Extração e preservação ultra-sônica utiliza o uso de ultrassom de potência para a desintegração das estruturas celulares (lise). Quebra de células com rersults ultra-sônicos na extração altamente eficiente de compostos intracelulares, bem como na inativação microbiana. Devido a inúmeras vantagens, a ultrassonografia é amplamente utilizada para extração e preservação na indústria de alimentos. Saiba mais sobre os benefícios da extração ultra-sônica e processamento de alimentos!

Ultrassom de Potência para a Extração e Preservação de Alimentos e Botânicos

extração ultra-sônica: A extração ultra-sônica é um processo que usa ondas sonoras de alta frequência para extrair compostos de uma variedade de materiais, como plantas, frutas e vegetais. O processo envolve o uso de ondas ultra-sônicas para criar bolhas de alta pressão em um material líquido ou semissólido, que colapsam rapidamente, gerando calor intenso e pressão que rompe as paredes celulares do material e libera os compostos desejados.

O princípio de funcionamento da extração e preservação ultra-sônica

O princípio básico por trás da extração ultra-sônica é baseado no fenômeno conhecido como cavitação acústica. Quando um líquido é exposto a ondas ultra-sônicas de alta intensidade e baixa frequência (aprox. 20 kHz), ele gera ondas de pressão que criam pequenas bolhas de vácuo no líquido. Essas bolhas crescem em tamanho à medida que a intensidade do ultrassom aumenta e, quando atingem um certo tamanho, colapsam repentina e violentamente, gerando uma onda de choque e liberando energia na forma de calor e pressão.
Este processo provoca a ruptura mecânica das paredes celulares, liberando os compostos desejados do material para o solvente líquido. Os compostos liberados podem então ser separados do solvente usando técnicas de separação padrão, como filtração ou centrifugação.

Preservação ultra-sônica: A preservação ultra-sônica é baseada nos mesmos efeitos cavitacionais que a extração ultra-sônica. Para preservação, o ultrassom de potência é aplicado para prolongar a vida útil de alimentos perecíveis, usando ondas sonoras de alta frequência para inibir o crescimento de microrganismos que causam deterioração. O processo envolve a exposição do alimento a ondas ultra-sônicas que perturbam as paredes celulares de bactérias, leveduras e fungos, levando à sua destruição ou inibição.
Este processo provoca a ruptura mecânica das paredes celulares dos microrganismos, levando à sua destruição ou inibição. As ondas ultra-sônicas também podem aumentar a permeabilidade das membranas celulares, permitindo que conservantes e outros agentes antimicrobianos penetrem e matem os microrganismos de forma mais eficaz.
A preservação ultra-sônica é preferida aos métodos tradicionais de preservação porque oferece várias vantagens, como menor tempo de processamento, maior eficiência e a capacidade de preservar as propriedades e sabores naturais dos alimentos. É usado em uma ampla gama de produtos alimentícios, como molhos, sucos, laticínios, ovos e carne para prolongar sua vida útil e garantir sua segurança.

A técnica de extração e preservação ultra-sônica é preferida aos métodos tradicionais de extração e preservação porque oferece várias vantagens, como taxas de extração mais rápidas, excelente qualidade do produto, maior rendimento, tratamento não térmico puramente mecânico e a capacidade de extrair uma gama mais ampla de compostos. É usado em uma ampla gama de indústrias, como alimentos e bebidas, produtos farmacêuticos e cosméticos.

Proteína ultra-sônica e extração enzimática

Em particular, a extração de enzimas e proteínas armazenadas em células e partículas subcelulares é uma aplicação única e eficaz de ultrassom de alta intensidade, pois a extração de compostos orgânicos contidos no corpo de plantas e sementes por um solvente pode ser significativamente melhorada. Portanto, o ultrassom tem um benefício potencial na extração e isolamento de novos componentes potencialmente bioativos, por exemplo, a partir de fluxos de subprodutos não utilizados formados nos processos atuais. O ultrassom também pode ajudar a intensificar os efeitos do tratamento enzimático e, com isso, reduzir a quantidade de enzima necessária ou aumentar o rendimento de compostos relevantes extraíveis.

