Sonicação e as suas múltiplas aplicações no processamento de alimentos

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

Apresentamos abaixo várias aplicações selecionadas dos sonicadores Hielscher no processamento de alimentos. Clique nas ligações específicas para obter informações aprofundadas sobre a aplicação do seu interesse!

Extração de aromas e compostos bioativos com ultrassons

A extração ultrassónica é amplamente utilizada na indústria alimentar para recuperar eficientemente compostos bioativos, moléculas aromáticas e proteínas através da aplicação de ultrassons de alta intensidade, que melhoram a transferência de massa e rompem as estruturas celulares. Os efeitos de cavitação resultantes aumentam o rendimento e a velocidade da extração, operando a baixas temperaturas, o que ajuda a preservar compostos sensíveis e permite um processamento limpo e escalável sem solventes agressivos.

A extração ultrassónica é habitualmente utilizada para extrair compostos bioativos. Entre os exemplos de destaque de extração ultrassónica incluem-se:

 

Nesta apresentação, damos a conhecer o fabrico de extratos vegetais. Explicamos os desafios da produção de extratos vegetais de alta qualidade e como um sonicador pode ajudar a superá-los. Esta apresentação mostra como funciona a extração ultrassónica. Ficará a conhecer as vantagens que pode esperar da utilização de um sonicador na extração e como integrar um extrator ultrassónico na sua produção de extratos.

 

Emulsificação ultrassónica de molhos, temperos e cremes

Ao aplicar sonicação a misturas de óleo/água, os chefs e os cientistas alimentares obtêm emulsões ultrafinas e estáveis – sem calor excessivo nem aditivos sintéticos. Desde molhos cremosos e vinagretes aveludados até cremes sem laticínios e espumas delicadas, a cavitação ultrassónica permite um controlo preciso do tamanho e da dispersão das gotículas.
Saiba mais sobre emulsões alimentares ultrassónicas!

Fermentação ultrassónica 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 ultrassónica aplicada às células bacterianas pode causar a sua destruição e, simultaneamente, a libertação de β-galactosidase. A β-galactosidase é uma enzima hidrolase muito utilizada na indústria de processamento do leite. A fermentação assistida por ultrassons é acelerada devido a uma hidrólise mais rápida da lactose, resultante da libertação de β-galactosidase das células das bifidobactérias induzida por ultrassons.
A homogeneização ultrassónica provoca a rutura dos glóbulos de gordura do leite e uma distribuição de tamanhos muito finos.
A sonicação pode acelerar a taxa de fermentação (redução do tempo total de produção até 40%) e melhorar as características de qualidade do iogurte, resultando numa maior viscosidade, num coágulo mais firme e numa textura superior.

Homogeneização ultrassónica do leite

O leite (por exemplo, de vaca, búfala, cabra ou camela) é uma emulsão ou um sistema coloidal constituído por glóbulos de gordura láctea num fluido de base aquosa que contém hidratos de carbono, proteínas e minerais dissolvidos. Como a gordura e a água tendem a separar-se em duas fases, o leite tem de ser homogeneizado para se obter um produto uniforme. A homogeneização consiste na distribuição uniforme das moléculas de gordura no líquido do leite. Os ultrassons são um método bem conhecido, utilizado em várias aplicações de processamento de laticínios. O tratamento ultrassónico do leite resulta em glóbulos de gordura homogeneizados, uniformes e distribuídos de forma homogénea. A homogeneização por ultrassons de alta potência também é eficaz para substitutos do leite de origem vegetal (veganos/sem laticínios), como o leite de coco ou o leite de soja.
O estudo de Sfakianakis e Tzia (2012) mostra que a homogeneização ultrassónica 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 dos MFG e a sua distribuição eram semelhantes aos do leite não tratado (comparar as fig. 1 e 2). Os ultrassons de amplitude média (267,5, 375 W) tiveram um bom efeito de homogeneização; o diâmetro médio dos MFG foi de 2 μm (Fig. 3, 4). Os ultrassons de amplitude mais elevada (750W) reduziram significativamente o tamanho dos MFG (Fig. 6), tornando-os quase impercetíveis ao microscópio ótico (ampliação de 100x); o seu diâmetro médio foi de 0,3 μm.

