Ultrassom na indústria alimentícia

A aplicação de ultra-sons de potência é utilizada para inúmeras aplicações no processamento de alimentos, incluindo extração, homogeneização, pasteurização e fermentação. Como um tratamento não-térmico, ultrassom melhora os processos de produção de alimentos por rendimentos mais elevados, maior qualidade, melhores perfis de nutrientes e sabores, bem como tempo e economia de custos de processamento.

Aplicações ultra-sónicas no processamento de alimentos

Os ultra-sons de potência têm uma vasta gama de aplicações no processamento de alimentos, incluindo extração, mistura, emulsificação, pasteurização, desgaseificação e amaciamento de carne. Para além destas aplicações principais, os ultra-sons de potência também são aplicados para melhorar a congelação, a descongelação e a secagem de produtos alimentares.
As principais vantagens dos ultra-sons de alta intensidade estão relacionadas com a melhoria de várias operações de processamento de alimentos, tais como a redução do tempo de processamento, o aumento do rendimento, a melhoria da qualidade do produto e a possibilidade de um processamento mais económico e que poupa tempo e custos.

No parágrafo seguinte, pode encontrar as principais aplicações dos ultra-sons de alta intensidade na indústria alimentar:

• Extração: Os ultra-sons podem ser utilizados para extrair compostos bioactivos de materiais vegetais, tais como antioxidantes, pigmentos e óleos essenciais. Este processo é conhecido como extração assistida por ultra-sons e pode ser utilizado para produzir extractos de alta qualidade num período de tempo mais curto e com menor consumo de solventes do que os métodos tradicionais.
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• Homogeneização e Emulsificação: A homogeneização por ultra-sons pode ser utilizada para produzir emulsões e suspensões estáveis, tais como molhos para salada, maionese, cremes e produtos lácteos. O processo envolve a utilização de ondas sonoras de alta frequência para quebrar os glóbulos de gordura no líquido, resultando numa textura suave e uniforme.
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• Preservação: Os ultra-sons de alta intensidade podem ser utilizados para inativar microorganismos, tais como bactérias e leveduras, em produtos alimentares. O processo, conhecido como pasteurização assistida por ultra-sons, pode prolongar o prazo de validade dos produtos alimentares e reduzir o risco de doenças de origem alimentar. Como técnica de processamento não térmico, a sonicação evita a utilização de temperaturas muito elevadas, prevenindo assim a degradação de nutrientes sensíveis ao calor.
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• Desgaseificação: Com a aplicação de ultra-sons a um líquido, as bolhas de gás aprisionadas nos líquidos são agitadas. Como consequência, estas bolhas de ar e de gás aproximam-se umas das outras e coalescem. Isto significa que as bolhas atingem um tamanho maior, o que lhes permite flutuar até ao topo do líquido e podem ser facilmente removidas.
• Dissolução: Devido às suas excelentes capacidades de mistura e combinação, os ultra-sons são altamente eficazes na produção de soluções altamente saturadas e mesmo supersaturadas. Isto é utilizado em processos de cristalização, bem como na produção de salmouras.
• Fermentação: À medida que as ondas de ultra-sons perfuram e quebram as paredes celulares dos microrganismos, estes tornam-se mais susceptíveis ao processo de fermentação. Ao mesmo tempo, os ultra-sons aceleram o transporte de nutrientes e oxigénio para os microrganismos, aumentando assim a sua atividade metabólica. Em geral, a ultrassonografia aumenta a taxa de fermentação, reduz o tempo de fermentação e melhora o rendimento do produto final desejado. Esta tecnologia é particularmente útil para a produção de produtos alimentares e bebidas, tais como lacticínios, iogurte, cerveja, kombucha e vinho.
• Redução da viscosidade antes da secagem por pulverização: As forças de cisalhamento ultra-sónicas podem reduzir significativamente a viscosidade em pastas de afinamento por cisalhamento e tixotrópicas. A aplicação de cisalhamento ultrassónico antes da pulverização e dos secadores por pulverização permite aumentar significativamente o rendimento através do equipamento de pulverização. As torres de secagem por pulverização são frequentemente o gargalo da linha de produção. Com os ultra-sons, a capacidade dos secadores por pulverização existentes pode ser aumentada.

