Quase todo mundo está familiarizado com o ultrassom - as ondas sonoras de alta frequência que saltam pelo corpo criando padrões de eco que permitem que os futuros pais vejam seus bebês no útero ou os médicos capturem imagens de tumores, cistos e estruturas internas.

Enquanto coloco um jaleco branco e coloco a rede de cabelo e os óculos de plástico necessários para entrar em nosso laboratório no prédio de Ciências da Engenharia Agrícola, Penso em como estou me preparando para usar as ondas de ultrassom de uma nova maneira. Vou usá-los para secar um gel de alta proteína feito de ervilhas, lentilhas ou amêndoas para criar um produto alimentício desidratado que pode ser usado pelas indústrias de alimentos e biotecnologia.

Mais pessoas estão se voltando para proteínas de origem vegetal para promover a saúde e perder peso, e alimentos ricos em proteínas, como barras energéticas e shakes, são extremamente populares. Mas a umidade nesses ingredientes pode causar problemas para os fabricantes de alimentos.

Os géis comestíveis de proteínas vegetais são amplamente utilizados na indústria farmacêutica também para a fabricação de cápsulas de medicamentos. Contudo, esses géis são problemáticos, também. Eles tendem a formar filmes em torno dos trocadores de calor usados ​​para secá-los. Isso reduz o calor transferido e aumenta a energia usada e o custo dos produtos químicos necessários para limpar as máquinas.

Os métodos mais populares de processamento dessas proteínas são cozimento ou liofilização. O cozimento pode destruir ou diminuir os nutrientes das plantas e danificar a integridade estrutural dos alimentos. A liofilização consome muito tempo, levando até um dia e meio para ser concluído.

Por algum tempo, a indústria de alimentos explorou métodos de secagem por ultrassom, e em colaboração com o ex-aluno da Universidade de I. Ozan Khahraman, nosso laboratório desenvolveu e refinou um método para isso. A desidratação por ultrassom pode remover água e solventes dos géis de proteína sem aumentar significativamente sua temperatura. Também é suave o suficiente para ser usado em produtos alimentícios delicados.

No laboratório, Eu misturo amêndoa, Pó de proteína de lentilha e ervilha com água e deixe-os descansar por duas horas. Quando adiciono etanol a esta mistura, forma um gel de proteína viscoelástica que, mesmo quando estressado, tende a manter sua forma.

Coloco o gel em uma caixa de transdutor de ultrassom de design personalizado. Este dispositivo converte energia elétrica em energia sonora. Certifico-me de que o gel está a alguns milímetros da fonte de energia.

Eu mergulho a caixa em uma camisa de água para manter a temperatura constante em cerca de 28º C (ou 82,4º F).

A caixa vibra a 40 kHz - uma frequência significativamente mais alta do que o ultrassom médico. Isso desidrata o gel de proteína na forma de bolsas de umidade que são expelidas como uma névoa à temperatura ambiente.

Em menos de 10 minutos, o gel se transforma em uma película fina que mantém uma aparência e sensação renovadas, é solúvel em água e facilmente digerível.

Nosso método de processamento tem inúmeras vantagens. Primeiro, é eficiente:podemos extrair a umidade da fonte de proteína em minutos, em vez das 1-2 horas necessárias para assar ou 36 horas necessárias para a liofilização. Como resultado, o consumo de energia e os custos de processamento são significativamente mais baixos.

Segundo, porque a secagem por ultrassom não aumenta significativamente a temperatura da proteína, os nutrientes nele são preservados.

Finalmente, o filme de proteína não entra em contato com nenhuma superfície quente, portanto, não precisamos limpar nossa fonte de calor.

Nosso método para secar proteínas vegetais gerou entusiasmo entre as pessoas nas indústrias de biotecnologia e ciência alimentar. Apresentamos nossas descobertas no Centro de Pesquisa Avançada em Secagem, a American Oil Chemical Society e o Institute for Food Technologists.