Gli ultrasuoni nell’industria alimentare

Gli ultrasuoni di potenza sono utilizzati per numerose applicazioni nella lavorazione degli alimenti, tra cui estrazione, omogeneizzazione, pastorizzazione e fermentazione. Come trattamento non termico, la sonicazione migliora i processi di produzione alimentare grazie a rese più elevate, maggiore qualità, migliori profili nutrizionali e aromatici e una lavorazione che consente di risparmiare tempo e costi.

Applicazioni degli ultrasuoni nella lavorazione degli alimenti

Gli ultrasuoni di potenza trovano un’ampia gamma di applicazioni nella lavorazione degli alimenti, tra cui estrazione, miscelazione, emulsificazione, pastorizzazione, degassificazione e intenerimento della carne. Oltre a queste applicazioni principali, gli ultrasuoni di potenza vengono impiegati anche per migliorare il congelamento, lo scongelamento e l’essiccazione dei prodotti alimentari.
I principali vantaggi degli ultrasuoni ad alta intensità riguardano il miglioramento di varie operazioni di lavorazione alimentare, come la riduzione dei tempi di trattamento, l’aumento delle rese e il miglioramento della qualità del prodotto, consentendo una lavorazione più economica e un maggiore risparmio di tempo e costi.

Di seguito sono riportate le principali applicazioni degli ultrasuoni ad alta intensità nell’industria alimentare:

Estrazione: Gli ultrasuoni possono essere utilizzati per estrarre composti bioattivi da materiali vegetali, come antiossidanti, pigmenti e oli essenziali. Questo processo è noto come estrazione assistita dalla sonicazione e può essere utilizzato per produrre estratti di alta qualità in tempi più brevi e con un consumo di solventi inferiore rispetto ai metodi tradizionali.
Scopri di più sui vantaggi dell’estrazione a ultrasuoni da materiali vegetali!
Omogeneizzazione ed emulsificazione: L’omogeneizzazione a ultrasuoni può essere utilizzata per produrre emulsioni e sospensioni stabili, come condimenti per insalate, maionese, creme e prodotti lattiero-caseari. Il processo prevede l’utilizzo di onde sonore ad alta frequenza per frammentare i globuli di grasso nel liquido, ottenendo una consistenza liscia e uniforme.
Scopri di più sulla sonicazione per le emulsioni alimentari!
Qui trovi le istruzioni passo dopo passo e un video sull’emulsificazione della maionese a ultrasuoni!
Conservazione: Gli ultrasuoni ad alta intensità possono essere utilizzati per inattivare microrganismi, come batteri e lieviti, nei prodotti alimentari. Il processo, noto come pastorizzazione assistita dalla sonicazione, può prolungare la durata di conservazione dei prodotti alimentari e ridurre il rischio di malattie di origine alimentare. Come tecnica di lavorazione non termica, la sonicazione evita l’utilizzo di temperature molto elevate, prevenendo così la conseguente degradazione dei nutrienti termosensibili.
Scopri di più su come aumentare la durata di conservazione e preservare i nutrienti mediante la sonicazione!

Desiderate produrre i vostri estratti di spezie o le vostre salse? Per la cucina di un ristorante, per un sous-chef ambizioso o per i produttori commerciali, le apparecchiature a ultrasuoni Hielscher consentono di produrre estratti e salse di alta qualità in breve tempo. Preparate voi stessi estratti biologici! Eliminate i conservanti! Utilizzate solo gli ingredienti che scegliete!

