Extração de bagaço por ultra-sons – Recuperação sustentável de compostos bioactivos

Os subprodutos do processamento de frutos, especialmente o bagaço, representam um reservatório inexplorado de compostos bioactivos com potenciais aplicações em nutracêuticos, fortificação de alimentos e produtos farmacêuticos. No entanto, a recuperação eficiente e sustentável destes compostos continua a ser um desafio técnico. Entre as tecnologias emergentes de extração verde, a extração assistida por ultra-sons utilizando sonicadores do tipo sonda atinge rendimentos de recuperação excepcionais. Ultrasonication permite uma extração rápida e eficiente de solventes de compostos fenólicos, ácidos triterpênicos e outros compostos bioativos de matrizes vegetais, como bagaço de maçã.

Valorização eficiente de subprodutos de fruta com extração por ultra-sons

A extração ultrassónica de bagaço é uma forma eficiente de valorizar o subproduto da produção de sumo, vinho e sidra – é uma solução cientificamente validada, industrialmente escalável e adoptada, e uma solução económica para a valorização de resíduos de fruta. Como a sonicação é eficiente e versátil, oferece uma estratégia de extração ecológica para utilizar o potencial de subprodutos agro-alimentares como o bagaço de maçã.
Como evidenciado por pesquisas recentes, a combinação de tempos de sonicação curtos, concentrações moderadas de etanol e amplitude controlada permite a recuperação selectiva e eficiente de compostos promotores de saúde.
Na busca da circularidade, a sonicação não é apenas uma ferramenta – A sonicação significa intensificação e eficiência do processo.

Valorização de bagaço usando extração ultra-sônica

O bagaço de fruta, um subproduto da produção de sumo e vinho, inclui a casca, a polpa, as sementes e os caules. Tradicionalmente subutilizado ou relegado para aplicações de baixo valor, como a alimentação do gado ou a biomassa, o bagaço é agora reconhecido como uma fonte valiosa de polifenóis (por exemplo, glicosídeos de quercetina, floridzina), flavonóides, dihidrochalconas e ácidos triterpénicos (nomeadamente o ácido ursólico). Estas moléculas estão associadas a propriedades antioxidantes, anti-inflamatórias e antimicrobianas.
A extração ultra-sônica oferece uma abordagem transformadora para a valorização do bagaço, permitindo a liberação eficiente desses bioativos. Em comparação com os métodos de extração convencionais, a extração ultra-sónica fornece:

• Tempos de processamento mais curtos
• Menor consumo de solventes
• rendimentos mais elevados
• Condições de extração mais suaves, preservando os compostos sensíveis ao calor

O que a ciência diz sobre a extração de bagaço por ultra-sons

Dois estudos exemplares demonstram cientificamente os benefícios da extração assistida por ultra-sons (EAU) para o bagaço de maçã.

Estudo 1: Pando Bedriñana et al., 2024
Usando um design composto central, os pesquisadores otimizaram a extração simultânea de polifenóis totais e ácido ursólico de bagaço de indústria de cidra usando um sonicador Hielscher UP200Ht. Sob condições optimizadas (5,1 min, 68% de etanol, 90% de amplitude), o bagaço de maçã inteiro produziu:

• ~1300 µg/g de flavonóis
• ~1200 µg/g de dihidrochalconas
• ~4200 µg/g de ácido ursólico

Em particular, a fração da casca da maçã apresentou concentrações ainda mais elevadas, com o ácido ursólico a atingir 8500 µg/g de matéria seca. A atividade antioxidante dos extractos está fortemente correlacionada com o teor de polifenóis e a modelização matemática confirmou a eficácia da extração.

