltose, de triaccharides et d'autres hydrates de carbone, de saccharose, de minéraux, de protéines, de vitamines et d'enzymes, de levures et d'autres micro-organismes résistants à la chaleur, ainsi que de petites quantités d'acides organiques (voir le tableau ci-dessous). La teneur élevée en tétracyclines, en composés phénoliques et en peroxyde d'hydrogène du miel lui confère des propriétés antimicrobiennes.
Profil nutritionnel et composition en sucre du miel (©www.honey.com)
Enzymes de miel
Le miel contient des enzymes qui digèrent l'amidon. Les enzymes sont sensibles à la chaleur et servent donc d'indicateur de la qualité du miel et du degré de traitement thermique. Les principales enzymes sont l'invertase (α-glucosidase), la diastase (α-amylase) et la glucose-oxydase. Il s'agit d'enzymes importantes sur le plan nutritionnel. La diastase hydrolyse les hydrates de carbone pour en faciliter la digestion. L'invertase hydrolyse le saccharose et le maltose en glucose et fructose. La glucose oxydase catalyse le glucose pour former de l'acide gluconique et du peroxyde d'hydrogène. Le miel contient également de la catalase et de la phosphatase acide. L'activité enzymatique est généralement mesurée en tant qu'activité diastasique et est exprimée en indice de diastase (DN). Les normes relatives au miel prévoient un indice de diastase minimal de 8 dans le miel transformé.
Levures et micro-organismes dans le miel
Le miel extrait contient des matières indésirables, telles que des levures (généralement osmophiles, tolérantes au sucre) et d'autres micro-organismes résistants à la chaleur. Ils sont responsables de l'altération du miel pendant le stockage. Un nombre élevé de levures entraîne une fermentation rapide du miel. La vitesse de fermentation du miel est également liée à la teneur en eau. Une teneur en eau de 17 % est considérée comme un niveau sûr pour retarder l'activité des levures. D'autre part, le risque de cristallisation augmente avec la diminution de la teneur en eau. Une numération de levures de 500cfu/mL ou moins est considérée comme un niveau commercialement acceptable.
Cristallisation / Granulation dans le miel
Le miel cristallise naturellement car il s'agit d'une solution de sucre sursaturée, avec une teneur en sucre de plus de 70 % par rapport à une teneur en eau d'environ 18 %. Le glucose précipite spontanément hors de l'état sursaturé, en perdant de l'eau au fur et à mesure qu'il devient un état saturé plus stable de glucose monohydraté. Cela conduit à la formation de deux phases – une phase liquide sur le dessus et une forme cristalline plus solide en dessous. Les cristaux forment un réseau qui immobilise d'autres composants du miel en suspension, créant ainsi un état semi-solide (National Honey Board, 2007). La cristallisation ou la granulation n'est pas souhaitable car elle pose de graves problèmes lors de la transformation et de la commercialisation du miel. En outre, la cristallisation limite l'écoulement du miel non transformé hors des conteneurs de stockage.
Traitement thermique dans la transformation du miel
Après l'extraction et la filtration, le miel subit un traitement thermique afin de réduire le taux d'humidité et de détruire les levures. Le chauffage contribue à liquéfier les cristaux présents dans le miel. Bien que le traitement thermique permette de réduire efficacement le taux d'humidité, de réduire et de retarder la cristallisation et de détruire complètement les cellules de levure, il entraîne également une détérioration du produit. Le chauffage augmente considérablement la teneur en hydroxyméthylfurfural (HMF). Le niveau réglementaire maximal admissible de HMF est de 40mg/kg. En outre, le chauffage réduit l'activité des enzymes (par exemple, la diastase), affecte les qualités sensorielles et réduit la fraîcheur du miel. Le traitement thermique assombrit également la couleur naturelle du miel (brunissement). En particulier, le chauffage à plus de 90°C entraîne la caramélisation du sucre. En raison d'une transmission et d'une exposition inégales à la température, le traitement thermique ne permet pas de détruire les micro-organismes résistants à la chaleur.
En raison des limites du traitement thermique, les efforts de recherche se concentrent sur les alternatives non thermiques, telles que les micro-ondes, le chauffage infrarouge, l'ultrafiltration et l'ultrasonication. L'ultrasonication offre, en tant que traitement non thermique, de grands avantages par rapport aux autres techniques de traitement du miel.
Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs à ultrasons très performants à partir de laboratoires à taille industrielle.