Hielscher Ultrasonics
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Processamento de mel por ultra-sons

O mel tem grande procura como alimento e medicamento. O processamento ultrassónico é um meio eficaz para destruir componentes indesejáveis, tais como cristais e células microbianas no mel. Como uma tecnologia de processamento não-térmico, ultrassom mel descristalização impede aumento indesejável em HFM, bem como uma melhor retenção de diastase, aroma e sabor.

Vantagens da descristalização ultrassónica do mel

A sonicação é um método altamente eficiente para a des-cristalização do mel.A descristalização por ultra-sons é uma alternativa eficiente aos métodos tradicionais de aquecimento para a descristalização do mel. A descristalização ultrassónica do mel oferece inúmeras vantagens sobre o método de aquecimento convencional, o que torna o processamento ultrassónico do mel o tratamento superior para a liquefação, descristalização e estabilização do mel:

  • Preservação dos valores nutricionais do mel: Os métodos tradicionais de aquecimento envolvem a exposição do mel a altas temperaturas, o que pode degradar o seu valor nutricional. A descristalização por ultra-sons funciona a temperaturas mais baixas, minimizando o risco de perda de nutrientes induzida pelo calor e preservando as enzimas naturais do mel, as vitaminas e os antioxidantes.
  • Processo mais rápido e mais eficiente: A descristalização por ultra-sons pode reduzir significativamente o tempo necessário para descristalizar o mel em comparação com os métodos de aquecimento tradicionais. A aplicação de ondas ultra-sónicas cria bolhas de cavitação no mel, causando um aquecimento rápido e uniforme em todo o volume. Isso leva a uma descristalização mais rápida e eficiente.
  • Dissolução e descristalização uniformes: O aquecimento tradicional do mel proporciona um tratamento desigual, uma vez que o calor é aplicado à massa de mel em tambores ou barris. Isto resulta num mel parcialmente sobreaquecido, enquanto outras partes do mel no tambor mal atingem um aumento de temperatura suficiente para conseguir a dissolução dos cristais de açúcar e a inativação microbiana. O processamento ultrassónico do mel é aplicado em fluxo contínuo, de modo a que todo o mel seja uniformemente exposto aos ultra-sons. Isto resulta numa liquefação bem controlada, descristalização e tratamento de estabilização por sonicação.
  • Melhoria da qualidade e do sabor: O calor pode alterar o sabor, a cor e o aroma do mel. A descristalização por ultra-sons, com a sua abordagem de aquecimento suave, ajuda a manter as caraterísticas sensoriais originais do mel. Ele minimiza o risco de superaquecimento, caramelização ou degradação do sabor, resultando em um produto final de maior qualidade.
  • Risco reduzido de formação de HMF: O hidroximetilfurfural (HMF) é um composto que se forma no mel quando exposto a altas temperaturas. Níveis excessivos de HMF indicam má qualidade do mel. A descristalização por ultra-sons, operando a temperaturas mais baixas, reduz o risco de formação de HMF, assegurando que o mel mantém a sua composição natural e alta qualidade.
  • Eficiência energética: Os métodos tradicionais de aquecimento requerem um consumo significativo de energia para elevar a temperatura do mel até ao nível desejado. A descristalização por ultra-sons, por outro lado, pode alcançar o mesmo resultado com menor consumo de energia devido à sua capacidade de gerar um aquecimento localizado e eficiente dentro do mel.
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    A descristalização por ultra-sons oferece várias vantagens e pode ser adaptada a todos os tipos de mel e escalas de produção. Os ultrassons Hielscher são controláveis com precisão e podem ser ajustados a factores como a viscosidade do mel, o tamanho dos cristais e os padrões de qualidade. Deste modo, os ultrassons Hielscher proporcionam uma elevada eficácia e um funcionamento simples e seguro.

     

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    Reator de processamento de mel por ultra-sons para liquefação e descristalização de mel de alta qualidade.

    Ultrassom industrial para a descristalização e estabilização do mel num tratamento em linha altamente uniforme.

    O ultrassom de potência é um método não térmico para dissolver os cristais de açúcar no mel, proporcionando uma leve descristalização e liquefação sem deteriorar a qualidade do mel.

