Homogénéisation des jus et smoothies par ultrasons de puissance
Les jus, smoothies et boissons nécessitent une homogénéisation fiable et efficace pour obtenir une saveur et une texture agréables ainsi qu’une stabilité à long terme. Les homogénéisateurs à ultrasons à fort cisaillement sont largement utilisés dans l’industrie agroalimentaire et des boissons pour produire des jus, boissons, purées et sauces de qualité supérieure. En tant que traitement non thermique, l’homogénéisation par ultrasons à fort cisaillement protège les vitamines et les composés bioactifs de la dégradation thermique, tout en offrant une stabilité et une onctuosité remarquables.
- Profil aromatique amélioré grâce à l’extraction
- Rendement en jus accru
- Valeur en micronutriments plus élevée
- Douceur accrue sans ajout de sucre (les US extraient le sucre naturel intracellulaire et le rendent ainsi accessible aux papilles gustatives)
- Biodisponibilité accrue des phytonutriments
- Texture onctueuse
- Inactivation enzymatique
- Stabilisation microbienne
- Durée de conservation prolongée
Homogénéisateur à ultrasons à fort cisaillement avec cellule à circulation en verre pour le traitement des jus, smoothies, purées et sauces.
Homogénéisation par ultrasons à fort cisaillement des jus, smoothies et boissons
Stabilité améliorée par ultrasons – éviter la séparation de phases et la sédimentation : La pulpe de fruits et de légumes est décomposée en petites particules, ce qui permet d’atteindre une grande stabilité, d’éviter la sédimentation et de conférer une texture onctueuse.
Modification par ultrasons de la viscosité et de la texture du jus : Les fruits et légumes tels que les pommes, carottes, oranges, pamplemousses, citrons et tomates sont riches en pectines. Les pectines sont des polysaccharides qui agissent comme stabilisant naturel. Les homogénéisateurs à ultrasons extraient les pectines de la matrice cellulaire et les libèrent dans le jus, augmentant ainsi la viscosité et la stabilité. Les homogénéisateurs à ultrasons sont donc excellents pour tirer parti de stabilisants naturels tels que les pectines.
Profil phytonutritionnel amélioré grâce à l’extraction par ultrasons : Les homogénéisateurs à ultrasons rompent les matrices cellulaires et favorisent la libération dans le jus de molécules piégées telles que les vitamines, antioxydants, polyphénols et flavonoïdes. Les phytonutriments deviennent ainsi plus biodisponibles et bioaccessibles lors de leur consommation.
Profil aromatique intensifié grâce à la sonication : Les homogénéisateurs à ultrasons à fort cisaillement libèrent non seulement les pectines, mais aussi des molécules aromatiques, des huiles essentielles, des sucres naturels et des phytonutriments. (Pour le profil nutritionnel amélioré par ultrasons, voir l’étude de cas ci-dessous). L’extraction par ultrasons libère de la matrice cellulaire des molécules bioactives telles que des composés aromatiques et des vitamines, et les rend ainsi accessibles aux papilles gustatives du consommateur.
Profil de couleur intensifié grâce à la sonication : Les pigments végétaux sont également contenus dans la matrice cellulaire de la plante. Les homogénéisateurs à ultrasons libèrent des pigments végétaux tels que les caroténoïdes, la chlorophylle, les bétalanines et les anthocyanes, et réduisent leur taille de particule. Les pigments de taille réduite diffusent mieux la lumière que les particules plus grosses et confèrent ainsi une couleur plus intense au jus, à la purée ou à la sauce.
Homogénéisation des jus par ultrasons – de multiples avantages
Les homogénéisateurs à ultrasons à fort cisaillement sont fiables et efficaces pour mélanger des boissons telles que les jus de fruits, nectars, jus de légumes, smoothies, limonades aromatisées aux fruits, boissons lactées aromatisées, shakes protéinés, boissons infusées et bien d’autres.
