Tecnologia ad ultrasuoni Hielscher

L'ultrasonicazione e le sue molteplici applicazioni nell'industria alimentare

Gli ultrasuoni Power ultrasuoni offrono molteplici possibilità per applicazioni efficaci e affidabili nella lavorazione degli alimenti. Le applicazioni più comuni nell'industria alimentare comprendono la miscelazione di & omogeneizzazione, emulsificazione, dispersione, distruzione cellulare ed estrazione di materiale intracellulare, attivazione o disattivazione di enzimi (che dipende dall'intensità degli ultrasuoni), conservazione, stabilizzazione, dissoluzione e cristallizzazione, idrogenazione, tenerezza della carne, maturazione, invecchiamento e ossidazione, nonché degassificazione ed essiccazione a spruzzo.

Di seguito è riportato un elenco di applicazioni specifiche.
Clicca sulle applicazioni di tuo interesse per saperne di più su di esse!

Estrazione di aromi e composti attivi

L'ecografia è un metodo noto e affidabile per l'estrazione di materia intracellulare.
Clicca qui per saperne di più su Lisi ad ultrasuoni & estrazione e gli esempi di estrazione ad ultrasuoni del composto attivo da zafferano e caffè!

Fermentazione dello Yogurt

Lo yogurt è un prodotto a base di latte fermentato che può essere prodotto con il solo latte o con l'aggiunta di colture batteriche. I ceppi di bifidobatteri (ad esempio BB-12, BB-46, B breve) sono probiotici comuni utilizzati per la fermentazione dello yogurt. La cavitazione ultrasonica applicata alle cellule batteriche può causare la loro distruzione e, contemporaneamente, il rilascio di β-galattosidasi. La β-galattosidasi è un enzima idrolasi molto utilizzato nell'industria di trasformazione del latte. La fermentazione ultrasonicamente assistita viene accelerata grazie ad una più rapida idrolisi del lattosio derivante dal rilascio di β-galattosio dalle cellule dei bifidobatteri.
L'omogeneizzazione ad ultrasuoni agisce sulla rottura dei globuli di grasso del latte e su una distribuzione molto fine.
L'ultrasonicazione è in grado di accerlare la velocità di fermentazione (riduzione del tempo totale di produzione fino al 40%) e di migliorare le caratteristiche qualitative dello yogurt, con conseguente aumento della viscosità, rafforzamento del coagulo e consistenza superiore.

Omogeneizzazione del latte

Il latte (es. latte vaccino, di bufala, di capra o di cammello) è un'emulsione o sistema colloidale che consiste in globuli di grasso butirrico all'interno di un fluido a base d'acqua che contiene carboidrati, proteine e minerali disciolti. Poiché grasso e acqua tendono a separarsi in due fasi, il latte deve essere omogeneizzato per ottenere un prodotto omogeneo. Omogeneizzazione significa la distribuzione uniforme delle molecole di grasso nel liquido di latte. Gli ultrasuoni sono un metodo ben noto per varie applicazioni nella lavorazione del latte. Il trattamento ad ultrasuoni del latte produce globuli di grasso omogeneizzati, che sono distribuiti in modo uniforme e uniforme. L'omogeneizzazione mediante ultrasuoni ad alta potenza è efficace anche per i sostituti del latte (vegan/ milk free) derivati da piante come il latte di cocco o il latte di soia.
Lo studio di Sfakianakis e Tzia (2012) mostra che l'omogeneizzazione ad ultrasuoni riduce le dimensioni dei globuli di grasso del latte (MFG). La bassa ampiezza (150W) non ha avuto un soddisfacente effetto di omogeneizzazione (Fig.2); le dimensioni della MFG e la loro distribuzione erano simili a quelle del latte non trattato (vedi fig. 1 e 2). Gli ultrasuoni di media ampiezza (267.5, 375 W) hanno avuto un buon effetto di omogeneizzazione; il diametro medio di MFG era di 2 μm (Fig. 3, 4). Gli ultrasuoni di maggiore ampiezza (750W) hanno ridotto le dimensioni MFG in modo cruciale (Fig. 6), rendendole appena visibili al microscopio ottico (ingrandimento 100x); il loro diametro medio era di 0,3 μm.

Gli ultrasuoni ad alta potenza sono una tecnica di omogeneizzazione non termica. Sfakianakis et al. (2011) mostrano l'impressionante effetto di omogeneizzazione ad ultrasuoni sul latte.

Gli ultrasuoni ad alta potenza sono una tecnica di omogeneizzazione non termica. Sfakianakis et al. (2011) mostrano l'impressionante effetto di omogeneizzazione ad ultrasuoni sul latte.

