Desde hace unos meses estoy desarrollando mi Proyecto Tesis de Grado para obtener el título de Ingeniera, mi tema en desarrollo trata sobre el ultrasonido aplicado en el proceso de secado de alimentos.
Tuve problemas al comienzo, si bien era una idea innovadora para su estudio en mi país, la poca información que pude obtener era confusa y todos los pocos estudios a nivel mundial mencionaban cómo se aplicó el ultrasonido a las frutas, vegetales, huevos, leche y otros, pero ninguno me dio una visión clara de que era lo que el ultrasonido le hacía al alimento, pero ahora tengo una respuesta:
Primero, ¿qué es el ultrasonido?
Es el sonido (onda acústica o sonora) superior a los 20kHz, por lo tanto no son percibidos por el oído humano, se distinguen tres grupos:
-Baja frecuencia:valores comprendidos entre 10 y 100 KHz, que son los que industrialmente tienen más aplicaciones. También tienen aplicaciones terapéuticas.
- Media frecuencia: valores comprendidos entre 100 KHz y 10 MHz, que son los más usados en aplicaciones terapéuticas.
- Alta frecuencia: valores comprendidos entre 1 MHz y 10 MHz, de uso en aplicaciones médicas y aparatos de control no destructivo.
Ahora, ¿qué parámetros intervienen cuando el ultrasonido es aplicado a los alimentos?
Para generar ultrasonido interfieren la potencia (vatios) y frecuencia (kHz), pero si diseñamos un equipo para que sea aplicado a los alimentos (como es mi caso), también interviene la temperatura, viscosidad del medio de interacción (tiene que ser líquido), presión y lógicamente el tiempo que el alimento será sometido a ultrasonido.
Ojo, siempre tiene que haber un medio de interacción líquido para que el ultrasonido actúe.
Y lo más importante, el motivo de este post ¿qué causa el ultrasonido en alimentos? ¿cómo actúa?
En el caso de la leche el ultrasonido logra eliminar microorganismos con sólo dos minutos de su aplicación, por lo tanto puede ser utilizado para alcanzar la inocuidad y conservación deseada en los alimentos que procesemos. En el caso del secado, logra una debilitación de las paredes celulares del alimento que permite que haya un mayor intercambio de agua con el medio donde será sometido, es decir, cuando pase a la cámara de secado.
El ultrasonido actúa como generador de cavitación, este fenómeno se produce en líquidos y su causa no es únicamente el ultrasonido. La onda sonora con amplitudes grandes provoca variaciones de presión y como sabemos todo líquido tiene un punto llamado tensión de vapor, cuando nos situamos por debajo de dicho valor de presión, el líquido pasa a estado gaseoso, lo que genera bolsas de vapor (cavidades), entonces las burbujas viajan hacia una región de mayor presión y chocan entre sí, dando como resultado un aumento de presión, llegando incluso a los 800 MPa y también un aumento de temperatura (5000°C).
En el caso del secado de alimentos, el ultrasonido actúa dando "microgolpes", como yo los llamo, a las capas externas del alimento, donde se genera cavitación (dentro del alimento), pero el alimento absorbe la sobrepresión sin sufrir ninguna ruptura, por lo tanto se ablandara sin daños mientras el ultrasonido sea aplicado con los parámetros correctos, además esto ayuda a que haya un intercambio de agua más rápido con el medio donde será secado y se podrán utilizar temperaturas menores a los 50°C. Además hay que tener en cuenta que la cavitación dentro del alimento generará cambios celulares los cuales pueden influir en la rapidez del secado (esto requiere más estudio) . En el caso de mi proyecto de Tesis estoy utilizando ultrasonido de una frecuencia de 40kHz, por lo tanto la cavitación se limita a 1,5 a 2 cm. de profundidad.
Espero que lo poco expuesto les sea de ayuda a las personas que están optando por el estudio de tecnologías emergentes, es poca la información que se puede encontrar en el sector alimentario, pero vale la pena el estudio que estamos realizado ya que podemos llegar a obtener alimentos con mayor calidad nutricional.