I nutmilk e le alternative al latte a base vegetale sono un segmento alimentare in crescita. Per la produzione di nutmilk e di analoghi del latte a base vegetale, l'estrazione e l'omogeneizzazione a ultrasuoni hanno mostrato grandi vantaggi rispetto alle tecniche convenzionali. Gli ultrasuoni ad alta potenza aumentano la resa, la stabilità del prodotto, il contenuto di nutrienti e l'efficienza generale della lavorazione.

Rese più elevate di latte di noci con gli ultrasuoni di potenza

L'estrazione a ultrasuoni è ben nota come metodo affidabile e altamente efficiente per aumentare la resa di oli, proteine, polisaccaridi e micronutrienti derivati dalle piante. Pertanto, la sonicazione viene utilizzata nella produzione di sostituti del latte a base vegetale, ad esempio a base di mandorle, anacardi, cocco, nocciole, arachidi, sesamo, soia, noce di tigre, avena, riso, canapa, piselli, pistacchi, noci, amaranto o quinoa. La materia prima dei nutmilk e di altre alternative di latte a base vegetale è spesso costosa e una maggiore resa di estrazione da queste materie prime abbassa i costi di produzione e migliora l'efficienza produttiva.

Come l'estrazione a ultrasuoni aumenta il rendimento?

Il principio di funzionamento dell'estrazione ultrasonica è la cavitazione acustica. Il meccanismo di intensificazione dell'estrazione degli ultrasuoni a bassa frequenza e ad alta intensità è principalmente attribuito al fenomeno della cavitazione acustica. Quando le bolle di cavitazione collassano sulla superficie del materiale botanico, l'erosione e la sonoporazione rompono la matrice delle cellule vegetali (come noci, semi, legumi e foglie macerate), con conseguente distruzione della struttura cellulare e rilascio di sostanze intracellulari come proteine, lipidi, polisaccaridi, fibre, vitamine, minerali e sostanze fitochimiche. Il trasferimento di massa così intensificato facilita il rilascio di molecole come proteine, lipidi, polisaccaridi e sostanze fitochimiche.
Le forze di taglio generate dagli ultrasuoni migliorano la penetrazione del solvente nella matrice cellulare della materia botanica e migliorano la permeabilità delle membrane cellulari, rispettivamente. (Si prega di notare che il termine solvente è usato in senso lato e comprende qualsiasi liquido, ad esempio l'acqua). Questi meccanismi degli ultrasuoni di potenza sono responsabili della significativa intensificazione del processo ottenuta quando gli ultrasuoni vengono applicati per l'estrazione di prodotti alimentari da materie prime botaniche. Dato che la cavitazione ultrasonica genera forze così intense, guida la distruzione e la miscelazione delle cellule in modo molto efficace a livello macro e micro. Inoltre, la penetrazione del solvente, la dissoluzione dei composti bioattivi e il trasferimento di massa sono notevolmente migliorati. Questo rende l'estrazione assistita da ultrasuoni altamente efficace, con conseguenti rese superiori dell'estratto in un tempo di processo rapido.

Miglioramento della stabilità del latte materno con gli ultrasuoni

L'ultrasuonazione ad alta intensità e a bassa frequenza è un metodo efficace e affidabile per migliorare la stabilità fisica delle sospensioni e la stabilità microbica dei prodotti alimentari (per esempio, latte di noci e altri sostituti del latte).

