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Ultrassom na indústria alimentícia

A aplicação do ultrassom de potência é usada para inúmeras aplicações no processamento de alimentos, incluindo extração, homogeneização, pasteurização e fermentação. Como um tratamento não térmico, a ultrassonografia melhora os processos de produção de alimentos por maiores rendimentos, maior qualidade, melhores perfis de nutrientes e sabores, bem como processamento com economia de tempo e custos.

Aplicações ultrassônicas no processamento de alimentos

O ultrassom de potência tem uma ampla gama de aplicações no processamento de alimentos, incluindo extração, mistura, emulsificação, pasteurização, desgaseificação e amaciamento de carne. Além dessas aplicações principais, o ultrassom de potência também é aplicado para melhorar o congelamento, descongelamento e secagem de produtos alimentícios.
As principais vantagens do ultrassom de alta intensidade estão relacionadas à melhoria de várias operações de processamento de alimentos, como redução do tempo de processamento, aumento do rendimento, melhoria da qualidade do produto e permitir um processamento econômico com maior economia de custo e tempo.

No parágrafo seguinte, você pode encontrar as principais aplicações do ultrassom de alta intensidade na indústria alimentícia:

  • Extração: O ultrassom pode ser usado 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 usado para produzir extratos de alta qualidade em menos tempo e com menor consumo de solvente do que os métodos tradicionais.
  • Homogeneização e emulsificação: A homogeneização ultrassônica pode ser usada para produzir emulsões e suspensões estáveis, como molhos para salada, maionese, cremes e laticínios. O processo envolve o uso de ondas sonoras de alta frequência para quebrar os glóbulos de gordura no líquido, resultando em uma textura suave e uniforme.
    Encontre as instruções passo a passo e um vídeo para emulsificação ultrassônica de maionese aqui!
  • Preservação: O ultrassom de alta intensidade pode ser usado para inativar microorganismos, como bactérias e leveduras, em produtos alimentícios. O processo, conhecido como pasteurização assistida por sonicação, pode prolongar a vida útil dos produtos alimentícios e reduzir o risco de doenças transmitidas por alimentos. Como uma técnica de processamento não térmico, a sonicação evita o uso de temperaturas muito altas, evitando assim a degradação relacionada de nutrientes sensíveis ao calor.

 

Você quer produzir seus próprios extratos ou molhos de especiarias? Seja para a cozinha do restaurante, o ambicioso sous chef ou para fabricantes comerciais, com o equipamento ultrassônico Hielscher você pode produzir extratos e molhos de alta qualidade em pouco tempo. Faça você mesmo extratos orgânicos! Elimine os conservantes! Use apenas os ingredientes que você selecionar!

Extração de pimenta malagueta - ultrasonicator Hielscher UP200HT

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Homogeneizador ultrassônico em linha para pasteurização de sucos, laticínios e ovos líquidos

Os homogeneizadores ultrassônicos são amplamente utilizados no processamento de alimentos. As aplicações típicas incluem extração, mistura, emulsificação e envelhecimento/maturação.

  • Desgaseificação: Com a aplicação de ultrassom a um líquido, as bolhas de gás presas em líquidos são agitadas. Como consequência, essas bolhas de ar e gás se aproximam e se aglutinam. Isso significa que eles crescem até um tamanho de bolha maior, o que permite que flutuem até o topo do líquido e possam ser facilmente removidos.
  • Dissolução: Devido às suas excelentes capacidades de mistura e mistura, o ultrassom é altamente eficaz para produzir soluções altamente saturadas e até supersaturadas. Isso é usado em processos de cristalização, bem como na produção de salmouras.
  • Fermentação: À medida que as ondas de ultrassom perfuram e quebram as paredes celulares dos microrganismos, eles ficam mais suscetíveis ao processo de fermentação. Ao mesmo tempo, o ultrassom acelera o transporte de nutrientes e oxigênio para os microrganismos, aumentando assim sua atividade metabólica. No geral, a ultrassonografia aumenta a taxa de fermentação, reduz o tempo de fermentação e melhora o rendimento do produto final desejado. Essa tecnologia é particularmente útil para a produção de alimentos e bebidas, como laticínios, iogurte, cerveja, kombucha e vinho.
  • Redução da viscosidade antes da secagem por pulverização: As forças de cisalhamento ultrassônicas podem reduzir significativamente a viscosidade em polpas de cisalhamento e tixotrópicas. A aplicação de desbaste por cisalhamento ultrassônico antes da pulverização e dos secadores por pulverização permite aumentar significativamente o rendimento através do equipamento de pulverização. As torres de secagem por pulverização costumam ser o gargalo na linha de produção. Com o ultrassom, a capacidade dos secadores por pulverização existentes pode ser aumentada.

