Ultrassons e suas múltiplas aplicações no processamento de alimentos

Os ultra-sons de potência oferecem múltiplas possibilidades para aplicações eficazes e fiáveis no processamento de alimentos. As aplicações mais comuns na indústria alimentar incluem a mistura de & homogeneização, emulsificação, dispersão, rutura celular e extração de material intracelular, ativação ou desativação de enzimas (que depende da intensidade dos ultra-sons), conservação, estabilização, dissolução e cristalização, hidrogenação, amaciamento da carne, maturação, envelhecimento e oxidação, bem como desgaseificação e secagem por pulverização.

Apresentamos a seguir várias aplicações selecionadas de sonicadores Hielscher no processamento de alimentos. Clique nos links específicos para obter informações detalhadas sobre a aplicação do seu interesse!

Extração de aromas e compostos bioactivos por ultra-sons

A ultrassonografia é um método bem conhecido e fiável quando se trata da extração de matéria intracelular.
Clique aqui para ler mais sobre o Lise por ultra-sons & Extração e os exemplos de extração por ultra-sons de compostos activos de açafrão, café, canábis, cogumelos OU algas!

Fermentação ultra-sónica de iogurte

O iogurte é um produto lácteo fermentado que pode ser produzido apenas com leite ou com a adição de culturas bacterianas. As estirpes de bifidobactérias (por exemplo, BB-12, BB-46, B breve) são probióticos comuns utilizados na fermentação do iogurte. A cavitação ultra-sónica aplicada às células bacterianas pode causar a sua destruição e, simultaneamente, a libertação de β-galactosidase. A β-galactosidase é uma enzima hidrolase que é fortemente utilizada na indústria de processamento de leite. A fermentação ultrassonicamente assistida é acelerada devido a uma hidrólise mais rápida da lactose resultante da liberação ultrassonicamente induzida de β-galactosidase das células de bifidobactérias.
A homogeneização por ultra-sons provoca a quebra dos glóbulos de gordura do leite e uma distribuição de tamanho muito fino.
A ultrassonografia pode acelerar a taxa de fermentação (redução do tempo total de produção até 40%) e melhorar as caraterísticas de qualidade do iogurte, resultando em maior viscosidade, coágulo mais forte e textura superior.

Homogeneização ultra-sónica do leite

O leite (por exemplo, leite de vaca, de búfala, de cabra ou de camelo) é uma emulsão ou um sistema coloidal que consiste em glóbulos de matéria gorda butírica dentro de um fluido à base de água que contém hidratos de carbono, proteínas e minerais dissolvidos. Como a gordura e a água tendem a separar-se em duas fases, o leite deve ser homogeneizado para obter um produto homogéneo. Homogeneização significa a distribuição uniforme das moléculas de gordura no líquido do leite. O ultrassom é um método bem conhecido usado para várias aplicações no processamento de laticínios. O tratamento ultrassónico do leite resulta em glóbulos de gordura homogeneizados, que são mesmo e uniformemente distribuídos. A homogeneização por ultra-sons de alta potência também é eficaz para (vegan / sem leite) substitutos do leite derivados de plantas, tais como leite de coco ou leite de soja.
O estudo de Sfakianakis e Tzia (2012) mostra que a homogeneização ultra-sônica reduz o tamanho dos glóbulos de gordura do leite (MFG). As imagens microscópicas abaixo mostram os efeitos da sonicação no tamanho das gotículas de gordura do leite. Baixa amplitude (150W) não teve um efeito de homogeneização satisfatório (Fig.2); o tamanho MFG e sua distribuição foram semelhantes ao leite não tratado (compare fig. 1 e 2). Os ultra-sons de amplitude média (267,5, 375 W) tiveram um bom efeito de homogeneização; o diâmetro médio do MFG foi de 2 μm (Fig. 3, 4). O ultrassom de maior amplitude (750W) reduziu crucialmente o tamanho do MFG (Fig. 6), tornando-os pouco visíveis ao microscópio ótico (ampliação de 100x); seu tamanho médio de diâmetro era de 0,3 μm.

O ultrassom de alta potência é uma técnica de homogeneização não térmica suave. Sfakianakis et al. (2011) mostram o efeito impressionante homogeneização ultra-sônica no leite.

