29-6-2012
UNIVERSIDAD DE CHILE FACULTAD DE CS. Q UÍMICAS UÍMICAS Y FARMACÉUTICAS DEPARTAMENTO DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS
Ultrasonido en la industria de los alimentos
Diamara Vergara Farías
Introducción
Hace varios años se vienen investigando nuevas tecnologías para la conservación de alimentos, las que difieren del proceso convencional consistente en el tratamiento térmico para la destrucción de microrganismos que producen el deterioro del alimento e inactivación de enzimas que causan cambios no deseados en el producto alimenticio, afectando en la aceptabilidad por parte del consumidor. Las nuevas tecnologías se basan esencialmente en la destrucción de estos microrganismos a través de otros mecanismos ocupándose presión, ondas electromagnéticas microondas e infrarrojas, campos eléctricos entre otros, los cuales han generados tecnologías emergentes entre las que se cuentan: altas presiones hidrostáticas, campos eléctricos pulsados, calentamiento óhmico, calentamiento infrarrojo y microondas, luz pulsada, luz ultravioleta y ultrasonidos. Esta última tecnología emergente, ultrasonidos, es un campo de rápido crecimiento de la investigación, que está encontrando un uso creciente en la industria alimentaria, tanto para el análisis y la modificación de los productos alimenticios. El uso del ultrasonido en el procesamiento de alimentos crea nuevas metodologías que a menudo son complementarias a las técnicas clásicas. Varias áreas se han identificado con un gran potencial para el desarrollo futuro: la cristalización, desgasificación, secado, extracción, filtración, la congelación, la homogeneización, ablandamiento de la carne, la esterilización, etc. 1 Hay un amplio margen para nuevas investigaciones sobre el uso del ultrasonido en el procesamiento de alimentos, tanto desde un punto de vista industrial y académico. El siguiente trabajo ha querido abordar y analizar en que consiste esta tecnología, cuales son sus efectos en los alimentos y cual es el uso actual que se le esta dando en la industria alimentaria, y poder reconocer cuales son las aristas faltantes para su uso masivo en esta industria.
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Applications of ultrasound in food technology. Zbigniew J. Dolatowski, Joanna Stadnik, Dariusz Stasiak.
Aspectos generales
Ondas de Ultrasonido El ultrasonido es una onda acústica o sonora (onda mecánica) cuya frecuencia está por encima del espectro auditivo del oído humano, las cuales se pueden dividir en tres gamas de frecuencia: > Alimentación de ultrasonido ( de alta potencia) (16 - 100 kHz) > Ultrasonido de alta frecuencia (100 kHz - 1 MHz) > Diagnóstico por ultrasonido (1 - 10 MHz) 2 La generación de estas ondas viene dado por la trasformación de la energía eléctrica a energía mecánica, formación de oscilaciones mecánicas, por medio de transductores. Estas oscilaciones dependiendo de su intensidad pueden producir diferentes efectos en la estructura receptora de la onda 3, estructuras que pueden ser las células de los microrganismos localizados en los alimentos, estructuras proteicas como lo son las enzimas y también producir efecto en las mismas células constituyentes del alimento. El ultrasonido cuando se propaga a través de una estructura biológica, induce compresiones y depresiones de las partículas del medio y una gran cantidad de energía puede ser impartida. En dependencia de la frecuencia utilizada y la amplitud de la onda de sonido aplicada un número de efectos físicos, químicos y bioquímicos se puede observar que permite una variedad de aplicaciones. 1 Efectos de ultrasonido El efecto fundamental de ultrasonido en un fluido continuo es imponer una presión acústica, además de la presión hidrostática que ejerce sobre el medio. La amplitud de la presión máxima de la onda es directamente proporcional a la potencia de entrada del transductor. En baja intensidad (amplitud), la onda de presión induce el movimiento y la mezcla dentro del fluido, lo que se llama la transmisión acústica. A mayores intensidades, en la fase de expansión del ciclo se generan burbujas diminutas (creadas a partir de núcleos de gas existente en el líquido). Un aumento adicional provoca el crecimiento de las burbujas y produce nuevas cavidades por el efecto de tensado sobre el fluido. En fase de compresión 2
Ultrasonic innovations in the food industry: From the laboratory to commercial production. Alex Patist , Darren Bates. 3
Clase Tecnologías Emergentes en el procesado de Alimentos.