    Imagens microscópicas do mel tratado:
    (a) Amostra de controlo. Antes de ser tratado, o mel aparece como uma rede de cristais em forma de agulha. Os círculos escuros são bolhas de ar. (b) Amostras tratadas com calor a 40°C após 20 min de tratamento térmico; (c) Amostras tratadas com ultra-sons a 40°C+ após 20 min de tratamento.
    (Documento de investigação e imagem: ©Deora et al., 2013)

    Processamento de mel por ultra-sons

    A ultrassonografia é uma técnica não térmica para liquefazer o mel. As ondas de ultrassom penetram no mel e dissolvem os cristais.A ultra-sons é uma alternativa de processamento não térmico para muitos produtos alimentares líquidos. A sua potência mecânica está a ser utilizada para uma inativação microbiana suave mas eficaz e para a redução do tamanho das partículas. Quando o mel é exposto a ultra-sons, a maioria das células de levedura são destruídas. As células de levedura que sobrevivem à ultra-sons perdem geralmente a sua capacidade de crescimento. Isto reduz substancialmente a taxa de fermentação do mel.
    A ultrassonografia também liquefaz o mel eliminando os cristais existentes e inibindo a cristalização adicional no mel. Neste aspeto, é comparável ao aquecimento do mel. Ultrasonicamente liquefação assistida pode trabalhar a temperaturas de processo substancialmente mais baixos de cerca de 35 ° C e pode reduzir o tempo de liquefação para menos de 30 segundos. Kai (2000) estudou a liquefação ultra-sónica de méis australianos (Brush box, Stringy bark, Yapunyah e Yellow box). Os estudos mostraram, que a sonicação a uma frequência de 20kHz liquefeito os cristais no mel, completamente. As amostras tratadas por ultra-sons permaneceram em estado liquefeito durante cerca de 350 dias (+20% quando comparadas com o tratamento térmico). Devido à exposição mínima ao calor, a liquefação por ultra-sons resulta numa maior retenção do aroma e do sabor. As amostras sonicadas mostram apenas um aumento muito baixo de HMF e uma pequena diminuição da atividade da diástase. Como é necessária menos energia térmica, a aplicação de ultra-sons ajuda a poupar custos de processamento quando comparada com o aquecimento e arrefecimento convencionais.

    A dissolução por ultra-sons e a inativação microbiana são utilizadas para melhorar a qualidade do mel. Os ultra-sons de alta intensidade evitam a cristalização, ajudam a inverter os cristais já formados (descristalização) e a inativar micróbios indesejáveis.

    Ultrassom industrial UIP6000hdT para a liquefação e estabilização microbiana do mel.

    Os estudos de Kai (2000) também revelaram que diferentes tipos de mel requerem diferentes intensidades e tempos de sonicação. Por esta razão, recomendamos a realização de ensaios utilizando um sistema de sonicação de bancada. Os testes preliminares devem ser conduzidos em modo de lote, enquanto os testes de processamento adicionais requerem uma célula de fluxo para recirculação pressurizada ou testes em linha.

