Efficacité et qualité supérieures dans la production de laits d’oléagineux grâce aux ultrasons

Les laits d’oléagineux et les alternatives végétales au lait constituent un segment alimentaire en pleine croissance. Pour la production de laits d’oléagineux et d’analogues végétaux du lait, l’extraction et l’homogénéisation par ultrasons ont démontré de grands avantages par rapport aux techniques conventionnelles. Les ultrasons de haute puissance augmentent le rendement, la stabilité du produit, la teneur en nutriments et l’efficacité globale du procédé.

Des rendements plus élevés en lait d’oléagineux grâce aux ultrasons de puissance

L’extraction par ultrasons est bien connue comme une méthode fiable et très efficace pour augmenter le rendement en huiles, protéines, polysaccharides et micronutriments d’origine végétale. C’est pourquoi la sonication est utilisée dans la production de substituts végétaux du lait, p. ex. à base d’amande, de noix de cajou, de noix de coco, de noisette, d’arachide, de sésame, de soja, de souchet, d’avoine, de riz, de chanvre, de pois, de pistaches, de noix, d’amarante ou de quinoa. La matière première des laits d’oléagineux et des autres alternatives végétales au lait est souvent coûteuse, et des rendements d’extraction plus élevés à partir de ces matières premières réduisent les coûts de production et améliorent l’efficacité de la production.

Comment l’extraction par ultrasons augmente-t-elle le rendement ?

Le principe de fonctionnement de l’extraction par ultrasons est la cavitation acoustique. Le mécanisme par lequel les ultrasons basse fréquence et haute intensité intensifient l’extraction est principalement attribué au phénomène de cavitation acoustique. Lorsque les bulles de cavitation implosent à la surface de la matière végétale, l’érosion et la sonoporation brisent la matrice des cellules végétales (telles que des noix macérées, des graines, des légumineuses et des feuilles), ce qui entraîne la destruction de la structure cellulaire et la libération de substances intracellulaires telles que protéines, lipides, polysaccharides, fibres, vitamines, minéraux et composés phytochimiques. Le transfert de masse ainsi intensifié facilite la libération de molécules telles que protéines, lipides, polysaccharides et composés phytochimiques.
Les forces de cisaillement générées par ultrasons améliorent respectivement la pénétration du solvant dans la matrice cellulaire de la matière végétale et la perméabilité des membranes cellulaires. (Veuillez noter que le terme solvant est employé au sens large et inclut tout liquide, p. ex. l’eau.) Ces mécanismes des ultrasons de puissance sont responsables de l’intensification significative du procédé obtenue lorsque la sonication est appliquée à l’extraction de produits alimentaires à partir de matières premières végétales. Comme la cavitation ultrasonore génère des forces aussi intenses, elle entraîne une désintégration cellulaire et un mélange très efficaces aux niveaux macro et micro. En outre, la pénétration du solvant, la dissolution des composés bioactifs et le transfert de masse sont nettement améliorés. Cela rend l’extraction assistée par ultrasons très efficace et permet d’obtenir des rendements d’extraction supérieurs en un temps de traitement court.

Stabilité améliorée des laits d’oléagineux grâce aux ultrasons

La sonication haute intensité et basse fréquence est une méthode efficace et fiable pour améliorer la stabilité physique des suspensions ainsi que la stabilité microbienne des produits alimentaires (p. ex. lait d’oléagineux et autres substituts du lait).