la burbuja se encoge y el contenido es absorbido por el liquido, pero debido a que no todo es absorbido completamente la burbuja va creciendo por cada ciclo, y si la oscilación de la pared de la burbuja coincide con la frecuencia aplicada de las ondas sonoras ocurre la implosión de la burbuja en la fase de compresión. Este proceso de compresión y rarefacción de las partículas del medio y el consiguiente colapso de las burbujas comprende el fenómeno conocido como cavitación, lo cual es el efecto más importante en ultrasonidos de alta potencia. Las condiciones dentro de estas burbujas que implosionan pueden ser dramáticas, produciendo una temperatura de 5000 K y presiones de hasta 1.000 atmósferas, lo que produce las ondas energéticas de alta cizalla y la turbulencia en la zona de cavitación. Es la combinación de estos factores (calor, presión y turbulencia) que se utiliza para acelerar la transferencia de masa en las reacciones químicas, crear nuevas vías de reacción, desprender y romper las partículas (cuando la cavitación es en las proximidades de una superficie sólida) o incluso generar productos diferentes de los obtenidos en condiciones convencionales. 2 La frecuencia es inversamente proporcional al tamaño de la burbuja. Por lo tanto, el ultrasonido de baja frecuencia (es decir, ultrasonidos de potencia 16 a 100 kHz) genera grandes burbujas de cavitación resultantes en altas temperaturas y presiones en la zona de cavitación. A medida que la frecuencia aumenta la zona de la cavitación es menos violenta y el mecanismo principal es la transmisión acústica (utilizada en aplicaciones médicas); por el contrario, la mayoría de aplicaciones industriales (procesamiento de productos químicos y alimentos) operan entre 16 y 100 kHz, porque la cavitación se puede producir dentro de este rango de frecuencias. 2 Requisitos en la implementación de ultrasonidos en procesos industriales Se necesita un medio líquido y una fuente vibraciones de alta energía (el ultrasonido). La fuente de energía vibratoria que es el transductor, que transfiere la vibración (tras la amplificación) a la llamada sonda, la cual está en contacto directo con el medio de procesamiento. Hay dos tipos principales de transductores; piezoeléctrico y magnetoestrictivo. 2
Aplicaciones de ultrasonido en alimentos
Los avances en la aplicación de ultrasonidos en el procesamiento se iniciaron en los años anteriores a la Segunda Guerra Mundial, cuando estaba siendo investigado por una serie de tecnologías, incluyendo la emulsión y la limpieza de superficies. En la década de 1960 los usos industriales de los ultrasonidos de alta intensidad fueron aceptados y se utilizan en la limpieza y soldadura de plástico que continúan siendo las principales aplicaciones. 1 La posibilidad de utilizar el ultrasonido de baja intensidad para caracterizar los alimentos se realizó por primera vez hace 60 años, sin embargo, es sólo recientemente que el potencial de la técnica se ha alcanzado. Hay una serie de razones para el interés actual en ultrasonido. La industria alimentaria se está volviendo cada vez más conscientes de la importancia del desarrollo de nuevas técnicas analíticas para estudiar los materiales complejos de alimentos, y para controlar las propiedades de los alimentos durante el procesamiento, técnicas de ultrasonidos son ideales para ambas aplicaciones. Instrumentación ultrasónica puede ser totalmente automatizada y realizar mediciones rápidas y precisas. El ultrasonido es no destructivo y no invasivo y puede ser fácilmente adaptada para aplicaciones en línea. 1 Dentro de la tecnología de alimentos se puede encontrar casi todos los ejemplos de tratamiento al que el ultrasonido puede ser aplicado. Hasta hace poco tiempo la mayoría de las aplicaciones de los ultrasonidos en la tecnología de los alimentos implicaba análisis no invasivo con particular referencia a la evaluación de la calidad. Estas aplicaciones utilizan técnicas similares a las desarrolladas en la medicina de diagnóstico, o de pruebas no destructivas, usando ultrasonido de alta frecuencia de baja potencia. Ejemplos del uso de tales tecnologías se encuentran en la ubicación de los cuerpos extraños en los alimentos, el análisis de tamaño de gota en emulsiones de grasas y aceites comestibles y la determinación del grado de cristalización en gotitas de emulsión dispersas. Mediante el control de la atenuación de un pulso ultrasónico ha demostrado que es posible determinar el grado de homogeneización de la grasa en la leche. La medición de la velocidad de ultrasonido en conjunción con la atenuación se puede utilizar para estimar el grado de emulsificación en dichos materiales. Es posible determinar factores tales como el grado de "formación de crema" de una muestra, es decir, el movimiento de las partículas sólidas o gotitas de grasa a la superficie. 1 Pero mas recientemente se ha utilizado la aplicación de ultrasonido de alta intensidad para producir otros efectos deseados, los cuales se ocupan en diferentes procesos de la industria alimentaria, los cuales se mencionan a continuación.
