Les ultrasons de puissance pour améliorer les jus et les smoothies

Des chercheurs de l’Université technique de Berlin ont constaté que le traitement par ultrasons est une méthode très efficace pour améliorer les jus de fruits et de légumes ainsi que les smoothies. Technique de transformation alimentaire non thermique, le traitement par ultrasons est doux mais efficace : il intensifie les saveurs, stabilise et conserve les jus et les purées. Les résultats du traitement des jus par ultrasons comprennent une amélioration des saveurs, une stabilisation et une meilleure conservation.

L’application des ultrasons aux procédés de production alimentaire suscite un intérêt croissant chez les fabricants de produits alimentaires. Contrairement aux ultrasons de faible intensité (intensités < 1 W/cm²), qui peuvent être utilisés pour les contrôles non destructifs et l’imagerie, les ultrasons de puissance (intensités > 5 W/cm²) modifient la matière et peuvent être utilisés pour améliorer divers procédés de l’industrie alimentaire. Les ondes ultrasonores sont des ondes de compression qui interagissent mécaniquement avec le produit soumis à la sonication. Les cycles de compression et de raréfaction peuvent influencer la structure cellulaire. À des amplitudes de pression élevées, les ultrasons de puissance provoquent la cavitation, c’est-à-dire la croissance et l’implosion de bulles de gaz. Ce phénomène s’accompagne de pics de pression et de température et permet d’homogénéiser et de stabiliser les systèmes dispersés. Hielscher Ultrasonics et des chercheurs du département de biotechnologie alimentaire et de génie des procédés alimentaires de l’Université technique de Berlin ont étudié les effets positifs des ultrasons sur l’amélioration de la qualité, de la stabilité et du goût des smoothies, des boissons mélangées et réfrigérées à base de jus et de purées de fruits et de légumes.

Bien qu’aucune disposition légale ne limite les ingrédients des smoothies aux seuls produits issus de fruits et de légumes, les producteurs souhaitent les commercialiser comme des produits sains et de qualité. Ils cherchent donc à les produire sans ajout de stabilisants, d’exhausteurs de goût ni de colorants. Cependant, les jus et les purées présentent souvent une teneur élevée en pulpe. Ils ont donc tendance à subir une séparation de phases, ce qui rend l’aspect du produit moins attrayant. C’est pourquoi la plupart des smoothies actuellement disponibles contiennent de la banane comme ingrédient principal, celle-ci réduisant la séparation de phases grâce à une augmentation de la viscosité.

 
Les ultrasons peuvent être utilisés pour désagréger les particules de pulpe et modifier la distribution granulométrique. Une taille de particule plus faible entraîne une vitesse de décantation plus faible, ce qui réduit la sédimentation et améliore la stabilité pendant le stockage. De plus, cette désagrégation des particules peut accroître la libération, dans le jus, de composants sapides, de pigments colorés et de constituants cellulaires tels que les sucres ou les composés aromatiques volatils. Il en résulte une amélioration de l’intensité de la couleur, de la douceur et de la perception aromatique. La réduction de la taille des particules influence également la sensation en bouche et procure une impression globale plus onctueuse.
Pour garantir une certaine durée de conservation des smoothies, les mélanges doivent être pasteurisés. Toutefois, les traitements thermiques ont toujours un effet sur la qualité du produit, sa couleur et l’impression de fraîcheur. La réduction des températures de traitement constitue donc l’un des principaux objectifs de l’industrie alimentaire. Les ultrasons ont un effet synergique sur l’inactivation des micro-organismes et des enzymes lorsqu’ils sont associés à un traitement thermique, appelé thermosonication, ou à une pression élevée, appelée manosonication. Des résultats positifs sont également connus pour la combinaison des trois paramètres, appelée manothermosonication. On suppose que les cellules traitées par ultrasons deviennent plus sensibles à d’autres facteurs de stress, tels que la pression et la chaleur. De plus, les ondes ultrasonores peuvent perturber les couches limites et provoquer un mélange, ce qui améliore le transfert de chaleur. Un autre axe du projet de recherche porte donc sur la réduction des températures de pasteurisation par le développement d’un procédé de conservation assisté par ultrasons. L’objectif est d’améliorer la qualité du produit et de réduire les coûts énergétiques tout en maintenant ou en améliorant la sécurité du produit et en maintenant ou en prolongeant sa durée de conservation.
Les multiples effets des ultrasons, qui pourraient permettre d’améliorer simultanément les caractéristiques de sédimentation, le goût, l’aspect, la sensation en bouche ainsi que la stabilité microbiologique et enzymatique des smoothies en tant que produits à forte valeur ajoutée, pourraient représenter à l’avenir un avantage important pour l’industrie alimentaire et la commercialisation de boissons fraîches à base de fruits et de légumes. En outre, l’amélioration de la stabilité du produit grâce aux traitements par ultrasons pourrait permettre de réduire la proportion de banane ou d’autres ingrédients à viscosité élevée et de créer de nouvelles variétés de smoothies.
 
Contact à la TU Berlin :
K. Schoessler
katharina.schoessler(at)tu-berlin.de
Téléphone :+49 (0)30-3147 1847
 

À gauche : jus d’orange non traité ; à droite : jus d’orange soumis à la sonication
L’homogénéisation par ultrasons à fort cisaillement produit un jus stable sans sédimentation