Efficienza e qualità superiori nella produzione di latte di frutta a guscio con gli ultrasuoni

Il latte di frutta a guscio e le alternative vegetali al latte costituiscono un segmento alimentare in crescita. Nella produzione di latte di frutta a guscio e di analoghi vegetali del latte, l’estrazione e l’omogeneizzazione a ultrasuoni hanno dimostrato 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 complessiva del trattamento.

Rese più elevate del latte di frutta a guscio con gli ultrasuoni di potenza

L’estrazione a ultrasuoni è un metodo ben noto, affidabile e altamente efficiente per aumentare la resa di oli, proteine, polisaccaridi e micronutrienti di origine vegetale. Per questo motivo, la sonicazione viene utilizzata nella produzione di sostituti vegetali del latte, ad esempio a base di mandorle, anacardi, cocco, nocciole, arachidi, sesamo, soia, zigolo dolce, avena, riso, canapa, piselli, pistacchi, noci, amaranto o quinoa. Le materie prime del latte di frutta a guscio e di altre alternative vegetali al latte sono spesso costose; rese di estrazione più elevate da queste materie prime riducono i costi di produzione e migliorano l’efficienza produttiva.

In che modo l’estrazione a ultrasuoni aumenta la resa?

Il principio di funzionamento dell’estrazione a ultrasuoni è la cavitazione acustica. Il meccanismo di intensificazione dell’estrazione mediante ultrasuoni a bassa frequenza e ad alta intensità è attribuito principalmente al fenomeno della cavitazione acustica. Quando le bolle di cavitazione collassano sulla superficie del materiale vegetale, l’erosione e la sonoporazione rompono la matrice delle cellule vegetali (ad esempio nella frutta a guscio macerata, nei semi, nei legumi e nelle foglie), provocando la distruzione della struttura cellulare e il rilascio di sostanze intracellulari come proteine, lipidi, polisaccaridi, fibre, vitamine, minerali e composti fitochimici. Il trasferimento di massa così intensificato facilita il rilascio di molecole come proteine, lipidi, polisaccaridi e composti fitochimici.
Le forze di taglio generate dagli ultrasuoni migliorano la penetrazione del solvente nella matrice cellulare del materiale vegetale e la permeabilità delle membrane cellulari, rispettivamente. (Si noti che il termine solvente è utilizzato in senso ampio e comprende qualsiasi liquido, ad esempio l’acqua). Questi meccanismi degli ultrasuoni di potenza sono responsabili della significativa intensificazione del processo ottenuta quando la sonicazione viene applicata all’estrazione di prodotti alimentari da materie prime vegetali. Generando forze così intense, la cavitazione ultrasonica determina una disgregazione cellulare e una miscelazione altamente efficaci a livello macroscopico e microscopico. Inoltre, la penetrazione del solvente, la dissoluzione dei composti bioattivi e il trasferimento di massa migliorano significativamente. Ciò rende l’estrazione assistita da ultrasuoni altamente efficace, consentendo rese di estrazione superiori in tempi di processo brevi.

Maggiore stabilità del latte di frutta a guscio con gli ultrasuoni

La sonicazione ad alta intensità e a bassa frequenza è un metodo efficace e affidabile per migliorare la stabilità fisica delle sospensioni e la stabilità microbiologica dei prodotti alimentari (ad esempio il latte di frutta a guscio e altri sostituti del latte).

Stabilità fisico-chimica del latte di frutta a guscio migliorata mediante ultrasuoni

Ampiamente utilizzati per l’omogeneizzazione e l’emulsificazione dei prodotti alimentari, gli ultrasuoni ad alta potenza costituiscono una tecnica non termica altamente efficiente per produrre alimenti molto omogenei e stabili a lungo termine. L’omogeneizzazione a ultrasuoni riduce il diametro delle goccioline di grasso a dimensioni minute e uniformi e disperde uniformemente particelle solide come amidi, zuccheri e fibre. In questo modo, l’omogeneizzazione a ultrasuoni migliora significativamente le proprietà fisico-chimiche del latte di frutta a guscio e di altri latti vegetali, prevenendo la separazione indesiderata delle fasi.
Lu et al. (2019) hanno esaminato gli effetti della sonicazione ad alta potenza sul latte di cocco. Il trattamento di sonicazione ha ridotto le dimensioni 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 a ultrasuoni ha mostrato un effetto significativo sull’uniformità del sistema emulsionato (p < 0,05). Inoltre, è stato osservato che la sonicazione favoriva l’incapsulamento dell’amilosio nell’enzima amilasi nello strato interfacciale.
Iswarin e Permadi (2012) hanno esaminato come la sonicazione influisca sul diametro delle goccioline delle bevande a base di latte di cocco, studiando varie combinazioni di intensità ultrasonica. Il trattamento a ultrasuoni ha ridotto il diametro delle goccioline e la riduzione dimensionale è aumentata a intensità ultrasoniche maggiori.

Stabilità microbiologica del latte di frutta a guscio migliorata mediante ultrasuoni

È stato dimostrato che la sonicazione riduce la carica microbica nei prodotti lattiero-caseari, nei succhi di frutta e in altri alimenti liquidi. Pertanto, la pastorizzazione a ultrasuoni è stata adottata anche nel processo di conservazione delle alternative al latte per migliorare la stabilità microbiologica dei sostituti del latte a base di frutta a guscio e di altre materie prime vegetali.
Iorio et al. (2019) hanno studiato l’inattivazione mediante ultrasuoni di Escherichia coli O157:H7 e Listeria monocytogenes nel latte di mandorla e hanno dimostrato che la pastorizzazione a ultrasuoni provoca danni subletali ai patogeni, prolungando la durata di conservazione. Ad 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 la velocità di crescita (µmax) (da 1,19 a 0,79 (log CFU/mL)/day).