Lors de l’extraction et du pressage des jus, l’ultrasonication peut augmenter le rendement en jus. Par exemple, le traitement par ultrasons a augmenté le rendement en jus de raisin jusqu’à 3,4 %, tout en divisant par trois la durée de traitement. L’ultrasonication combinée à un traitement enzymatique a également augmenté le rendement en jus jusqu’à 2 % et divisé la durée de traitement par plus de quatre par rapport au traitement enzymatique traditionnel. L’application successive des ultrasons et du traitement enzymatique a augmenté le rendement en jus jusqu’à 7,3 %. De même, pour le jus d’ananas, l’ultrasonication seule a augmenté le rendement d’extraction de 10,8 % pour le jus issu de pulpe d’ananas broyée. Le traitement par ultrasons a également augmenté la teneur en sucres, en acides totaux, en composés phénoliques et en vitamine C. (cf. Baslar et al. 2015)
La fabrication de boissons telles que les jus, les limonades infusées au jus et d’autres boissons exige une homogénéisation et une émulsification fiables pour garantir la stabilité, une saveur et une texture améliorées, un aspect visuel attrayant et des fonctionnalités améliorées. Par exemple, l’homogénéisation par ultrasons assure une stabilité exceptionnelle, empêche la séparation de phases et améliore la saveur et la texture des jus, des smoothies ainsi que des boissons à base de lait et de protéines. En outre, les homogénéisateurs à ultrasons à fort cisaillement émulsifient facilement divers ingrédients pour produire des émulsions limpides. Une application courante de l’émulsification par ultrasons est la préparation d’eaux et de boissons infusées au cannabis. Les boissons limpides à base d’eau et d’autres boissons peuvent être infusées par ultrasons avec des cannabinoïdes stables (p. ex., CBD, CBG, THC). Afin d’obtenir des émulsions limpides présentant une biodisponibilité élevée des composés actifs, les composés bioactifs doivent être émulsifiés à l’échelle nanométrique. L’émulsification par ultrasons est la technique supérieure pour produire des nanoémulsions à l’aspect limpide, d’une stabilité, d’une biodisponibilité et de fonctionnalités exceptionnelles. C’est pourquoi la nanoémulsification par ultrasons est largement utilisée dans la fabrication de produits pharmaceutiques et de compléments alimentaires (p. ex. teintures de CBD, etc.)
Dans le même temps, les homogénéisateurs à ultrasons extraient les molécules aromatiques, les composés bioactifs et les phytonutriments, les rendant plus biodisponibles et bioaccessibles. Mais les homogénéisateurs à ultrasons dissolvent aussi les sucres, sirops ou édulcorants, et dispersent et hydratent les gommes, amidons et autres additifs pour former des suspensions stables à long terme. Une seule unité à ultrasons Hielscher permet à votre production de jus et de boissons d’accomplir les diverses tâches d’homogénéisation, de nanoémulsification, d’extraction, de dispersion, de dissolution, d’hydratation et de mélange.
Effet de la sonication avec l’UP400S à une amplitude de 100μm sur la microstructure du jus de pomme.
Étude et image : Ertugay & Baslar, 2014
Étude de cas : profil nutritionnel amélioré dans un jus d’orange soniqué
L’homogénéisation par ultrasons à fort cisaillement est une méthode non thermique de conservation et de transformation des aliments qui présente l’avantage d’améliorer la stabilisation et d’inactiver les micro-organismes dans les jus de fruits sans provoquer les effets secondaires indésirables courants associés aux traitements thermiques conventionnels. Guerrouj et al. (2016) ont étudié les effets de l’ultrasonication sur la teneur totale en composés phénoliques et en flavonoïdes ainsi que sur les caroténoïdes et l’acide ascorbique (vitamine C) dans le jus d’orange à l’aide d’un homogénéisateur UP200S de Hielscher Ultrasonics. Ils ont constaté une augmentation significative de la teneur totale en composés phénoliques dans les échantillons de jus d’orange soniqués par rapport à un témoin (voir tableau ci-dessous). Cette augmentation allait de 42,74 jusqu’à 69,45mg GAE/100 ml pour un traitement par ultrasons de 30 min. Ces résultats montrent une augmentation significative des composés phénoliques sous l’effet du traitement par sonication.