Extracción 2 La extracción de compuestos orgánicos procedentes de plantas o semillas ha sido clásicamente basada en la combinación juiciosa de disolvente, calor y / o agitación. Este proceso se puede mejorar significativamente mediante el uso de ultrasonido de alta potencia, ya que la energía generada por el colapso de burbujas en la cavitación proporciona una mayor penetración del disolvente en el material celular y mejora la transferencia de masa y de las interfaces. A mayores intensidades de ultrasonidos (watts/cm 2), los procesos de extracción puede mejorarse aún más con la ruptura de las paredes celulares y la liberación de materiales celulares. Recientemente se ha demostrado que los mismos principios de transferencia de masa en la extracción pueden ser utilizados en el proceso de salmuera de la carne, se demostró que a partir de una intensidad de ultrasonido fundamental la adopción de una solución de salmuera en la carne era proporcional a la intensidad aplicada por ultrasonidos; en el nivel más alto estudiado la absorción de salmuera total fue significativamente más alto que el contenido inicial de agua de la carne. Emulsificación y Homogenización 2 Si una burbuja de cavitación colapsa cerca de la superficie de la capa límite de la fase de dos líquidos inmiscibles, la onda de choque resultante puede proporcionar una muy eficiente mezcla de las dos capas. El consumo de energía es relativamente bajo, resultando en la formación de emulsiones muy finas, de gran estabilidad. Esto ha sido bien comercializado en la industria petroquímica, polímeros, química, textil, industria cosmética y farmacéutica y en la actualidad se están desarrollando en la línea de productos alimenticios tales como jugos de frutas, mayonesa y salsa de tomate. Si se tuviera que utilizar emulsificante adicional sería necesario en poca cantidad para mantener la estabilidad del sistema. Para aplicaciones tales como mayonesa, un excelente color blanco se produce lo que refleja el pequeño tamaño de partícula y su estrecha distribución. Un beneficio obvio del proceso de emulsificación por ultrasonido es que puede ser instalado en línea dentro de la planta existente. Cristalización 2 Ultrasonidos de alta potencia pueden ayudar al proceso de cristalización de varias maneras: Influenciando la iniciación de la nucleación cristalina, controlando la tasa de crecimiento de cristales, asegurar la formación de pequeños cristales, y evitando el ensuciamiento de las superficies por los cristales recién formados. Si estos procesos no están bien controlados, la nucleación y posterior cristalización puede ocurrir al azar (por pequeñas fluctuaciones de temperatura y presión) que
por lo general producen un producto de mala calidad. Esto puede ser de considerable importancia económica en un proceso comercial en gran escala. La tecnología de cristalización ultrasónica puede ser aplicada para controlar el tamaño y la tasa de desarrollo de cristales de hielo en los alimentos congelados. A medida que el alimento se congela, se forman pequeños cristales dentro de la matriz. Con la congelación convencional, el tiempo transcurrido desde la iniciación de la cristalización hasta completar la congelación (el tiempo de permanencia) puede ser largo, y luego durante el almacenamiento los cristales pueden expandirse. En los materiales celulares, tales como carnes, frutas y verduras un tiempo de permanencia prolongado y la expansión de cristal, ablandan y en ocasiones rompen las paredes celulares, lo que resulta en el ablandamiento de la textura y la liberación de líquido celular en la descongelación. Congelación usando ultrasonidos asegura una nucleación rápida, cortos tiempos de permanencia y la formación de pequeños cristales de tamaño uniforme, lo que reduce el daño celular y la preservación de la integridad del producto, incluso de la descongelación. Un beneficio adicional de la