Sonicarea și multiplele sale aplicații în procesarea alimentelor

Ultrasunetele de putere oferă multiple posibilități pentru aplicații eficiente și fiabile de procesare a alimentelor. Cele mai frecvente aplicații din industria alimentară includ amestecarea și omogenizarea, emulsificarea, dispersarea, dezintegrarea celulelor și extracția materialului intracelular, activarea sau dezactivarea enzimelor (care depinde de intensitatea ultrasunetelor), conservarea, stabilizarea, dizolvarea și cristalizarea, hidrogenarea, frăgezirea cărnii, maturarea, învechirea și oxidarea, precum și degazarea și uscarea prin pulverizare.

Vă prezentăm mai jos diverse aplicații selectate ale sonicatoarelor Hielscher în procesarea alimentelor. Vă rugăm să faceți clic pe linkurile specifice pentru a obține informații detaliate despre aplicația care vă interesează!

Extracția aromelor și a compușilor bioactivi cu ajutorul ultrasunetelor

Extracția cu ultrasunete este utilizată pe scară largă în industria alimentară pentru recuperarea eficientă a compușilor bioactivi, a moleculelor de aromă și a proteinelor, prin aplicarea de ultrasunete de intensitate ridicată, care intensifică transferul de masă și perturbă structurile celulare. Efectele de cavitație rezultate cresc randamentul și viteza extracției, funcționând la temperaturi scăzute, ceea ce contribuie la conservarea compușilor sensibili și permite o procesare curată și scalabilă, fără solvenți agresivi.

Extracția cu ultrasunete este utilizată în mod obișnuit pentru extragerea compușilor bioactivi. Exemple proeminente de extracție cu ultrasunete includ:

 

În această prezentare vă introducem în producția de extracte vegetale. Explicăm provocările obținerii unor extracte vegetale de înaltă calitate și modul în care un sonicator vă poate ajuta să le depășiți. Această prezentare vă arată cum funcționează extracția cu ultrasunete. Veți afla ce beneficii puteți obține utilizând un sonicator pentru extracție și cum puteți integra un extractor cu ultrasunete în procesul de producție a extractelor.

 

Emulsificarea cu ultrasunete a sosurilor, dressingurilor și cremelor

Prin aplicarea sonicării amestecurilor ulei/apă, bucătarii și specialiștii în știința alimentelor obțin emulsii ultrafine și stabile – fără căldură excesivă sau aditivi sintetici. De la sosuri cremoase și vinegrete catifelate până la creme fără lactate și spume delicate, cavitația ultrasonică permite un control precis asupra dimensiunii picăturilor și a dispersiei.
Aflați mai multe despre emulsiile alimentare obținute cu ultrasunete!

Fermentarea iaurtului cu ultrasunete

Iaurtul este un produs lactat fermentat care poate fi obținut doar din lapte sau prin adăugarea de culturi bacteriene. Tulpinile de bifidobacterii (de ex. BB-12, BB-46, B breve) sunt probiotice frecvent utilizate pentru fermentarea iaurtului. Cavitația ultrasonică aplicată celulelor bacteriene poate provoca distrugerea acestora și, simultan, eliberarea de β-galactozidază. β-galactozidaza este o enzimă hidrolază utilizată intens în industria de procesare a laptelui. Fermentarea asistată cu ultrasunete este accelerată datorită unei hidrolize mai rapide a lactozei, rezultată din eliberarea indusă ultrasonic a β-galactozidazei din celulele de bifidobacterii.
Omogenizarea cu ultrasunete determină spargerea globulelor de grăsime din lapte și o distribuție foarte fină a dimensiunilor.
Sonicarea poate accelera viteza de fermentare (reducerea timpului total de producție cu până la 40%) și poate îmbunătăți caracteristicile de calitate ale iaurtului, rezultând o vâscozitate mai mare, un coagul mai ferm și o textură superioară.

Omogenizarea laptelui cu ultrasunete

Laptele (de ex. lapte de vacă, de bivoliță, de capră sau de cămilă) este o emulsie sau un sistem coloidal format din globule de grăsime lactată într-un fluid pe bază de apă care conține carbohidrați, proteine și minerale dizolvate. Deoarece grăsimea și apa tind să se separe în două faze, laptele trebuie omogenizat pentru a obține un produs uniform. Omogenizarea înseamnă distribuția uniformă a moleculelor de grăsime în lichidul laptelui. Ultrasunetele sunt o metodă bine cunoscută, utilizată pentru diverse aplicații în procesarea produselor lactate. Tratarea laptelui cu ultrasunete are ca rezultat globule de grăsime omogenizate, uniforme și distribuite uniform. Omogenizarea cu ultrasunete de putere mare este eficientă și pentru înlocuitorii de lapte (vegani/fără lactate) obținuți din plante, cum ar fi laptele de cocos sau laptele de soia.
Studiul realizat de Sfakianakis și Tzia (2012) arată că omogenizarea cu ultrasunete reduce dimensiunea globulelor de grăsime din lapte (MFG). Imaginile microscopice de mai jos arată efectele sonicării asupra dimensiunii picăturilor de grăsime din lapte. Amplitudinea scăzută (150W) nu a avut un efect de omogenizare satisfăcător (Fig.2) ; dimensiunea MFG și distribuția acestora au fost similare cu cele ale laptelui netratat (comparați fig. 1 și 2). Ultrasunetele de amplitudine medie (267,5, 375 W) au avut un efect bun de omogenizare; diametrul mediu al MFG a fost de 2 μm (Fig. 3, 4). Ultrasunetele de amplitudine mai mare (750W) au redus în mod decisiv dimensiunea MFG (Fig. 6), făcându-le abia vizibile la microscopul optic (mărire 100x); diametrul lor mediu a fost de 0,3 μm.

Chandrapala et al. (2012) au investigat efectul sonicării asupra cazeinei și calciului. Aceștia au aplicat unde ultrasonice (20kHz) unor probe de lapte degresat proaspăt, cazeină micelară reconstituită și cazeină pudră. Au sonicat probele până când globulele de grăsime din lapte au fost reduse la aprox. 10nm. Analiza laptelui sonicat arată că dimensiunea micelelor de cazeină rămâne neschimbată. În primele minute de sonicare s-au produs, de asemenea, o mică creștere a proteinelor din zer solubile și o scădere corespunzătoare a vâscozității. Studiul a stabilit că micelele de cazeină sunt stabile în timpul sonicării și că concentrația de calciu solubil nu este afectată de tratamentul cu ultrasunete. [Chandrapala et al. 2012]

Cristalizarea zahărului cu ultrasunete pentru produse de cofetărie

Sonicarea controlată permite inițierea însămânțării cristalelor (formarea de nuclee) și influențarea creșterii cristalelor. Sub iradiere ultrasonică se formează cristale mai mici și, prin urmare, mai numeroase. Ultrasunetele asistă procesul de cristalizare în două moduri: în primul rând, ultrasunetele de putere sunt un instrument foarte eficient pentru obținerea unei soluții uniforme, care este substanța de pornire pentru cristalizare. În a doua etapă, ultrasunetele favorizează formarea unui număr mare de nuclee. În timp ce o nucleație slabă generează un număr mai mic de cristale mari, o nucleație eficientă formează o cantitate mare de cristale mici, fine. În câmpul acustic devine chiar posibilă inițierea nucleației zaharurilor care în mod normal sunt refractare la cristalizare (de ex. D-fructoză, sorbitol).
Modificarea cu ultrasunete a cristalizării este interesantă pentru formularea bomboanelor, produselor de cofetărie, cremelor tartinabile, înghețatei, frișcăi și ciocolatei.

Hidrogenarea uleiurilor comestibile cu ultrasunete

Hidrogenarea uleiurilor vegetale este un proces industrial important, la scară largă. Prin hidrogenare, uleiurile vegetale lichide sunt transformate în grăsimi solide sau semisolide (de ex. margarină). Din punct de vedere chimic, acizii grași nesaturați sunt transformați în timpul reacției de hidrogenare catalizate prin transfer de fază în acizii grași saturați corespunzători, prin adăugarea de atomi de hidrogen la dublele legături. Acest proces catalitic poate fi accelerat prin sonicare de putere mare. Un catalizator utilizat frecvent este nichelul. Grăsimile hidrogenate sunt utilizate pe scară largă ca agenți de frăgezire a aluatului în produsele de panificație. Un avantaj al grăsimilor saturate este tendința lor mai redusă de oxidare și, prin urmare, un risc mai mic de râncezire.

Lichefierea mierii cu ultrasunete

Ultrasunetele oferă o metodă netermică eficientă pentru lichefierea cristalelor din miere și distrugerea drojdiilor, fără a afecta calitatea mierii.
Faceți clic aici pentru a afla mai multe!

Stabilizarea sucurilor și a smoothie-urilor cu ultrasunete

Ca tehnică netermică de procesare a alimentelor, ultrasunetele oferă un tratament blând, dar eficient, care intensifică aromele și stabilizează și conservă sucurile, smoothie-urile, sosurile și piureurile. Rezultatele tratării sucurilor cu ultrasunete includ arome îmbunătățite, stabilizare și conservare.
Citiți aici mai multe despre îmbunătățirea sucurilor și a smoothie-urilor cu ultrasunete!
Citiți mai multe despre procesarea tomatelor cu ultrasunete!
Aflați cum sonicarea conservă sucul de căpșuni îndulcit cu stevia, îmbunătățind în același timp profilul nutritiv!

Învechirea vinului și a băuturilor spirtoase cu ultrasunete

Ultrasunetele de putere asistă maturarea vinului și a băuturilor spirtoase cu lemn de stejar, datorită capacității lor eficiente de extracție și transferului de masă semnificativ intensificat dintre țesutul lemnos și băutura alcoolică.
Faceți clic aici pentru a afla mai multe despre posibilitățile tratării vinului cu ultrasunete!
Procesul de fermentare a vinului, mustului, berii și sake-ului poate fi, de asemenea, intensificat considerabil. S-au obținut rate de accelerare de 50% până la 65%!
Pentru mai multe informații despre fermentarea asistată cu ultrasunete, vă rugăm să faceți clic aici!

Congelarea accelerată cu ultrasunete a înghețatei

Pentru producția de înghețată este necesar un mix de înghețată. Acest mix de înghețată constă din lapte, lapte praf, smântână, unt sau grăsime vegetală, zahăr, substanță uscată, emulgator, stabilizator, precum și aditivi precum fructe, nuci, arome și coloranți. Acest amestec special trebuie omogenizat și pasteurizat, apoi este amestecat lent în timpul procesului de congelare pentru a preveni formarea cristalelor mari de gheață. Astfel, se încorporează bule de aer foarte mici (așa-numitul proces de aerare) pentru a spumifica înghețata, obținându-se un desert rece cu textură fină. Aceasta este etapa de proces în care se poate aplica sonicarea pentru a îmbunătăți calitatea înghețatei.
În timpul procesului de congelare, cristalele se formează din apa suprarăcită. Morfologia cristalelor de gheață joacă un rol important în ceea ce privește proprietățile texturale și fizice ale alimentelor congelate și semicongelate. Deoarece dimensiunea și distribuția cristalelor de gheață sunt de importanță deosebită pentru calitatea produselor tisulare decongelate, în cazul înghețatei sunt preferate cristalele de gheață mai mici, deoarece cristalele mari conduc la o textură cu aspect de gheață. Nucleația este cel mai important factor pentru controlul distribuției dimensiunilor cristalelor în timpul cristalizării. Astfel, viteza de congelare este de obicei parametrul utilizat pentru controlul dimensiunii și al distribuției dimensiunilor cristalelor de gheață din înghețată. În timpul baterii și congelării se injectează aer pentru a obține textura fină a înghețatei. Așa-numitul „over-run”, cantitatea de aer injectată, este proporționat – specific fiecărei rețete – proporțional cu volumul combinat al substanțelor solide și al apei. Așadar, over-run-ul variază în funcție de diferitele formulări de înghețată și de fluxurile de procesare. Înghețata standard prezintă un over-run de 100%, ceea ce înseamnă că produsul final constă dintr-un volum egal de mix de înghețată și bule de aer.
Utilizarea omogenizatoarelor cu ultrasunete de putere mare Hielscher asigură o calitate mai bună a înghețatei prin reducerea dimensiunii cristalelor de gheață și evitarea incrustării unei suprafețe de congelare. O consistență mai bună și o senzație mai cremoasă în gură se obțin datorită dimensiunii reduse a cristalelor din înghețată și distribuției îmbunătățite a bulelor de aer. Timpii de congelare semnificativ mai scurți conduc la o capacitate de proces mai mare și la un proces de producție mai eficient energetic.