    O que diz a investigação sobre a des-cristalização ultra-sónica do mel

    O mel é uma solução supersaturada de glucose e tem tendência a cristalizar espontaneamente à temperatura ambiente sob a forma de glucose mono-hidratada. O tratamento térmico tem sido tradicionalmente utilizado para dissolver os cristais de D-glucose mono-hidratada no mel e retardar a cristalização. No entanto, esta abordagem afecta negativamente o sabor fino do mel. A aplicação benéfica de ultra-sons de potência no mel tem sido relatada por muitos investigadores. A aplicação de ultra-sons tem demonstrado eliminar os cristais existentes e também retardar o processo de cristalização, resultando numa tecnologia rentável. A análise do processo de cristalização sugere que as amostras de mel sonicado permaneceram no estado líquido por períodos mais longos do que o mel tratado termicamente. Além disso, não foram observados efeitos significativos nos parâmetros de qualidade do mel, como o teor de humidade, a condutividade eléctrica ou o pH. Estudos demonstraram que, em geral, o tratamento por ultra-sons (por exemplo, com uma sonda ultra-sónica de 24 kHz do modelo UP400St, em tratamento descontínuo) conduz a uma dissolução mais rápida dos cristais do que o tratamento térmico.
    (cf. Deora et al., 2013)
    Basmacı (2010) comparou a ultra-sons e a pressão altamente hidrostática como opções de tratamento para a liquefação do mel. Enquanto o tratamento de alta pressão hidrostática foi mostrado como muito caro e ineficaz, ultrassom deu resultados muito bons. Por conseguinte, a ultrassonografia foi recomendada como alternativa ao processamento térmico tradicional do mel.
    Önur et al. (2018) chegou à mesma conclusão ao comparar o tratamento térmico convencional a 50ºC, a liquefação ultra-sônica e Eles recomendam o processamento de mel ultra-sônico sobre o processamento térmico e o tratamento de pressão devido à conveniência, tempos de processamento mais curtos e menor perda de qualidade.
    Sidor et al. (2021) compararam a liquefação ultra-sónica com o aquecimento por micro-ondas, a fim de dissolver cristais de açúcar em méis de cal, acácia e multifloral. Uma grande desvantagem do aquecimento de micro-ondas foram os valores significativamente aumentados de HMF, mudanças na atividade enzimática e grandes perdas de número de diastase. Em contraste, a liquefação ultra-sónica resultou apenas em pequenas alterações nas propriedades do mel, pelo que a equipa de investigação recomendou claramente o processamento ultrassónico do mel, a fim de atrasar o processo de cristalização.
    A sonicação encurta o tempo de liquefação dos méis sólidos sem comprometer a sua qualidade.

    O Ultrasonicator UIP2000hdT é um homogeneizador suspenso móvel para numerosas aplicações líquidas e sólido-líquido.

    Ultrasonicador suspenso UIP2000hdT com cascatrodo num suporte móvel para liquefação de mel e dissolução de açúcar em modo descontínuo e em linha.

    Ultrasonicators de alto desempenho para mel Decrystallization e estabilização

    Sonda de ultra-sons de alta potência para aplicações industriais: A Hielscher Cascatrode™️A Hielscher Ultrasonics fabrica e fornece ultrassons de alto desempenho para o processamento de alimentos líquidos, tais como a liquefação de mel, a redução de cristais (dissolução de açúcar, descristalização) e a estabilização microbiana. O equipamento de ultra-sons especialmente desenvolvido para o tratamento do mel permite um processamento uniforme e fiável. Isto assegura a produção de mel superior com padrões de qualidade mantidos. Para o tratamento do mel, a Hielscher Ultrasonics oferece sonotrodos especiais (sondas de ultra-sons), que são ideais para o tratamento muito uniforme de líquidos viscosos como o mel.

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

    Volume do lote caudal Dispositivos recomendados
    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.d. 10 a 100L/min UIP16000
    n.d. maior grupo de UIP16000

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    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.

    Porquê os ultrassons Hielscher para o processamento de mel?

    • Alta eficiência
    • Tecnologia de ponta
    • fiabilidade & robustez
    • lote & em linha
    • para qualquer volume – de pequenos lotes a grandes fluxos por hora
    • cientificamente comprovado
    • software inteligente
    • aumento de escala simples e linear
    • caraterísticas inteligentes (por exemplo, protocolo de dados)
    • CIP (limpeza no local)
    Os homogeneizadores ultra-sónicos de alto cisalhamento são utilizados em laboratório, bancada, piloto e processamento industrial.

    A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultra-sónicos de alto desempenho para aplicações de mistura, dispersão, emulsificação e extração à escala laboratorial, piloto e industrial.