Chandrapala et al. (2012) investigaram o efeito da ultrassonografia na caseína e no cálcio. Eles aplicaram ondas ultra-sônicas (20kHz) para amostras de leite desnatado fresco, caseína micelar reconstituída e pó de caseína. Eles sonicaram as amostras até que os glóbulos de gordura do leite foram reduzidos a cerca de 10nm. A análise do leite sonicado mostra que o tamanho das micelas de caseína permanece inalterado. Um pequeno aumento da proteína solúvel do soro de leite e uma correspondente diminuição da viscosidade também ocorreram nos primeiros minutos de sonicação. O estudo foi determinado que as micelas de caseína são estáveis durante a sonicação e a concentração de cálcio solúvel não é afetada pelo tratamento ultrassónico. [Chandrapala et al. 2012]

Cristalização ultra-sónica de açúcar para confeitaria

A sonicação controlada permite iniciar a sementeira de cristais (criação de núcleos) e influenciar o crescimento dos cristais. Sob irradiação ultra-sónica, formam-se cristais mais pequenos e, portanto, mais cristais. Ultra-sons auxilia o processo de cristalização de duas maneiras: Em primeiro lugar, o ultrassom de energia é uma ferramenta muito eficaz para criar uma solução uniforme, que é a substância inicial para a cristalização. Na segunda fase, os ultra-sons apoiam a formação de um grande número de núcleos. Enquanto a nucleação pobre cria um número menor de cristais grandes, a nucleação eficiente forma uma grande quantidade de pequenos cristais de tamanho fino. No campo acústico, torna-se mesmo possível iniciar a nucleação de açúcares que normalmente são avessos à cristalização (por exemplo, D-frutose, sorbitol).
A modificação ultra-sónica da cristalização é interessante para a formulação de balas, produtos de confeitaria, pastas para barrar, gelados, chantilly e chocolate.

Hidrogenação ultra-sónica de óleos alimentares

A hidrogenação de óleos vegetais é um importante processo industrial em grande escala. Através da hidrogenação, os óleos vegetais líquidos são convertidos em gorduras sólidas ou semi-sólidas (por exemplo, margarina). Quimicamente, os ácidos gordos insaturados são convertidos durante o processo de transferência de fase catalisada reação de hidrogenação nos ácidos gordos saturados correspondentes através da adição de átomos de hidrogénio nas ligações duplas. Este processo catalítico pode ser acelerado por ultra-sons de alta potência. Um catalisador comummente utilizado é o níquel. As gorduras hidrogenadas são amplamente utilizadas como agentes de encurtamento em produtos de panificação. Uma vantagem das gorduras saturadas é a sua menor tendência para a oxidação e, por conseguinte, um menor risco de ranço.

Liquefação ultra-sónica do mel

O ultrassom oferece um método eficaz não térmico, cristais no mel para liquefazer e destruir a levedura, sem afetar a qualidade do mel.
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Estabilização ultra-sónica de sumos e smoothies

Como técnica não térmica de processamento de alimentos, os ultra-sons proporcionam um tratamento suave mas eficaz que intensifica os sabores e estabiliza e preserva sumos, batidos, molhos e purés. Os resultados dos tratamentos de sumo por ultra-sons incluem sabores melhorados, estabilização e preservação.
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Saiba como a sonicação preserva o sumo de morango adoçado com estévia, melhorando simultaneamente o perfil de nutrientes!

Envelhecimento do vinho por ultra-sons & licor

Os ultra-sons de potência auxiliam o envelhecimento do vinho e das bebidas espirituosas devido à sua capacidade de extração eficaz e à transferência de massa significativamente intensificada entre o tecido da madeira e a bebida alcoólica.
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O processo de fermentação do vinho, do mosto, da cerveja e do saquê também pode ser aumentado substancialmente. Foram alcançadas taxas de aceleração de 50% a 65%!
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Congelação de gelados acelerada por ultra-sons