Aerarea aluatului cu ultrasunete

Produsele alimentare aerate, cum ar fi pandișpanul, pot fi îmbunătățite semnificativ prin sonicare. Aplicarea ultrasunetelor de putere în etapa de amestecare a aluatului îmbunătățește calitatea pandișpanului în ceea ce privește o duritate mai redusă și o elasticitate, coeziune și reziliență mai mari ale prăjiturii. Pentru teste, toate ingredientele au fost amestecate împreună conform metodei „all-in”, ceea ce înseamnă că făina integrală cu conținut scăzut de proteine, emulgatorul, amidonul de porumb, zahărul, praful de copt, sarea și ouăle întregi proaspete au fost adăugate simultan pentru a formula aluatul. Înainte de sonicare, ingredientele au fost amestecate uniform, astfel încât ultrasunetele să fie aplicate unui amestec de aluat omogen. Prăjitura aerată cu ultrasunete a prezentat o duritate mai redusă, o gumozitate mai redusă și o mestecabilitate mai redusă, în timp ce elasticitatea, coeziunea și reziliența prăjiturii au fost ușor mai mari decât cele ale prăjiturii de control.

Cristalizarea și conșarea ciocolatei cu ultrasunete

Sonicarea este bine cunoscută pentru capacitatea sa de extracție. Din boabele de cacao, untul de cacao poate fi eliberat din celule prin măcinare și extracție cu ultrasunete.
Ultrasunetele reprezintă o tehnică alternativă pentru spargerea cristalelor de zahăr din ciocolată și oferă astfel efecte similare conșării.

Frăgezirea cărnii cu ultrasunete

Aplicarea undelor ultrasonice puternice asupra cărnii are ca rezultat frăgezirea structurii cărnii. O frăgezire semnificativă se obține prin eliberarea proteinelor miofibrilare din celulele musculare. Pe lângă efectul de frăgezire, ultrasunetele îmbunătățesc și capacitatea de reținere a apei și coeziunea cărnii.
Găsiți aici mai multe informații despre frăgezirea cărnii cu ultrasunete de putere și despre sonicatorul MeatBuzzer!

Sonicarea în bucătării și baruri

Procesoarele alimentare cu ultrasunete și-au găsit locul și în bucătăria gourmet. Ultrasonicatoarele Hielscher sunt utilizate de bucătari de top, precum bucătarul-șef Sang-Hoon Degeimbre, distins cu două stele Michelin.
Faceți clic aici dacă vă interesează rețeta faimosului său fond de creveți preparat cu ultrasunete!
Pentru rețete de cocktailuri cu ultrasunete, faceți clic aici!

 

Sonicatoare pentru procesarea alimentelor kosher și halal

Hielscher Ultrasonics poate furniza, la cerere, certificare kosher sau halal pentru sonicatoarele sale. Aceasta înseamnă că sonicatoarele au fost fabricate și procesate în conformitate cu ghidurile stricte ale acestor legi alimentare religioase. Certificarea kosher garantează că sonicatoarele au fost produse fără niciun subprodus sau derivat de origine animală, în timp ce certificarea halal atestă că sonicatoarele au fost manipulate într-un mod conform cu principiile alimentare islamice.

Dacă aveți nevoie de un sonicator Hielscher certificat kosher sau halal, vă rugăm să ne contactați și vom organiza cu plăcere certificarea necesară.