cristalización ultrasónica es el efecto de limpieza continua por la cavitación, que evita incrustaciones de cristales en los elementos de refrigeración y asegura la transferencia de calor continua durante el proceso. Filtración 2 La aplicación de ultrasonidos en filtración o procesos de selección puede beneficiar el proceso de varias maneras. El ultrasonido proporciona una energía de vibración para mantener las partículas en suspensión y en movimiento, dejando a los canales del filtro abiertos y libres para la elución del solvente. También hace que el filtro vibre, creando una "superficie de fricción", permitiendo que el líquido o partículas pequeñas pasen más fácilmente. Una ventaja adicional es extender la vida del filtro, ya que la obstrucción y la aglutinación se impiden por la cavitación continua en la superficie del filtro. Oscilaciones ultrasónicas se transmiten de forma simultánea en el filtro y el material que se está tratando, que mejoran las características del flujo del material. (Ver figura Anexo 3) Separación 2 Se ha demostrado utilizar ultrasonidos para proporcionar un nuevo principio de separación de partículas; si ultrasonidos de alta potencia se aplica a una emulsión a bajas frecuencias (<30kHz), puede causar una división de una emulsión en su componente acuoso y fase de aceite. La comercialización de este principio requiere una gran cantidad de trabajo e investigación ya que el ultrasonido de alta potencia puede provocar un efecto contrario y producir una emulsión más estable.
Cambios en viscosidad 2 Muchos sistemas alimentarios exhiben un comportamiento de flujo complejo y la viscosidad es a menudo determinada por múltiples factores tales como el pH, el peso molecular de la proteína, pectina o polisacárido, enlace de hidrógeno, y otras fuerzas inter e intra moleculares. El ultrasonido puede ser aplicado para aumentar o disminuir la viscosidad, y, dependiendo de la intensidad, tener resultados temporales o permanentes. La cavitación produce cizallamiento que en el caso de líquidos tixotrópicos provoca una disminución de la viscosidad. Esto es a menudo un fenómeno temporal. Sin embargo, si suficiente energía es aplicada, el peso molecular puede disminuir causando una reducción de la viscosidad permanente. También se ha demostrado que ocurre el efecto contrario; en algunos purés vegetales el ultrasonido en realidad permite una mejor penetración de humedad en la red de fibra causando un incremento en la viscosidad del puré. Antiespumante2 La tecnología de ultrasonidos en el aire se está aplicando comercialmente para lograr extinguir la espuma en bebidas carbonatadas, sistemas de fermentación y en otros procesos de alimentos, donde la formación de espuma afecta negativamente la calidad del producto o los rendimientos. Problemas por formación de espuma puede resultar en pérdidas de producto y eficiencias reducidas por lo que las tasas de producción o volúmenes a menudo tienen que ser reducidos. Puesto que la energía ultrasónica se disipa rápidamente en el aire, las aplicaciones de los ultrasonidos en el aire son muy limitadas. No obstante, la energía transmitida en las aplicaciones antiespumantes es lo suficientemente grande como para romper una delgada película de líquido en la espuma y por lo tanto proporciona una forma única de destruir la espuma sin el uso de interruptores mecánicos o mediante la adición de antiespumantes químicos, que puede no ser deseable en procesos alimentarios. (Ver figura Anexo1) Extrusión 2 Un desarrollo relativamente reciente es el uso del ultrasonido en la mejora de los procesos de extrusión. La entrada de energía proporcionada por la excitación por ultrasonidos en un tubo metálico o un tinte de extrusión se puede lograr mediante la unión perpendicular de la sonda en el tubo o tinte. La vibración del metal reduce la resistencia aerodinámica y por lo tanto mejora el comportamiento de flujo.