Extração ultra-sônica de lipídios e proteínas

Ultra-som é frequentemente usado para melhorar a extracção de lípidos e proteínas de sementes de plantas, tais como soja (por exemplo farinha de soja sem gordura ou outros) ou sementes oleaginosas. Neste caso, a destruição das paredes celulares facilita a prensagem (fria ou quente) e, assim, reduz o óleo residual ou gordura no bolo de prensagem.

A influência da extração ultra-sônica contínua para o rendimento de proteína dispersa foi demonstrada por Moulton et al. A sonicação aumentou a recuperação de proteína dispersa progressivamente à medida que a relação floco/solvente mudou de 1:10 para 1:30. Ele mostrou que o ultrassom é capaz de peptizar a proteína de soja em quase qualquer rendimento comercial e que a energia de sonicação necessária era a mais baixa, quando pastas mais espessas foram usadas.

Isolamento ultra-sônico de compostos fenólicos e antocianinas

Enzimas, tais como pectinases, celulases e hemicelulases são amplamente utilizados no processamento de suco, a fim de degradar paredes de células e melhorar a capacidade de extraco do sumo. A ruptura da matriz da parede celular também liberta componentes, tais como compostos fenólicos no suco. O ultra-som melhora o processo de extracção e, por conseguinte, pode levar a um aumento do rendimento de composto fenólico, alcalóides e suco, geralmente deixado no bolo de prensagem.

The beneficial effects of ultrasonic treatment on the liberation of phenolic compounds and anthocyanins from grape and berry matrix, in particular from bilberries (Vaccinium myrtillus) and black currants (>Ribes nigrum) into juice, was investigated by VTT Biotechnology, Finland using an ultrasonic processor UIP2000hd after thawing, mashing and enzyme incubation. The disruption of the cell walls by enzymatic treatment (Pectinex BE-3L for bilberries and Biopectinase CCM for black currants) was improved when combined with ultrasound. “tratamento US aumentar a concentração de compostos fenólicos de sumo de uva do monte em mais de 15%. […] A influência dos EUA (ultra-som) foi mais significativa com groselhas negras, que são bagas mais difíceis no processamento de suco de mirtilos, devido ao seu elevado teor de pectina e arquitectura da parede celular diferente. […] A concentração de compostos fenólicos no suco aumentada por 15-25%, utilizando o tratamento dos EUA (ultra-som), após incubação da enzima.” (cf. Mokkila et al., 2004)
 

Microbiana Enzima e Inactivação

A inativação microbiana e enzimática (preservação), por exemplo, em sucos e molhos de frutas é outra aplicação do ultrassom no processamento de alimentos. Hoje, a preservação por elevação de temperatura por curtos períodos de tempo (Pasteurização) ainda é o método de processamento mais comum para inativação microbiana ou enzimática que leva a uma vida útil mais longa (preservação). Devido à exposição a altas temperaturas, a pasteurização térmica convencional vem muitas vezes desvantagens para os produtos alimentares.
A produção de novas substâncias de reacções catalisadas por calor e a modificação de macromoléculas, bem como a deformação das estruturas vegetais e animais podem reduzir em uma perda de qualidade. Portanto, o tratamento térmico pode causar alterações indesejáveis ​​dos atributos sensoriais, isto é, a textura, sabor, cor, cheiro, e qualidades nutricionais, isto é, vitaminas e proteínas. O ultra-som é um (mínima) de processamento alternativo eficiente não térmico.

Em contraste com os tratamentos térmicos convencionais, a preservação ultra-sônica usa a energia e as forças de cisalhamento da cavitação acústica para inativar enzimas. Em níveis suficientemente baixos de sonicação, alterações estruturais e metabólicas podem ocorrer nas células sem a sua destruição. A atividade da peroxidase, que é encontrada na maioria das frutas e vegetais crus e não branqueados e pode estar particularmente associada ao desenvolvimento de sabores e pigmentos escurecidos pode ser reduzida substancialmente pelo uso de ultrassom. Enzimas termorresistentes, como lipase e protease, que resistem a um tratamento a temperaturas ultra-altas e que podem reduzir a qualidade e a vida útil do leite tratado termicamente e de outros produtos diários, podem ser inativadas de forma mais eficaz pela aplicação simultânea de ultrassom, calor e pressão (MTS).