Degassificazione: Applicando gli ultrasuoni a un liquido, le bolle di gas intrappolate vengono agitate. Di conseguenza, queste bolle d’aria e di gas si avvicinano e coalescono. Ciò significa che si uniscono formando bolle più grandi, che possono risalire alla superficie del liquido ed essere rimosse facilmente.
Dissoluzione: Grazie alle loro straordinarie capacità di miscelazione, gli ultrasuoni sono estremamente efficaci nella produzione di soluzioni altamente sature e persino sovrasature. Questa proprietà viene sfruttata nei processi di cristallizzazione e nella produzione di salamoie.
Fermentazione: Poiché le onde ultrasoniche perforano e disgregano le pareti cellulari dei microrganismi, questi diventano più suscettibili al processo di fermentazione. Allo stesso tempo, gli ultrasuoni accelerano il trasporto di nutrienti e ossigeno verso i microrganismi, potenziandone così l’attività metabolica. Nel complesso, la sonicazione aumenta la velocità di fermentazione, riduce i tempi di fermentazione e migliora la resa del prodotto finale desiderato. Questa tecnologia è particolarmente utile per la produzione di alimenti e bevande, come prodotti lattiero-caseari, yogurt, birra, kombucha e vino.
Riduzione della viscosità prima dell’essiccazione a spruzzo: Le forze di taglio ultrasoniche possono ridurre significativamente la viscosità delle sospensioni pseudoplastiche e tissotropiche. Applicare la fluidificazione per taglio mediante ultrasuoni prima della nebulizzazione e dell’ingresso negli essiccatori a spruzzo consente di aumentare significativamente la capacità di trattamento delle apparecchiature di nebulizzazione. Le torri di essiccazione a spruzzo costituiscono spesso il collo di bottiglia della linea di produzione. Con gli ultrasuoni è possibile aumentare la capacità degli essiccatori a spruzzo esistenti.

I sonicatori Hielscher possono omogeneizzare e pastorizzare gli ovoprodotti liquidi (uova intere, albumi, tuorli) per garantire la sicurezza alimentare e la stabilità meccanica. Gli omogeneizzatori a ultrasuoni Hielscher generano una cavitazione intensa e forze di taglio elevate per eliminare i microrganismi. La pastorizzazione a ultrasuoni è un’alternativa di pastorizzazione a bassa temperatura molto efficace ed efficiente. Le uova liquide pastorizzate mediante sonicazione presentano una minore denaturazione delle proteine, una minore perdita di sapore, una migliore omogeneità e un’efficienza energetica significativamente superiore.

Congelamento: Il congelamento a ultrasuoni può essere utilizzato per ridurre la formazione di cristalli di ghiaccio nei prodotti alimentari durante il processo di congelamento. Il processo consiste nel sottoporre l’alimento a onde sonore ad alta frequenza mentre viene congelato. Le onde ultrasoniche generano vibrazioni che impediscono la formazione di grandi cristalli di ghiaccio, ottenendo un prodotto con una consistenza più liscia e una qualità migliore.
Scongelamento: Lo scongelamento a ultrasuoni può essere utilizzato per ridurre i tempi di scongelamento dei prodotti alimentari congelati. Il processo consiste nel sottoporre il prodotto congelato a onde ultrasoniche, che generano calore e accelerano lo scongelamento. Poiché gli ultrasuoni favoriscono una distribuzione molto uniforme dell’energia, lo scongelamento a ultrasuoni può essere particolarmente utile per prodotti difficili da scongelare uniformemente, come carne, prodotti ittici, frutta e verdura.
Nel congelamento, nello scongelamento e nell’essiccazione, gli ultrasuoni di potenza migliorano significativamente i processi di trasferimento di massa ed energia, accelerandoli e rendendoli più economici.
Rilevamento delle perdite nelle bottiglie: Gli ultrasuoni sono un metodo molto efficiente per rilevare perdite e crepe in bottiglie e lattine di bevande gassate, come bibite, birra, vino spumante ecc. Gli ultrasuoni vengono utilizzati anche per la degassificazione delle bevande gassate, ad esempio della birra prima dell’imbottigliamento, un processo noto come de-fobbing.
Trattamento in salamoia / Conservazione sott’aceto: Il trattamento in salamoia è un processo comune nella conservazione e nella produzione degli alimenti, in particolare di carne, pesce, formaggio e verdure. La sonicazione riduce i tempi di trattamento in salamoia e consente di utilizzare quantità inferiori di cloruro di sodio rispetto agli alimenti in salamoia e ai sottaceti preparati con metodi tradizionali.
Idratazione / Reidratazione: Gli ultrasuoni di potenza sono un metodo semplice ma altamente efficace per idratare o reidratare prodotti alimentari come legumi secchi (ad esempio fagioli e ceci) o funghi disidratati. Poiché gli ultrasuoni aprono i pori cellulari degli alimenti, l’acqua può penetrare rapidamente. Ciò accelera il rigonfiamento dei legumi e, di conseguenza, riduce i tempi di cottura.
Decristallizzazione del miele: Come trattamento non termico, gli ultrasuoni vengono utilizzati efficacemente per prevenire la formazione di grandi cristalli di zucchero nel miele. Inoltre, i grandi cristalli già formati nel miele possono essere decristallizzati mediante trattamento a ultrasuoni. Grazie alla loro elevata efficacia nella dissoluzione, i sonicatori a sonda dissolvono i cristalli di zucchero, ottenendo un miele dalla consistenza uniformemente liscia. Inoltre, gli ultrasuoni migliorano la qualità microbiologica del miele, poiché i microrganismi indesiderati vengono inattivati per effetto della disgregazione cellulare a ultrasuoni.
Frittura: La frittura a ultrasuoni può essere utilizzata per ridurre l’assorbimento di olio nei prodotti alimentari fritti. Il processo consiste nell’immergere la carne o la verdura in olio caldo sottoponendola contemporaneamente a onde sonore ad alta frequenza. Le onde ultrasoniche creano piccole bolle sulla superficie dell’alimento, che riducono l’area di contatto tra la verdura / carne e l’olio, determinando un minore assorbimento di olio e un prodotto finale più salutare. La frittura a ultrasuoni consente di cuocere gli alimenti a temperature inferiori, creando profili aromatici superiori e preservando i nutrienti.
Scopri come la frittura assistita dagli ultrasuoni produce patatine fritte a bastoncino e in sfoglia più salutari, saporite e croccanti!