Chandrapala et al. (2012) hanno studiato l'effetto dell'ultrasonicazione su caseina e calcio. Hanno applicato onde ultrasoniche (20 kHz) a campioni di latte scremato fresco, caseina micellare ricostituita e polvere di caseina. Hanno sonicato i campioni fino a quando i globuli di grasso di latte sono stati ridotti a circa 10 nm. L'analisi del latte sonicato mostra che la dimensione delle micelle di caseina è invariata. Nei primi minuti di sonicazione si è verificato anche un piccolo aumento delle proteine del siero di latte solubile e una corrispondente diminuzione della viscosità. Lo studio è stato determinato che le micelle di caseina sono stabili durante la sonicazione e la concentrazione di calcio solubile non è influenzata dal trattamento ad ultrasuoni. [Chandrapala et al. 2012]

Cristallizzazione dello zucchero per pasticceria

La sonicazione controllata permette di avviare la semina dei cristalli (creazione di nuclei) e di influenzare la crescita dei cristalli. Con l'irradiazione ultrasonica si formano più piccoli e quindi più cristalli. Gli ultrasuoni aiutano il processo di cristallizzazione in due modi: In primo luogo, gli ultrasuoni di potenza sono uno strumento molto efficace per creare una soluzione uniforme, che è la sostanza di partenza per la cristallizzazione. Nella seconda fase, gli ultrasuoni supportano la formazione di un gran numero di nuclei. Mentre una scarsa nucleazione crea un numero inferiore di cristalli di grandi dimensioni, una nucleazione efficiente forma una grande quantità di cristalli di piccole dimensioni. In campo acustico, diventa addirittura possibile iniziare la nucleazione di zuccheri che normalmente sono contrari alla cristallizzazione (es. D-fruttosio, sorbitolo).
La modificazione ultrasonica della cristallizzazione è interessante per la formulazione di caramelle, dolciumi, creme da spalmare, gelato, panna montata e cioccolato.

Idrogenazione di oli commestibili

L'idrogenazione degli oli vegetali è un importante processo industriale su larga scala. Per idrogenazione, gli oli vegetali liquidi vengono trasformati in grassi solidi o semisolidi (ad es. margarina). Chimicamente, gli acidi grassi insaturi sono convertiti durante il trasformazione catalizzata reazione di idrogenazione nei corrispondenti acidi grassi saturi con l'aggiunta di atomi di idrogeno alle doppie obbligazioni. Questo processo catalitico può essere accelerato da un'ultrasuoni ad alta potenza. Un catalizzatore comunemente usato è il nichel. I grassi idrogenati sono ampiamente utilizzati come agenti accorcianti nei prodotti da forno. Un vantaggio dei grassi saturi è la loro minore tendenza all'ossidazione e quindi un minor rischio di rancidità.

Liquefazione del miele

Gli ultrasuoni offrono un metodo efficace, cristalli nel miele per liquefare e distruggere il lievito, senza compromettere la qualità del miele.
Clicca qui per saperne di più!

Stabilizzazione di succhi e frullati

Come tecnica di processo alimentare non termica, gli ultrasuoni forniscono un trattamento delicato ma efficace che intensifica i sapori, stabilizza e conserva succhi e puree. I risultati dei trattamenti con i succhi ad ultrasuoni comprendono il miglioramento degli aromi, la stabilizzazione e la conservazione.
Leggi qui di più sul miglioramento ultrasonico dei succhi di frutta & frullati!

Invecchiamento del vino e del liquore

Gli ultrasuoni Power aiutano la cottura di vino e liquori grazie alla sua efficace capacità di estrazione e al trasferimento di massa notevolmente intensificato tra il tessuto del legno e la bevanda alcolica.
Clicca qui per saperne di più sulle possibilità di trattamento ultrasonico del vino!
Anche il processo di fermentazione del vino, del mosto, della birra e del sake può essere notevolmente aumentato. Sono stati raggiunti tassi di accelerazione dal 50 al 65%!
Per ulteriori informazioni sulla fermentazione assistita da ultrasuoni, clicca qui!

Gelato Congelamento del gelato

Per la produzione di gelato è necessaria una miscela di gelato. Questa miscela per gelato è composta da latte, latte in polvere, panna, burro o grasso vegetale, zucchero, pasta secca, emulsionante, stabilizzante e additivi come frutta, noci, aromi e coloranti. Questa speciale miscela speciale deve essere omogeneizzata e pastorizzata, poi viene mescolata lentamente durante il processo di congelamento per evitare la formazione di grandi cristalli di ghiaccio. In questo modo, bolle d'aria molto piccole vengono mescolate (il cosiddetto processo di aerazione) per schiumare il gelato ottenendo un dessert freddo dalla consistenza morbida. Questa è la fase del processo, dove l'ultrasuoni può essere applicata per migliorare la qualità del gelato.
Durante il processo di congelamento, i cristalli sono formati da acqua super raffreddata. La morfologia dei cristalli di ghiaccio gioca un ruolo importante per quanto riguarda le proprietà strutturali e fisiche degli alimenti congelati e semicongelati. Poiché le dimensioni e la distribuzione dei cristalli di ghiaccio sono di particolare importanza per la qualità dei prodotti di tissue scongelati, per il gelato si preferiscono cristalli di ghiaccio più piccoli, in quanto i cristalli di grandi dimensioni producono una consistenza ghiacciata. La nucleazione è il fattore più importante per controllare la distribuzione delle dimensioni del cristallo durante la cristallizzazione. Di conseguenza, la velocità di congelamento è solitamente il parametro utilizzato per controllare la dimensione e la distribuzione dimensionale dei cristalli di ghiaccio nel gelato. Durante la montatura e il congelamento, l'aria viene iniettata per ottenere la consistenza liscia del gelato. Il cosiddetto "over-run", la quantità d'aria iniettata, è proporzionale - in particolare alla ricetta particolare - in proporzione al volume combinato di solidi e acqua. Quindi, la sovrapproduzione varia a seconda delle diverse formulazioni di gelato e dei flussi di lavorazione. Il gelato standard mostra un superamento del 100%, il che significa che il prodotto finale è costituito da un uguale volume di miscela gelato e bolle d'aria.
L'uso di Hielscher's dispositivi ad ultrasuoni ad alta potenza fornisce una migliore qualità del gelato riducendo le dimensioni del cristallo di ghiaccio ed evitando l'incrostazione di una superficie ghiacciata. Una migliore consistenza e una sensazione di cremosità in bocca si ottiene grazie alle ridotte dimensioni dei cristalli di gelato e alla maggiore distribuzione delle bolle d'aria. Tempi di congelamento notevolmente più brevi portano ad una maggiore capacità di processo e ad un processo di produzione più efficiente dal punto di vista energetico.

