Ultrassons na indústria alimentar

Os ultrassons de potência são utilizados em numerosas aplicações no processamento de alimentos, incluindo extração, homogeneização, pasteurização e fermentação. Como tratamento não térmico, a ultrassonicação melhora os processos de produção alimentar através de rendimentos mais elevados, maior qualidade, melhores perfis nutricionais e de sabor, bem como de um processamento que poupa tempo e custos.

Aplicações ultrassónicas no processamento de alimentos

Os ultrassons de potência têm uma vasta gama de aplicações no processamento de alimentos, incluindo extração, mistura, emulsificação, pasteurização, desgaseificação e amaciamento da carne. Além destas aplicações principais, os ultrassons de potência são também utilizados para melhorar a congelação, descongelação e secagem de produtos alimentares.
As principais vantagens dos ultrassons de alta intensidade estão relacionadas com a melhoria de várias operações de processamento de alimentos, como a redução do tempo de processamento, o aumento dos rendimentos, a melhoria da qualidade do produto e a possibilidade de um processamento mais económico, com maior poupança de tempo e custos.

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

• Extração: Os ultrassons podem ser utilizados para extrair compostos bioativos de materiais vegetais, como antioxidantes, pigmentos e óleos essenciais. Este processo é conhecido como extração assistida por sonicação e pode ser utilizado para produzir extratos de elevada qualidade em menos tempo e com menor consumo de solventes do que os métodos tradicionais.
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• Homogeneização e emulsificação: A homogeneização ultrassónica pode ser utilizada para produzir emulsões e suspensões estáveis, como molhos para saladas, maionese, cremes e produtos lácteos. O processo envolve a utilização de ondas sonoras de alta frequência para fragmentar os glóbulos de gordura no líquido, resultando numa textura suave e uniforme.
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• Conservação: Os ultrassons de alta intensidade podem ser utilizados para inativar microrganismos, como bactérias e leveduras, em produtos alimentares. O processo, conhecido como pasteurização assistida por sonicação, pode prolongar o prazo de conservação 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 associada dos nutrientes sensíveis ao calor.
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• Desgaseificação: Com a aplicação de ultrassons a um líquido, as bolhas de gás retidas nos líquidos são agitadas. Como consequência, estas bolhas de ar e gás aproximam-se umas das outras e coalescem. Isto significa que aumentam de tamanho, o que lhes permite subir até à superfície do líquido e serem facilmente removidas.
• Dissolução: Graças às suas excecionais capacidades de mistura, os ultrassons são altamente eficazes na produção de soluções altamente saturadas e até sobressaturadas. Isto é utilizado em processos de cristalização, bem como na produção de salmouras.
• Fermentação: Como as ondas ultrassónicas perfuram e desintegram as paredes celulares dos microrganismos, estes tornam-se mais suscetíveis ao processo de fermentação. Ao mesmo tempo, os ultrassons aceleram o transporte de nutrientes e oxigénio para os microrganismos, aumentando assim a sua atividade metabólica. De um modo geral, a ultrassonicação aumenta a velocidade de fermentação, reduz o tempo de fermentação e melhora o rendimento do produto final pretendido. Esta tecnologia é particularmente útil para a produção de alimentos e bebidas, como produtos lácteos, iogurte, cerveja, kombucha e vinho.
• Redução da viscosidade antes da secagem por pulverização: As forças de cisalhamento ultrassónicas podem reduzir significativamente a viscosidade de suspensões pseudoplásticas e tixotrópicas. A aplicação de ultrassons para reduzir a viscosidade por cisalhamento antes da pulverização e da entrada nos secadores por pulverização permite aumentar significativamente o caudal através do equipamento de pulverização. As torres de secagem por pulverização são frequentemente o ponto de estrangulamento da linha de produção. Com os ultrassons, é possível aumentar a capacidade dos secadores por pulverização existentes.

