Efficacité et qualité supérieures dans la production de lait de vache grâce aux ultrasons

Les nutmilks et les substituts de lait à base de plantes constituent un segment alimentaire en pleine expansion. Pour la production de lait de noix et d'analogues de lait à base de plantes, l'extraction et l'homogénéisation par ultrasons ont montré de grands avantages par rapport aux techniques conventionnelles. Les ultrasons de forte puissance augmentent le rendement, la stabilité du produit, la teneur en nutriments et l'efficacité globale du traitement.

Des rendements plus élevés pour le lait maternisé grâce aux ultrasons puissants

L'extraction par ultrasons est bien connue comme étant une méthode fiable et très efficace pour augmenter le rendement des huiles, protéines, polysaccharides et micro-nutriments d'origine végétale. La sonication est donc utilisée dans la production de substituts de lait à base de plantes, par exemple à partir 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 de noix et d'autres substituts du lait à base de plantes est souvent chère et des rendements d'extraction plus élevés de ces matières premières permettent de réduire les coûts de production et d'améliorer 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 d'intensification de l'extraction par ultrasons à basse fréquence et à haute intensité est principalement attribué au phénomène de cavitation acoustique. Lorsque les bulles de cavitation s'effondrent à la surface de la matière végétale, l'érosion et la sonoporation brisent la matrice des cellules végétales (telles que les noix, les graines, les légumineuses et les feuilles macérées), ce qui entraîne la destruction de la structure cellulaire et la libération de substances intracellulaires telles que les protéines, les lipides, les polysaccharides, les fibres, les vitamines, les minéraux et les substances phytochimiques. Le transfert de masse ainsi intensifié facilite la libération de molécules telles que les protéines, les lipides, les polysaccharides et les substances phytochimiques.
Les forces de cisaillement générées par les ultrasons améliorent la pénétration du solvant dans la matrice cellulaire de la matière botanique et améliorent la perméabilité des membranes cellulaires, respectivement. (Veuillez noter que le terme solvant est utilisé dans un sens large et inclut tout liquide, par exemple l'eau). Ces mécanismes d'ultrasons de puissance sont responsables de l'intensification significative du processus obtenue lorsque l'ultrasonication est appliquée pour l'extraction de produits alimentaires à partir de matières premières botaniques. Comme la cavitation ultrasonique génère des forces très intenses, elle entraîne une perturbation et un mélange très efficaces des cellules aux niveaux macro et micro. En outre, la pénétration du solvant, la dissolution des composés bioactifs et le transfert de masse sont considérablement améliorés. L'extraction assistée par ultrasons est donc très efficace et permet d'obtenir des extraits de qualité supérieure dans des délais très courts.

Amélioration de la stabilité du lait maternisé grâce aux ultrasons

L'ultrasonication à 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 (par exemple, le lait de noix et autres substituts du lait).

Amélioration par ultrasons de la stabilité physico-chimique des noix de cajou

Largement utilisés pour l'homogénéisation et l'émulsification des produits alimentaires, les ultrasons de forte puissance sont une technique non thermique très efficace pour produire des produits alimentaires très homogènes et stables à long terme. L'homogénéisation par ultrasons réduit le diamètre des gouttelettes de graisse à une taille uniforme minuscule et disperse uniformément les particules solides telles que les amidons, les sucres et les fibres. Ainsi, l'homogénéisation par ultrasons améliore de manière significative les propriétés physico-chimiques des laits de noix et autres laits végétaux, ce qui permet d'éviter toute séparation de phase indésirable.
Lu et al. (2019) étudient les effets de l'ultrasonication à haute puissance sur le lait de coco. Le traitement par sonication a réduit la taille des particules du lait de coco et a homogénéisé la distribution des gouttelettes et des solides dans le système. Par rapport au lait de coco émulsifié mécaniquement, le traitement par ultrasons a montré un effet significatif sur l'uniformité du système d'émulsion (p.< 0.05). De plus, il a été observé que la sonication favorisait l'encapsulation de l'amylose dans l'enzyme amylase dans la couche interfaciale. Iswarin et Permadi (2012) ont étudié comment la sonication affecte le diamètre des gouttelettes des boissons lactées à base de noix de coco en étudiant différentes combinaisons d'intensité ultrasonique. Le traitement par ultrasons a réduit le diamètre de la taille des gouttelettes et la réduction de taille a augmenté à une intensité ultrasonique plus élevée.

Amélioration de la stabilité microbienne des Nutmilks par ultrasons

Il a été prouvé que la pasteurisation par ultrasons réduit la charge microbienne dans les produits laitiers, les jus de fruits et autres aliments liquides. Par conséquent, la pasteurisation par ultrasons a également été adoptée dans le processus de conservation des substituts du lait afin d'améliorer la stabilité microbienne des substituts du lait à base de noix et d'autres plantes.
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 aux agents pathogènes, ce qui conduit à une durée de conservation accrue. Par exemple, le traitement par pasteurisation ultrasonique a réduit de manière significative le niveau d'E. coli O157:H7 de 5,12 à 3,81 log CFU/mL et a diminué le taux de croissance (µmax) (de 1,19 à 0,79 (log CFU/mL)/jour).