O ultrassom demonstrou seu potencial na destruição de patógenos de origem alimentar, como E.coli, Salmonellae, Ascaris, Giardia, cistos de Cryptosporidium e Poliovírus.

Aplicável a: conservação de compotas, marmelada ou coberturas, sumos e molhos de fruta, produtos cárneos, lacticínios e gelados.
 

Sinergias de ultra-som com a temperatura e Pressão

Ultra-som é muitas vezes mais eficazes quando combinadas com outros métodos anti-microbianos, tais como:

• termo-sonicação, isto é calor e ultra-sonografia
• mano-sonicação, isto é, pressão e ultra-som
• mano-termo-sonicação, pressão ou seja, calor e ultra-sonografia

A aplicação combinada de ultrassom com calor e/ou pressão é recomendada para Bacillus subtilis, Bacillus coagulans, Bacillus cereus, Bacillus sterothermophilus, Saccharomyces cerevisiae e Aeromonas hydrophila.

Ultrassom vs Outras Técnicas de Preservação de Alimentos

Ao contrário de outros processos térmicos e não térmicos, como homogeneização de alta pressão, pasteurização térmica, alta pressão hidrostática (HP), dióxido de carbono comprimido (cCO2) e dióxido de carbono supercrítico (ScCO2), altos pulsos de campo elétrico (HELP) ou micro-ondas, o ultrassom pode ser facilmente testado em laboratório ou em escala de bancada – gerando resultados reprodutíveis para scale-up. A intensidade e as características de cavitação podem ser facilmente adaptadas ao processo de extração específico para atingir objetivos específicos. A amplitude e a pressão podem ser variadas em uma ampla faixa, por exemplo, para identificar a configuração de extração mais eficiente em termos energéticos.

Outras vantagens ligadas ao uso de extração do tipo sonda ultra-sônica são o fácil manuseio do extrato, a rápida execução, sem resíduos, o alto rendimento, o ecologicamente correto, a qualidade aprimorada e a prevenção da degradação do extrato.
(cf. Chemat et al., 2011)

Ultrasonicators de alto desempenho para extração e pré-seravação

A Hielscher Ultrasonics projeta, fabrica e distribui ultrasonicators de alto desempenho para extração e preservação eficientes. O uso de equipamentos ultrassônicos Hielscher para extração e preservação de alimentos é uma poderosa tecnologia de processamento que pode não apenas ser aplicada com segurança e ambientalmente amigável, mas também de forma eficiente e econômica. O efeito de homogeneização e preservação pode ser facilmente usado para qualquer produto alimentar líquido ou pastoso, incluindo sucos e purês de frutas (por exemplo, laranja, maçã, toranja, manga, uva, ameixa), bem como para molhos e sopas de vegetais (por exemplo, molho de tomate ou sopa de aspargos), laticínios, ovos e carne.
Nosso portfólio de homogeneizadores e extratores ultrassônicos varia de dispositivos portáteis portáteis a sistemas de produção totalmente industriais para o processamento em linha de grandes volumes em escala comercial.

Design, Fabricação e Consultoria – Qualidade Made in Germany

Os ultrasonicators Hielscher são bem conhecidos por seus mais altos padrões de qualidade e design. A robustez e a fácil operação permitem a integração suave de nossos ultrasonicators em instalações industriais. Condições adversas e ambientes exigentes são facilmente manuseados por ultrassonicators Hielscher.

A Hielscher Ultrasonics é uma empresa certificada ISO e coloca ênfase especial em ultrasonicators de alto desempenho com tecnologia de ponta e facilidade de uso. Naturalmente, os ultrasonicators Hielscher são compatíveis com CE e atendem aos requisitos da UL, CSA e RoHs.

A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximado de nossos ultrasonicators: