Eficiência e qualidade superiores na produção de leites de frutos de casca rija com ultrassons

Os leites de frutos de casca rija e as alternativas vegetais ao leite constituem um segmento alimentar em crescimento. Na produção de leites de frutos de casca rija e de análogos vegetais do leite, a extração e a homogeneização ultrassónicas têm demonstrado grandes vantagens em relação às técnicas convencionais. Os ultrassons de alta potência aumentam o rendimento, a estabilidade do produto, o teor de nutrientes e a eficiência global do processamento.

Rendimentos mais elevados de leites de frutos de casca rija com ultrassons de potência

A extração ultrassónica é amplamente conhecida como um método fiável e altamente eficiente para aumentar o rendimento de óleos, proteínas, polissacáridos e micronutrientes de origem vegetal. Por isso, a sonicação é utilizada na produção de substitutos vegetais do leite, por exemplo, à base de amêndoa, caju, coco, avelã, amendoim, sésamo, soja, chufa, aveia, arroz, cânhamo, ervilhas, pistácios, noz, amaranto ou quinoa. A matéria-prima dos leites de frutos de casca rija e de outras alternativas vegetais ao leite é frequentemente dispendiosa, e os rendimentos de extração mais elevados destas matérias-primas reduzem os custos de produção e melhoram a eficiência da produção.

Como aumenta a extração ultrassónica o rendimento?

O princípio de funcionamento da extração ultrassónica é a cavitação acústica. O mecanismo de intensificação da extração por ultrassons de baixa frequência e alta intensidade é atribuído principalmente ao fenómeno da cavitação acústica. Quando as bolhas de cavitação colapsam na superfície do material vegetal, a erosão e a sonoporação rompem a matriz das células vegetais (como as de frutos de casca rija macerados, sementes, leguminosas e folhas), o que resulta na destruição da estrutura celular e na libertação de substâncias intracelulares, como proteínas, lípidos, polissacáridos, fibras, vitaminas, minerais e fitoquímicos. A transferência de massa assim intensificada facilita a libertação de moléculas como proteínas, lípidos, polissacáridos e fitoquímicos.
As forças de cisalhamento geradas por ultrassons melhoram a penetração do solvente na matriz celular da matéria vegetal e a permeabilidade das membranas celulares, respetivamente. (Tenha em atenção que o termo solvente é utilizado num sentido amplo e inclui qualquer líquido, por exemplo, água). Estes mecanismos dos ultrassons de potência são responsáveis pela intensificação significativa do processo obtida quando a sonicação é aplicada à extração de produtos alimentares a partir de matérias-primas vegetais. Como a cavitação ultrassónica gera forças tão intensas, promove uma rutura celular e uma mistura altamente eficazes à escala macro e micro. Além disso, a penetração do solvente, a dissolução de compostos bioativos e a transferência de massa são significativamente melhoradas. Isto torna a extração assistida por ultrassons altamente eficaz, proporcionando rendimentos de extrato superiores num tempo de processamento curto.

Maior estabilidade dos leites de frutos de casca rija com ultrassons

A sonicação de alta intensidade e baixa frequência é um método eficaz e fiável para melhorar a estabilidade física das suspensões, bem como a estabilidade microbiana dos produtos alimentares (por exemplo, leites de frutos de casca rija e outros substitutos do leite).

Estabilidade físico-química dos leites de frutos de casca rija melhorada por ultrassons

Amplamente utilizados na homogeneização e emulsificação de produtos alimentares, os ultrassons de alta potência constituem uma técnica não térmica altamente eficiente para produzir produtos alimentares altamente homogéneos e estáveis a longo prazo. A homogeneização ultrassónica reduz o diâmetro das gotículas de gordura a uma dimensão diminuta e uniforme e dispersa uniformemente partículas sólidas, como amidos, açúcares e fibras. Desta forma, a homogeneização ultrassónica melhora significativamente a estabilidade físico-química dos leites de frutos de casca rija e de outros leites vegetais, evitando a separação de fases indesejada.
Lu et al. (2019) investigam os efeitos da sonicação de alta potência no leite de coco. O tratamento por sonicação reduziu o tamanho das partículas do leite de coco e homogeneizou a distribuição de gotículas e sólidos no sistema. Em comparação com o leite de coco emulsificado mecanicamente, o tratamento ultrassónico demonstrou um efeito significativo na uniformidade do sistema de emulsão (p < 0,05). Além disso, observou-se que a sonicação promoveu o encapsulamento da amilose na enzima amilase na camada interfacial.
Iswarin e Permadi (2012) investigaram como a sonicação afeta o diâmetro das gotículas de bebidas à base de leite de coco, estudando várias combinações de intensidade ultrassónica. O processamento ultrassónico reduziu o diâmetro das gotículas, e a redução do tamanho aumentou com uma maior intensidade dos ultrassons.

Estabilidade microbiana dos leites de frutos de casca rija melhorada por ultrassons

Está comprovado que a sonicação reduz a carga microbiana em produtos lácteos, sumos de fruta e outros alimentos líquidos. Por isso, a pasteurização ultrassónica foi também adotada no processo de conservação de alternativas ao leite, para melhorar a estabilidade microbiana dos substitutos do leite à base de frutos de casca rija e de outros vegetais.
Iorio et al. (2019) estudaram a inativação ultrassónica de Escherichia coli O157:H7 e Listeria monocytogenes em leite de amêndoa e conseguiram demonstrar que a pasteurização ultrassónica provoca danos subletais nos agentes patogénicos, o que aumenta o prazo de conservação. Por exemplo, o tratamento de pasteurização ultrassónica reduziu significativamente o nível de E. coli O157:H7 de 5,12 para 3,81 log CFU/mL e diminuiu a taxa de crescimento (µmax) (de 1,19 para 0,79 (log CFU/mL)/dia).