Maggiore contenuto di nutrienti con l’estrazione a ultrasuoni del latte di frutta a guscio

Micronutrienti come vitamine, polifenoli e antiossidanti si trovano all’interno della matrice cellulare delle piante. Per rilasciare efficacemente questi micronutrienti sono necessarie una disgregazione cellulare completa e un’intensa micromiscelazione tra il materiale cellulare e il solvente. Come descritto sopra, l’estrazione a ultrasuoni è molto efficiente nella disgregazione delle cellule e nel rilascio di lipidi, proteine, polisaccaridi, fibre e composti fitochimici dalla matrice cellulare. L’estrazione a ultrasuoni è un metodo altamente efficiente per isolare l’intera quantità di composti fitochimici dai materiali vegetali mediante un processo di estrazione rapido. L’applicazione di ultrasuoni ad alta potenza produce forti effetti di cavitazione, perturbazioni / turbolenze e flussi di liquido ad alta velocità, che asportano i composti fitochimici dall’interno delle cellule. Essendo un metodo di estrazione non termico, la sonicazione previene la degradazione termica di questi micronutrienti sensibili.

Cinetica del contenuto fenolico totale (espresso come eq mg di naringenina/g di mandorle) 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) rispetto all’assenza di ultrasuoni (arancione).
Grafico e studio: Tabib et al., 2020

Efficienza superiore nella produzione di latte di frutta a guscio con gli ultrasuoni

Rese più elevate, un profilo nutrizionale migliorato e tempi di trattamento ridotti sono solo alcuni dei vantaggi che caratterizzano l’efficienza superiore del trattamento a ultrasuoni del latte di frutta a guscio e delle bevande non lattiero-casearie. Il basso consumo energetico, la ridotta manutenzione e il funzionamento 24/7 sono ulteriori fattori che contribuiscono all’eccezionale efficienza complessiva del trattamento a ultrasuoni. Gli omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni Hielscher possono funzionare 24/7 in condizioni gravose e trattare grandi volumi in modalità a flusso continuo. I processori a ultrasuoni Hielscher offrono un’eccezionale efficienza energetica complessiva. Anche la robustezza e la ridotta manutenzione mantengono bassi i costi operativi.

Cosa dice la ricerca sul trattamento degli alimenti mediante ultrasuoni

“Nell’ultimo decennio gli ultrasuoni si sono affermati in misura incondizionata. Hanno trovato applicazione nell’industria dei succhi di frutta e delle bevande grazie ai molteplici effetti desiderati. La tecnologia è economica, semplice, affidabile, rispettosa dell’ambiente e altamente efficace nella conservazione dei succhi, migliorandone gli attributi qualitativi.” (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 frutta a guscio

Hielscher Ultrasonics progetta, produce e distribuisce sistemi ad alte prestazioni per il trattamento alimentare a ultrasuoni destinati alla produzione industriale continua di latte di frutta a guscio (come latte di anacardi, mandorle, nocciole, noci, arachidi e cocco) e di sostituti vegetali del latte (come latte di riso, soia, farro, avena, sesamo, semi di lino, piselli e latte fermentato di zigolo dolce).
Il trattamento alimentare a ultrasuoni offre importanti vantaggi in quanto metodo non termico e puramente meccanico, che migliora i prodotti finali, riduce i tempi di trattamento e rispetta maggiormente l’ambiente.
I sistemi Hielscher per il trattamento alimentare a ultrasuoni sono utilizzati in molteplici applicazioni e costituiscono una tecnologia sicura, affidabile ed economicamente conveniente per produrre alimenti e bevande di alta qualità. L’installazione e il funzionamento di tutti i processori a ultrasuoni Hielscher sono semplici: richiedono poco spazio e possono essere facilmente installati negli impianti di trattamento esistenti.
Hielscher Ultrasonics vanta una lunga esperienza nell’applicazione degli ultrasuoni di potenza nell’industria alimentare e delle bevande, nonché in molti altri settori industriali. I nostri processori a ultrasuoni sono dotati di sonotrodi e celle di flusso (le parti a contatto con il liquido) facili da pulire (pulizia in loco CIP / sterilizzazione in loco SIP). I processori industriali a ultrasuoni di Hielscher Ultrasonics possono erogare ampiezze molto elevate. Ampiezze fino a 200µm possono essere facilmente mantenute in continuo durante il funzionamento 24/7. Le ampiezze elevate sono importanti per ottenere una distribuzione omogenea delle particelle e per inattivare i microrganismi 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 ultrasuoni con cella di flusso possono essere utilizzati a temperature e pressioni elevate, consentendo una termo-mano-sonicazione affidabile (sonicazione combinata con temperatura e pressione elevate) e un’estrazione e una stabilizzazione altamente efficaci.
Tecnologia all’avanguardia, prestazioni elevate e software sofisticati rendono i sistemi Hielscher Ultrasonics strumenti di lavoro affidabili nella vostra linea di estrazione, omogeneizzazione e pastorizzazione degli alimenti. Grazie all’ingombro ridotto e alle versatili opzioni di installazione, i sonicatori Hielscher possono essere facilmente integrati o installati nelle linee di produzione esistenti.
Contattateci subito per saperne di più sulle caratteristiche e sulle capacità dei nostri sistemi di estrazione, omogeneizzazione e pastorizzazione a ultrasuoni. Saremo lieti di discutere con voi la vostra applicazione!

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