Tecnología de esterilización ultrasónica de mermeladas

Tecnología de esterilización ultrasónica de mermeladas

Se trata de una tecnología de procesamiento no térmico que utiliza energía ultrasónica, diseñada para esterilizar y conservar alimentos líquidos como mermeladas sin utilizar altas temperaturas o con un calentamiento mínimo.

Concepto central: ¿Qué es la tecnología de esterilización ultrasónica de mermeladas?

La tecnología de esterilización ultrasónica de mermeladas, también conocida como esterilización asistida por ultrasonidos o esterilización por cavitación acústica, utiliza ultrasonidos de alta intensidad y baja frecuencia (normalmente en el rango de 20 kHz a 100 kHz) para generar fuertes efectos físicos y químicos en medios líquidos (como mermeladas), destruyendo así la estructura de los microorganismos (como bacterias, levaduras y mohos), logrando la esterilización o reduciendo significativamente la cantidad de microorganismos.

A menudo se combina con un calentamiento suave (50 °C-60 °C) o una presurización moderada para crear un efecto sinérgico, mejorando en gran medida la eficiencia de la esterilización.

Principio de funcionamiento: efecto de cavitación acústica

El núcleo de esta tecnología es el efecto de cavitación acústica. Todo el proceso se puede dividir en los siguientes pasos:

Inyección ultrasónica: el ultrasonido de alta intensidad se transmite al interior del atasco a través de un transductor.

Formación de burbujas de cavitación: las ondas ultrasónicas son ondas longitudinales con compresiones y rarefacciones alternas. En la fase de presión negativa (fase rara), el líquido se estira y los pequeños núcleos de gas existentes (núcleos de cavitación) en su interior se expanden rápidamente, formando pequeñas burbujas.

Colapso de la burbuja de cavitación: en la fase de presión positiva inmediatamente posterior (fase de compresión), estas burbujas recién expandidas se comprimen rápidamente e implosionan en un tiempo extremadamente corto (microsegundos o incluso nanosegundos), colapsando y desintegrándose.

Liberación de energía: este proceso de implosión crea ambientes locales extremadamente extremos:

Temperaturas extremadamente altas: en el epicentro del colapso, las temperaturas teóricas pueden alcanzar más de 5000 K (acercándose a la temperatura de la superficie del sol).

Presiones extremadamente altas: Las presiones locales pueden alcanzar más de 1000 atmósferas.

Intensas ondas de choque y microchorros: El colapso asimétrico de las burbujas genera microchorros de alta velocidad y potentes ondas de choque.

Mecanismo de esterilización: ¿Cómo mata el efecto de cavitación a los microorganismos?

La energía extrema liberada durante el colapso de las burbujas de cavitación actúa de múltiples maneras, lo que lleva a la inactivación de las células microbianas:

Daños mecánicos y físicos:

Ruptura de la membrana celular: Las intensas ondas de choque y microchorros actúan como 'proyectiles en miniatura', impactando y desgarrando directamente las paredes celulares y las membranas de los microorganismos, provocando la fuga del contenido celular y la destrucción completa de la estructura celular. Este es el principal mecanismo de esterilización.

Efectos químicos (ataque de radicales libres):

Bajo la alta temperatura y presión generada por el colapso de las burbujas de cavitación, las moléculas de agua se descomponen, produciendo una gran cantidad de radicales libres, como ·OH (radicales hidroxilo) y ·H (radicales de hidrógeno).

Estos radicales libres tienen propiedades oxidantes extremadamente fuertes; atacan las membranas celulares, las enzimas y el material genético (ADN/ARN) de los microorganismos, provocando disfunción metabólica y muerte.

Efectos térmicos:

Aunque la temperatura local en el punto de cavitación es extremadamente alta, su rango y duración son extremadamente cortos, por lo que tiene poco impacto en la temperatura macroscópica general del sistema de atasco. Esta alta temperatura localizada tiene un efecto letal sobre los microorganismos ubicados directamente cerca del punto de colapso.

Ventajas técnicas (en comparación con la esterilización por calor tradicional)

En comparación con la pasteurización tradicional a alta temperatura o la esterilización instantánea a temperatura ultraalta (UHT), la tecnología de esterilización ultrasónica ofrece importantes ventajas:

Mejor conservación de los nutrientes y el sabor: debido a la baja temperatura de procesamiento (incluso con calentamiento auxiliar, es mucho más baja que las altas temperaturas tradicionales), las vitaminas sensibles al calor (como la vitamina C), los pigmentos naturales, las sustancias aromáticas y los componentes de sabor de la mermelada se conservan en mayor medida.

Color y textura superiores: al evitar el dorado excesivo causado por las reacciones de Maillard y la caramelización, la mermelada conserva un color natural más vibrante y una textura más fresca.

Eficiencia energética: la energía ultrasónica actúa directamente sobre los microorganismos, lo que resulta en una alta utilización de energía y un tiempo de procesamiento relativamente corto.