Processamento ultrassónico de proteínas para alimentos e suplementos nutricionais

A sonicação é uma tecnologia de processamento poderosa para melhorar a funcionalidade, a dispersibilidade, a solubilidade e a estabilidade das proteínas utilizadas em alimentos e suplementos nutricionais. Desde proteínas vegetais, como as de aveia, ervilha, soja, cânhamo e arroz, até proteínas lácteas e formulações mistas, os ultrassons de alta intensidade ajudam os fabricantes a otimizar os sistemas proteicos para melhorar o comportamento durante o processamento e o desempenho dos produtos.

No processamento de proteínas, os ultrassons são mais do que um auxiliar de mistura. A sonicação devidamente controlada pode reduzir o tamanho das partículas, melhorar a hidratação e a dispersão, aumentar a fração de proteína dissolvida e melhorar a estabilidade das suspensões. Estes efeitos são especialmente relevantes para bebidas prontas a consumir, concentrados proteicos, alimentos enriquecidos e formulações de suplementos em pó. Num estudo publicado em 2025 (Höhme-Matthes et al.) que investigou o processamento ultrassónico de proteínas de aveia, a sonicação aumentou a quantidade dissolvida de concentrado proteico de aveia e diminuiu a instabilidade das suspensões à medida que a densidade de energia aumentou.

Porque é importante o processamento ultrassónico de proteínas

Os fabricantes de alimentos e suplementos enfrentam frequentemente desafios como molhagem deficiente, hidratação incompleta, sedimentação, viscosidade elevada, suspensões instáveis e funcionalidade inconsistente. Estas questões tornam-se ainda mais importantes em formulações com elevado teor de proteína, de origem vegetal e com rotulagem simples.
Os ultrassons de alta intensidade e baixa frequência geram cavitação acústica nos líquidos. A implosão de bolhas microscópicas cria forças de cisalhamento localizadas, turbulência e micromistura. Nos sistemas proteicos, estes efeitos podem desfazer aglomerados, reduzir o tamanho das partículas, melhorar a transferência de massa e modificar a organização física de suspensões ricas em proteínas. O resultado é um sistema proteico mais fácil de processar e que frequentemente apresenta melhor desempenho no produto acabado.

Processador ultrassónico industrial de alimentos para a homogeneização de alimentos e bebidas enriquecidos com proteínas em modo de fluxo contínuo.

Homogeneizador ultrassónico de alimentos UIP16000 para o processamento industrial de proteínas com vista a aumentar os rendimentos e melhorar as funcionalidades

Como a sonicação melhora o processamento de proteínas na indústria alimentar

Melhoria da dispersão e da hidratação
As proteínas em pó hidratam-se frequentemente de forma irregular e formam aglomerados. A sonicação ajuda a desaglomerar as partículas e promove uma molhagem mais uniforme, o que pode encurtar os tempos de hidratação e melhorar o manuseamento nas etapas seguintes.
Redução do tamanho das partículas
A redução do tamanho das partículas está frequentemente associada a uma sensação na boca mais suave, a um melhor comportamento das suspensões e a um melhor acesso da água às superfícies das proteínas. O artigo sobre proteínas de aveia conclui especificamente que os ultrassons são úteis para o processamento de proteínas vegetais à escala industrial no que respeita à diminuição do tamanho das partículas.
Maior solubilidade das proteínas
A sonicação pode aumentar a fração dissolvida das proteínas e melhorar a solubilidade aparente em sistemas difíceis de processar. No estudo sobre proteínas de aveia, os autores referem que a sonicação aumentou a quantidade dissolvida de concentrado proteico de aveia, com uma solubilidade já cerca de três vezes superior a uma densidade de energia de 200 J/mL.
Maior estabilidade das suspensões
Ao melhorar a dispersão e reduzir as frações de partículas não dissolvidas, os ultrassons ajudam a reduzir a sedimentação e a separação de fases. O artigo carregado refere que a sonicação diminuiu a instabilidade das suspensões de concentrado proteico de aveia e que o tratamento contínuo em célula de fluxo melhorou acentuadamente a estabilidade das suspensões à mesma densidade de energia.

Descubra como os ultrassons de potência melhoram o processamento de lentilhas e de outras leguminosas nesta demonstração com o processador ultrassónico de sonda Hielscher UP400ST. No vídeo, as lentilhas são expostas a cavitação ultrassónica controlada, um poderoso mecanismo físico que melhora a hidratação, acelera os processos de difusão e favorece a libertação de compostos valiosos. O tratamento por ultrassons promove efeitos como a rápida hidratação das sementes, a sonoporação das paredes celulares e a intensificação da transferência de massa, tornando-o um método eficaz para o pré-condicionamento de sementes, o processamento de alimentos e aplicações de extração. Quando as bolhas de cavitação colapsam junto à superfície da semente, criam microjatos e forças de corte que abrem microcanais no tegumento – permitindo que a água e os solutos penetrem com maior eficiência. O processamento por ultrassons é amplamente utilizado na ciência alimentar, na agricultura, na biotecnologia e na produção de ingredientes de origem vegetal.

Exemplo: processamento de proteínas de aveia com sonicadores Hielscher

Um estudo de 2025 sobre o processamento de concentrado proteico de aveia caracterizou a sonicação tanto em lote como em célula de fluxo, utilizando equipamentos Hielscher. Os investigadores utilizaram um Hielscher UIP1500hdT e um Hielscher UP200St nas suas experiências. Verificaram que a sonicação aumentou a quantidade dissolvida de concentrado proteico de aveia, ao mesmo tempo que diminuiu a instabilidade das suspensões com o aumento da densidade de energia. Verificaram também que a sonicação em célula de fluxo permitiu uma maior capacidade de processamento e apresentou relevância industrial em comparação com uma configuração convencional de processamento em lote.
O estudo conclui ainda que os ultrassons são uma ferramenta útil em aplicações de processamento à escala industrial para concentrados de proteínas vegetais. Destaca a melhoria da redução do tamanho das partículas, a maior estabilidade das suspensões e a importância da sonicação contínua em configurações com célula de fluxo para a eficiência do processo e o aumento de escala.

Exemplo: funcionalidade da proteína de ervilha melhorada pela sonicação

O processamento ultrassónico oferece vários benefícios claros para os sistemas de proteína de ervilha: melhora a dispersibilidade e a solubilidade ao desfazer agregados e reduzir o tamanho das partículas, o que pode reforçar o desempenho funcional nos alimentos sem prejudicar a digestibilidade ou a bioacessibilidade das proteínas. Em formulações que contêm fibras, os ultrassons também podem promover a formação de redes úteis de proteína–fibra e, dependendo do tipo de fibra, aumentar a viscosidade e a capacidade de desenvolver textura. Nas alternativas fermentadas ao iogurte à base de proteína de ervilha, os ultrassons melhoraram ainda mais a qualidade do produto ao reduzir compostos importantes responsáveis por sabores indesejáveis, como o hexanal e o 2-pentilfurano, e ao aumentar compostos aromáticos desejáveis semelhantes aos do iogurte, como o diacetilo e a acetoína, tornando-os uma ferramenta promissora para formulações com rotulagem simples, tanto para melhorar a funcionalidade como as propriedades sensoriais.
(cf. Kalla-Berthold et al., 2023; Matysek et al., 2024)

A sonicação tem efeitos significativos na proteína de ervilha: a redução do tamanho das partículas e a modificação por ultrassons resultam em melhores funcionalidades como aditivo alimentar.

Imagens FE-SEM (ampliações de 400x e 2000x, barra de escala: 10 µm) de amostras não tratadas (UT) e
tratadas por ultrassons (T) de proteína de ervilha (PP).
Estudo e imagem: ©Kalla-Berthold et al., 2023

Extrator ultrassónico UIP4000hdT para a extração e modificação de proteínas de origem vegetal com elevada capacidade de processamento

Sonicador UIP4000hdT para a extração e modificação de proteínas de origem vegetal com elevada capacidade de processamento

Exemplo: vantagens da proteína de cânhamo tratada por ultrassons

A extração ultrassónica de proteína de cânhamo oferece vários benefícios assinaláveis, especialmente para valorizar resíduos desengordurados de sementes de cânhamo, transformando-os em ingredientes de maior valor. No estudo carregado, a extração assistida por ultrassons melhorou a recuperação global e a pureza das proteínas em comparação com a extração convencional, tendo o melhor processo combinado atingido cerca de 62% de recuperação de proteínas e cerca de 76% de pureza quando associado a um pré-tratamento por HPP. Também melhorou a extração de aminoácidos nos diferentes isolados, sugerindo um melhor rendimento nutricional, ao mesmo tempo que evitou danos visíveis significativos nos padrões de bandas proteicas em SDS-PAGE. Globalmente, os resultados sustentam os ultrassons como uma abordagem de extração mais ecológica e eficiente, que pode reduzir a intensidade do processamento e ajudar a transformar subprodutos do cânhamo em ingredientes proteicos úteis para alimentos e produtos nutracêuticos.
(cf. Cabral et al. 2023)

Exemplo: extração ultrassónica de hidrolisado proteico do farelo de arroz

A extração ultrassónica de hidrolisado proteico de arroz oferece vantagens funcionais claras, porque os ultrassons melhoram a libertação de proteínas do farelo de arroz ao provocar a rutura das estruturas celulares e melhorar a transferência de massa, tornando a extração mais eficiente do que as abordagens convencionais. No estudo, a extração foi otimizada com sucesso com uma relação sólido/líquido de 0,43, uma amplitude de 48,25% e 29,89 minutos, e a hidrólise enzimática assistida por ultrassons também contribuiu para a produção de hidrolisados com forte bioatividade, incluindo elevada atividade inibidora da ECA e potencial antioxidante. Os autores concluem que os ultrassons são uma técnica eficaz não só para a extração de proteínas, mas também para acelerar a hidrólise enzimática, ajudando a converter o farelo de arroz em ingredientes proteicos bioativos de maior valor.
(cf. Hayta et al., 2020)

Benefícios para os fabricantes de alimentos e suplementos

Melhor qualidade dos produtos
A sonicação pode contribuir para uma textura e uma sensação na boca mais suaves em produtos proteicos líquidos, uma maior homogeneidade em suspensões e pré-misturas, uma sedimentação menos visível em bebidas proteicas e um desempenho funcional mais consistente entre lotes.
Processamento mais eficiente
Os ultrassons podem intensificar o processamento ao acelerar a dispersão e a hidratação e ao permitir o tratamento contínuo em linha. O estudo sobre proteínas de aveia refere que a configuração com célula de fluxo permite densidades mais elevadas apesar da elevada capacidade de processamento mássico e pode, por conseguinte, contribuir para uma maior eficiência e uma maior relevância industrial do que uma configuração convencional de processamento em lote.
Maior flexibilidade de formulação
A sonicação é útil para formulações exigentes de proteínas vegetais, bebidas prontas a consumir (RTD) com elevado teor de proteína, bases para suplementos e processos a montante da homogeneização, hidrólise ou secagem. O artigo assinala a sua relevância para bebidas de origem vegetal, suspensões concentradas e etapas subsequentes de hidrólise.
Melhor potencial de aumento de escala
Parâmetros de sonicação definidos, como amplitude, intensidade, densidade de energia, tempo de residência e contrapressão, facilitam a transferência do processo do trabalho laboratorial para a produção piloto e industrial. O estudo carregado dá particular destaque a estes parâmetros para conceber um processamento contínuo cujo aumento de escala seja possível.

Processamento industrial de proteínas de origem vegetal com o sonicador em linha Hielscher UIP6000hdT

Sonicador industrial UIP6000hdT (6kW) para o processamento em linha de suspensões proteicas

Porque a utilização de sonicadores Hielscher traz benefícios

Os sonicadores Hielscher são atrativos para o processamento de proteínas porque permitem um tratamento ultrassónico controlado e reprodutível. Para os fabricantes, a verdadeira vantagem não é apenas gerar cavitação, mas gerá-la em condições definidas que permitam o aumento de escala.

Parâmetros de sonicação controlados
Os sistemas Hielscher utilizados no estudo permitiram aos investigadores trabalhar com amplitudes, intensidades e densidades de energia definidas, tanto em modo de lote como em célula de fluxo. Isto apoia o desenvolvimento sistemático dos processos e o aumento de escala.
Capacidade de processamento em lote e em célula de fluxo
Os fabricantes podem avaliar a sonicação em lote e depois avançar para o processamento contínuo em linha. O artigo carregado mostra que a sonicação contínua em célula de fluxo pode superar o tratamento em lote em termos de estabilidade das suspensões e relevância industrial.
Conceção de processos para uma capacidade de processamento industrial
O estudo mostra que a contrapressão, o tempo de residência e o caudal mássico são variáveis importantes na sonicação contínua. Isto é relevante para os fabricantes porque torna o tratamento ultrassónico uma verdadeira ferramenta de engenharia de processos, em vez de apenas uma técnica laboratorial.
Apoio ao processamento de sistemas proteicos difíceis
O artigo salienta que ajustar propriedades dos produtos, como o tamanho das partículas, a estabilidade das suspensões, a solubilidade e a viscosidade, é de grande importância para as suspensões de origem vegetal. Assinala também que os sonicadores ocupam pouco espaço, podem processar concentrações elevadas de sólidos e oferecem uma combinação única de efeitos físicos e químicos.

Aplicações típicas
O processamento ultrassónico de proteínas é relevante para

bebidas de proteínas vegetais à base de aveia, ervilha, soja, arroz, fava ou misturas;
bebidas lácteas e não lácteas enriquecidas com proteínas;
suspensões de suplementos nutricionais e doses líquidas individuais;
dispersões proteicas antes da homogeneização ou emulsificação;
e pré-misturas para secagem por atomização ou funcionalização adicional.

Os ultrassons como tecnologia de processamento de proteínas que permite o aumento de escala

A sonicação ajuda os fabricantes de alimentos e suplementos a melhorar a funcionalidade das proteínas quando a mistura convencional, por si só, atinge frequentemente os seus limites. Ao intensificar a dispersão, reduzir o tamanho das partículas, aumentar as frações de proteína dissolvida e estabilizar as suspensões, os ultrassons podem proporcionar benefícios mensuráveis na qualidade dos produtos e na eficiência dos processos. O estudo carregado sustenta esta posição para os concentrados proteicos de aveia e indica que a sonicação contínua em célula de fluxo é especialmente promissora para o processamento industrial.
Os sonicadores Hielscher proporcionam uma via prática desde a viabilidade laboratorial até à implementação industrial. A sua utilização em trabalhos publicados sobre processamento de proteínas, incluindo o estudo carregado sobre proteínas de aveia, mostra como o tratamento ultrassónico pode ser desenvolvido como uma etapa de produção controlada e passível de aumento de escala para os fabricantes de alimentos e suplementos nutricionais.

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

Volume do lote	Caudal	Equipamentos recomendados
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	UIP16000hdT
n.a.	superior	conjunto de UIP16000hdT

Conceção, fabrico e consultoria – qualidade fabricada na Alemanha

Os sonicadores Hielscher são bem conhecidos pelos seus padrões de qualidade e conceção ao mais alto nível. A robustez e a facilidade de operação 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 ênfase a sonicadores de elevado desempenho com tecnologia de ponta e facilidade de utilização. Naturalmente, os sonicadores Hielscher estão em conformidade com a marcação CE e cumprem os requisitos de UL, CSA e RoHs.

Os homogeneizadores ultrassónicos de elevado cisalhamento são utilizados no processamento laboratorial, de bancada, piloto e industrial.

A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassónicos de elevado desempenho para aplicações de mistura, dispersão, emulsificação e extração às escalas laboratorial, piloto e industrial.

Temas relacionados

Perguntas frequentes

Qual é a diferença entre proteínas de origem vegetal e de origem animal?

As proteínas de origem vegetal e de origem animal diferem principalmente no perfil de aminoácidos, na digestibilidade e na matriz alimentar associada. As proteínas animais são geralmente consideradas proteínas completas porque fornecem todos os aminoácidos essenciais em proporções muito próximas das necessidades humanas e apresentam frequentemente elevada digestibilidade. Muitas proteínas vegetais têm teores mais baixos de um ou mais aminoácidos essenciais, como a lisina nos cereais ou a metionina nas leguminosas, e podem ser menos digeríveis devido às fibras, aos polifenóis ou a fatores antinutricionais. Do ponto de vista nutricional, porém, as proteínas vegetais podem ainda satisfazer plenamente as necessidades humanas quando consumidas em quantidade suficiente e com fontes complementares.

Que qualidades devem oferecer as proteínas de origem vegetal como aditivos alimentares?

Como aditivos alimentares, as proteínas de origem vegetal devem oferecer qualidade tanto nutricional como funcional. Devem apresentar um bom equilíbrio de aminoácidos essenciais, elevada digestibilidade, baixos níveis de compostos antinutricionais e um bom controlo da segurança e dos alergénios. Tecnologicamente, devem proporcionar propriedades úteis, como solubilidade, emulsificação, formação de espuma, gelificação, capacidade de ligação à água, estabilidade térmica e um sabor e uma cor neutros ou aceitáveis, para poderem ser incorporadas nos alimentos sem prejudicar a textura ou a qualidade sensorial.

O que é um isolado proteico?

Um isolado proteico é um ingrediente proteico refinado do qual foi removida a maior parte dos componentes não proteicos, como gordura, amido e fibras, deixando uma elevada concentração de proteínas, frequentemente acima de cerca de 80–90% em base seca. Os isolados proteicos são produzidos para fornecer proteína concentrada com melhor funcionalidade e uma composição mais previsível para utilização alimentar, nutricional ou industrial.

O que é proteína hidrolisada?

A proteína hidrolisada é uma proteína que foi parcialmente decomposta em péptidos mais pequenos e aminoácidos livres por tratamento enzimático, ácido ou, por vezes, térmico. Este processo aumenta a digestibilidade e altera frequentemente propriedades funcionais como a solubilidade, o comportamento emulsionante e a bioatividade. Em alguns casos, as proteínas hidrolisadas também contêm péptidos com efeitos biológicos específicos, como atividade antioxidante ou inibidora da ECA.

Bibliografia / Referências

Höhme-Matthes, L., A.Krause, F. Schulnies, S. Kleinschmidt, T. Kleinschmidt (2025): Characterization of Batch and Flow Cell Ultrasonication in the Processing of Oat Protein Concentrates to Obtain Higher Efficiency and Scalability. Journal of Food Process Engineering 48, no. 6: e70164.
Cabral, E.M.; Zhu, X.; Garcia-Vaquero, M.; Pérez-Vila, S.; Tang, J.; Gómez-Mascaraque, L.G.; Poojary, M.M.; Curtin, J.; Tiwari, B.K. (2023): Recovery of Protein from Industrial Hemp Waste (Cannabis sativa, L.) Using High-Pressure Processing and Ultrasound Technologies. Foods 2023, 12, 2883.
Hayta, M., Benli, B., İşçimen, E.M. et al. (2020): Optimization of antihypertensive and antioxidant hydrolysate extraction from rice bran proteins using ultrasound assisted enzymatic hydrolysis. Journal of Food Measurement and Characterization 14, 2020. 2578–2589.
Antonio J. Vela, Marina Villanueva, Ángela García Solaesa, Felicidad Ronda (2021): Impact of high-intensity ultrasound waves on structural, functional, thermal and rheological properties of rice flour and its biopolymers structural features. Food Hydrocolloids, Volume 113, 2021.
Kalla-Bertholdt, A.-M.; Baier, A.K.; Rauh, C. (2023): Influence of High-Intensity Ultrasound on Characteristics and Bioaccessibility of Pea Protein in Fiber-Enriched Suspensions. Foods 2023, 12, 3160.
Julia Matysek, Anne Baier, Ann-Marie Kalla-Bertholdt, Sandra Grebenteuch, Sascha Rohn, Cornelia Rauh (2024): Effect of ultrasound and fibre enrichment on aroma profile and texture characteristics of pea protein-based yoghurt alternatives. Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 93, 2024.