Les résultats concernant l’activité de piégeage des radicaux libres DPPH du jus d’orange sont également présentés dans le tableau ci-dessous. Les échantillons soniqués ont montré une augmentation significative du pourcentage d’inhibition du DPPH par rapport au témoin, ce qui indique un niveau plus élevé d’antioxydants. Le pourcentage d’inhibition du DPPH était de 37,48%, 35,70%, 34,70% et 35,21% pour les échantillons soniqués pendant respectivement 1, 10, 20 et 30 min, contre 21,67% pour les échantillons témoins. Ces observations concordent avec les résultats obtenus pour le jus de citron vert kasturi soniqué (Bhat et al., 2011). Ces résultats indiquent que le traitement par sonication améliore l’extractibilité des composés antioxydants.
Les chercheurs concluent que le traitement par ultrasons du jus d’orange a entraîné une augmentation générale des composés bioactifs tels que les composés phénoliques totaux, les flavonoïdes, les caroténoïdes, les anthocyanes et l’acide ascorbique, avec des réductions significatives des dénombrements microbiens.
À gauche : jus d’orange non traité ; à droite : jus d’orange soniqué
L’homogénéisation par ultrasons à fort cisaillement produit un jus stable sans sédimentation
Le jus d’orange à gauche n’est pas traité et présente une sédimentation nette ; le jus d’orange à droite est homogénéisé par ultrasons et présente une texture homogène, stable et onctueuse.
Amélioration par ultrasons de la teneur en composés phénoliques totaux et en flavonoïdes totaux, de l’activité de piégeage des radicaux DPPH et de la teneur en caroténoïdes totaux et en acide ascorbique dans le jus d’orange.
Étude et tableau : Guerrouj et al. 2016
Sondes à ultrasons et cellules à circulation pour l’homogénéisation des jus
Hielscher Ultrasonics est un fabricant de longue expérience d’homogénéisateurs à ultrasons haute performance utilisés dans le monde entier pour la production industrielle de jus de fruits et de légumes, de nectars, de smoothies, de boissons protéinées ainsi que de purées et de sauces. L’homogénéisation fiable et efficace des jus de fruits, des boissons et des produits alimentaires est une application exigeante qui requiert des sondes à ultrasons de forte puissance générant des amplitudes constantes et fournissant un cisaillement suffisant pour obtenir des aliments et des boissons homogènes. Tous les appareils à ultrasons Hielscher sont conçus et fabriqués pour fonctionner 24/7 à pleine charge. Les processeurs à ultrasons sont disponibles des ultrasonicateurs de laboratoire compacts de 50 watts jusqu’aux puissants systèmes à ultrasons en ligne de 16 000 watts. Une grande variété de boosters, de sonotrodes et de cellules à circulation permet la configuration individuelle d’un homogénéisateur à ultrasons à fort cisaillement en fonction de la matière première (p. ex. fruits, légumes, autres ingrédients, etc.) et des caractéristiques souhaitées du produit final.
Hielscher Ultrasonics fabrique des sondes à ultrasons haute performance qui peuvent être réglées spécifiquement pour fournir tout le spectre d’amplitudes, des très faibles aux très élevées. Si votre application d’homogénéisation exige des spécifications inhabituelles (p. ex., combinaison avec des pressions élevées et/ou des températures élevées), des sonotrodes à ultrasons personnalisées sont disponibles. La robustesse des équipements à ultrasons de Hielscher permet un fonctionnement 24/7 en service intensif et dans des environnements exigeants.
Homogénéisation des jus par ultrasons en mode discontinu et en ligne
Les homogénéisateurs à ultrasons à fort cisaillement Hielscher peuvent être utilisés pour la sonication en discontinu et en ligne continue. En fonction du volume de boisson et de la vitesse de traitement, nous vous recommanderons la configuration à ultrasons la plus adaptée.
L’alimentation par plusieurs flux, qui peuvent être dosés indépendamment dans le système d’homogénéisation à ultrasons continu, rend l’homogénéisation en ligne par traitement à ultrasons à fort cisaillement très efficace en temps et en main-d’œuvre, pratique et capable de traiter des volumes industriels de jus et de boissons.