Para a produção de gelados, é necessária uma mistura para gelados. Esta mistura de gelado é constituída por leite, leite em pó, natas, manteiga ou gordura vegetal, açúcar, massa seca, emulsionante, estabilizador, bem como aditivos como frutos, nozes, aromas e corantes. Esta mistura especial tem de ser homogeneizada e pasteurizada, sendo depois agitada lentamente durante o processo de congelação para evitar a formação de grandes cristais de gelo. Deste modo, são misturadas bolhas de ar muito pequenas (o chamado processo de aeração) para espumar o gelado, obtendo-se uma sobremesa fria com uma textura suave. Este é o passo do processo, onde a ultrassonografia pode ser aplicada para melhorar a qualidade do sorvete.
Durante o processo de congelação, formam-se cristais a partir da água sobrearrefecida. A morfologia dos cristais de gelo desempenha um papel importante no que respeita às propriedades físicas e texturais dos alimentos congelados e semi-congelados. Uma vez que o tamanho e a distribuição dos cristais de gelo são de especial importância para a qualidade dos produtos de tecido descongelado, no caso do gelado, são preferidos os cristais de gelo mais pequenos, uma vez que os cristais grandes resultam numa textura gelada. A nucleação é o fator mais importante para controlar a distribuição do tamanho dos cristais durante a cristalização. Assim, a taxa de congelação é normalmente o parâmetro utilizado para controlar o tamanho e a distribuição do tamanho dos cristais de gelo no gelado. Durante a batida e a congelação, é injetado ar para obter uma textura suave do gelado. O chamado "over-run", a quantidade de ar injetado, é proporcionado - especificamente para a receita específica - proporcionalmente ao volume combinado de sólidos e água. Assim, o over-run varia devido às diferentes formulações de gelado e aos fluxos de processamento. O sorvete padrão apresenta um excesso de 100%, o que significa que o produto final consiste em um volume igual de mistura de sorvete e bolhas de ar.
A utilização de homogeneizadores de ultra-sons de alta potência Hielscher proporciona uma melhor qualidade do gelado, reduzindo o tamanho dos cristais de gelo e evitando a incrustação de uma superfície de congelação. Uma melhor consistência e uma sensação mais cremosa na boca são alcançadas devido à redução do tamanho dos cristais de gelo e à melhor distribuição das bolhas de ar. Tempos de congelamento significativamente mais curtos levam a uma maior capacidade de processamento e a um processo de produção mais eficiente em termos energéticos.

Aeração ultra-sónica da massa

A aplicação de ultra-sons de potência durante a fase de mistura da massa melhora a qualidade do pão de ló em termos de menor dureza e maior elasticidade, coesão e resiliência do bolo. Para os testes, todos os ingredientes foram misturados seguindo o método "all-in", o que significa que a farinha integral de baixa proteína, o emulsionante, o amido de milho, o açúcar, o fermento em pó, o sal e os ovos inteiros frescos foram adicionados simultaneamente para formular a massa. Antes de ultra-sons, os ingredientes foram agitados uniformemente em conjunto de modo que o ultrassom é aplicado a uma mistura de massa uniforme. O bolo aerado por ultra-sons apresentou uma menor dureza, menor gomosidade e menor mastigabilidade, enquanto a elasticidade, a coesão e a resiliência do bolo foram ligeiramente superiores às do bolo de controlo.

Cristalização ultra-sónica e conchagem de chocolate

A sonicação é bem conhecida pela sua capacidade de extração. A partir da semente de cacau, a manteiga de cacau pode ser libertada das células através da moagem e extração por ultra-sons.
Os ultra-sons são uma técnica alternativa para quebrar os cristais de açúcar no chocolate e proporcionam assim efeitos semelhantes aos da conchagem.

Amaciamento ultrassónico da carne

A aplicação de ondas ultra-sónicas potentes à carne resulta na amaciação da estrutura da carne. Uma amaciação significativa é conseguida através da libertação de proteínas miofibrilares das células musculares. Para além do efeito de amaciamento, os ultra-sons melhoram também a capacidade de retenção de água e a coesão da carne.
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Sonicação em cozinhas e bares

Os processadores ultra-sónicos de alimentos também chegaram à cozinha gourmet. Os ultrassons da Hielscher são utilizados por chefes de cozinha de primeira qualidade, como o chefe Sang-Hoon Degeimbre, galardoado com duas estrelas Michelin.
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Sonicadores para processamento de alimentos Kosher e Halal

A Hielscher Ultrasonics pode fornecer certificação kosher ou halal para os seus sonicadores, mediante pedido. Isto significa que os sonicadores foram fabricados e processados de acordo com as diretrizes rigorosas destas leis dietéticas religiosas. A certificação Kosher garante que os sonicadores foram produzidos sem quaisquer subprodutos ou derivados animais, enquanto a certificação halal verifica que os sonicadores foram manuseados de uma forma consistente com os princípios dietéticos islâmicos.

Se necessitar de um sonicador Hielscher com certificação kosher ou halal, contacte-nos e teremos todo o prazer em providenciar a certificação necessária.