Sonicatori ad alte prestazioni per la lavorazione degli alimenti

I processori industriali a ultrasuoni di Hielscher Ultrasonics sono sonicatori ad alte prestazioni che possono essere controllati con precisione, consentendo così risultati riproducibili e una qualità costante del prodotto. Grazie alla capacità di erogare ampiezze molto elevate, i processori a ultrasuoni Hielscher possono essere utilizzati per applicazioni particolarmente impegnative.
I clienti apprezzano la straordinaria robustezza e affidabilità dei sistemi Hielscher Ultrasonics. I sonicatori Hielscher funzionano in modo affidabile nelle applicazioni gravose, negli ambienti impegnativi e nel funzionamento 24/7, garantendo così una lavorazione alimentare efficiente ed economica. L’intensificazione dei processi mediante ultrasuoni riduce i tempi di lavorazione e consente di ottenere risultati migliori, ossia maggiore qualità, rese più elevate e prodotti innovativi.
L’impiego sistematico di materiali speciali, come titanio, acciaio inossidabile, ceramica o vetro di diverse qualità, garantisce la compatibilità della tecnica con il processo.
I processori a ultrasuoni sono macchine pratiche e facili da utilizzare per gli operatori, che richiedono poca manutenzione e hanno un costo relativamente contenuto.

La tabella seguente fornisce un’indicazione della capacità di trattamento approssimativa dei nostri sonicatori:

Volume del lotto	Portata	Dispositivi consigliati
da 0,5 a 1,5mL	n.a.	VialTweeter
da 1 a 500mL	da 10 a 200mL/min	UP100H
da 10 a 2000mL	da 20 a 400mL/min	UP200Ht, UP400St
da 0,1 a 20L	da 0,2 a 4L/min	UIP2000hdT
da 10 a 100L	da 2 a 10L/min	UIP4000hdT
da 15 a 150L	da 3 a 15L/min	UIP6000hdT
n.a.	da 10 a 100L/min	UIP16000
n.a.	superiore	gruppo di UIP16000

Contattaci! / Chiedi a noi!

Progettazione, produzione e consulenza – Qualità Made in Germany

I sonicatori Hielscher sono rinomati per i loro elevatissimi standard di qualità e progettazione. La robustezza e la semplicità di utilizzo consentono di integrare facilmente i nostri sonicatori negli impianti industriali. I sonicatori Hielscher affrontano agevolmente condizioni difficili e ambienti impegnativi.

Hielscher Ultrasonics è un’azienda certificata ISO e pone particolare attenzione ai sonicatori ad alte prestazioni caratterizzati da tecnologia all’avanguardia e facilità d’uso. Naturalmente, i sonicatori Hielscher sono conformi CE e soddisfano i requisiti UL, CSA e RoHs.