Une teneur en nutriments plus élevée grâce à l'extraction ultrasonique du lait maternel

Les micronutriments tels que les vitamines, les polyphénols et les antioxydants sont situés dans la matrice cellulaire des plantes. Pour libérer efficacement ces micronutriments, il faut une désintégration cellulaire complète et un micromélange intense entre la matière cellulaire et le solvant. Comme décrit ci-dessus, l'extraction par ultrasons est très efficace pour désintégrer les cellules et libérer les lipides, les protéines, les polysaccharides, les fibres et les substances phytochimiques de la matrice cellulaire. L'extraction par ultrasons est une méthode très efficace pour isoler la quantité totale de substances phytochimiques des plantes dans un processus d'extraction rapide. L'application d'ultrasons de forte puissance produit de puissants effets de cavitation, des perturbations / turbulences, des flux de liquide à grande vitesse, qui éliminent les substances phytochimiques de l'intérieur des cellules. Comme il s'agit d'une méthode d'extraction non thermique, la dégradation thermique de ces micronutriments sensibles est évitée lors de l'utilisation des ultrasons.

Cinétique du contenu phénolique total (exprimé en éq mg de naringénine/g d'amandes) avec et sans sonication en utilisant la méthode du UIP1000hdT. L'extraction par ultrasons a augmenté le contenu phénolique total de 258 %.
Les données sont les moyennes ± SD, n = 3. Échographie (jaune) versus silencieux (orange).
Graphique et étude : Tabib et al., 2020

Efficacité supérieure de la production de lait de vache grâce aux ultrasons

Des rendements plus élevés, un profil nutritionnel amélioré et une durée de traitement réduite ne sont que quelques-uns des avantages liés à l'efficacité supérieure du traitement par ultrasons du lait de noix et des boissons non laitières. La faible consommation d'énergie, la maintenance réduite et le fonctionnement 24 heures sur 24 et 7 jours sur 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 heures sur 24, 7 jours sur 7, en étant soumis à de fortes contraintes et traiter de gros volumes en mode de flux continu. Les processeurs à ultrasons Hielscher ont un rendement énergétique global exceptionnel. La robustesse et la faible maintenance permettent également de maintenir des coûts opérationnels faibles.

Ce que dit la recherche sur le traitement des aliments par ultrasons

"Les ultrasons ont connu un essor inconditionnel au cours de la dernière décennie. Elle a trouvé son application dans l'industrie des jus de fruits et des boissons en raison de ses effets multifonctionnels souhaités. La technologie est peu coûteuse, simple, fiable et respectueuse de l'environnement et très efficace pour la préservation des jus avec des attributs de qualité améliorés." (Dolas et al., 2019)

“La sonication est une technologie à venir 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 lait de fruits à coque

Hielscher Ultrasonics conçoit, fabrique et distribue des systèmes de traitement alimentaire par ultrasons à haute performance pour la production industrielle continue de lait de noix (comme le lait de cajou, d'amande, de noisette, de noix, d'arachide, de noix de coco) et de substituts de lait à base de plantes (comme le lait de riz, de soja, d'épeautre, d'avoine, de sésame, de lin, de pois, de souchet fermenté).
L'utilisation du traitement des aliments par ultrasons présente des avantages majeurs : il s'agit d'une méthode non thermique et purement mécanique, qui permet d'améliorer les produits finis, de réduire le temps de traitement et de respecter l'environnement.
Les systèmes de traitement des aliments par ultrasons Hielscher sont utilisés dans de nombreuses applications. Ils constituent une technologie sûre, fiable et rentable pour produire des aliments et des boissons de haute qualité. L'installation et le fonctionnement de tous les processeurs à ultrasons Hielscher sont simples : Ils n'ont besoin que de peu d'espace et peuvent être facilement adaptés à des installations de traitement existantes.
Hielscher Ultrasonics a une longue expérience dans l'application des ultrasons de puissance dans l'alimentation & l'industrie des boissons ainsi que de nombreuses autres branches industrielles. Nos processeurs à ultrasons sont équipés de sonotrodes et de cellules à flux (les parties humides) faciles à nettoyer (NEP propre en place / SEP stérilisé en place). Hielscher Ultrasons’ Les processeurs ultrasoniques industriels peuvent fournir des amplitudes très élevées. Des amplitudes allant jusqu'à 200 µm peuvent facilement fonctionner en continu, 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7. Les amplitudes élevées sont importantes pour obtenir une distribution homogène des particules et pour inactiver les microbes les plus résistants (par exemple, les bactéries gram-positives). Pour des amplitudes encore plus élevées, des sonotrodes à ultrasons personnalisées sont disponibles. Toutes les sonotrodes et tous les réacteurs à cellules à flux ultrasonique peuvent fonctionner à des températures et des pressions élevées, ce qui permet une thermo-mano-sonication (sonication combinée à une température et une pression élevées) fiable et une extraction et une stabilisation très efficaces.
Une technologie de pointe, des performances élevées et des logiciels sophistiqués font de Hielscher Ultrasons’ des chevaux de trait fiables dans votre ligne d'extraction, d'homogénéisation et de pasteurisation des aliments. Avec un faible encombrement et des options d'installation polyvalentes, les ultrasons Hielscher peuvent être facilement intégrés ou adaptés aux lignes de production existantes.
N'hésitez pas à nous contacter pour en savoir plus sur les caractéristiques et les capacités de nos systèmes d'extraction, d'homogénéisation et de pasteurisation par ultrasons. Nous serions heureux de discuter de votre application avec vous !

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