Application d'équipements à ultrasons dans le traitement des confitures, des sauces et des purées d'aliments pour bébés

Application d'équipements à ultrasons dans le traitement des confitures, des sauces et des purées d'aliments pour bébés

Dans l'industrie alimentaire moderne, les produits tels que les confitures, les sauces et les purées pour bébés, bien que distincts les uns des autres, exigent tous des normes élevées en matière de finesse des particules, d'uniformité, de stabilité, de sensation en bouche et d'uniformité du produit.

Bien que les équipements traditionnels, tels que les mélangeurs à grande vitesse, les broyeurs colloïdaux et les homogénéisateurs mécaniques, puissent répondre aux besoins de production de base, des défis persistent souvent lors du traitement de matériaux à haute viscosité, de particules fines, de mélanges huile-eau ou d'aliments contenant des fibres naturelles ; ces problèmes incluent une répartition inégale des particules, une séparation des phases, des bulles d'air excessives et une qualité incohérente entre les lots.

La technologie ultrasonique exploite les vibrations mécaniques à haute fréquence et les effets de cavitation pour améliorer davantage les processus tels que la dispersion des particules, l'émulsification, l'homogénéisation et le dégazage dans les systèmes liquides.

Par conséquent, la technologie de traitement par ultrasons est de plus en plus adoptée comme méthode permettant d’améliorer les capacités de traitement dans la production de confitures, de sauces, d’aliments pour bébés et d’autres produits alimentaires à haute valeur ajoutée.

I. Pourquoi le traitement par ultrasons est-il nécessaire dans la transformation des aliments ?

Les bouillies alimentaires ne sont généralement pas des liquides simples et homogènes.

Par exemple:

Les confitures peuvent contenir de la pulpe de fruit, de la peau, de la pectine et des fibres naturelles ;

Le ketchup, la sauce chili et les vinaigrettes peuvent contenir des particules végétales, des huiles, une phase aqueuse et divers ingrédients aromatisants ;

Les purées d'aliments pour bébés nécessitent généralement une texture plus fine et plus uniforme, ainsi qu'une granulométrie et une stabilité du produit contrôlées.

L'agitation mécanique traditionnelle repose principalement sur des turbines pour générer le cisaillement et la circulation.

En revanche, les ultrasons génèrent un grand nombre de minuscules bulles de cavitation dans le liquide. À mesure que ces bulles se forment, se dilatent et s’effondrent rapidement, elles créent des micro-jets localisés à grande vitesse, des forces de cisaillement et une agitation intense du liquide.

Ces effets contribuent à :

· Disperser les particules de nourriture

·Décomposer les grands agglomérats

·Améliorer le mélange huile-eau

·Améliorer le transfert de masse solide-liquide

·Réduire l'agglomération localisée

·Améliorer l'uniformité du produit

· Réduire un peu d'air emprisonné

Par conséquent, les ultrasons servent d’étape d’intensification des processus mécaniques d’agitation, d’homogénéisation et d’émulsification.

II. Traitement des confitures par ultrasons : Améliorer l’onctuosité et l’uniformité

La confiture est généralement composée d'ingrédients tels que des fruits, du sucre, de l'eau et de la pectine.

Lors de la production, l'état de dispersion de la pulpe de fruit et des fibres végétales affecte directement le produit final :

·Sensation en bouche

·Apparence

·Stabilité

·étalabilité

·Cohérence du produit

Avec une agitation traditionnelle, un cisaillement insuffisant peut conduire à la formation de grosses particules de fruits ou d'agglomérats de fibres.

Le traitement par ultrasons peut encore améliorer la dispersion des particules.

1. Améliorer la dispersion des particules de fruits

L'action mécanique générée par les ultrasons réduit l'agglomération des particules, permettant à la pulpe et aux fibres du fruit de se disperser plus uniformément dans la matrice de la confiture.

Des tests de processus basés sur des formulations de produits spécifiques peuvent être effectués pour les bases de fruits telles que la fraise, la myrtille, la mangue, la pêche et la pomme.

2. Améliorer la dispersion de la pectine

La pectine est un composant structurel crucial dans de nombreux produits de confiture.

Si la pectine n’est pas suffisamment dispersée, une agglomération localisée peut se produire.

Les ultrasons améliorent le mélange et la dispersion dans le liquide, aidant ainsi la pectine à se répartir plus uniformément. 3. Améliorer la texture du produit

Pour les produits de confiture nécessitant une texture plus fine et plus uniforme, les ultrasons peuvent servir de processus d’intensification après un mélange ou une homogénéisation traditionnelle.

Le résultat final dépend de facteurs tels que le type de fruit, la taille des particules, la teneur en matières solides, la viscosité et les paramètres de traitement par ultrasons.

III. Traitement par ultrasons des sauces : émulsification, dispersion et stabilité

Les sauces représentent une application très prometteuse pour la transformation alimentaire par ultrasons.

Les produits tels que le ketchup, la sauce chili, la vinaigrette, la mayonnaise, la sauce barbecue, les vinaigrettes et diverses sauces composées contiennent généralement des ingrédients aux propriétés diverses.

Par exemple:

Eau + Huile + Particules végétales + Épices + Protéines + Épaississants

Ces différents composants sont sujets à la séparation, à la sédimentation ou à l'agglomération.

Les ultrasons améliorent les forces de cisaillement et les turbulences au sein du liquide, améliorant ainsi la dispersion des différents composants.

1. Émulsification par ultrasons

Dans les systèmes huile-eau, les ultrasons peuvent décomposer de grosses gouttelettes en gouttelettes beaucoup plus fines.

La réduction de la taille des gouttelettes permet à la phase huileuse de se disperser plus uniformément au sein de la phase continue.

Par conséquent, les ultrasons peuvent contribuer à l’émulsification de produits tels que :

· Vinaigrettes

·Mayonnaise

· Vinaigrettes émulsionnées

·Sauces chili à base d'huile

·Sauces composées

Il convient de noter que l’efficacité de l’émulsification dépend non seulement de la puissance des ultrasons mais également de facteurs tels que l’émulsifiant utilisé, le rapport huile/eau, la viscosité, la température et la formulation spécifique.

2. Dispersion des épices et des particules végétales

De nombreuses sauces contiennent des ingrédients tels que :

·Piments

·Ail

·Oignon

·Gingembre

·Herbes

·Épices

·Fibres végétales

Si ces particules solides ne sont pas suffisamment dispersées, elles ont tendance à se déposer ou à créer des gradients de concentration localisés.

L'agitation fluide générée par les ultrasons permet de répartir ces particules plus uniformément dans la sauce.

3. Réduire le risque de séparation

Pour les systèmes alimentaires sujets à la séparation de phases, les ultrasons peuvent améliorer l’uniformité des émulsions et des suspensions.

Par conséquent, il peut servir de processus supplémentaire aux équipements traditionnels de mélange à grande vitesse et d’homogénéisation mécanique. IV. Application des ultrasons aux purées pour nourrissons

Les purées pour nourrissons ont généralement des exigences plus strictes en matière de texture et d'uniformité du produit que les aliments ordinaires.

Les consommateurs s’attendent généralement à ce que les produits soient :

Fin, uniforme et lisse, sans particules grossières visibles.

Le potentiel du traitement par ultrasons peut donc être exploré pour les purées à base de pommes, de bananes, de citrouilles, de carottes, de légumes et de viande, ainsi que pour les purées composées.

1. Améliorer l'uniformité de la purée

Les fruits et légumes crus contiennent généralement :

· Cellules végétales

· Fibres

· Pectine

· Amidon

· Humidité

Même après un broyage traditionnel, des agglomérats de particules et de fibres peuvent persister.

Les ultrasons peuvent encore améliorer la dispersion des particules dans la phase liquide, ce qui donne lieu à un système plus uniforme.

