Ultrasonido y sus aplicaciones en el procesamiento de alimentos

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En la actualidad el uso del ultrasonido en el procesamiento de los alimentos presenta ventajas sobre los procesos convencionales por la reducción de tiempos, mejora de calidad, el ser considerada una tecnología limpia además del importante potencial de aplicaciones en las diferentes fases del procesamiento de alimentos. Es en sí una técnica de procesamiento sustentable debido a que utiliza menos tiempo, agua y energía.
Lo anterior tiene base en el efecto de cavitación gaseosa que se produce en aquellas regiones de un líquido que se encuentran sometidas a presiones de alta amplitud que alternan rápidamente. Durante la mitad negativa del ciclo, el líquido se encuentra sometido a un esfuerzo tensional y durante la siguiente mitad positiva el líquido experimenta compresión que forma microburbujas de forma ininterrumpida cuyo tamaño incrementa miles de veces hasta alcanzar un tamaño crítico implosionando o colapsando violentamente para regresar a su tamaño normal. La implosión supone la liberación de toda la energía acumulada que incrementa la temperatura produciendo cambios físicos, químicos y bioquímicos en el microentorno de las células de los diferentes productos procesados sin embargo, ésta tecnología no se ha promovido en la aplicación de productos comerciales, sólo se ha reconocido como una tecnología asistente o de ayuda en la modificación e procesos o en la mejora de los ya existentes.

Dentro de las definiciones de lo que es ultrasonido se encuentran la de Hoover (2000) quién indica es una forma de energía que viaja en ondas de sonido igual o mayores a 2000 vibraciones por segundo. Según Mason (1990) es todo sonido con frecuencia más allá de lo que el oído humano puede percibir.

Las aplicaciones de las ondas ultrasónicas se dividen en dos grupos: baja y elevada intensidad. Las primeras son aquellas cuyo objetivo es obtener información acerca del medio de propagación sin producir ninguna modificación en su estado. Las aplicaciones de elevada intensidad son en las que la energía ultrasónica se utiliza para producir cambios permanentes en el medio tratado.
Específicamente las bajas energías de ultrasonido aplicadas se encuentran en el rango de intensidades menores a 1 W/cm2 y frecuencias mayores a los 100 KHz. En el caso de las altas energías empleadas estas se consideran usualmente mayores de 1 W/cm2 y frecuencias entre 18 y 100 KHz.

La generación de ultrasonido se fundamenta en la deformación elástica de materiales ferroeléctricos, dentro de un campo eléctrico de alta frecuencia y es causada por la mutua atracción de moléculas polarizadas en el campo. Para la polarización de las moléculas se debe transmitir una frecuencia alternante mediante dos electrodos hasta el material ferroeléctrico. Después se convierte a oscilación mecánica y el sonido es transmitido a un amplificador para finalmente transmitirse al medio, es decir:

Se consideran como efectos ventajosos de esta tecnología lo siguiente:
• Efectiva contra células vegetativas, esporas y enzimas.
• Reducción de los tiempos y temperaturas de proceso.
• Pocos requerimientos de adaptación en plantas ya establecidas.
• Incrementos de los fenómenos de transferencia de calor.
• Posible modificación de la estructura y textura en alimentos.
• Puede emplearse en procesos continuos o intermitentes.
• Efecto sobre la actividad enzimática.

La aplicación de US se puede dar de tres maneras:
• Aplicación directa al producto o al alimento donde el fin es la inactivación de microrganismos.
• Acoplada a un dispositivo de calor y presión que tiene efecto sobre la inactivación enzimática.
• Sumergido en un baño ultrasónico.

En cuanto a investigaciones realizadas se ha publicado el uso de ultrasonido de baja energía en el control de procesos mediante detección no invasiva y la caracterización de propiedades fisicoquímicas de materiales alimenticios. También se ha investigado sobre la estimulación de actividad celular, limpieza de superficies de alimentos y efecto sobre las enzimas. En procesos como extracción, cristalización, emulsificación, filtración, secado y congelado se ha reportado el uso de ultrasonido como tecnología asistente.

En el caso de ultrasonido de alta energía se ha aplicado en desgasificación de líquidos, en inducción de reacciones de oxidación-reducción, en la extracción de enzimas y proteínas, así como para inactivación enzimática y para inducir la nucleación en el congelado.

COMENTARIO.

Me parece interesante la aplicación del ultrasonido en la tecnología de los alimentos. Considero por lo aquí revisado, que es una excelente alternativa en dicha rama al presentar diversas ventajas sobre los procesos tradicionales principalmente menor uso de insumos de vital importancia en la vida diaria tales como energía y agua y, a mi juicio, éstos son directamente proporcionales al tiempo usado tanto por el equipo humano como por el tecnológico. Así mismo me parece que la finalidad máxima de la utilización de procesos ultrasónicos en alimentos en definitiva debe ser la mejora de la calidad de los mismos, en un mundo en que la alimentación es tópico de importancia. Sin embargo, es cierto que la tecnología utilizada para este tipo de procesos debe ser actual y si en nuestro país el rezago tecnológico es notorio, en éste tema no sería ni será la excepción. Sólo incrementado el uso y aplicaciones del ultrasonido en la manufactura y cuidado de los alimentos los costos de los equipos necesitados disminuirían y por lo tanto su uso y adquisición se beneficiaría.