• Congelação: A congelação ultrassónica 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 são congelados. As ondas ultrassónicas criam vibrações que impedem a formação de grandes cristais de gelo, resultando num produto com uma textura mais suave e melhor qualidade.
• Descongelação: A descongelação ultrassónica pode ser utilizada para reduzir o tempo de descongelação de produtos alimentares congelados. O processo envolve submeter o produto congelado a ondas ultrassónicas, que geram calor e aceleram o processo de descongelação. Como os ultrassons promovem uma distribuição muito uniforme da energia, a descongelação ultrassónica pode ser particularmente útil para produtos difíceis de descongelar uniformemente, como carne, produtos do mar, frutas e legumes.
  Na congelação, descongelação e secagem, os ultrassons de potência proporcionam 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 ultrassons são uma forma muito eficiente de detetar fugas e fissuras em garrafas e latas de bebidas gaseificadas, como refrigerantes, cerveja, vinho espumante, etc. Os ultrassons são também utilizados na desgaseificação de bebidas gaseificadas, por exemplo, da cerveja antes do engarrafamento, um processo conhecido como de-fobbing.
• Tratamento em salmoura / Conservação em conserva: O tratamento em salmoura é um processo comum na conservação e no fabrico de alimentos, especialmente de carne, peixe, queijo e legumes. A ultrassonicação reduz o tempo de tratamento em salmoura e permite utilizar quantidades reduzidas de cloreto de sódio em comparação com os alimentos tratados em salmoura e as conservas preparados de forma tradicional.
• Hidratação / Reidratação: Os ultrassons de potência são um método simples, mas altamente eficaz, para hidratar ou reidratar produtos alimentares, como leguminosas secas (por exemplo, feijão e grão-de-bico) ou cogumelos desidratados. Como os ultrassons abrem os poros celulares nos alimentos, a água pode penetrar rapidamente. Isto acelera o inchamento das leguminosas e, consequentemente, reduz o tempo de cozedura.
• Descristalização do mel: Como tratamento não térmico, os ultrassons são utilizados eficazmente para impedir a formação de grandes cristais de açúcar no mel. Além disso, os grandes cristais já formados no mel podem ser descristalizados através do tratamento ultrassónico. Como técnica de dissolução altamente eficaz, os sonicadores de tipo sonda dissolvem os cristais de açúcar, resultando num mel de textura uniformemente suave. Adicionalmente, os ultrassons melhoram a qualidade microbiológica do mel, uma vez que os microrganismos indesejados são inativados devido ao efeito da rutura celular ultrassónica.
• Fritura: A fritura ultrassónica pode ser utilizada para reduzir a absorção de óleo em produtos alimentares fritos. O processo envolve mergulhar a carne ou o legume em óleo quente enquanto se submete o alimento a ondas sonoras de alta frequência. As ondas ultrassónicas criam pequenas bolhas na superfície do alimento, que reduzem a área de contacto entre o legume / a carne e o óleo, resultando numa menor absorção de óleo e num produto final mais saudável. A fritura ultrassónica permite cozinhar alimentos a temperaturas mais baixas, criando perfis de sabor superiores e preservando os nutrientes.
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Sonicadores de alto desempenho para o processamento de alimentos

Os processadores ultrassónicos industriais da Hielscher Ultrasonics são sonicadores de alto desempenho que podem ser controlados com precisão, permitindo assim resultados reprodutíveis e uma qualidade constante do produto. Por serem capazes de fornecer amplitudes muito elevadas, os processadores ultrassónicos Hielscher podem ser utilizados em aplicações muito exigentes.
Os clientes estão satisfeitos com a excecional robustez e fiabilidade dos sistemas Hielscher Ultrasonics. Os sonicadores Hielscher funcionam de forma fiável em aplicações de serviço intensivo, ambientes exigentes e operação 24/7, garantindo assim um processamento de alimentos eficiente e económico. A intensificação de processos por ultrassons reduz o tempo de processamento e permite obter melhores resultados, ou seja, maior qualidade, rendimentos mais elevados e novos produtos.
Através da utilização sistemática de materiais especiais, como titânio, aço inoxidável, cerâmica ou vidro de diferentes classes, é garantida a compatibilidade da técnica com o processo.
Os processadores ultrassónicos são máquinas práticas e fáceis de utilizar, com poucas necessidades de manutenção e um custo relativamente baixo.

A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade aproximada de processamento dos nossos sonicadores:

Conceção, fabrico e consultoria – Qualidade fabricada na Alemanha

Os sonicadores Hielscher são bem conhecidos pelos seus padrões de qualidade e conceção do mais alto nível. A robustez e a facilidade de utilização permitem a integração sem dificuldades dos nossos sonicadores em instalações industriais. Os sonicadores Hielscher lidam facilmente com condições adversas e ambientes exigentes.

A Hielscher Ultrasonics é uma empresa com certificação ISO e dá especial destaque a sonicadores de alto desempenho com tecnologia de ponta e facilidade de utilização. Naturalmente, os sonicadores Hielscher estão em conformidade com a marcação CE e cumprem os requisitos UL, CSA e RoHs.

Informações úteis

Como funcionam os ultrassons no processamento de alimentos?

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

Que bebidas são habitualmente preparadas através da sonicação?

A sonicação é habitualmente utilizada para preparar ou processar bebidas como café extraído a frio, chá (incluindo erva-mate), sumos de fruta e de legumes, infusões de plantas, bebidas funcionais (extratos de plantas), leites vegetais, bebidas fermentadas (para intensificação do processo) e concentrados de bebidas para produção de bebidas prontas a beber (RTD).
Encontre mais informações sobre a produção das seguintes bebidas:

• Café / Café verde
• Infusões de chá
• Erva-mate
• Sumos
• Batidos
• Kombucha
• Leites de frutos de casca rija

O que é a cavitação acústica?

A cavitação acústica, também conhecida como cavitação ultrassónica, é o crescimento e o colapso de minúsculas bolhas de vácuo num campo ultrassónico gerado em líquidos ou suspensões. As bolhas de cavitação crescem durante os ciclos alternados de alta pressão / baixa pressão, que correspondem, respetivamente, às fases de compressão e rarefação. Após crescer ao longo de vários ciclos alternados de pressão, a bolha de vácuo atinge um ponto em que já não consegue absorver mais energia, pelo que implode violentamente durante um ciclo de alta pressão. Durante o colapso da bolha, ocorrem localmente condições extremas, incluindo temperaturas extremas de até 5 000K com taxas de aquecimento e arrefecimento muito elevadas, pressões de até 2000atm e os correspondentes diferenciais de pressão, e jatos de líquido com velocidades de até 280m/s. Nestes «pontos quentes» de cavitação, forças localmente extremas criam condições físicas que resultam em mistura, extração e aumento da transferência de massa.

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

Bibliografia/Referências

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