Eficiență și calitate superioare în producția de lapte din nuci cu ultrasunete

Laptele din nuci și alternativele vegetale la lapte reprezintă un segment alimentar în creștere. Pentru producția de lapte din nuci și de analogi vegetali ai laptelui, extracția și omogenizarea cu ultrasunete au demonstrat mari avantaje față de tehnicile convenționale. Ultrasunetele de mare putere cresc randamentul, stabilitatea produsului, conținutul de nutrienți și eficiența generală a procesării.

Randamente mai mari de lapte din nuci cu ultrasunete de putere

Extracția cu ultrasunete este bine cunoscută ca metodă fiabilă și foarte eficientă pentru creșterea randamentului de uleiuri, proteine, polizaharide și micronutrienți de origine vegetală. Prin urmare, sonicarea este utilizată în producția de înlocuitori vegetali ai laptelui, de ex. obținuți din migdale, caju, nucă de cocos, alune de pădure, arahide, susan, soia, migdale țufă, ovăz, orez, cânepă, mazăre, fistic, nuci, amarant sau quinoa. Materia primă pentru laptele din nuci și alte alternative vegetale la lapte este adesea scumpă, iar randamentele de extracție mai mari din aceste materii prime reduc costurile de producție și îmbunătățesc eficiența producției.

Cum crește extracția cu ultrasunete randamentul?

Principiul de funcționare al extracției cu ultrasunete este cavitația acustică. Mecanismul de intensificare a extracției al ultrasunetelor de joasă frecvență și intensitate ridicată este atribuit în principal fenomenului de cavitație acustică. Când bulele de cavitație implodează pe suprafața materialului vegetal, eroziunea și sonoporația rup matricea celulelor vegetale (cum ar fi nucile macerate, semințele, leguminoasele și frunzele), ceea ce duce la distrugerea structurii celulare și la eliberarea substanțelor intracelulare precum proteine, lipide, polizaharide, fibre, vitamine, minerale și fitochimicale. Transferul de masă astfel intensificat facilitează eliberarea moleculelor precum proteine, lipide, polizaharide și fitochimicale.
Forțele de forfecare generate cu ultrasunete îmbunătățesc pătrunderea solventului în matricea celulară a materiei vegetale și, respectiv, permeabilitatea membranelor celulare. (Vă rugăm să rețineți că termenul solvent este utilizat în sens larg și include orice lichid, de ex. apa). Aceste mecanisme ale ultrasunetelor de putere sunt responsabile pentru intensificarea semnificativă a procesului obținută atunci când sonicarea este aplicată pentru extracția produselor alimentare din materii prime vegetale. Deoarece cavitația ultrasonică generează forțe atât de intense, aceasta determină o dezintegrare a celulelor și o amestecare foarte eficiente la nivel macro și micro. În plus, pătrunderea solventului, dizolvarea compușilor bioactivi și transferul de masă sunt îmbunătățite semnificativ. Acest lucru face extracția asistată de ultrasunete foarte eficace, rezultând randamente superioare de extract într-un timp de proces scurt.

Stabilitate îmbunătățită a laptelui din nuci cu ultrasunete

Sonicarea de intensitate ridicată și joasă frecvență este o metodă eficace și fiabilă pentru îmbunătățirea stabilității fizice a suspensiilor, precum și a stabilității microbiene a produselor alimentare (de ex., laptele din nuci și alți înlocuitori ai laptelui).

Stabilitate fizico-chimică a laptelui din nuci îmbunătățită cu ultrasunete

Utilizate pe scară largă pentru omogenizarea și emulsionarea produselor alimentare, ultrasunetele de mare putere reprezintă o tehnică non-termică foarte eficientă pentru obținerea unor produse alimentare foarte omogene și stabile pe termen lung. Omogenizarea cu ultrasunete reduce diametrul picăturilor de grăsime la o dimensiune uniformă, foarte mică, și dispersează uniform particulele solide precum amidonurile, zaharurile și fibrele. Astfel, omogenizarea cu ultrasunete îmbunătățește semnificativ stabilitatea fizico-chimică a laptelui din nuci și a altor tipuri de lapte vegetal, astfel încât separarea nedorită a fazelor este prevenită.
Lu et al. (2019) investighează efectele sonicării de mare putere asupra laptelui de cocos. Tratamentul prin sonicare a redus dimensiunea particulelor laptelui de cocos și a omogenizat distribuția picăturilor și a solidelor în sistem. În comparație cu laptele de cocos emulsionat mecanic, tratamentul cu ultrasunete a avut un efect semnificativ asupra uniformității sistemului de emulsie (p < 0,05). În plus, s-a observat că sonicarea a favorizat încapsularea amilozei în enzima amilază în stratul interfacial.
Iswarin și Permadi (2012) au investigat modul în care sonicarea afectează diametrul picăturilor băuturilor din lapte pe bază de cocos, studiind diverse combinații de intensitate ultrasonică. Procesarea cu ultrasunete a redus diametrul picăturilor, iar reducerea dimensiunii a crescut la o intensitate mai mare a ultrasunetelor.

Stabilitate microbiană a laptelui din nuci îmbunătățită cu ultrasunete

S-a demonstrat că sonicarea reduce încărcătura microbiană în produsele lactate, sucurile de fructe și alte alimente lichide. Prin urmare, pasteurizarea cu ultrasunete a fost adoptată și în procesul de conservare a alternativelor la lapte, pentru a îmbunătăți stabilitatea microbiană a înlocuitorilor de lapte din nuci și a altor înlocuitori vegetali ai laptelui.
Iorio et al. (2019) au studiat inactivarea cu ultrasunete a Escherichia coli O157:H7 și Listeria monocytogenes în laptele de migdale și au putut demonstra că pasteurizarea cu ultrasunete provoacă leziuni subletale agenților patogeni, ceea ce duce la o durată de valabilitate crescută. De exemplu, tratamentul de pasteurizare cu ultrasunete a redus semnificativ nivelul de E. coli O157:H7 de la 5,12 la 3,81 log CFU/mL și a scăzut rata de creștere (µmax) (de la 1,19 la 0,79 (log CFU/mL)/zi).

Conținut mai ridicat de nutrienți prin extracția cu ultrasunete a laptelui din nuci

Micronutrienții precum vitaminele, polifenolii și antioxidanții se află în matricea celulară a plantelor. Pentru a elibera eficient acești micronutrienți, sunt necesare dezintegrarea completă a celulelor și o micro-amestecare intensă între materia celulară și solvent. Așa cum s-a descris mai sus, extracția cu ultrasunete este foarte eficientă în dezintegrarea celulelor și eliberarea lipidelor, proteinelor, polizaharidelor, fibrelor și fitochimicalelor din matricea celulară. Extracția cu ultrasunete este o metodă foarte eficientă pentru izolarea întregii cantități de fitochimicale din materialele vegetale într-un proces de extracție rapid. Aplicarea ultrasunetelor de mare putere produce efecte puternice de cavitație, perturbații / turbulențe și curgeri de lichid de mare viteză, care spală fitochimicalele din interiorul celulelor. Fiind o metodă de extracție non-termică, degradarea termică a acestor micronutrienți sensibili este prevenită atunci când se utilizează sonicarea.

Cinetica conținutului fenolic total (exprimat ca eq mg naringenină/g migdale) cu și fără sonicare, folosind UIP1000hdT. Extracția cu ultrasunete a crescut conținutul fenolic total cu 258 %.
Datele reprezintă mediile ± SD, n = 3. Ultrasunete (galben) versus fără ultrasunete (portocaliu).
Grafic și studiu: Tabib et al., 2020

Eficiență superioară în producția de lapte din nuci cu ultrasunete

Randamentele mai mari, profilul nutrițional îmbunătățit și durata redusă de procesare sunt doar câteva dintre avantaje atunci când vine vorba de eficiența superioară a procesării cu ultrasunete a laptelui din nuci și a băuturilor fără lactate. Consumul redus de energie, întreținerea redusă și funcționarea 24/7 sunt factori suplimentari care contribuie la eficiența generală excepțională a procesării cu ultrasunete. Omogenizatoarele cu ultrasunete de înaltă performanță Hielscher pot funcționa 24/7 în regim de solicitare intensă și pot procesa volume mari în flux continuu. Procesoarele cu ultrasunete Hielscher au o eficiență energetică generală remarcabilă. Robustețea și întreținerea redusă mențin, de asemenea, costurile operaționale scăzute.