• Congelamento: A congelação por ultra-sons pode ser utilizada para reduzir a formação de cristais de gelo nos produtos alimentares durante o processo de congelação. O processo envolve submeter os alimentos a ondas sonoras de alta frequência enquanto estão a ser congelados. As ondas de ultra-sons criam vibrações que impedem a formação de grandes cristais de gelo, resultando num produto com uma textura mais suave e de melhor qualidade.
• Descongelamento: A descongelação por ultra-sons pode ser utilizada para reduzir o tempo de descongelação de produtos alimentares congelados. O processo envolve submeter o produto congelado a ondas de ultra-sons, que geram calor e aceleram o processo de descongelação. Uma vez que os ultra-sons promovem uma distribuição muito uniforme da energia, a descongelação por ultra-sons pode ser particularmente útil para produtos que são difíceis de descongelar uniformemente, tais como carne, marisco, frutas e legumes.
  Na congelação, descongelação e secagem, os ultra-sons de potência provocam melhorias significativas nos processos de transferência de massa e energia, o que acelera estes processos e os torna mais económicos.
• Deteção de fugas em garrafas: Os ultra-sons são uma forma muito eficaz de detetar fugas e fissuras em garrafas e latas de bebidas carbonatadas, tais como refrigerantes, cerveja, vinho espumante, etc. Os ultra-sons também são aplicados na desgaseificação de bebidas carbonatadas, por exemplo, cerveja antes do engarrafamento, um processo conhecido como "de-fobbing".
• Salmoura / Decapagem: A salmoura é um processo comum na preservação e fabrico de alimentos, especialmente para carne, peixe, queijo e vegetais. A ultra-sons encurta o tempo de salmoura e permite a utilização de quantidades reduzidas de cloreto de sódio em comparação com os alimentos e pickles tradicionalmente salgados.
• Hidratação / Reidratação: Os ultra-sons de potência são um método simples, mas altamente eficaz, para hidratar ou re-hidratar produtos alimentares, tais como leguminosas secas (por exemplo, feijão, grão-de-bico) ou cogumelos desidratados. Uma vez que os ultra-sons abrem os poros celulares dos alimentos, a água pode penetrar rapidamente. Isto leva a um inchaço acelerado das leguminosas e, consequentemente, a um tempo de cozedura mais curto.
• Des-cristalização do mel: Como tratamento não térmico, os ultra-sons são utilizados eficazmente para evitar a formação de grandes cristais de açúcar no mel. Além disso, os cristais grandes já formados no mel podem ser descristalizados por tratamento de ultra-sons. Como técnica de dissolução altamente eficaz, os ultrassons do tipo sonda dissolvem os cristais de açúcar, resultando num mel uniformemente suave. Além disso, os ultra-sons melhoram a qualidade microbiológica do mel, uma vez que os micróbios indesejáveis são inactivados devido ao efeito da rutura das células por ultra-sons.
• Fritura: A fritura por ultra-sons pode ser utilizada para reduzir a absorção de óleo em produtos alimentares fritos. O processo envolve a imersão da carne ou do vegetal em óleo quente, ao mesmo tempo que o submete a ondas sonoras de alta frequência. As ondas de ultra-sons criam pequenas bolhas na superfície do alimento, que reduzem a área de contacto entre o vegetal/carne e o óleo, resultando numa menor absorção de óleo e num produto final mais saudável. A fritura por ultra-sons permite cozinhar os alimentos a temperaturas mais baixas, criando perfis de sabor superiores e preservando os nutrientes.
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Ultrasonicadores de alto desempenho para processamento de alimentos

