Ultrassom e suas múltiplas aplicações no processamento de alimentos

O ultrassom potente oferece múltiplas possibilidades para aplicações eficazes e confiáveis de processamento de alimentos. As aplicações mais comuns na indústria alimentícia incluem a mistura & homogeneização, emulsificação, dispersão, ruptura celular e extração de material intracelular, ativação ou desativação de enzimas (que depende da intensidade do ultrassom), preservação, estabilização, dissolução e cristalização, hidrogenação, amaciamento da carne, maturação, envelhecimento e oxidação, bem como desgaseificação e secagem por pulverização.

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

Extração de Aromas e Compostos Bioativos usando Ultrassom

A ultrassonografia é um método bem conhecido e confiável quando se trata da extração de matéria intracelular.
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Fermentação ultrassônica de iogurte

O iogurte é um produto lácteo fermentado que pode ser produzido apenas pelo leite ou pela adição de culturas bacterianas. Cepas de bifidobactérias (por exemplo, BB-12, BB-46, B breve) são probióticos comuns usados para fermentação de iogurte. A cavitação ultrassônica aplicada às células bacterianas pode causar sua destruição e, simultaneamente, a liberação de β-galactosidase. β-galactosidase é uma enzima hidrolase muito utilizada na indústria de processamento de leite. A fermentação assistida por ultrassom é acelerada devido a uma hidrólise mais rápida da lactose resultante da liberação induzida por ultrassom de β-galactosidase das células da bifidobactéria.
A homogeneização ultrassônica efetua 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 de até 40%) e melhorar as características de qualidade do iogurte, resultando em maior viscosidade, coágulo mais forte e textura superior.

Homogeneização ultrassônica do leite

O leite (por exemplo, leite de vaca, búfala, cabra ou camelo) é uma emulsão ou sistema coloidal que consiste em glóbulos de gordura de manteiga dentro de um fluido à base de água que contém carboidratos, proteínas e minerais dissolvidos. Como a gordura e a água tendem a se separar em duas fases, o leite deve ser homogeneizado para obter um produto uniforme. 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 ultrassônico do leite resulta em glóbulos de gordura homogeneizados, que são uniformemente distribuídos. A homogeneização por ultrassom de alta potência também é eficaz para substitutos do leite (vegano/sem laticínios) derivados de plantas como leite de coco ou leite de soja.
O estudo de Sfakianakis e Tzia (2012) mostra que a homogeneização ultrassônica 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. A baixa amplitude (150W) não teve um efeito de homogeneização satisfatório (Fig.2); o tamanho do MFG e sua distribuição foram semelhantes ao leite não tratado (compare as fig. 1 e 2). O ultrassom de média amplitude (267,5, 375 W) teve um bom efeito de homogeneização; O diâmetro médio do MFG foi de 2 μm (Fig. 3, 4). O ultrassom de maior amplitude (750W) reduziu o tamanho do MFG de forma crucial (Fig. 6), tornando-os pouco visíveis no microscópio óptico (ampliação de 100x); seu tamanho médio de diâmetro foi de 0,3 μm.

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

Chandrapala et al. (2012) investigaram o efeito da ultrassonografia na caseína e no cálcio. Eles aplicaram ondas ultrassônicas (20kHz) a amostras de leite fresco desnatado, caseína micelar reconstituída e caseína em pó. Eles sonicaram as amostras até que os glóbulos de gordura do leite fossem reduzidos para aprox. 10 nm. A análise do leite sonicado mostra que o tamanho das micelas de caseína permanece inalterado. Um pequeno aumento na proteína de soro de leite solúvel e uma diminuição correspondente na 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 ultrassônico. [Chandrapala et al. 2012]

Cristalização ultrassônica de açúcar para confeitaria

A sonicação controlada permite iniciar a semeadura do cristal (criação de núcleos) e influenciar o crescimento do cristal. Sob irradiação ultrassônica, formam-se cristais menores e, portanto, mais. O ultrassom auxilia o processo de cristalização de duas maneiras: Em primeiro lugar, o ultrassom de potência é uma ferramenta muito eficaz para criar uma solução uniforme, que é a substância inicial para a cristalização. No segundo estágio, o ultrassom suporta a formação de um grande número de núcleos. Enquanto a nucleação deficiente cria um número menor de cristais grandes, a nucleação eficiente forma uma grande quantidade de cristais pequenos de tamanho fino. No campo acústico, torna-se possível iniciar a nucleação de açúcares que normalmente são avessos à cristalização (por exemplo, D-frutose, sorbitol).
A modificação ultrassônica da cristalização é interessante para a formulação de doces, confeitaria, pastas, sorvetes, chantilly e chocolate.

Hidrogenação ultrassônica de óleos comestíveis

A hidrogenação de óleos vegetais é um importante processo industrial em larga escala. Por hidrogenação, os óleos vegetais líquidos são convertidos em gorduras sólidas ou semi-sólidas (por exemplo, margarina). Quimicamente, os ácidos graxos insaturados são convertidos durante o transferência de fase catalisada reação de hidrogenação em seus ácidos graxos saturados correspondentes pela adição de átomos de hidrogênio nas ligações duplas. Este processo catalítico pode ser acelerado por ultrassom de alta potência. Um catalisador comumente usado é o níquel. As gorduras hidrogenadas são amplamente utilizadas como agentes de encurtamento em produtos de panificação. Uma vantagem das gorduras saturadas é sua menor tendência à oxidação e, portanto, um menor risco de ranço.

