Presque tout le monde connaît les ultrasons - les ondes sonores à haute fréquence qui rebondissent dans le corps créant des motifs d'écho qui permettent aux futurs parents de voir leur bébé dans l'utérus ou aux cliniciens de capturer des images de tumeurs, kystes et structures internes.

Alors que j'enfile une blouse blanche et enfile le filet à cheveux et les lunettes en plastique nécessaires pour entrer dans notre laboratoire dans le bâtiment des sciences du génie agricole, Je pense à la façon dont je me prépare à utiliser les ondes ultrasonores d'une nouvelle manière. Je vais les utiliser pour sécher un gel hyperprotéiné à base de petits pois, lentilles ou amandes pour créer un produit alimentaire déshydraté qui peut être utilisé par les industries alimentaires et biotechnologiques.

De plus en plus de personnes se tournent vers les protéines végétales pour favoriser la santé et perdre du poids, et les aliments riches en protéines tels que les barres énergétiques et les shakes sont extrêmement populaires. Mais l'humidité de ces ingrédients peut causer des problèmes aux fabricants de produits alimentaires.

Les gels comestibles à partir de protéines végétales sont largement utilisés dans l'industrie pharmaceutique également pour fabriquer des gélules pour les médicaments. Cependant, ces gels sont gênants, trop. Ils ont tendance à former des films autour des échangeurs de chaleur utilisés pour les sécher. Cela réduit la chaleur transférée et augmente à la fois l'énergie utilisée et le coût des produits chimiques nécessaires pour nettoyer les machines.

Les méthodes les plus populaires de traitement de ces protéines sont la cuisson ou la lyophilisation. La cuisson peut détruire ou diminuer les éléments nutritifs des plantes et endommager l'intégrité structurelle des aliments. La lyophilisation prend beaucoup de temps, prendre jusqu'à un jour et demi pour terminer.

Pour quelques temps, l'industrie agroalimentaire a exploré les méthodes de séchage par ultrasons, et en collaboration avec l'ancien élève de l'U. of I. Ozan Khahraman, notre laboratoire a développé et affiné une méthode pour cela. La déshydratation par ultrasons peut éliminer l'eau et les solvants des gels de protéines sans augmenter de manière significative leur température. Il est également assez doux pour être utilisé sur des produits alimentaires délicats.

Dans le laboratoire, je mélange l'amande, poudres de protéines de lentilles et de pois avec de l'eau et laissez-les reposer pendant deux heures. Quand j'ajoute de l'éthanol à ce mélange, il forme un gel protéique viscoélastique qui, même stressé, tend à conserver sa forme.

Je place le gel dans une boîte de transducteur à ultrasons conçue sur mesure. Cet appareil convertit l'énergie électrique en énergie sonore. Je m'assure que le gel est à quelques millimètres de la source d'énergie.

Je plonge la boîte dans une chemise d'eau pour maintenir la température constante à environ 28 ° C (ou 82,4 ° F).

La boîte vibre à 40 kHz, une fréquence nettement plus élevée que les ultrasons médicaux. Cela déshydrate le gel de protéines sous forme de poches d'humidité qui sont expulsées sous forme de brume à température ambiante.

En moins de 10 minutes, le gel se transforme en un film mince qui conserve un aspect et une sensation de fraîcheur, est soluble dans l'eau et facilement digestible.

Notre méthode de traitement présente de nombreux avantages. D'abord, c'est efficace :nous pouvons extraire l'humidité de la source de protéines en quelques minutes, plutôt que les 1 à 2 heures nécessaires à la cuisson ou les 36 heures nécessaires à la lyophilisation. Par conséquent, la consommation d'énergie et les coûts de traitement sont nettement inférieurs.

Seconde, car le séchage par ultrasons n'augmente pas significativement la température de la protéine, les nutriments qu'il contient sont préservés.

Finalement, le film protéique n'entre en contact avec aucune surface chaude, nous n'avons donc pas besoin de nettoyer notre source de chaleur.

Notre méthode de séchage des protéines végétales a suscité l'enthousiasme des professionnels des biotechnologies et des sciences de l'alimentation. Nous avons présenté nos résultats au Center for Advanced Research in Drying, l'American Oil Chemical Society et l'Institute for Food Technologists.