    Literatura / Referências

    Fatos, vale a pena conhecer

    Antecedentes da transformação do mel

    O mel é um produto de elevada viscosidade com sabor e aroma, cor e textura caraterísticos.
    O mel é constituído por glucose, frutose, água, maltose, triacáridos e outros hidratos de carbono, sacarose, minerais, proteínas, vitaminas e enzimas, leveduras e outros microrganismos resistentes ao calor e pequenas quantidades de ácidos orgânicos (ver quadro abaixo). O elevado teor de tetraciclinas, compostos fenólicos e peróxido de hidrogénio no mel confere-lhe propriedades antimicrobianas.

    perfil nutricional açúcares mel

    Perfil nutricional e composição de açúcares do mel (©www.honey.com)

     

    Enzimas do mel

    O mel contém enzimas que digerem o amido. As enzimas são sensíveis ao calor e, por conseguinte, servem de indicador da qualidade do mel e do grau de processamento térmico. As principais enzimas incluem a invertase (α-glucosidase), a diastase (α-amilase) e a glucose oxidase. Estas enzimas são importantes do ponto de vista nutricional. A diastase hidrolisa os hidratos de carbono para facilitar a sua digestibilidade. A invertase hidrolisa a sacarose e a maltose em glucose e frutose. A glicose oxidase catalisa a glicose para formar ácido glucónico e peróxido de hidrogénio. O mel contém também catalase e fosfatase ácida. A atividade enzimática é geralmente medida como atividade de diastase e é expressa em número de diastase (DN). As normas relativas ao mel especificam um número mínimo de diastase de 8 no mel transformado.

    Leveduras e microrganismos no mel

    O mel extraído contém matérias indesejáveis, como as leveduras (geralmente osmofílicas, tolerantes ao açúcar) e outros microrganismos resistentes ao calor. Estes são responsáveis pela deterioração do mel durante a armazenagem. Uma contagem elevada de leveduras conduz a uma fermentação rápida do mel. A velocidade de fermentação do mel está também relacionada com o teor de água/humidade. Um teor de humidade de 17% é considerado como um nível seguro para retardar a atividade das leveduras. Por outro lado, a probabilidade de cristalização aumenta com a diminuição do teor de humidade. Uma contagem de leveduras de 500cfu/mL ou menos é considerada como um nível comercialmente aceitável.

    Cristalização / Granulação no Mel

    O mel cristaliza naturalmente, uma vez que é uma solução supersaturada de açúcar, com um teor de açúcar superior a 70% relativamente a um teor de água de cerca de 18%. A glucose precipita espontaneamente para fora do estado supersaturado, perdendo água à medida que se torna um estado saturado mais estável de glucose mono-hidratada. Isto leva à formação de duas fases – uma fase líquida na parte superior e uma forma cristalina mais sólida na parte inferior. Os cristais formam uma rede que imobiliza outros componentes do mel em suspensão, criando assim um estado semi-sólido (National Honey Board, 2007). A cristalização ou granulação é indesejável, pois é um problema sério no processamento e comercialização do mel. Além disso, a cristalização limita o fluxo de mel não processado para fora dos recipientes de armazenamento.
     

    Tratamento térmico na transformação do mel

    Após a extração e a filtração, o mel é submetido a um tratamento térmico para reduzir a humidade e destruir as leveduras. O aquecimento ajuda a liquefazer os cristais no mel. Embora o tratamento térmico possa efetivamente reduzir a humidade, reduzir e retardar a cristalização e destruir completamente as células de levedura, também resulta na deterioração do produto. O aquecimento aumenta consideravelmente o teor de hidroximetilfurfural (HMF). O nível estatutário máximo permitido de HMF é de 40mg/kg. Além disso, o aquecimento reduz a atividade das enzimas (por exemplo, a diastase), afecta as qualidades sensoriais e reduz a frescura do mel. O tratamento térmico também escurece a cor natural do mel (acastanhamento). Em particular, o aquecimento acima de 90°C resulta na caramelização do açúcar. Devido à transmissão e exposição desigual da temperatura, o tratamento térmico não consegue destruir os microrganismos resistentes ao calor.
    Devido às limitações do tratamento térmico, os esforços de investigação centram-se em alternativas não térmicas, como a radiação micro-ondas, o aquecimento por infravermelhos, a ultrafiltração e a ultra-sons. A ultrassonografia oferece, como tratamento não térmico, grandes vantagens em comparação com técnicas alternativas de processamento do mel.


    Ultra-sons de alto desempenho! A gama de produtos Hielscher abrange todo o espetro, desde o ultrassónico compacto de laboratório, passando pelas unidades de bancada, até aos sistemas ultrassónicos totalmente industriais.

    A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultra-sónicos de alto desempenho a partir de laboratório para dimensão industrial.

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