Liquefação ultrassônica de mel

O ultrassom oferece um método não térmico eficaz, cristais no mel para liquefazer e destruir a levedura, sem afetar a qualidade do mel.
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Estabilização Ultrassônica de Sucos e Smoothies

Como uma técnica de processamento alimentar não térmico, o ultrassom fornece um tratamento suave, mas eficaz, que intensifica os sabores e estabiliza e preserva sucos, smoothies, molhos e purês. Os resultados dos tratamentos ultrassônicos com suco incluem sabores aprimorados, estabilização e preservação.
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Envelhecimento ultrassônico do vinho & licor

O ultrassom potente auxilia a imersão de vinhos e bebidas espirituosas devido à sua capacidade de extração eficaz e à transferência de massa significativamente intensificada entre o tecido lenhoso e a bebida alcoólica.
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O processo de fermentação do vinho, mosto, cerveja e saquê também pode ser aumentado substancialmente. Taxas de aceleração de 50% a 65% foram alcançadas!
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Congelamento de sorvete acelerado por ultrassom

Para a produção de sorvete, é necessária uma mistura de sorvete. Esta mistura de sorvete é composta por leite, leite em pó, creme, manteiga ou gordura vegetal, açúcar, massa seca, emulsificante, estabilizante, além de aditivos como frutas, nozes, sabores e corantes. Esta mistura especial deve ser homogeneizada e pasteurizada, depois é agitada lentamente durante o processo de congelamento para evitar a formação de grandes cristais de gelo. Assim, bolhas de ar muito pequenas são misturadas (o chamado processo de aeração) para espumar o sorvete, obtendo uma sobremesa fria de textura suave. Esta é a etapa do processo, onde a ultrassonografia pode ser aplicada para melhorar a qualidade do sorvete.
Durante o processo de congelamento, os cristais são formados a partir de água super-resfriada. A morfologia dos cristais de gelo desempenha um papel importante em relação às propriedades texturais e físicas dos alimentos congelados e semicongelados. Como o tamanho e a distribuição dos cristais de gelo são de especial importância para a qualidade dos produtos de tissue descongelados, para o sorvete, cristais de gelo menores são preferidos porque cristais grandes resultam em uma textura gelada. A nucleação é o fator mais importante para controlar a distribuição do tamanho do cristal durante a cristalização. Assim, a taxa de congelamento é geralmente o parâmetro usado para controlar o tamanho e a distribuição de tamanho dos cristais de gelo no sorvete. Durante a batida e congelamento, o ar é injetado para obter a textura suave do sorvete. O chamado "over-run", a quantidade de ar injetada, é proporcional – especificamente à receita específica – proporcionalmente ao volume combinado de sólidos e água. Portanto, o excesso varia devido às diferentes formulações de sorvete e aos fluxos de processamento. O sorvete padrão mostra um excesso de 100%, o que significa que o produto final consiste em um volume igual de mistura de sorvete e bolhas de ar.
O uso de homogeneizadores de ultrassom de alta potência Hielscher proporciona uma melhor qualidade de sorvete, reduzindo o tamanho do cristal de gelo e evitando a incrustação de uma superfície de congelamento. Uma melhor consistência e uma sensação mais cremosa na boca são alcançadas devido ao tamanho reduzido do cristal do sorvete e à distribuição aprimorada das bolhas de ar. Tempos de congelamento significativamente mais curtos levam a uma maior capacidade de processo e a um processo de produção mais eficiente em termos de energia.

Aeração ultrassônica da massa

Produtos alimentícios aerados, como pão de ló, podem ser significativamente melhorados pela sonicação. A aplicação de ultrassom de potência durante o estágio 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 farinha integral com baixo teor de proteína, emulsificante, amido de milho, açúcar, fermento em pó, sal e ovos inteiros frescos foram adicionados simultaneamente para formular a massa. Antes da sonicação, os ingredientes foram misturados uniformemente para que o ultrassom seja aplicado a uma mistura de massa uniforme. A torta aerada por ultrassom apresentou menor dureza, menor gomosidade e menor mastigabilidade, enquanto a elasticidade, coesão e resiliência da torta foram ligeiramente maiores do que a da torta controle.

Cristalização ultrassônica e conchagem de chocolate

A sonicação é bem conhecida por sua capacidade de extração. A partir do grão de cacau, a manteiga de cacau pode ser liberada das células por moagem e extração ultrassônica.
O ultrassom é uma técnica alternativa para quebrar os cristais de açúcar no chocolate e fornece efeitos semelhantes aos da conchagem.

Amaciamento ultrassônico de carne

A aplicação de poderosas ondas ultrassônicas à carne resulta na amaciação da estrutura da carne. Uma amaciação significativa é alcançada pela liberação de proteínas miofibrilares das células musculares. Além do efeito de amaciamento, o ultrassom melhora a capacidade de ligação à água e a coesão da carne.
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Sonicação em cozinhas e bares

Os processadores de alimentos ultrassônicos também chegaram à cozinha gourmet. Os ultrassônicos Hielscher são usados por chefs premium, como o chef Sang-Hoon Degeimbre, premiado 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 seus sonicadores mediante solicitação. Isso significa que os sonicadores foram fabricados e processados de acordo com as diretrizes estritas dessas leis dietéticas religiosas. A certificação Kosher garante que os sonicadores foram produzidos sem subprodutos ou derivados animais, enquanto a certificação halal verifica se os sonicadores foram manuseados de maneira consistente com os princípios dietéticos islâmicos.

Se você precisar de um sonicador Hielscher com certificação kosher ou halal, entre em contato conosco e teremos o maior prazer em providenciar a certificação necessária.