Argomenti correlati

Informazioni utili

Come funzionano gli ultrasuoni nella lavorazione degli alimenti?

La lavorazione alimentare a ultrasuoni è una tecnologia consolidata, utilizzata per applicazioni quali miscelazione e omogeneizzazione, emulsificazione, estrazione, dissoluzione, degassificazione e disaerazione, intenerimento della carne, cristallizzazione, nonché funzionalizzazione e modifica di prodotti alimentari intermedi e finali. Installati da decenni negli impianti di produzione alimentare, i processori alimentari a ultrasuoni Hielscher sono apparecchiature sofisticate, sviluppate per soddisfare le esigenze dell’industria. I processori a ultrasuoni applicano forze fisiche create dalle onde ultrasoniche di potenza, che generano cavitazione.

Quali bevande vengono comunemente preparate mediante sonicazione?

La sonicazione viene comunemente utilizzata per preparare o trattare bevande come caffè estratto a freddo, tè (compresa la yerba mate), succhi di frutta e verdura, infusi vegetali, bevande funzionali (estratti di erbe), latti vegetali, bevande fermentate (per l’intensificazione del processo) e concentrati per la produzione di bevande pronte da bere (RTD).
Trova maggiori informazioni sulla produzione delle seguenti bevande:

Che cos’è la cavitazione acustica?

La cavitazione acustica, nota anche come cavitazione ultrasonica, consiste nella crescita e nel collasso di minuscole bolle di vuoto in un campo ultrasonico generato in liquidi o sospensioni. Le bolle di cavitazione crescono durante i cicli alternati di alta pressione / bassa pressione, che corrispondono rispettivamente alle fasi di compressione e rarefazione. Dopo essere cresciuta nel corso di diversi cicli di pressione alternata, la bolla di vuoto raggiunge un punto in cui non può più assorbire energia e implode violentemente durante un ciclo di alta pressione. Durante il collasso della bolla si verificano localmente condizioni estreme, tra cui temperature fino a 5.000K con velocità di riscaldamento e raffreddamento molto elevate, pressioni fino a 2000atm e corrispondenti differenziali di pressione, nonché getti di liquido con velocità fino a 280m/s. In questi «punti caldi» di cavitazione, forze localmente estreme creano condizioni fisiche che determinano miscelazione, estrazione e un maggiore trasferimento di massa.

Cavitazione acustica o ultrasonica: crescita e implosione delle bolle

La cavitazione acustica, generata da ultrasuoni ad alta intensità e bassa frequenza, crea intense forze di taglio ed elevati differenziali locali di pressione e temperatura, che forniscono l’azione necessaria per una miscelazione intensa e il trasferimento di massa. Queste forze di taglio ultrasoniche vengono applicate con successo nella lavorazione degli alimenti.

Letteratura/Riferimenti

Li, Fei (2012): Development of Nano-material for Food Packaging. PhD Dissertation at Università degli Studi di Milano.
Kentish, Sandra; Ashokkumar, Meiyazhagan (2011): The Use of Power Ultrasound to enhance Food Processing Technologies.
Liu, C.F.; Zhou, W.B. (2008): Stimulating Bio-yogurt Fermentation by High Intensity Ultrasound Processing. Food Science Technology 2008.
Misra, N.N.; Deora, Navneet Singh; Tiwari, Brijesh, Cullen, Patrick J. (2013): Ultrasound for Improved Crystallisation in Food Processing. Food Engineering Reviews 5(1), 2013. 36-44.
Shalmashi, Anvar (2009): Ultrasound-Assisted Extraction of Oil from Tea Seeds. Journal of Food Lipids 16, 2009. 465–474.
Uppala, Shivani; Kaur, Khushwinder; Kumar, Rajendra; Kaur Kahlon, Nakshdeep; Singh, Rachna; Mehta, S.K. (2017): Encompassment of Benzyl Isothiocyanate in cyclodextrin using ultrasonication methodology to enhance its stability for biological applications. Ultrasonics Sonochemistry 39, 2017. 25-33.
Wu, J.; Gamage, T.V; Vilkhu, K.S:; Simons, L.K.; Mawson, R. (2007): Effect of thermosonication on quality improvement of tomato juice. Innovative Food Science and Emerging Technologies 9, 2008. 186–195.