Estudo 2: Razola-Díaz et al., 2022
Este trabalho centrou-se na otimização da extração da floretina e da floridzina – duas potentes di-hidrocalconas antioxidantes. Utilizando um sonicador do tipo sonda Hielscher UP400St, obtiveram-se os seguintes rendimentos de extração:

• ~13 µg/g de floretina
• ~67 µg/g de floridzina
• ~1878 µg/g de peso seco de fenólicos totais
• Atividade antioxidante (FRAP): até 3,58 mg TE/g

Versatilidade - Sonicação para bagaço, sumos e smoothies

A extração por ultra-sons não se limita ao bagaço de maçã; tem sido aplicada com sucesso a uma vasta gama de matrizes de frutos. Na polpa de frutos como a laranja, a sonicação aumenta a libertação de polifenóis, flavonóides e antioxidantes, preservando a sua integridade funcional. Do mesmo modo, as cascas de citrinos – incluindo toranja, limão e laranja – são ricas em pectinas e compostos fenólicos, que podem ser eficientemente libertados através da rutura da parede celular por cavitação. Mesmo as sementes de uva, conhecidas pelo seu conteúdo polifenólico denso (por exemplo, catequinas e proantocianidinas), respondem bem ao tratamento ultrassónico, produzindo altas concentrações de antioxidantes. Esta versatilidade entre os tecidos vegetais destaca a sonicação como uma ferramenta robusta para a extração verde de bioativos de diversos subprodutos agroindustriais.

Além disso, a versatilidade dos sonicadores Hielscher estende-se a vários produtos e aplicações:

• Extração em fase líquida em sumos e purés
• Homogeneização de bebidas e emulsões à base de plantas
• Inativação microbiana e enzimática para prolongamento do prazo de validade sem danos térmicos

Na produção de sumos e smoothies, a sonicação de alto desempenho garante:

• Dispersão estável de fibras e sólidos
• Melhoria da sensação de boca
• Aumento da biodisponibilidade dos fenólicos
• Preservação das propriedades sensoriais e nutricionais

A utilização versátil dos sonicadores Hielscher preenche facilmente a lacuna entre o processamento de bagaço e de sumo – permitindo a extração, homogeneização e pasteurização com a mesma configuração ultra-sónica.

Sustentabilidade em destaque

A ultra-sons contribui significativamente para a sustentabilidade, permitindo a recuperação de alto valor de compostos bioactivos de subprodutos do processamento de frutas que, de outra forma, contribuiriam para o desperdício global de alimentos. No contexto da indústria de sumos, em que até 25% das frutas e legumes são descartados após a colheita ou durante o processamento, a ultra-sons oferece uma solução orientada e eficiente. Por exemplo, foi demonstrado que o tratamento ultrassónico de misturas de polpa e casca de laranja melhora as propriedades essenciais da fibra alimentar, apoiando a sua reutilização como novos ingredientes alimentares. Este caminho de valorização não só reduz a carga ambiental dos resíduos agro-alimentares, mas também se alinha com o Objetivo de Desenvolvimento Sustentável da ONU 12 – promover o consumo e a produção responsáveis.
É importante salientar que a sonicação é uma tecnologia ecológica e eficiente em termos energéticos – exigindo um baixo consumo de energia e reduzindo a utilização de solventes de extração agressivos, uma vez que funciona com água, etanol aquoso e NADES.
Ao transformar fluxos de resíduos em ingredientes funcionais, a sonicação contribui para uma economia circular e melhora a sustentabilidade ecológica e económica no sector da transformação de alimentos.

Melhore o seu processo de bagaço com os Sonicadores Hielscher

A Hielscher Ultrasonics é um fabricante líder de sistemas ultra-sónicos de alto desempenho concebidos para aplicações laboratoriais e industriais. Os seus sonicadores industriais – como o UIP2000hdT, o UIP4000hdT, o UIP6000hdT e o UIP16000hdT – oferta:

• Produção escalável (de litros a toneladas por hora)
• Controlo preciso da amplitude
• Funcionamento 24/7 em ambientes exigentes
• Reactores ultra-sónicos pressurizáveis
• Compatibilidade com o processamento contínuo em linha
• Integração simples em linhas de produção (existentes)

Os sonicadores Hielscher já foram validados em investigações publicadas para a extração de polifenóis, antioxidantes e outros compostos bioactivos, com eficiência e reprodutibilidade comprovadas.

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.

Literatura / Referências