Chandrapala et al. (2012) investigaram o efeito da sonicação na caseína e no cálcio. Aplicaram ondas ultrassónicas (20kHz) a amostras de leite magro fresco, caseína micelar reconstituída e caseína em pó. Submeteram as amostras a sonicação até os glóbulos de gordura do leite serem reduzidos a aprox. 10nm. A análise do leite submetido a sonicação mostra que o tamanho das micelas de caseína permanece inalterado. Nos primeiros minutos de sonicação, ocorreu também um pequeno aumento da proteína solúvel do soro do leite e uma diminuição correspondente da viscosidade. O estudo determinou que as micelas de caseína são estáveis durante a sonicação e que a concentração de cálcio solúvel não é afetada pelo tratamento ultrassónico. [Chandrapala et al. 2012]

Cristalização ultrassónica do açúcar para confeitaria

A sonicação controlada permite iniciar a sementeira de cristais (criação de núcleos) e influenciar o crescimento dos cristais. Sob irradiação ultrassónica, formam-se cristais mais pequenos e, consequentemente, mais numerosos. Os ultrassons auxiliam o processo de cristalização de duas formas: em primeiro lugar, os ultrassons de potência são uma ferramenta muito eficaz para criar uma solução uniforme, que é a substância de partida para a cristalização. Na segunda fase, os ultrassons favorecem a formação de um grande número de núcleos. Enquanto uma nucleação deficiente cria um menor número de cristais grandes, uma nucleação eficiente forma uma grande quantidade de cristais pequenos e finos. No campo acústico, torna-se até possível iniciar a nucleação de açúcares que normalmente têm pouca tendência para cristalizar (por exemplo, D-frutose, sorbitol).
A modificação ultrassónica da cristalização é interessante para a formulação de rebuçados, produtos de confeitaria, cremes para barrar, gelados, natas batidas e chocolate.

Hidrogenação ultrassónica de óleos alimentares

A hidrogenação de óleos vegetais é um importante processo industrial em grande escala. Por hidrogenação, os óleos vegetais líquidos são convertidos em gorduras sólidas ou semissólidas (por exemplo, margarina). Quimicamente, os ácidos gordos insaturados são convertidos, durante a reação catalisada por transferência de fase de hidrogenação, nos ácidos gordos saturados correspondentes, através da adição de átomos de hidrogénio às ligações duplas. Este processo catalítico pode ser acelerado pela sonicação de alta potência. Um catalisador habitualmente 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, consequentemente, um menor risco de rancificação.

Liquefação ultrassónica do mel

Os ultrassons oferecem um método não térmico eficaz para liquefazer os cristais do mel e destruir as leveduras, sem afetar a qualidade do mel.
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Estabilização ultrassónica de sumos e batidos

Como técnica não térmica de processamento de alimentos, os ultrassons proporcionam um tratamento suave mas eficaz que intensifica os sabores e estabiliza e conserva sumos, batidos, molhos e purés. Os resultados dos tratamentos ultrassónicos de sumos incluem melhoria dos sabores, estabilização e conservação.
Leia aqui mais sobre a melhoria de sumos e batidos por ultrassons!
Leia mais sobre o processamento ultrassónico de tomate!
Saiba como a sonicação conserva o sumo de morango adoçado com estévia, melhorando simultaneamente o perfil nutricional!

Envelhecimento ultrassónico de vinho e bebidas espirituosas

Os ultrassons de potência auxiliam o tratamento de vinho e bebidas espirituosas com madeira de carvalho, devido à sua capacidade de extração eficaz e à transferência de massa significativamente intensificada entre o tecido da madeira e a bebida alcoólica.
Clique aqui para saber mais sobre as possibilidades do tratamento ultrassónico do vinho!
O processo de fermentação de vinho, mosto, cerveja e saqué também pode ser substancialmente acelerado. Foram alcançadas taxas de aceleração de 50% a 65%!
Para obter mais informações sobre a fermentação assistida por ultrassons, clique aqui!