Fermentación 2 Varios procesos que tienen lugar en la presencia de células o enzimas se activan mediante ondas ultrasónicas. El ultrasonido de alta intensidad puede romper las células o desnaturalizar las enzimas, el ultrasonido de baja intensidad sin embargo, puede mejorar la transferencia de masa de reactivos y productos a través de la capa límite o por medio de la pared celular y la membrana. En investigaciones se ha mostrado un aumento en la velocidad de fermentación de sake, cerveza y vino, cuando un ultrasonido de intensidad relativamente baja se aplicó durante la fermentación. El mecanismo propuesto es que el ultrasonido (una herramienta de gran desgasificación) saca el CO2 (producido durante la fermentación), que normalmente inhibe la fermentación. Transferencia de calor 2 La cavitación puede afectar seriamente el grado de mejora de la transferencia de calor. Cerca del punto de ebullición de un líquido no se produce cavitación y la transmisión acústica es el factor principal en la mejora de las tasas de transferencia de calor, mientras que a temperaturas más bajas el efecto de la vibración ultrasónica se manifiesta a través de un movimiento violento de las burbujas de cavitación. Recientemente se desarrolló un nuevo proceso de secado por ultrasonidos. Muchos productos alimenticios (por ejemplo, frutas y verduras) son sensibles al calor que causa cambios estructurales en el producto después de la deshidratación. El sistema propuesto aplica energía ultrasónica en combinación con aire caliente para acelerar el secado a temperatura ambiente, preservando así la integridad del producto alimenticio, aunque falta mayor investigación. (Ver figura Anexo 2) Inactivación enzimática y microbiana El ultrasonido no sólo ha despertado un considerable interés en la industria de los alimentos debido a sus efectos positivos en el procesamiento, sino que más recientemente debido a sus efectos prometedores en la conservación de alimentos. 2 Las técnicas más comunes utilizadas actualmente para inactivar los microorganismos en los productos alimenticios son pasteurización térmica convencional y esterilización. El tratamiento térmico hace matar los microorganismos vegetativos y algunas esporas, sin embargo, su eficacia depende de la temperatura de tratamiento y el tiempo. Sin embargo, la magnitud de la temperatura de tratamiento, el tiempo y el proceso es también proporcional a la cantidad de pérdida de nutrientes, el desarrollo de sabores indeseables y deterioro de las propiedades funcionales de los productos alimenticios. Sin embargo, en el proceso de ultrasonido, la cavitación causada por los cambios en
la presión creada por las ondas ultrasónicas es responsable de la muerte de las bacterias. 4 Ultrasonidos de alta potencia dañan o interrumpen las paredes celulares biológicas que se traducirá en la destrucción de las células vivas. 1,4 Se han hecho estudios donde se muestra una reducción exitosa de E. Coli en el huevo entero líquido usando ultrasonido. 2 Desafortunadamente intensidades muy altas son necesarias si solo ultrasonido se va a utilizar para la esterilización permanente. Sin embargo, es prometedor el uso de ultrasonidos, junto con otras técnicas de descontaminación, tales como presión, calor, pH extremos, cloración, etc. Los tratamientos de termosonicación (calor más sonicación), manosonicación (presión más sonicación), y manotermosonicación (calor más presión, más sonicación) son probablemente los mejores métodos para inactivar los microorganismos, ya que son la energía más eficiente y eficaz en matar los microorganismos. 1 En general, la mayoría de los microrganismos mostraron una mayor sensibilidad al ultrasonido en el aumento de las temperaturas a más de 50 º C.2 Una temperatura elevada debilita la membrana bacteriana, realzando el efecto de cavitación debido al ultrasonido. "Pasteurización ultrasónica” a 50°C tiene el potencial de preservar la calidad de muchos productos alimenticios en términos de propiedades fisicoquímicas, minimizando la pérdida de sabor y color, una mayor homogeneidad y ahorro de energía significativo en comparación con las técnicas convencionales de pasteurización a temperaturas mucho más altas. 1,2 La eficacia de un tratamiento con ultrasonidos depende del tipo de bacteria se esté probando; otros factores son la amplitud de las ondas ultrasónicas, tiempo de exposición, el volumen de alimento que se procesa, la composición de la alimentación y la temperatura de tratamiento. 