Stabilité physico-chimique des laits d’oléagineux améliorée par ultrasons

Largement utilisés pour l’homogénéisation et l’émulsification des produits alimentaires, les ultrasons de haute puissance constituent une technique non thermique très efficace pour obtenir des produits alimentaires très homogènes et stables à long terme. L’homogénéisation par ultrasons réduit le diamètre des gouttelettes de graisse à une taille infime et uniforme et disperse uniformément les particules solides telles que les amidons, les sucres et les fibres. L’homogénéisation par ultrasons améliore ainsi significativement la stabilité physico-chimique des laits d’oléagineux et des autres laits végétaux, de sorte qu’une séparation de phases indésirable est évitée.
Lu et al. (2019) étudient les effets de la sonication de haute puissance sur le lait de coco. Le traitement par sonication a réduit la taille des particules du lait de coco et homogénéisé la répartition des gouttelettes et des solides dans le système. Par rapport au lait de coco émulsionné mécaniquement, le traitement par ultrasons a montré un effet significatif sur l’uniformité du système d’émulsion (p < 0,05). En outre, il a été observé que la sonication favorisait l’encapsulation de l’amylose dans l’enzyme amylase au niveau de la couche interfaciale.
Iswarin et Permadi (2012) ont étudié l’effet de la sonication sur le diamètre des gouttelettes de boissons lactées à base de coco en examinant diverses combinaisons d’intensité ultrasonore. Le traitement par ultrasons a réduit le diamètre des gouttelettes, et la réduction de taille était plus importante à intensité ultrasonore plus élevée.

Stabilité microbienne des laits d’oléagineux améliorée par ultrasons

Il a été démontré que la sonication réduit la charge microbienne des produits laitiers, des jus de fruits et d’autres aliments liquides. C’est pourquoi la pasteurisation par ultrasons a également été adoptée dans le processus de conservation des alternatives au lait afin d’améliorer la stabilité microbienne des substituts du lait à base d’oléagineux et d’autres végétaux.
Iorio et al. (2019) ont étudié l’inactivation par ultrasons d’Escherichia coli O157:H7 et de Listeria monocytogenes dans le lait d’amande et ont pu démontrer que la pasteurisation par ultrasons provoque des dommages sublétaux chez les pathogènes, ce qui conduit à une durée de conservation accrue. Par exemple, le traitement de pasteurisation par ultrasons a significativement réduit le niveau d’E. coli O157:H7 de 5,12 à 3,81 log UFC/mL et diminué le taux de croissance (µmax) (de 1,19 à 0,79 (log UFC/mL)/jour).

Teneur en nutriments plus élevée grâce à l’extraction de lait d’oléagineux par ultrasons

Les micronutriments tels que les vitamines, les polyphénols et les antioxydants se trouvent dans la matrice cellulaire des plantes. Pour libérer efficacement ces micronutriments, une désintégration cellulaire complète et un micro-mélange intense entre la matière cellulaire et le solvant sont nécessaires. Comme décrit ci-dessus, l’extraction par ultrasons est très efficace pour désintégrer les cellules et libérer les lipides, protéines, polysaccharides, fibres et composés phytochimiques de la matrice cellulaire. L’extraction par ultrasons est une méthode très efficace pour isoler la totalité des composés phytochimiques des matières végétales au cours d’un processus d’extraction rapide. L’application d’ultrasons de haute puissance produit de forts effets de cavitation, des perturbations / turbulences et des courants de liquide à grande vitesse, qui entraînent les composés phytochimiques hors de l’intérieur des cellules. La sonication étant une méthode d’extraction non thermique, la dégradation thermique de ces micronutriments sensibles est évitée.

Cinétique de la teneur en composés phénoliques totaux (exprimée en éq. mg de naringénine/g d’amandes) avec et sans sonication à l’aide de l’ UIP1000hdT. L’extraction par ultrasons a augmenté la teneur en composés phénoliques totaux de 258 %.
Les données sont les moyennes ± ET, n = 3. Ultrasons (jaune) versus sans ultrasons (orange).
Graphique et étude : Tabib et al., 2020

Efficacité supérieure dans la production de laits d’oléagineux grâce aux ultrasons

Des rendements plus élevés, un profil nutritionnel amélioré et une durée de traitement réduite ne sont que quelques-uns des avantages qui font l’efficacité supérieure du traitement par ultrasons des laits d’oléagineux et des boissons non laitières. Une faible consommation d’énergie, un faible entretien et un fonctionnement 24/7 sont des facteurs supplémentaires qui contribuent à l’efficacité globale exceptionnelle du traitement par ultrasons. Les homogénéisateurs à ultrasons haute performance Hielscher peuvent fonctionner 24/7 dans des conditions intensives et traiter de grands volumes en mode de flux continu. Les processeurs à ultrasons Hielscher présentent une efficacité énergétique globale remarquable. Leur robustesse et leur faible entretien maintiennent également les coûts d’exploitation à un niveau bas.