Congelação de gelados acelerada por ultrassons

Para a produção de gelados, é necessária uma mistura para gelado. Esta mistura é constituída por leite, leite em pó, natas, manteiga ou gordura vegetal, açúcar, matéria seca, emulsionante, estabilizante, bem como aditivos como frutas, frutos de casca rija, 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. Neste processo, incorporam-se bolhas de ar muito pequenas (o chamado processo de aeração) para dar volume ao gelado, obtendo-se uma sobremesa fria de textura suave. É nesta etapa do processo que se pode aplicar a sonicação para melhorar a qualidade do gelado.
Durante o processo de congelação, formam-se cristais a partir de água sobrearrefecida. A morfologia dos cristais de gelo desempenha um papel importante nas propriedades de textura e nas propriedades físicas dos alimentos congelados e semicongelados. Como o tamanho e a distribuição dos cristais de gelo são particularmente importantes para a qualidade dos produtos de tecido descongelados, no caso dos gelados preferem-se cristais de gelo mais pequenos, porque os cristais grandes resultam numa textura com sensação de gelo. A nucleação é o fator mais importante para controlar a distribuição dos tamanhos dos cristais durante a cristalização. Assim, a velocidade de congelação é normalmente o parâmetro utilizado para controlar o tamanho e a distribuição dos tamanhos dos cristais de gelo no gelado. Durante o batimento e a congelação, injeta-se ar para obter a textura suave do gelado. O chamado «aumento de volume por incorporação de ar», a quantidade de ar injetado, é doseado – especificamente para cada receita – em proporção ao volume combinado de sólidos e água. Assim, o aumento de volume por incorporação de ar varia consoante as diferentes formulações de gelado e os fluxos de processamento. Um gelado padrão apresenta um aumento de volume por incorporação de ar de 100%, o que significa que o produto final é constituído por volumes iguais de mistura para gelado e de bolhas de ar.
A utilização de homogeneizadores ultrassónicos de alta potência Hielscher proporciona uma melhor qualidade do gelado, reduzindo o tamanho dos cristais de gelo e evitando a formação de incrustações numa superfície de congelação. Obtém-se uma melhor consistência e uma sensação mais cremosa na boca devido à redução do tamanho dos cristais de gelo e à melhoria da distribuição das bolhas de ar. Tempos de congelação significativamente mais curtos permitem uma maior capacidade de processamento e um processo de produção mais eficiente em termos energéticos.

Aeração ultrassónica de massa de bolo

Os produtos alimentares aerados, como o pão de ló, podem ser significativamente melhorados por sonicação. A aplicação de ultrassons de potência durante a fase de mistura da massa melhora a qualidade do pão de ló em termos de menor dureza e de maior elasticidade, coesividade e resiliência. Nos ensaios, todos os ingredientes foram misturados segundo o método «tudo em simultâneo», o que significa que a farinha integral com baixo teor de proteína, o emulsionante, o amido de milho, o açúcar, o fermento em pó, o sal e os ovos inteiros frescos foram adicionados simultaneamente para preparar a massa. Antes da sonicação, os ingredientes foram misturados de forma uniforme, para que os ultrassons fossem aplicados a uma mistura de massa homogénea. O bolo aerado por ultrassons apresentou menor dureza, menor gomosidade e menor mastigabilidade, enquanto a elasticidade, a coesividade e a resiliência foram ligeiramente superiores às do bolo de controlo.

Cristalização e conchagem ultrassónicas do chocolate

A sonicação é bem conhecida pela sua capacidade de extração. A manteiga de cacau pode ser libertada das células do grão de cacau por moagem e extração ultrassónicas.
Os ultrassons são uma técnica alternativa para quebrar os cristais de açúcar no chocolate, proporcionando assim efeitos semelhantes aos da conchagem.

Amaciamento ultrassónico da carne

A aplicação de ondas ultrassónicas potentes à carne resulta no amaciamento da sua estrutura. Obtém-se um amaciamento significativo através da libertação de proteínas miofibrilares das células musculares. Além do efeito de amaciamento, os ultrassons também melhoram a capacidade de retenção de água e a coesividade da carne.
Encontre aqui mais informações sobre o amaciamento da carne com ultrassons de potência e o sonicador MeatBuzzer!

Sonicação em cozinhas e bares

Os processadores ultrassónicos de alimentos também chegaram à cozinha gourmet. Os sonicadores Hielscher são utilizados por chefs de excelência, como o chef Sang-Hoon Degeimbre, distinguido com duas estrelas Michelin.
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Para receitas de cocktails com ultrassons, clique aqui!

 

Sonicadores para o 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 alimentares religiosas. A certificação kosher garante que os sonicadores foram produzidos sem quaisquer subprodutos ou derivados de origem animal, enquanto a certificação halal verifica que os sonicadores foram manuseados de forma compatível com os princípios alimentares islâmicos.

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