Preservación de los Alimentos por Ultrasonido

Preservación de los
Alimentos por Ultrasonido
PRESERVACIÓN DE LOS ALIMENTOS POR ULTRASONIDOS
Lic. David Pineda
Técnico Sectorial
Célula de Alimentos y Bebidas.
El pasado 29 y 30 de Agosto se celebró con éxito
el “Food & Beverage Technology Summit 2012”,
evento organizado por el Ministerio de Economía,
a través de la Dirección de Innovación y
Desarrollo Tecnológico, en conjunto con
PROinnova - FUSADES, en el cual la industria de
alimentos y bebidas tuvieron un contacto directo
con especialistas internacionales y proveedores
de tecnologías, con la finalidad de conocer de
primera mano diferentes tendencias a nivel
mundial
tanto
en
marketing
como
en
procesamientos y las posibilidades de las
empresas
procesadoras
de
productos
alimenticios, dar un salto a la industrialización y la
comercialización de sus productos en el
extranjero.
Entre las exposiciones magistrales que se
pudieron escuchar durante el evento se encontró
la de “Nuevas Tecnologías en Preservación de
Alimentos”, la cual estuvo a cargo del especialista
Carlos Anzueto, realizando un vistazo a las
tecnologías emergentes para la conservación de
los alimentos, como la preservación a altas
presiones, campos eléctricos pulsados, entre
otros. Muchas de las cuales ya han sido tratados
en nuestros artículos.
¿Qué son los Ultrasonidos?
Los ultrasonidos son ondas sonoras con una
frecuencia superior a la perceptible por el oído
humano 16 kHz.
De acuerdo a los intervalos de frecuencia de
sonido utilizados en el ultrasonido se divide
básicamente en1:
a) Ultrasonido de diagnóstico o de alta frecuencia
(2-10 MHz): Este tipo de ultrasonido puede ser
utilizado para proveer información sobre las
propiedades Físico Químicas, como la estructura,
composición, estado físico y velocidad de flujo.2
b) Ultrasonido de poder o de baja frecuencia (20100 kHz): Provoca el fenómeno de cavitación,
efecto por el cual tiene mucho interés en la
industria de alimentos, ya que tiene la capacidad
de afectar las propiedades tanto físicas como
químicas de los mismos.
Sin embargo, la necesidad de satisfacer las
expectativas de los clientes hace que la
preservación de los alimentos sea un objeto
principal de investigación en la Industria
alimentaria.
Es así como encontramos el método de
preservación por ultrasonidos, que es una técnica
capaz de reducir la carga microbiana nociva sin
una alteración perceptible de los alimentos.
1
2
Mason, 1990
McClements, 1995
Cavitación
El fenómeno de cavitación fue observado hace
unos 100 años con el desarrollo de los primeros
buques torpederos por el Sr. John Isaac
Thornycroft. La cavitación es la formación y
actividad de burbujas en un líquido. Las burbujas
de gas pueden ser formadas por gas o vapor de
cualquier tipo de líquido bajo diversas
condiciones. De acuerdo a como es producida la
cavitación existen 4 tipos:3
-Cavitación hidrodinámica: producida por las
variaciones de presión en el flujo del líquido
debido a la geometría del sistema.
-Cavitación acústica: debido a la propagación de
longitudes de onda, producidas por las
variaciones de presión en un líquido.
-Cavitación óptica: producidas por fotones de luz
de alta intensidad que atraviesan un líquido.
-Transductores conducidos por líquidos: en la cual
un líquido es forzado a atravesar una lámina muy
delgada causando que la lámina vibre, generando
ondas de sonido.
-Transductores de Magneto Rígido: dispositivos
electromecánicos
que
utilizan
materiales
ferromagnéticos, es decir materiales que cambian
de tamaño como respuesta a la presencia de un
campo magnético, sin embargo tienen la
desventaja que su trabajo está restringido por
debajo de 100 kHz.
-Transductores Piezoeléctricos: son los más
utilizados en la generación de ultrasonidos,
utilizan cerámicas que contienen materiales
piezoeléctricos como titanio de vario o
metaniobato de plomo, estos pueden operar en
todo el intervalo ultrasónico.
Efecto en los microorganismos
-Cavitación de partícula: producida por cualquier
tipo de partícula elementaría.
El ultrasonido es generado por una corriente
eléctrica, que es transformada a energía de
sonido por medio de diferentes tipos de
transductores; existen tres tipos de transductores
principales:
El efecto bactericida del ultrasonido es atribuido al
efecto de cavitación intracelular generada, lo cual
provoca choques micro-mecánicos por la continua
formación y ruptura de burbujas microscópicas,
inducidas por presiones que fluctúan en el
proceso de ultrasonicación, estos choques
interrumpen
componentes
estructurales
y
funciones celulares hasta el punto de lisis o
muerte celular4
3
4
Fuentes de Ultrasonido.
Young, 1989
Hoover,2000
Sin embargo, se ha visto que la susceptibilidad al
ultrasonido puede variar entre diferentes
microorganismos, por lo general las bacterias más
largas o más grandes son más sensibles,
posiblemente por la mayor superficie de contacto
de las mismas, también se ha observado que las
células gram positivas son menos susceptibles
que los gram negativos debido a la estructura de
la pared celular.
-Extracción, extracción de azúcar, proteínas
(soya), sólidos de hojas para formar tés.
El daño microbiológico al aplicar diferentes
amplitudes de onda del ultrasonido va a depender
de factores críticos como el tiempo de contacto
con el microorganismo, el tipo de microorganismo,
la cantidad y composición de alimentos y la
temperatura durante el tratamiento.
-Secado acústico, incrementa la transferencia de
calor entre el sólido y el líquido, evita la oxidación
y degradación de material.
-Productos cárnicos, formación de emulsiones
para la preparación de jamones, debido a la
acción de romper la miofibrilla de la carne.
-Cristalización, Controlando el tamaño de los
cristales cuando el alimento es congelado
Otros efectos que se consideran importantes en la
eliminación de microorganismos producidos por el
ultrasonido se encuentran:
-Colapso
de
burbujas:
Producen extremos
incrementos de temperatura (5000 ºC) y presión
(500 MPa) en puntos localizados.
-Sonolisis: en la cual se forman rádicales libres
muy oxidantes.
Aplicaciones
Entre las aplicaciones del ultrasonido en la
industria de alimentos podemos encontrar:
-Procesos de oxidación, en el desarrollo de
aromas y sabores
-Reacciones enzimáticas, en la prevención del
obscurecimiento de algunos vegetales, inhibición
de enzimas evitando desarrollo de malos olores y
sabores.
-Esterilización, es una de las aplicaciones más
comunes y utilizada para descontaminar tanto
superficies de materiales como de alimentos.
Actualmente se está investigando su aplicación en
alimento líquidos como zumos y leche, intentando
alcanzar la letalidad de una pasteurización y una
pasteurización sin resultar las características
organolépticas tan dañadas, y se ha encontrando
que utilizando en combinación de otras
tecnologías como calor y presión el proceso se
hace más efectivo. Y es en este sentido que se
están encaminando las investigaciones.
Por: Lic. David Pineda/Técnico Sectorial
Célula de Alimentos y Bebidas
Edición: Licda. Flor Merlos/Productora de Contenidos
Dirección de Innovación y Desarrollo Tecnológico
Ministerio de Economía