Ce que dit la recherche sur la transformation alimentaire par ultrasons

« Les ultrasons ont connu un essor inconditionnel au cours de la dernière décennie. Ils ont trouvé leur application dans l’industrie des jus de fruits et des boissons grâce à leurs multiples effets recherchés. La technologie est peu coûteuse, simple, fiable, respectueuse de l’environnement et très efficace pour la conservation des jus avec des attributs de qualité améliorés. » (Dolas et al., 2019)

« La sonication est une technologie émergente qui peut améliorer la qualité des aliments et réduire la perte de nutriments. » (Cheok et al., 2013)

Processeurs alimentaires à ultrasons pour la production industrielle de laits d’oléagineux

Hielscher Ultrasonics conçoit, fabrique et distribue des systèmes de transformation alimentaire par ultrasons haute performance pour la production industrielle en continu de laits d’oléagineux (tels que lait de cajou, d’amande, de noisette, de noix, d’arachide, de coco) et de substituts végétaux du lait (tels que lait de riz, de soja, d’épeautre, d’avoine, de sésame, de graines de lin, de pois, de souchet fermenté).
La transformation alimentaire par ultrasons offre des avantages majeurs en tant que méthode non thermique et purement mécanique : elle permet d’obtenir des produits finis améliorés, réduit le temps de traitement et est plus respectueuse de l’environnement.
Les systèmes de transformation alimentaire par ultrasons Hielscher sont utilisés pour de multiples applications, car il s’agit d’une technologie sûre, fiable et rentable pour produire des aliments et des boissons de haute qualité. L’installation et l’utilisation de tous les processeurs à ultrasons Hielscher sont simples : ils ne nécessitent que peu d’espace et peuvent être facilement intégrés a posteriori dans des installations de production existantes.
Hielscher Ultrasonics possède une longue expérience de l’application des ultrasons de puissance dans l’industrie agroalimentaire et des boissons ainsi que dans de nombreux autres secteurs industriels. Nos processeurs à ultrasons sont équipés de sonotrodes et de cellules à circulation (les pièces en contact avec le produit) faciles à nettoyer (nettoyage en place CIP / stérilisation en place SIP). Les processeurs à ultrasons industriels de Hielscher Ultrasonics peuvent délivrer des amplitudes très élevées. Des amplitudes allant jusqu’à 200µm peuvent facilement être maintenues en continu en fonctionnement 24/7. Des amplitudes élevées sont importantes pour obtenir une répartition homogène des particules et pour inactiver les microbes plus résistants (p. ex. les bactéries à Gram positif). Pour des amplitudes encore plus élevées, des sonotrodes à ultrasons personnalisées sont disponibles. Toutes les sonotrodes et tous les réacteurs à cellule à circulation à ultrasons peuvent fonctionner à des températures et pressions élevées, ce qui permet une thermo-mano-sonication fiable (sonication combinée à une température et une pression élevées) ainsi qu’une extraction et une stabilisation très efficaces.
Une technologie de pointe, des performances élevées et un logiciel sophistiqué font des appareils Hielscher Ultrasonics des bêtes de somme fiables dans votre ligne d’extraction, d’homogénéisation et de pasteurisation alimentaire. Grâce à leur faible encombrement et à leurs options d’installation polyvalentes, les ultrasonicateurs Hielscher peuvent être facilement intégrés ou installés a posteriori dans des lignes de production existantes.
Veuillez nous contacter dès maintenant pour en savoir plus sur les caractéristiques et les capacités de nos systèmes d’extraction, d’homogénéisation et de pasteurisation par ultrasons. Nous serons ravis d’étudier votre application avec vous !

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