Sondes à ultrasons et cellules à circulation pour tous les volumes
La gamme de produits de Hielscher Ultrasonics couvre tout le spectre des processeurs à ultrasons, des ultrasonicateurs de laboratoire compacts aux systèmes de paillasse et pilotes, jusqu’aux processeurs à ultrasons entièrement industriels capables de traiter des chargements de camion entiers par heure. Cette gamme complète nous permet de vous proposer l’équipement à ultrasons le mieux adapté à votre boisson ou produit alimentaire, à la capacité de traitement envisagée et à vos objectifs de production.
Amplitudes contrôlables avec précision pour des résultats optimaux
Tous les homogénéisateurs à ultrasons Hielscher sont contrôlables avec précision et constituent ainsi des bêtes de somme fiables. L’amplitude est l’un des paramètres de procédé déterminants qui influencent l’efficience et l’efficacité des effets sonomécaniques tels que l’homogénéisation, l’émulsification, l’extraction, l’hydratation, la dissolution et la conservation. Tous les processeurs de Hielscher Ultrasonics permettent un réglage précis de l’amplitude. Les sonotrodes et les boosters sont des accessoires qui permettent de modifier l’amplitude dans une plage encore plus large. Les homogénéisateurs industriels à ultrasons à fort cisaillement Hielscher peuvent fournir des amplitudes très élevées et l’intensité ultrasonore requise pour les applications exigeantes. Des amplitudes allant jusqu’à 200µm peuvent facilement être maintenues en continu en fonctionnement 24/7.
Des réglages précis de l’amplitude et la surveillance permanente des paramètres du procédé à ultrasons via un logiciel intelligent vous permettent de traiter votre jus, votre boisson ou votre produit alimentaire dans des conditions optimisées. Une sonication optimale pour une homogénéisation des jus des plus efficaces !
Les sonicateurs Hielscher sont largement utilisés pour homogénéiser des boissons telles que
La robustesse des sonicateurs Hielscher permet un fonctionnement 24/7 en service intensif et dans des environnements exigeants. Les sonicateurs Hielscher sont ainsi des outils de travail fiables qui répondent à vos exigences de fabrication d’aliments et de boissons.
Qualité optimale – conçu et fabriqué en Allemagne
En tant qu’entreprise familiale, détenue et dirigée par la famille, Hielscher accorde la priorité aux normes de qualité les plus élevées pour ses processeurs à ultrasons. Tous les ultrasonicateurs sont conçus, fabriqués et soigneusement testés dans notre siège de Teltow, près de Berlin, en Allemagne. La robustesse et la fiabilité des équipements à ultrasons Hielscher en font une bête de somme dans votre production. Le fonctionnement 24/7 à pleine charge et dans des environnements exigeants est une caractéristique naturelle des homogénéisateurs à ultrasons à fort cisaillement de Hielscher.
Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasonicateurs :
| Volume de lot | Débit | Appareils recommandés |
|---|---|---|
| 1 à 500mL | 10 à 200mL/min | UP100H |
| 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 |
| n.a. | 10 à 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | plus grand | cluster de UIP16000 |
Contactez-nous ! / Posez-nous vos questions !
Homogénéisateurs à ultrasons de forte puissance, du laboratoire à l’échelle pilote et industrielle .
Bibliographie / Références
- Kamal Guerrouj, Marta Sánchez-Rubio, Amaury Taboada-Rodríguez, Rita María Cava-Roda, Fulgencio Marín-Iniesta (2016): Sonication at mild temperatures enhances bioactive compounds and microbiological quality of orange juice. Food and Bioproducts Processing 99, 2016. 20–28.
- Mustafa Fatih Ertugay; Mehmet Başlar (2014): The effect of ultrasonic treatments on cloudy quality-related quality parameters in apple juice. Innovative Food Science and Emerging Technologies 26, 2014. 226–231.