Stabilità fisico-chimica migliorata ad ultrasuoni delle noci

Ampiamente utilizzati per l'omogeneizzazione e l'emulsificazione dei prodotti alimentari, gli ultrasuoni ad alta potenza sono una tecnica non termica altamente efficiente per produrre prodotti alimentari altamente omogenei e stabili a lungo termine. L'omogeneizzazione a ultrasuoni riduce il diametro delle goccioline di grasso a dimensioni minime uniformi e disperde uniformemente le particelle solide come amidi, zuccheri e fibre. In questo modo, l'omogeneizzazione a ultrasuoni migliora significativamente le caratteristiche fisico-chimiche del latte di noci e di altri latti a base di piante, prevenendo così una separazione di fase indesiderata.
Lu et al. (2019) studiano gli effetti degli ultrasuoni ad alta potenza sul latte di cocco. Il trattamento di sonicazione ha ridotto la dimensione delle particelle del latte di cocco e ha omogeneizzato la distribuzione delle goccioline e dei solidi nel sistema. Rispetto al latte di cocco emulsionato meccanicamente, il trattamento ultrasonico ha mostrato un effetto significativo sull'uniformità del sistema di emulsione (p< 0.05). Inoltre, è stato osservato che la sonicazione ha promosso l'incapsulamento dell'amilosio nell'enzima amilasi nello strato interfacciale. Iswarin e Permadi (2012) hanno studiato l'effetto degli ultrasuoni sul diametro delle gocce delle bevande a base di latte di cocco studiando varie combinazioni di intensità degli ultrasuoni. La lavorazione a ultrasuoni ha ridotto il diametro delle dimensioni delle gocce e la riduzione delle dimensioni è aumentata ad una maggiore intensità degli ultrasuoni.

Stabilità microbica migliorata ad ultrasuoni di Nutmilks

È stato dimostrato che gli ultrasuoni riducono la carica microbica nei latticini, nei succhi di frutta e in altri alimenti liquidi. Pertanto, la pastorizzazione a ultrasuoni è stata adottata anche per il processo di conservazione delle alternative al latte al fine di migliorare la stabilità microbica nei sostituti del latte a base di noci e altre piante.
Iorio et al. (2019) hanno studiato l'inattivazione ad ultrasuoni di Escherichia coli O157:H7 e Listeria monocytogenes nel latte di mandorla e hanno potuto dimostrare che la pastorizzazione ad ultrasuoni causa danni sub-letali ai patogeni, il che porta ad un aumento della durata di conservazione. Per esempio, il trattamento di pastorizzazione a ultrasuoni ha ridotto significativamente il livello di E. coli O157:H7 da 5,12 a 3,81 log CFU/mL e ha abbassato il tasso di crescita (µmax) (da 1,19 a 0,79 (log CFU/mL)/giorno).

Maggiore contenuto di nutrienti con l'estrazione ultrasonica del latte di noci

I micronutrienti come le vitamine, i polifenoli e gli antiossidanti si trovano all'interno della matrice cellulare delle piante. Per rilasciare questi micronutrienti in modo efficiente, è necessaria una completa disgregazione delle cellule e un'intensa micro-miscelazione tra la materia cellulare e il solvente. Come descritto sopra, l'estrazione a ultrasuoni è molto efficiente nella disintegrazione delle cellule e nel rilascio di lipidi, proteine, polisaccaridi, fibre e sostanze fitochimiche dalla matrice cellulare. L'estrazione a ultrasuoni è un metodo altamente efficiente per isolare la quantità completa di sostanze fitochimiche dai prodotti botanici in un processo di estrazione rapido. L'applicazione di ultrasuoni ad alta potenza produce forti effetti di cavitazione, disturbi / turbolenze, flussi di liquido ad alta velocità, che lavano le sostanze fitochimiche dall'interno delle cellule. Essendo un metodo di estrazione non termico, la degradazione termica di questi micronutrienti sensibili è impedita quando si usa l'ultrasuono.

Contenuto fenolico totale (espresso come eq mg Naringenin/g mandorle) cinetica con e senza sonicazione utilizzando il UIP1000hdT. L'estrazione a ultrasuoni ha aumentato il contenuto fenolico totale del 258%.
I dati sono le medie ± SD, n = 3. Ultrasuoni (giallo) contro silenzioso (arancione).
Grafico e studio: Tabib et al., 2020

Efficienza superiore nella produzione di latte di noci con gli ultrasuoni

Rese più elevate, un profilo nutrizionale migliore e una durata di lavorazione ridotta sono solo alcuni vantaggi quando si tratta dell'efficienza superiore della lavorazione a ultrasuoni del latte di noci e delle bevande non lattiere. Il basso consumo energetico, la bassa manutenzione e il funzionamento 24/7 sono ulteriori fattori che contribuiscono all'eccezionale efficienza complessiva della lavorazione a ultrasuoni. Gli omogeneizzatori a ultrasuoni Hielscher ad alte prestazioni possono funzionare 24 ore su 24, 7 giorni su 7, sotto carichi pesanti e processare volumi elevati in modalità flusso continuo. I processori a ultrasuoni Hielscher hanno un'eccezionale efficienza energetica complessiva. La robustezza e la bassa manutenzione mantengono bassi anche i costi operativi.