 

Os ultrassônicos Hielscher podem homogeneizar e pasteurizar ovoprodutos líquidos (ovos inteiros, claras, gemas) para garantir a segurança alimentar e a estabilidade mecânica. Os homogeneizadores ultrassônicos Hielscher fornecem cavitação intensa e altas forças de cisalhamento para matar micróbios. A pasteurização ultrassônica é uma alternativa de pasteurização de baixa temperatura muito eficaz e eficiente. O ovo líquido pasteurizado por ultrassom apresenta menor desnaturação de proteínas, menor perda de sabor, melhor homogeneidade e eficiência energética significativamente maior.

Homogeneização e pasteurização de ovos líquidos aplicando ultrassom de potência com o ultrassom Ultrasonicator UP400ST

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Reator ultrassônico em batelada para processamento industrial de alimentos, como homogeneização, extração ou pasteurização.

O reator de batelada fechada feito de aço inoxidável é equipado com o ultrassônico UIP2000hdT (2kW, 20kHz).

  • Congelação: O congelamento ultrassônico pode ser usado para reduzir a formação de cristais de gelo em produtos alimentícios durante o processo de congelamento. O processo envolve submeter o alimento a ondas sonoras de alta frequência enquanto está sendo congelado. As ondas de ultrassom criam vibrações que impedem a formação de grandes cristais de gelo, resultando em um produto com textura mais lisa e melhor qualidade.
  • Descongelar: O descongelamento ultrassônico pode ser usado para reduzir o tempo de descongelamento de produtos alimentícios congelados. O processo envolve submeter o produto congelado a ondas de ultrassom, que geram calor e aceleram o processo de descongelamento. Como o ultrassom promove uma distribuição muito uniforme de energia, o descongelamento ultrassônico pode ser particularmente útil para produtos difíceis de descongelar uniformemente, como carnes, frutos do mar, frutas e vegetais.
    No congelamento, descongelamento e secagem, o ultrassom de potência causa melhorias significativas nos processos de transferência de massa e energia, o que acelera esses processos e os torna mais econômicos.
  • Detecção de vazamento de garrafa: O ultrassom é uma maneira muito eficiente de detectar vazamentos e rachaduras em garrafas e latas de bebidas carbônicas, como refrigerantes, cervejas, espumantes, etc. O ultrassom também é aplicado na desgaseificação de bebidas carbonatadas, por exemplo, cerveja antes do engarrafamento, um processo conhecido como desfobbing.
  • Salmoura / Decapagem: A salmoura é um processo comum na preservação e fabricação de alimentos, especialmente carnes, peixes, queijos e vegetais. A ultrassonografia reduz o tempo de salmoura e permite o uso de quantidades reduzidas de cloreto de sódio em comparação com alimentos tradicionalmente salgados e picles.
  • Hidratação / Reidratação: O ultrassom de potência é um método simples, mas altamente eficaz, para hidratar ou reidratar produtos alimentícios, como leguminosas secas (por exemplo, feijão, grão de bico) ou cogumelos desidratados. Como o ultrassom abre os poros celulares dos alimentos, a água pode penetrar rapidamente. Isso leva ao inchaço acelerado das leguminosas e, posteriormente, a um tempo de cozimento mais curto.
  • Descristalização do mel: Como um tratamento não térmico, o ultrassom é efetivamente usado para evitar a formação de grandes cristais de açúcar no mel. Além disso, grandes cristais já formados no mel podem ser descristalizados por tratamento de ultrassom. Como técnica de dissolução altamente eficaz, os ultrassônicos do tipo sonda dissolvem os cristais de açúcar, resultando em um mel uniformemente liso. Além disso, o ultrassom melhora a qualidade microbiológica do mel, uma vez que micróbios indesejados são inativados devido ao efeito da ruptura celular ultrassônica.
  • Fritura: A fritura ultrassônica pode ser usada para reduzir a absorção de óleo em produtos de alimentos fritos. O processo envolve a imersão da carne ou vegetal em óleo quente enquanto o submete a ondas sonoras de alta frequência. As ondas de ultrassom criam pequenas bolhas na superfície dos alimentos, que reduzem a área de contato entre o vegetal/carne e o óleo, resultando em menor absorção de óleo e um produto final mais saudável. A fritura ultrassônica permite cozinhar alimentos em temperaturas mais baixas, criando perfis de sabor superiores, preservando os nutrientes.
    Saiba como a fritura assistida por ultrassom produz batatas fritas e batatas fritas mais saudáveis, saborosas e crocantes!
A desgaseificação e a antiespumação de líquidos são uma aplicação interessante de dispositivos ultrassônicos. Nesse caso, o ultrassom remove o CO2 dissolvido da cerveja. Usando o equipamento ultrassônico Hielscher, você pode desgaseificar ou desespumar líquidos em béqueres, tanques ou em linha (reatores de célula de fluxo).