- J. Wu , T.V. Gamage, K.S. Vilkhu, L.K. Simons, R. Mawson (2008): Effect of thermosonication on quality improvement of tomato juice. Innovative Food Science and Emerging Technologies 9, 2008. 186–195.
- Mirja Mokkila , Annikka Mustranta, Johanna Buchert, Kaisa Poutanen (2004): Combining Power Ultrasound with Enzymes in Berry Juice Processing. VTT Technical Research Centre of Finland. Presentetd at BioCat Conference 2004.
- Mehmet Başlar, Hatice Biranger Yildirim, Zeynep Hazal Tekin, Mustafa Fatih Ertugay (2015): Ultrasonic Applications for Juice Making. In: M. Ashokkumar, (ed.), Handbook of Ultrasonics and Sonochemistry, 2015.
Bon à savoir
Quelle est la différence entre le jus, le jus à base de concentré et le nectar ?
Le jus est une boisson obtenue par extraction ou pressage du liquide naturel contenu dans les fruits et les légumes. Le terme peut également désigner des liquides aromatisés avec du concentré. Le jus est généralement consommé comme boisson, mais il peut aussi être utilisé comme ingrédient ou composant aromatique dans des aliments ou d’autres boissons, comme pour les smoothies.
On distingue le jus 100%, le jus à base de concentré et le nectar. Le jus 100% est un jus de fruits fabriqué à 100% à partir de fruits et de légumes naturels, sans colorants, conservateurs ni sucres ajoutés. Toutefois, le jus de fruits peut être préparé de différentes manières, c.-à-d. à partir de jus frais non concentré ou à partir de concentré de jus. Pour le premier, les fruits sont pressés puis stockés ou mis en bouteille directement après la récolte. Pour la seconde variante, « à base de concentré », le jus pressé est concentré en éliminant l’eau du jus fraîchement pressé par un traitement sous vide. On obtient ainsi un concentré sirupeux de volume réduit, ce qui est favorable au transport du produit. Après l’expédition du concentré de jus vers sa destination finale, celui-ci est transformé en jus de fruits par ajout d’eau.
Le terme nectar désigne le jus de fruits qui contiennent trop d’acidité ou de pulpe pour être consommés en jus 100%. Des exemples courants de fruits destinés à la production de nectar sont les bananes, les mangues, les abricots, les pêches ou les poires. Le jus – ou plutôt, techniquement, la purée – est dilué avec de l’eau et peut être additionné de sucre pour lui donner une consistance buvable et une saveur agréable. La teneur en jus de fruits du nectar varie entre 25 et 99 % selon la teneur en fruits et la recette du fabricant. Si le nectar peut contenir des sucres ajoutés, il ne contient ni colorants ni conservateurs.
D’autres formes de boissons contenant des jus sont les limonades et les laits aromatisés au jus, les smoothies et les produits à base de jus enrichis. Les jus peuvent consister en l’extrait d’un seul fruit ou légume ou combiner deux sources de fruits et de légumes ou plus. Les jus de fruits les plus populaires sont à base d’oranges, de pommes, de canneberges ou de raisins. D’autres boissons populaires à base de fruits sont élaborées à partir d’ananas, de fruit de la passion, de pamplemousse, de mangue, de banane, de cerise et de kiwi.
Les jus de légumes commerciaux sont généralement composés de diverses combinaisons de carottes, de betteraves, de céleri, de potiron et de tomates. Ces deux derniers, bien qu’ils ne soient techniquement pas des légumes, sont couramment utilisés pour améliorer le goût. D’autres ingrédients populaires des jus de légumes sont le persil, les feuilles de pissenlit, le chou kale, le céleri, le fenouil, le brocoli et les concombres. Du citron, de l’ail, du gingembre, du curcuma et d’autres épices sont ajoutés pour leurs bienfaits sur la santé et pour créer des profils aromatiques intéressants.
Une autre application de l’ultrasonication dans la production de boissons est la fermentation intensifiée et améliorée des kombuchas et des jus de type kombucha. Cliquez ici pour en savoir plus sur la fermentation du kombucha améliorée par ultrasons !