Os processadores de ultra-sons industriais da Hielscher Ultrasonics são ultrasonicadores de alto desempenho, que são controlados com precisão e permitem, assim, resultados reprodutíveis e qualidade contínua do produto. Sendo capazes de fornecer amplitudes muito elevadas, os processadores ultra-sónicos Hielscher podem ser utilizados para aplicações muito exigentes.
Os clientes estão satisfeitos com a extraordinária robustez e fiabilidade dos sistemas de ultra-sons da Hielscher. Os ultrassons Hielscher funcionam de forma fiável em campos de aplicação pesada, ambientes exigentes e operação 24/7 e garantem assim um processamento alimentar eficiente e económico. A intensificação do processo ultra-sônico reduz o tempo de processamento e alcança melhores resultados, ou seja, maior qualidade, maiores rendimentos, novos produtos.
Através da aplicação consistente de materiais especiais, como, por exemplo, titânio, aço inoxidável, cerâmica ou vidro de diferentes graus, a compatibilidade da técnica com o processo é garantida.
Os processadores ultra-sónicos são máquinas fáceis de utilizar e práticas, com pouca manutenção e um custo relativamente baixo.

O quadro seguinte dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos ultra-sons:

Conceção, fabrico e consultoria – Qualidade fabricada na Alemanha

Os ultrassons Hielscher são conhecidos pelos seus elevados padrões de qualidade e design. A robustez e a facilidade de operação permitem a integração harmoniosa dos nossos ultrassons nas instalações industriais. As condições difíceis e os ambientes exigentes são facilmente controlados pelos ultrassons Hielscher.

A Hielscher Ultrasonics é uma empresa certificada pela ISO e dá especial ênfase aos ultrassons de alto desempenho com tecnologia de ponta e facilidade de utilização. Naturalmente, os ultrassons da Hielscher estão em conformidade com a CE e cumprem os requisitos da UL, CSA e RoHs.

Fatos, vale a pena conhecer

Como funcionam os ultra-sons no processamento de alimentos?

O processamento ultrassónico de alimentos é uma tecnologia bem estabelecida utilizada para aplicações de processamento de alimentos, tais como mistura e homogeneização, emulsificação, extração, dissolução, desgaseificação & desaeração, amaciamento de carne, cristalização, bem como funcionalização e modificação de produtos intermediários e produtos alimentares finais. Instalados há décadas em instalações de produção alimentar, os processadores ultrassónicos Hielscher são sofisticados e desenvolvidos para satisfazer os requisitos da indústria. Os processadores ultra-sónicos aplicam forças físicas criadas por ondas de ultra-sons de potência, o que resulta na geração de cavitação.

Que bebidas são normalmente preparadas utilizando a Sonicação?

A sonicação é normalmente utilizada para preparar ou processar bebidas como café frio, chá (incluindo erva-mate), sumos de fruta e vegetais, infusões botânicas, bebidas funcionais (extractos de ervas), leites à base de plantas, bebidas fermentadas (para intensificação do processo) e concentrados de bebidas para a produção de RTD.
Encontrar mais informações sobre a produção das seguintes bebidas:

• café / café verde
• Infusões de chá
• erva-mate
• sumos
• Smoothies
• kombucha
• nozes

O que é a Cavitação Acústica?

A cavitação acústica, também conhecida como cavitação ultra-sónica, é o crescimento e o colapso de bolhas de vácuo minúsculas num campo ultrassónico gerado em líquidos ou lamas. As bolhas de cavitação crescem durante os ciclos alternados de alta pressão / baixa pressão, que são fases de compressão e rarefação, respetivamente. Depois de ter crescido ao longo de vários ciclos de pressão alternados, a bolha de vácuo atinge um ponto em que não pode absorver mais energia, pelo que a bolha implode violentamente durante um ciclo de alta pressão. Durante o colapso da bolha, ocorrem condições localmente extremas, incluindo temperaturas extremas até 5.000K com taxas de aquecimento e arrefecimento muito elevadas, pressões até 2000atm e correspondentes diferenciais de pressão, e jactos de líquido com velocidades até 280m/s. Nestas condições cavitacionais “pontos quentes”As forças localmente extremas criam condições físicas que resultam em mistura, extração e aumento da transferência de massa.

A cavitação acústica, gerada por ultra-sons de alta intensidade e baixa frequência, cria forças de cisalhamento intensas e diferenciais de alta pressão e temperatura que ocorrem localmente, o que proporciona o impacto necessário para uma mistura intensa e transferência de massa. Estas forças de cisalhamento ultra-sónicas são aplicadas com sucesso no processamento de alimentos.

Literatura/Referências