1 En un estudio se investigó la influencia de las ondas de ultrasonido en las levaduras y bacterias causantes del deterioro del vino, el tratamiento causo la muerte en los microrganismos, siendo más afectada la viabilidad de las levaduras que de las bacterias. 5 El mecanismo de muerte microbiana se debe principalmente a adelgazamiento de las membranas celulares, calefacción localizada y producción de radicales libres tras el proceso de cavitación. Los cambios de presión resultantes de estas implosiones son el principal efecto bactericida del ultrasonido. Las zonas calientes pueden matar algunas bacterias, pero están muy localizadas y no afectan en un área suficientemente grande. 4
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Inactivation of microbes using ultrasound: a review. P. Piyasena, E. Mohareb, R.C. McKellar Viability of common wine spoilage organisms after exposure to high power ultrasonics. Hua Luo, Frank Schmid , Paul R. Grbin , Vladimir Jiranek . 5
Otros aspectos
Procesamiento de ultrasonidos se está consolidando como un importante la elaboración de alimentos de tecnología con la capacidad para las grandes recuperación de la inversión a escala comercial, y bueno en la inversión de capital. Las mejoras significativas en la calidad del producto, la mejora de procesos y reducción de costes son alcanzables a escala comercial. Las razones se resumen a continuación: ☺
La disponibilidad de las unidades de alta potencia para los grandes operaciones comerciales
Los fabricantes de equipos de ultrasonidos de alta potencia se han centrado en el diseño de cámaras de tratamiento continuo de gran caudal (celdas de flujo) causando la reducción del costo por volumen de material tratado. Una cámara típica de gran caudal proporciona 16 kW para los flujos que van desde 5 a 500 l/min, dependiendo de la aplicación. Mayores caudales se requieren múltiples sistemas en serie o en paralelo. ☺
Una mayor eficiencia energética de los equipos
La eficiencia de los generadores de ultrasonidos y transductores se ha mejorado en los últimos años, reduciendo así el calentamiento interno (y posteriores sistemas de refrigeración caros) que causan a menudo falla en el sistema. Los sistemas actuales tienen una eficiencia de energía alrededor de 85%, lo que significa simplemente que la mayor parte de la potencia enviada al transductor se transfiere al medio. ☺
Sistemas fáciles de instalar y / o modernizar
Como se mencionó anteriormente, debido a la mejora de la eficiencia, el tamaño del generador, el sistema de refrigeración y otras piezas son fáciles de instalar en una instalación existente. Si es necesario, caninas de prueba de sonido están disponibles para reducir el ruido generado por la cavitación. ☺
Costos competitivos de la energía
Dependiendo de la aplicación, la cantidad de energía requerida por litro de material tratado (a menudo se define como kWh / l) es comparable a cualquier operación de otra unidad en la industria (por ejemplo homogeneización, molienda, choque térmico, etc.)
☺
Bajo costo de mantenimiento
Uno de los principales beneficios de la tecnología de ultrasonidos es el ausencia de partes móviles. La ausencia de rotores, sellos, grasa, etc. hace de estos un sistema en particular robusto. La única parte que requiere el remplazo es la sonda que esta en directo contacto con el medio. Dependiendo de la amplitud y el abrasividad del medio, el tiempo de vida de una sonda oscila de 1-18 meses. Conclusiones
El interés en el ultrasonido de alta potencia se debe a sus efectos prometedores en el procesamiento y conservación de alimentos procesados tales como rendimientos más altos del producto, ahorro de energía y tiempos de procesamiento, costos de operación y mantenimiento, mejorando la calidad (sabor, textura y color) e inocuidad de los alimentos con la reducción de patógenos a temperaturas más bajas. Como una de las tecnologías de los alimentos más avanzadas, se puede aplicar no sólo para mejorar la calidad e inocuidad de los alimentos procesados, sino que también ofrece el potencial para mejorar los procesos existentes, así como para el desarrollo de nuevas opciones de proceso dando la posibilidad de desarrollar nuevos productos con una funcionalidad única. Equipo comercial de ultrasonido estándar se está desarrollando a gran ritmo y son posible procesos novedosos para la aplicación de los ultrasonidos en la industria, todo depende de la necesidad del cliente, porque a pesar que la tecnología tiene