Cosa dice la ricerca sul trattamento alimentare a ultrasuoni

"Gli ultrasuoni sono emersi in misura incondizionata nell'ultimo decennio. Ha trovato la sua applicazione nell'industria dei succhi di frutta e delle bevande grazie ai suoi effetti desiderati multifunzionali. La tecnologia è poco costosa, semplice, affidabile e rispettosa dell'ambiente e altamente efficace nella conservazione dei succhi con attributi di qualità migliorati." (Dolas et al., 2019)

“La sonicazione è una tecnologia emergente che può migliorare la qualità degli alimenti e ridurre la perdita di nutrienti.” (Cheok et al., 2013)

Processori alimentari a ultrasuoni per la produzione industriale di latte di noci

Hielscher Ultrasonics progetta, produce e distribuisce sistemi di lavorazione degli alimenti ad ultrasuoni ad alte prestazioni per la produzione industriale continua di latte di noci (come anacardi, mandorle, nocciole, noci, arachidi, latte di cocco), e sostituti del latte a base vegetale (come riso, soia, farro, avena, sesamo, semi di lino, piselli, latte di noci di tigre fermentato).
L'uso degli ultrasuoni per la lavorazione degli alimenti offre grandi vantaggi essendo un metodo non termico e puramente meccanico, che si traduce in prodotti finali migliori, diminuisce il tempo di lavorazione ed è più rispettoso dell'ambiente.
I sistemi ad ultrasuoni Hielscher per la lavorazione degli alimenti sono utilizzati per molteplici applicazioni essendo una tecnologia sicura, affidabile e conveniente per produrre cibi e bevande di alta qualità. L'installazione e il funzionamento di tutti i processori a ultrasuoni Hielscher è semplice: Richiedono solo poco spazio e possono essere facilmente adattati in impianti di lavorazione esistenti.
Hielscher Ultrasonics ha una lunga esperienza nell'applicazione degli ultrasuoni di potenza nel settore alimentare & l'industria delle bevande e molti altri settori industriali. I nostri processori a ultrasuoni sono dotati di sonotrodi e celle di flusso (le parti umide) facili da pulire (clean-in-place CIP / sterilize-in-place SIP). Hielscher Ultrasonics’ I processori a ultrasuoni industriali possono fornire ampiezze molto elevate. Ampiezze fino a 200µm possono essere facilmente eseguite in modo continuo in un funzionamento 24/7. Le ampiezze elevate sono importanti per ottenere una distribuzione omogenea delle particelle e per inattivare i microbi più resistenti (ad esempio, i batteri gram-positivi). Per ampiezze ancora maggiori, sono disponibili sonotrodi a ultrasuoni personalizzati. Tutti i sonotrodi e i reattori a celle a flusso ultrasonico possono funzionare a temperature e pressioni elevate, il che consente una termo-mano-sonicazione affidabile (sonicazione in combinazione con temperatura e pressione elevate) e un'estrazione e una stabilizzazione altamente efficaci.
Tecnologia all'avanguardia, alte prestazioni e software sofisticato fanno di Hielscher Ultrasonics’ cavalli di battaglia affidabili nelle vostre linee di estrazione, omogeneizzazione e pastorizzazione degli alimenti. Con un ingombro ridotto e opzioni di installazione versatili, gli ultrasuoni Hielscher possono essere facilmente integrati o adattati a linee di produzione esistenti.
Contattateci per saperne di più sulle caratteristiche e la capacità dei nostri sistemi di estrazione, omogeneizzazione e pastorizzazione a ultrasuoni. Saremo lieti di discutere con voi della vostra applicazione!

La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasuoni: