Applicazioni della tecnologia ad ultrasuoni nell'industria alimentare

This report presents a complete picture of current knowledge on ultrasound-assisted extraction of food products, fermentation processes and food processing. It provides the necessary theoretical background and some details about extraction by ultrasound, the techniques and their combinations and the mechanisms (fragmentation, erosion, capillarity, detexturation, and sonoporation). All the reported applications have shown that ultrasound-assisted extraction is a green and economically viable alternative to conventional techniques for food and natural products. The main benefits are decrease of extraction and processing time, the amount of energy and solvents used and CO2 emissions. Fermentation processes involve the participation of enzymes and organic catalysts, generated by range of microorganisms to produce chemical transformations. Ultrasound can be used in such processes to either monitor the progress of fermentation or to influence its progress. High frequency ultrasound (>2 MHz) has been extensively reported as a tool for the measurement of the changes in chemical composition during fermentation providing real time information on reaction progress. Low frequency ultrasound (20¿50 kHz) can influence the course of fermentation by improving mass transfer and cell permeability leading to improved process efficiency and production rates. It can also be used to eliminate micro-organisms which might otherwise hinder the process. Ultrasonic technology can be adapted to different processes in the food industry (filtration, foam removal, degassing, cooking, cutting, drying, tenderness of meat, salting, homogenisation and emulsification). Unitary operations can be completed by simplifying the handling of raw materials and reducing processing costs.

Questo rapporto presenta un quadro completo delle conoscenze attuali sull'estrazione assistita ad ultrasuoni di prodotti alimentari, sui processi di fermentazione e sulla trasformazione degli alimenti. Fornisce lo sfondo teorico necessario e alcuni dettagli sull'estrazione mediante ultrasuoni, le tecniche, le loro combinazioni e i meccanismi (frammentazione, erosione, sonocapillarità, modifiche strutturali e sonoporazione). Tutte le informazioni riportate dimostrano che l'estrazione assistita da ultrasuoni è un'alternativa verde ed economicamente valida alle tecniche convenzionali per l'estrazione di alimenti e prodotti naturali. I principali benefici sono la riduzione dei tempi di estrazione e lavorazione, la quantità di energia, i solventi utilizzati e le emissioni di CO2. Gli ultrasuoni possono essere utilizzati per monitorare o influenzare l'andamento dei processi fermentativi. Gli ultrasuoni ad alta frequenza (>2 MHz) sono stati ampiamente descritti come uno strumento per misurare le variazioni della composizione chimica durante la fermentazione, fornendo informazioni in tempo reale sull'andamento delle reazioni. Gli ultrasuoni a bassa frequenza (20-50 kHz) possono influenzare il corso della fermentazione migliorando il trasferimento di massa e la permeabilità cellulare, con conseguente miglioramento dell'efficienza di processo e dei tassi di produzione. Può anche essere utilizzato per eliminare i microrganismi che altrimenti potrebbero ostacolare il processo. La tecnologia ad ultrasuoni può essere adattata a diversi processi dell'industria alimentare (filtrazione, rimozione di schiuma, degassificazione, cottura, taglio, essicamento, tenerezza delle carni, salagione, omogenizzazione ed emulsificazione). Con l'utilizzo degli ultrasuoni si possono completare operazioni unitarie semplificando la manipolazione delle materie prime e riducendo i costi di lavorazione.