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