Teor de nutrientes mais elevado com a extração ultrassónica de leites de frutos de casca rija

Os micronutrientes, como vitaminas, polifenóis e antioxidantes, encontram-se na matriz celular das plantas. Para libertar estes micronutrientes de forma eficiente, são necessárias a rutura celular completa e uma micromistura intensa entre a matéria celular e o solvente. Como descrito acima, a extração ultrassónica é muito eficiente na desintegração das células e na libertação de lípidos, proteínas, polissacáridos, fibras e fitoquímicos da matriz celular. A extração ultrassónica é um método altamente eficiente para isolar a totalidade dos fitoquímicos de materiais vegetais num processo de extração rápido. A aplicação de ultrassons de alta potência produz fortes efeitos de cavitação, perturbações / turbulências e escoamento de líquido a alta velocidade, que arrastam os fitoquímicos do interior das células. Sendo um método de extração não térmico, a utilização da sonicação evita a degradação térmica destes micronutrientes sensíveis.

Cinética do teor fenólico total (expresso em eq mg de naringenina/g de amêndoas) com e sem sonicação utilizando o UIP1000hdT. A extração ultrassónica aumentou o teor fenólico total em 258 %.
Os dados são as médias ± desvio-padrão, n = 3. Ultrassons (amarelo) versus ausência de ultrassons (laranja).
Gráfico e estudo: Tabib et al., 2020

Eficiência superior na produção de leites de frutos de casca rija com ultrassons

Rendimentos mais elevados, um perfil nutricional melhorado e uma duração de processamento reduzida são apenas algumas das vantagens que contribuem para a eficiência superior do processamento ultrassónico de leites de frutos de casca rija e de bebidas não lácteas. O baixo consumo de energia, a reduzida necessidade de manutenção e o funcionamento 24/7 são fatores adicionais que contribuem para a eficiência global excecional do processamento ultrassónico. Os homogeneizadores ultrassónicos de alto desempenho da Hielscher podem funcionar 24/7 em condições de serviço intensivo e processar grandes volumes em modo de fluxo contínuo. Os processadores ultrassónicos da Hielscher têm uma eficiência energética global excecional. A robustez e a reduzida necessidade de manutenção também mantêm baixos os custos operacionais.

O que diz a investigação sobre o processamento ultrassónico de alimentos

“Os ultrassons têm emergido de forma ampla na última década. Encontraram aplicação na indústria dos sumos de fruta e das bebidas devido aos seus efeitos desejados multifuncionais. A tecnologia é económica, simples, fiável, amiga do ambiente e altamente eficaz na conservação de sumos com características de qualidade melhoradas.” (Dolas et al., 2019)

“A sonicação é uma tecnologia emergente que pode melhorar a qualidade dos alimentos e reduzir a perda de nutrientes.” (Cheok et al., 2013)

Processadores ultrassónicos de alimentos para a produção industrial de leites de frutos de casca rija

A Hielscher Ultrasonics concebe, fabrica e distribui sistemas de processamento ultrassónico de alimentos de alto desempenho para a produção industrial contínua de leites de frutos de casca rija (como leite de caju, amêndoa, avelã, noz, amendoim e coco) e de substitutos vegetais do leite (como leite de arroz, soja, espelta, aveia, sésamo, linhaça, ervilha e chufa fermentada).
A utilização do processamento ultrassónico de alimentos oferece grandes vantagens por ser um método não térmico e puramente mecânico, que resulta em produtos finais melhorados, reduz o tempo de processamento e é mais amigo do ambiente.
Os sistemas de processamento ultrassónico de alimentos da Hielscher são utilizados em múltiplas aplicações, constituindo uma tecnologia segura, fiável e economicamente eficiente para produzir alimentos e bebidas de alta qualidade. A instalação e o funcionamento de todos os processadores ultrassónicos da Hielscher são simples: requerem pouco espaço e podem ser facilmente incorporados em instalações de processamento existentes.
A Hielscher Ultrasonics tem uma longa experiência na aplicação de ultrassons de potência na indústria alimentar e das bebidas, bem como em muitos outros setores industriais. Os nossos processadores ultrassónicos estão equipados com sonotrodos e células de fluxo (as partes em contacto com o líquido) fáceis de limpar (limpeza no local CIP / esterilização no local SIP). Os processadores ultrassónicos industriais da Hielscher Ultrasonics podem fornecer amplitudes muito elevadas. É possível manter facilmente amplitudes de até 200µm de forma contínua em funcionamento 24/7. As amplitudes elevadas são importantes para obter uma distribuição homogénea das partículas e para inativar microrganismos mais resistentes (por exemplo, bactérias Gram-positivas). Para amplitudes ainda mais elevadas, estão disponíveis sonotrodos ultrassónicos personalizados. Todos os sonotrodos e reatores ultrassónicos de célula de fluxo podem funcionar a temperaturas e pressões elevadas, o que permite uma termo-mano-sonicação fiável (sonicação em combinação com temperatura e pressão elevadas) e uma extração e estabilização altamente eficazes.
A tecnologia de ponta, o alto desempenho e o software sofisticado tornam os equipamentos da Hielscher Ultrasonics ferramentas de trabalho fiáveis na sua linha de extração, homogeneização e pasteurização de alimentos. Com dimensões reduzidas e opções de instalação versáteis, os sonicadores da Hielscher podem ser facilmente integrados ou incorporados em linhas de produção existentes.
Contacte-nos agora para saber mais sobre as características e a capacidade dos nossos sistemas ultrassónicos de extração, homogeneização e pasteurização. Teremos todo o gosto em analisar a sua aplicação consigo!

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