Ce spun cercetările despre procesarea alimentelor cu ultrasunete

„Ultrasunetele s-au dezvoltat într-o măsură necondiționată în ultimul deceniu. Și-au găsit aplicarea în industria sucurilor de fructe și a băuturilor datorită efectelor dorite multifuncționale. Tehnologia este ieftină, simplă, fiabilă, ecologică și foarte eficientă în conservarea sucurilor, cu atribute de calitate îmbunătățite.” (Dolas et al., 2019)

„Sonicarea este o tehnologie emergentă care poate îmbunătăți calitatea alimentelor și reduce pierderea de nutrienți.” (Cheok et al., 2013)

Procesoare alimentare cu ultrasunete pentru producția industrială de lapte din nuci

Hielscher Ultrasonics proiectează, produce și distribuie sisteme de procesare alimentară cu ultrasunete de înaltă performanță pentru producția industrială continuă de lapte din nuci (cum ar fi laptele de caju, migdale, alune de pădure, nuci, arahide, cocos) și de înlocuitori vegetali ai laptelui (cum ar fi laptele de orez, soia, alac, ovăz, susan, semințe de in, mazăre și laptele fermentat de migdale țufă).
Utilizarea procesării alimentare cu ultrasunete oferă avantaje majore, fiind o metodă non-termică, pur mecanică, care conduce la produse finale îmbunătățite, reduce timpul de procesare și este mai ecologică.
Sistemele Hielscher de procesare alimentară cu ultrasunete sunt utilizate pentru aplicații multiple, fiind o tehnologie sigură, fiabilă și rentabilă pentru producerea de alimente și băuturi de înaltă calitate. Instalarea și operarea tuturor procesoarelor cu ultrasunete Hielscher sunt simple: acestea necesită foarte puțin spațiu și pot fi ușor integrate ulterior în instalațiile de procesare existente.
Hielscher Ultrasonics are o lungă experiență în aplicarea ultrasunetelor de putere în industria alimentară și a băuturilor, precum și în multe alte ramuri industriale. Procesoarele noastre cu ultrasunete sunt echipate cu sonotrode și celule de flux (componentele în contact cu lichidul) ușor de curățat (curățare pe loc CIP / sterilizare pe loc SIP). Procesoarele industriale cu ultrasunete Hielscher Ultrasonics pot furniza amplitudini foarte mari. Amplitudini de până la 200µm pot fi menținute ușor în regim continuu, în funcționare 24/7. Amplitudinile mari sunt importante pentru a obține o distribuție omogenă a particulelor și pentru a inactiva microorganismele mai rezistente (de ex., bacteriile gram-pozitive). Pentru amplitudini și mai mari, sunt disponibile sonotrode cu ultrasunete personalizate. Toate sonotrodele și reactoarele cu celulă de flux cu ultrasunete pot fi operate la temperaturi și presiuni ridicate, ceea ce permite o termo-mano-sonicare fiabilă (sonicare combinată cu temperatură și presiune ridicate) și o extracție și stabilizare foarte eficiente.
Tehnologia de ultimă generație, performanța ridicată și software-ul sofisticat fac din echipamentele Hielscher Ultrasonics niște cai de povară fiabili în linia dumneavoastră de extracție, omogenizare și pasteurizare a alimentelor. Cu o amprentă redusă și opțiuni versatile de instalare, ultrasonicatoarele Hielscher pot fi integrate cu ușurință sau adăugate ulterior în liniile de producție existente.
Vă rugăm să ne contactați acum pentru a afla mai multe despre caracteristicile și capacitățile sistemelor noastre de extracție, omogenizare și pasteurizare cu ultrasunete. Vom fi bucuroși să discutăm aplicația dumneavoastră!

Tabelul de mai jos vă oferă o indicație privind capacitatea aproximativă de procesare a ultrasonicatoarelor noastre: