Salta el menú de navegació i ves al contingut

EROSKI CONSUMER, el diari del consumidor

Cercador

logotip de fundació

Canals d’EROSKI CONSUMER


Estàs en la següent localització: Portada > Seguretat alimentària > Ciència i tecnologia dels aliments

Aquest text ha estat traduït per un sistema de traducció automàtica. Més informació, aquí.

Aplicació d’ultrasons en aliments

La combinació d'ultrasons amb calor o pressió pot arribar a ser una tecnologia alternativa als tractaments tèrmics convencionals

La tecnologia d’ultrasons, desenvolupada durant la Primera Guerra Mundial per a la detecció dels submarins, compte avui amb variades aplicacions en aliments. Els ultrasons poden definir-se com a ones acústiques inaudibles d’una freqüència superior a 20 kHz. Es diferencien ultrasons de baixa intensitat (<1 W cm-2, 0.1-20 MHz) o d'alta intensitat (10-1000 W cm-2, <0.1 MHz). Els primers són excel·lents per mesurar propietats del mitjà en el qual es propaguen ja que no produeixen cap modificació. Els de alta intensitat, no obstant això, poden provocar canvis físics i químics en el material en el qual s'apliquen.


Durant el tractament amb ultrasons els efectes són principalment mecànics, i es produeixen cicles d’expansió i compressió de forma alterna. Durant els cicles d’expansió els ultrasons provoquen el creixement de les bombolles existents en el mitjà o la formació d’altres noves. Quan aquestes aconsegueixen un volum al que no poden absorbir més energia, implosionan violentament, provocant microcorrientes, el col·lapse de les molècules del líquid i, conseqüentment, inactivación microbiana. Aquest fenomen és el que es coneix com a cavitació.

Durant la cavitació s’arriben a aconseguir dins de les bombolles, durant temps molt curts, temperatures de fins a 5.500°C i pressions de 50 MPa. Hi ha autors que creuen que els microorganismes sobreviuen sota aquestes condicions, ja que els temps són molt curts, però no són capaços de suportar els canvis bruscs de pressió que s’originen durant la cavitació. Altres hipòtesis consideren que la formació de radicals lliures pot afectar a l’ADN dels microorganismes. Encara que és un procés no tèrmic, també ha de considerar-se que parteix de l’energia pot absorbir-se com a calor elevant en certa mesura la temperatura de l’aliment.

És difícil establir els límits entre totes aquestes hipòtesis i, probablement, la inactivación microbiana es produeixi com a conseqüència d’una barreja dels mecanismes anteriors. De qualsevol manera, la qual cosa sí s’ha demostrat és que les formes esporuladas són tremendament resistents a l’acció dels ultrasons (es requereixen hores per la seva inactivación), molt més que les formes vegetatives. Respecte als enzims, existeixen estudis contradictoris. Sembla ser que l’efecte és complex, ja que poden produir-se activacions i inactivaciones depenent de diversos factors, entre ells l’estructura molecular de l’enzim.

Aplicacions dels ultrasons
La combinació d’ultrasons amb calor o pressió inactiva microorganismes i enzims especialment resistents a la calor

Els ultrasons d’alta intensitat s’han vingut utilitzant per a neteja d’equips, desgasificado de líquids, homogeneïtzació, inducció de reaccions d’oxidació/reducció, extracció d’enzims i proteïnes, inducció de la nucleación durant la cristal·lització, entre altres aplicacions. Fins al moment s’han desenvolupat equips a escala semi-industrial i industrial encaminades a l’eliminació d’escumes i deshidratació de vegetals.

La major part dels estudis sobre l’aplicació dels ultrasons d’alta intensitat com a tècnica de conservació han estat duts a terme a escala de laboratori i no s’ha realitzat un escalat industrial. Alguns autors han apuntat que, en comparació dels tractaments tèrmics convencionals, es precisa una major quantitat d’energia per arribar a inactivar els microorganismes.

Atès que s’ha vist un escàs efecte dels ultrasons sobre els enzims i els microorganismes, la majoria de les recerques s’han encaminat a la combinació dels ultrasons amb calor (termosonicación), pressió (manosonicación) o tots dos (manotermosonicación), trobant-se un efecte additiu o sinèrgic, depenent de cada cas. Aquestes combinacions han resultat ser molt útils en la inactivación de microorganismes i enzims especialment resistents a la calor. La manosonicación i la manotermosonicación poden ser particularment eficaces en la pasterización i esterilització de melmelades, salmorres o ou líquid, i per a la descontaminació de vegetals crus.

Inactivación microbiana i enzimàtica

Per dur a terme un tractament reeixit amb ultrasons (amb o sense combinació amb altres processos) han de tenir-se en compte factors com l’amplitud de les ones, el temps d’exposició, el tipus de microorganisme o enzim, el volum, composició i pH de l’aliment, així com la temperatura i la pressió en els processos combinats. Un dels substrats en els quals més ha estat estudiat l’efecte dels ultrasons és la llet. La major part dels estudis s’han realitzat en discontinu. No obstant això, en els processos en flux continu resulta més fàcil dur a terme l’escalat a nivell de planta pilot i industrial.

L’any 2000 es va desenvolupar un sistema en flux continu mitjançant ultrasons d’alta intensitat en el qual s’aconseguien temperatures properes a 70°C. Aquest sistema permetia dur a terme inactivaciones eficaços de microorganismes tals com Pseudomonas fluorescens i Streptococcus thermophilus en sistemes models. Mitjançant aquest procés s’aconseguia no només la pasterización de la llet sense efectes adversos sobre proteïnes i enzims natius de la llet, sinó també l’homogeneïtzació simultània de la mateixa. A més, un avantatge afegit d’aquest sistema és que la temperatura de la paret de la càmera de tractament és inferior a la de l’aliment.

En aliments rics en sals i proteïnes, com és el cas de la llet, és particularment útil ja que es redueix la formació de dipòsits i es millora la qualitat de la llet tractada. Posteriorment es va desenvolupar una planta pilot mitjançant ultrasons per dur a terme tractaments de la llet utilitzant la combinació d’ultrasons amb un moderat tractament tèrmic. S’han realitzat estudis sobre l’aplicació de la manotermosonicación al processament de llet i suc de taronja i s’ha observat que, en general, la qualitat nutritiva d’aquests aliments no es veu significativament afectada. Aquest mateix procés s’ha emprat en el tractament de llet destinada a l’elaboració de iogurt, comprovant-se que els iogurts obtinguts presentaven una adequada consistència i viscositat.

Atès que les ones acústiques afavoreixen la transferència de massa, redueixen l’energia de l’aigua lligada i milloren la difusió, una altra de les aplicacions importants dels ultrasons com a tècnica de conservació és la deshidratació d’aliments. Els primers estudis es van dur a terme en combinació amb aire calent, però els millors resultats es van obtenir aplicant la vibració ultrasònica en contacte directe amb l’aliment i en combinació amb una pressió estàtica. Aquest procés va arribar a desenvolupar-se a escala industrial. Es tracta d’un mètode que és de dos a tres vegades més ràpid que amb l’aire calent, mitjançant el qual s’arriben a deshidratar vegetals fins a un 99% sense modificacions en la qualitat. Els avantatges d’aquest procés de deshidratació enfront de la deshidratació convencional mitjançant aire calent serien una menor deterioració de la qualitat i enfront de la liofilització un menor cost econòmic.

PERSPECTIVES FUTURES

Img inspeccion1
Encara que el tractament amb ultrasons resulta un mètode eficaç en tecnologia dels aliments és difícil que constitueixin per si mateixos una tecnologia de conservació a causa de l’escàs efecte de les ones sobre els microorganismes i enzims. No obstant això, sembla que, i segons els resultats obtinguts fins al moment, quan es combinen els ultrasons amb temperatura i/o pressió poden arribar a ser una tecnologia alternativa als tractaments tèrmics convencionals.

Perquè això sigui possible és necessari seguir aprofundint en l’estudi dels factors clau del disseny dels equips i el seu posterior escalat, així com sobre l’efecte d’aquesta tecnologia en els components dels aliments. D’altra banda, els coneixements existents semblen indicar que la deshidratació mitjançant ultrasons posseeix nombroses aplicacions potencials en el camp de la tecnologia dels aliments.

Bibliografía

  • Gallego-Juárez, J.A., Rodríguez-Corral, G., Gálvez-Moraleda, JC, i Yang, T.S. (1999). A new high-intensity ultrasonic technology for food dehydration. Drying Technology, 17, 597-608.
  • Hoover, D.G. (2001). Ultrasound. Journal of Food Science, Supplement Kinetics of microbial inactivation for alternative food processing technologies 93-95.
  • Vercet, A., Burgos, J., i López-Buesa, P. (2001). Manothermosonication of foods and food-resembling systems: effect on nutrient content and senar-enzymatic browning. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 49, 483-489.
  • Villamiel, M., i de Jong P. (2000a). Inactivation of 'Pseudomonas fluorescens' and 'Streptococcus thermophilus' in Trypticase Soc Broth and total bacteri in milk by continuous-flow ultrasonic treatment and conventional heating. Journal of Food Engineering, 45, 171-179.
  • Villamiel, M., i de Jong, P. (2000b). Influence of High-Intensity Ultrasound and Heat Treatment in Continuous Flow on Fat, Proteins, and Native Enzymes of Milk. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 48, 472-478, 3068.

Et pot interessar:

Infografies | Fotografies | Investigacions