Tecnología de esterilización e inactivación ultrasónica

Tecnología de esterilización e inactivación ultrasónica

La esterilización ultrasónica, también conocida como esterilización asistida por ultrasonido, es una tecnología que utiliza ondas sonoras de alta frecuencia (normalmente > 20 kHz) para destruir o inactivar microorganismos (como bacterias, virus y hongos). La esterilización ultrasónica utiliza el efecto de cavitación del ultrasonido para generar temperaturas y presiones extremas en los líquidos, destruyendo así las paredes celulares microbianas y logrando la esterilización. La esterilización ultrasónica se puede utilizar sola o junto con otros métodos de esterilización para mejorar la eficacia, reducir los requisitos o acortar la duración del proceso.

Proceso de cavitación:

Generación y crecimiento: cuando el ultrasonido de alta intensidad se propaga a través de un medio líquido, crea zonas alternas de compresión y rarefacción. En las zonas de rarefacción, el líquido se estira, creando pequeñas burbujas o cavidades en su interior.

Colapso violento: estas burbujas se comprimen rápidamente por la onda de compresión posterior y colapsan violentamente en un tiempo muy corto (del orden de microsegundos), generando temperaturas extremas localizadas (aproximadamente 5000 K), presiones (aproximadamente 1000 atmósferas) e intensas ondas de choque.

Efecto destructivo:

Corte mecánico: la onda de choque y los microfluidos ejercen tremendas fuerzas de corte en las paredes/membranas de las células microbianas cercanas, rompiéndolas y filtrando su contenido, lo que provoca la muerte celular. Radicales libres químicos: Las altas temperaturas y la alta presión hacen que las moléculas de agua se descompongan, produciendo grandes cantidades de radicales hidroxilo (·OH) y radicales de hidrógeno (·H). Estos radicales libres altamente reactivos pueden atacar las membranas celulares microbianas, las enzimas y el ADN, inactivándolos.

En pocas palabras, el ultrasonido actúa como una 'explosión microscópica' en líquidos, destruyendo microorganismos mediante fragmentación física y oxidación química.

Aplicaciones principales:

La esterilización ultrasónica, debido a sus ventajas como la resistencia a altas temperaturas, la ausencia de residuos químicos y la capacidad de tratar superficies complejas, ha demostrado un gran potencial en una variedad de campos.

1. Industria alimentaria

Esta es una de las áreas más utilizadas para la esterilización ultrasónica.

Alimentos líquidos: Se utiliza para esterilizar jugos, leche, salsa de soja, bebidas, etc. En comparación con la pasteurización tradicional, conserva mejor el sabor, el color y el contenido nutricional de los alimentos.

Esterilización de superficies: se utiliza para limpiar y esterilizar patógenos (como E. coli y Salmonella) adheridos a las superficies de frutas, verduras, carne y productos acuáticos.

Materiales de embalaje: Esteriliza el interior de envases de alimentos, como latas y cartones de Tetra Pak. Esterilización sinérgica: cuando se combina con un calentamiento suave (termosonicación), una presión moderada (manosonicación) o una pequeña cantidad de desinfectante químico, la temperatura, la presión o la dosis química requerida para la esterilización se pueden reducir significativamente, logrando un proceso 'verde'.

2. Medicina y Biotecnología

Limpieza y esterilización de dispositivos médicos: las máquinas de limpieza ultrasónica son equipos estándar en hospitales y clínicas dentales. Eliminan eficazmente biopelículas, sangre y patógenos de las grietas y esquinas de los instrumentos, preparándolos para la posterior esterilización con vapor a alta presión.

Producción de Productos Farmacéuticos y Vacunas: Se utilizan para procesar productos farmacéuticos, vacunas y medios de cultivo sensibles al calor, asegurando su esterilidad sin destruir los ingredientes activos.

Desbridamiento de heridas: se puede utilizar ultrasonido de baja intensidad para eliminar el tejido necrótico y las bacterias de las heridas, promoviendo la curación.

3. Tratamiento de Agua: Se utiliza para tratar agua potable, agua de piscinas y aguas residuales industriales. Matan eficazmente algas, bacterias y virus en el agua y degradan los contaminantes orgánicos. Son aún más eficaces cuando se utilizan en combinación con luz ultravioleta u ozono.

4. Productos farmacéuticos y cosméticos

Garantiza la producción estéril de medicamentos líquidos termolábiles, colirios, productos para el cuidado de la piel y cosméticos.

Ventajas:

Procesamiento no térmico: Especialmente indicado para procesar sustancias sensibles al calor, preservando al máximo la calidad original del producto.

Sin residuos químicos: evita los problemas residuales asociados con los desinfectantes químicos, haciéndolo más seguro y respetuoso con el medio ambiente.

Alta penetración: Capaz de tratar microorganismos dentro de líquidos y en superficies irregulares, eliminando puntos muertos.

Fuerte sinergia: combinada con otras tecnologías, puede mejorar significativamente la eficiencia, reducir los costos generales y reducir los daños al producto.