grandes promesas tendrá que ser cuidadosamente desarrollada y ampliada para cada aplicación individual. Las variables del proceso influyen en la magnitud de los efectos del ultrasonido y es necesario conocerlas para establecer el valor óptimo para cada aplicación específica. Un aspecto a considerar es que la implementación de los ultrasonidos por si solos para la destrucción bacteriana es actualmente inviable, sin embargo, la combinación de ultrasonidos y / o presión y calor muestra una promesa considerable. El futuro de los ultrasonidos en la industria alimentaria para fines bactericidas se encuentra en termosonicación, manosonicación y manotermosonicación, ya que son más eficientes energéticamente que el tratamiento térmico convencional. Sin embargo, se requiere más investigación antes de ultrasonido se convierte en un método alternativo de conservación de los alimentos. Se identificaron las siguientes necesidades de investigación para el avance de esta tecnología: una determinación del efecto de los ultrasonidos en la eficiencia de inactivación microbiana cuando se utiliza con tecnologías de procesamiento de otros (de alta presión, el calor u otros), la identificación de los mecanismos de inactivación microbiana cuando se utiliza en combinación con
otras tecnologías, los factores críticos del proceso cuando el ultrasonido se utilizan en la tecnología de barrera, y la evaluación de la influencia de las propiedades de los alimentos (tales como la viscosidad y el tamaño de las partículas) en la inactivación microbiana. 4 Hay un número creciente de procesos industriales que emplean ultrasonidos de alta potencia como una ayuda a la transformación incluyendo los materiales de mezclado; la formación de espuma o destrucción; aglomeración y precipitación de polvos en el aire, la mejora en la eficiencia de la filtración, secado y técnicas de extracción en los materiales sólidos y mejora la extracción de compuestos valiosos de productos alimenticios. Ultrasónico puede ser una tecnología especializada y versátil con numerosas aplicaciones en el procesamiento de alimentos. Procesamiento por ultrasonidos esta todavía en su infancia y requiere una gran cantidad de investigaciones futuras con el fin de desarrollar la tecnología a escala industrial, y para dilucidar con más detalle el efecto de los ultrasonidos sobre las propiedades de los alimentos. Anexos
Anexo 1
Despumación por ultrasonidos. 6
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High-power ultrasonic processing: recent developments and prospective advances. Juan A. Gallego-Juarez
Despumación por ultrasonidos. 6 Anexo 2
Sistema de deshidratación. 6
Identificado difusividad efectiva (De) y el coeficiente de transferencia de masa (k) para el secado de la cáscara de limón y la zanahoria con la aplicación de ultrasonidos a potencias acústicas diferentes. La temperatura del aire de 40 º C y velocidad del aire de 1 m/s. 7
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Food process innovation through new technologies: Use of ultrasound. J. A. Cárcel , J.V. García-Pérez, J. Benedito, A. Mulet.
Detalle del sistema de aplicación de ultrasonidos de un secador de ultrasonido asistido por convección. 7 Anexo 3
Filtro de vacío rotatorio de disco asistido por ultrasonidos de alta potencia.
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Bibliografía
Dolatowski Z. J., Stadnik J. , Stasiak D. ( 2007). Applications of ultrasound in food technology. Acta Sci. Pol., Technol. Aliment. Pag. 89-99 Patist A., Bates D. (2008).Ultrasonic innovations in the food industry: From the laboratory to commercial production. Innovative Food Science and Emerging Technologies pag. 147 –154. Clase “Tecnologías Emergentes en el procesado de Alimentos ” (2012), prof. Luis Puente. Facultad Ciencias Químicas y Farmaceuticas, Universidad de Chile. Piyasena P., Mohareb E., McKellar R.C. (2008) Inactivation of microbes using ultrasound: a review. International Journal of Food Microbiology pag. 207 – 216. Luo H., Schmid F., Grbin P. , Jiranek V.(2012) .Viability of common wine spoilage organisms after exposure to high power ultrasonics. Ultrasonics Sonochemistry pag. 415 –420. Gallego-Juarez J. ( 2010) High-power ultrasonic processing: recent developments and prospective advances. Physics Procedia pag. 35 –47. Cárcel J.A., García-Pérez J.V., Benedito J., Mulet A. (2012).Food process innovation through new technologies: Use of ultrasound. Journal of Food Engineering pag. 200 –207.