Aerazione della batteria

L'applicazione di ultrasuoni di potenza durante la fase di miscelazione della pastella migliora la qualità del pan di spugna in termini di minore durezza e maggiore elasticità, coesione e resilienza del dolce. Per i test, tutti gli ingredienti sono stati miscelati insieme seguendo il metodo "all-in", il che significa che sono stati aggiunti contemporaneamente farina integrale a basso contenuto proteico, emulsionante, amido di mais, zucchero, lievito in polvere, sale e uova intere fresche per formulare la pastella. Prima della sonicazione, gli ingredienti sono stati mescolati uniformemente insieme in modo che gli ultrasuoni siano applicati ad una miscela di pastella uniforme. La torta aerata ad ultrasuoni ha mostrato una durezza inferiore, gommosità e masticabilità inferiori, mentre la mollezza, la coesione e la resilienza della torta erano leggermente superiori a quella della torta di controllo.

Cioccolato

L'sonicazione è ben nota per la sua capacità di estrazione. Dal chicco di cacao, il burro di cacao può essere liberato dalle cellule mediante macinazione ad ultrasuoni ed estrazione.
L'ultrasuono è una tecnica alternativa per rompere i cristalli di zucchero nel cioccolato e fornisce quindi effetti simili a quelli della concaggio.

Tenderization di carne

L'applicazione di potenti onde ultrasoniche alla carne si traduce in tenerezza della struttura della carne. Una significativa tenerizzazione si ottiene con il rilascio di proteine miofibrillari dalle cellule muscolari. Oltre all'effetto di tenerezza, gli ultrasuoni migliorano anche la capacità di legare l'acqua e la coesione della carne.

Letteratura/ Referenze

  • Chandrapala, Jayani et al. (2012): L'effetto degli ultrasuoni sull'integrità della micella della caseina. Journal of Dairy Science 95/12, 2012. 6882-6890.
  • Chandrapala, Jayani et al. (2011): Effetti degli ultrasuoni sulle caratteristiche termiche e strutturali delle proteine in concentrato di proteine del siero di latte ricostituito. Ultrasonics Sonochemistry 18/5, 2011. 951-957.
  • Manuale di lavorazione del latte. Pubblicato da Tetra Pak Processing Systems AB, S-221 86 Lund, Svezia. 387.
  • Feng, Hao; Barbosa-Cánovas, Gustavo V.; Weiss, Jochen (2010): Tecnologie ad ultrasuoni per l'alimentazione e la biotrasformazione. New York: Springer, 2010.
  • Huang, B. X.; Zhou, W. B. B. (2009): Fermentazione ad ultrasuoni con Probiotici. Congresso NUROP, Singapore, 2009.
  • Keshava Prakash, M. N. N.; Ramana, K. V. R. (2003): Gli ultrasuoni e la sua applicazione nell'industria alimentare. J. Food Sci Technol. 40/6, 2003. 563-570.
  • Mortazavi, A.; Tabatabaie, F. (2008): Studio del processo di congelamento del gelato dopo il trattamento con gli ultrasuoni. World Applied Science Journal 4, 2008. 188-190.
  • Petzold, G. e Aguilera, J. M. (2009): Morfologia del ghiaccio: Fondamenti e applicazioni tecnologiche nel settore alimentare. Biofisica alimentare Vol.4, No. 4, 378-396.
  • Sfakianakis, Panagiotis; Tzia, Constantina (2011): Yogurt da latte trattato ad ultrasuoni: monitoraggio del processo di fermentazione e valutazione delle caratteristiche qualitative del prodotto. ICEF 2011.
  • Contattateci per richiedere maggiori informazioni!

    Non esitate a contattarci per parlare di vostro bisogno di progetto. Raccomanderemo i parametri di impostazione ed elaborazione più adatti per il vostro progetto.





    Si prega di notare il nostro informativa sulla privacy.