Formação rápida de espuma usando ultrassom

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Ultrassonicadores de alto desempenho para processamento de alimentos

Célula de fluxo UIP4000hdT para sonicação em linha em escala industrialOs processadores ultrassônicos industriais Hielscher Ultrasonics são ultrassônicos de alto desempenho, que são controláveis com precisão e permitem, assim, resultados reprodutíveis e qualidade contínua do produto. Sendo capazes de fornecer amplitudes muito altas, os processadores ultrassônicos Hielscher podem ser usados para aplicações muito exigentes.
Os clientes estão satisfeitos com a excelente robustez e confiabilidade dos sistemas Hielscher Ultrasonics. Os ultrasonicadores Hielscher funcionam de forma confiável em campos de aplicação pesada, ambientes exigentes e operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, e garantem assim um processamento de alimentos eficiente e econômico. A intensificação do processo ultrassônico reduz o tempo de processamento e alcança melhores resultados, ou seja, maior qualidade, maiores rendimentos, novos produtos.
Por meio 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 ultrassônicos são máquinas fáceis de operar e convenientes, com baixa manutenção e custo relativamente baixo.

A tabela abaixo fornece uma indicação da capacidade aproximada de processamento de nossos ultrassônicos:

Volume do lote Vazão Dispositivos recomendados
0.5 a 1,5mL n.a. VialTweeter
1 a 500mL 10 a 200mL/min UP100H
10 a 2000mL 20 a 400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 a 20L 0.2 a 4L/min UIP2000hdT
10 a 100L 2 a 10L/min UIP4000hdT
15 a 150L 3 a 15L/min UIP6000hdT
n.a. 10 a 100L/min UIP16000
n.a. maior cluster de UIP16000

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Projeto, Fabricação e Consultoria – Qualidade Made in Germany

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

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



Fatos, vale a pena conhecer

Como funciona o ultrassom no processamento de alimentos?

O processamento ultrassônico de alimentos é uma tecnologia bem estabelecida usada para aplicações de processamento de alimentos, como mistura e homogeneização, emulsificação, extração, dissolução, desgaseificação & desaeração, amaciamento da carne, cristalização, bem como funcionalização e modificação de produtos alimentares intermediários e finais. Sendo instalados há décadas em plantas de produção de alimentos, os processadores de alimentos ultrassônicos Hielscher são sofisticados e desenvolvidos para atender aos requisitos da indústria. Os processadores ultrassônicos aplicam forças físicas criadas por ondas de ultrassom de potência, o que resulta na geração de cavitação.

O que é Cavitação Acústica?

A cavitação acústica, também conhecida como cavitação ultrassônica, é o crescimento e colapso de minúsculas bolhas de vácuo em um campo ultrassônico gerado em líquidos ou pastas. As bolhas de cavitação crescem durante os ciclos alternados de alta pressão / baixa pressão, que são fases de compressão e rarefação, respectivamente. 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, de modo que a bolha implode violentamente durante um ciclo de alta pressão. Durante o colapso da bolha, ocorrem condições localmente extremas, incluindo temperaturas extremas de até 5.000 K com taxas de aquecimento e resfriamento muito altas, pressões de até 2000 atm e diferenciais de pressão correspondentes e jatos de líquido com velocidade de até 280 m/s. Nestes cavitacionais “pontos de acesso”, forças localmente extremas criam condições físicas, que resultam em mistura, extração e aumento da transferência de massa.

Cavitação acústica ou ultrassônica: crescimento e implosão de bolhas

A cavitação acústica, gerada por ultrassom de alta intensidade e baixa frequência, cria forças de cisalhamento intensas e diferenciais de alta pressão e temperatura que ocorrem localmente, que fornecem o impacto necessário para uma mistura intensa e transferência de massa. Essas forças de cisalhamento ultrassônicas são aplicadas com sucesso para o processamento de alimentos.

Literatura/Referências

O homogeneizador ultrassônico UIP6000hdT é um processador de alimentos de nível industrial para aplicações de mistura, mistura e extração com alto rendimento.

Homogeneizador ultrassônico UIP6000hdT instalado em uma planta de processamento de alimentos.

 
 

Configuração de extração agitada UP400St 8L

Extração ultrassônica de botânicos com o ultrassônico UP400St

A Hielscher Ultrasonics auxilia você desde o primeiro teste até a comercialização de sua aplicação.

Do teste de viabilidade à otimização de processos e instalação industrial – Hielscher Ultrasonics é o seu parceiro para processos ultrassônicos bem-sucedidos!

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