2. Améliorer la sensation en bouche

Pour les aliments pour nourrissons nécessitant une texture très fine, les ultrasons peuvent servir d’étape de post-traitement après broyage, cisaillement et homogénéisation.

En contrôlant avec précision l'amplitude des ultrasons, la durée du traitement et la température, la texture du produit peut être adaptée à des matières premières spécifiques.

Il est cependant important de souligner :

Pour les aliments pour nourrissons, une « puissance ultrasonique plus élevée » n’est pas nécessairement meilleure.

Un traitement excessif peut affecter la structure du produit et certains ingrédients sensibles ; par conséquent, une validation du processus basée sur la formulation spécifique est requise.

3. Réduire l’entraînement de l’air

Le mélange mécanique à grande vitesse a tendance à introduire de l’air dans la bouillie alimentaire.

L’emprisonnement d’air peut entraîner :

· Moussant

· Oxydation

· Changements d'apparence

· Difficultés de remplissage

Un traitement par ultrasons approprié peut être combiné avec des systèmes de vide ou de dégazage pour atténuer les problèmes de bulles d'air dans la bouillie alimentaire.

Ainsi, pour les lignes de production de purées infantiles haut de gamme, on pourrait envisager :

Un processus combiné de mélange + homogénéisation + traitement par ultrasons + désaération sous vide.

Que faut-il privilégier pour les équipements à ultrasons de qualité alimentaire ?

Lorsque l’équipement à ultrasons est utilisé directement pour la transformation des aliments, sa conception et ses matériaux sont essentiels.

Composants destinés au contact alimentaire

Les matériaux adaptés au contact alimentaire doivent être sélectionnés en fonction des exigences du produit, telles que :

SS304/SS316L

Pour les sondes et les composants ultrasoniques de haute intensité, des alliages de titane appropriés peuvent être sélectionnés en fonction des exigences du processus. Conception sanitaire

L’équipement de transformation des aliments doit minimiser :

· Jambes mortes

·Résidus de produit

·Zones difficiles à nettoyer

·Accumulation de matériaux

Par conséquent, les systèmes à ultrasons à flux continu doivent pleinement prendre en compte :

Nettoyage CIP, raccordements sanitaires et vidabilité.

Contrôle de la température

Une partie de l'énergie ultrasonique est inévitablement convertie en chaleur.

Le contrôle de la température est essentiel pour des produits tels que les confitures, les sauces et les aliments pour bébés.

L'équipement peut intégrer les éléments suivants pour réguler les températures de traitement :

·Capteurs de température

·Vestes rafraîchissantes

·Échangeurs de chaleur

·Refroidisseurs

Des confitures de fruits, des sauces tomates, des sauces chili et des vinaigrettes aux purées d'aliments pour bébés (fruits, légumes et mélanges mixtes), la transformation des aliments est confrontée à un défi commun :

Comment obtenir une dispersion uniforme des ingrédients et obtenir une texture de produit stable, lisse et homogène.

Les équipements à ultrasons exploitent la cavitation, les vibrations mécaniques et le micro-flux pour améliorer efficacement la dispersion, l'émulsification, l'homogénéisation et le transfert de masse des particules au sein des systèmes alimentaires.

Pour les industriels de l’agroalimentaire, adopter les ultrasons ne signifie pas nécessairement remplacer complètement les lignes de production existantes.

Une approche plus pratique est la suivante :

Intégration des ultrasons comme module d'amélioration des processus de mélange, d'homogénéisation, d'émulsification et de dégazage existants.

Grâce à la validation en laboratoire et à la mise à l'échelle industrielle, les systèmes de traitement par ultrasons peuvent être personnalisés en fonction des exigences spécifiques en matière de viscosité, de taille de particule, de teneur en solides et de température de différents produits alimentaires.

Des confitures et sauces aux aliments pour bébés et produits à base de plantes, les ultrasons apportent des solutions de contrôle de processus plus précises à la fabrication alimentaire.