Innovación en los usos de los ultrasonidos de potencia en la industria alimentaria
28 October 2010
Innovación en los usos de los ultrasonidos de potencia en la industria alimentaria
El uso de los ultrasonidos de potencia mejora los procesos de transferencia de masa y se aplican en procesos de deshidratación, acelerando la pérdida de agua sin incrementar la temperatura y, en procesos de extracción, combinado con el uso de gases densos para acelerar y mejorar el proceso de forma eficaz.
Programa/Entidad:
Programa Nacional de proyectos de Investigación Fundamental.
Subprograma de Proyectos de Investigación Fundamental no orientada. Ministerio de Ciencia e Innovación.
Ultrasonidos: tecnología innovadora capaz de reducir el consumo energético
Los ultrasonidos de potencia (HPU) se consideran en estos momentos como una tecnología emergente, innovadora, capaz de reducir el consumo energético y respetuosa con el medio ambiente que está despertando un gran interés en sectores tales como las industrias alimentaria, farmacéutica, química, etc., en donde se necesita de una energía limpia y eficiente para mejorar y/o producir efectos específicos.
Una de las principales características de los HPU es su capacidad para mejorar los procesos de transferencia de masa mediante una serie de mecanismos activados por los efectos no lineales de las ondas ultrasónicas de elevada amplitud. Dichos mecanismos incluyen corrientes, difusión, agitación, implosiones, compresiones y dilataciones, turbulencia, inestabilidades en las interfases, etc.
Objetivos del proyecto: mejora de secado y extracción con gases densos
El estudio y la aplicación eficiente de los mecanismos activados por los efectos no lineales de las ondas ultrasónicas de elevada amplitud para la mejora de dos importantes procesos específicos (la liofilización a presión atmosférica (AFD) y la extracción con gases densos)
El estudio y la mejora del proceso de secado por liofilización a presión atmosférica (AFD) asistido por ultrasonidos de potencia (HPU), ya que, ofrecen en el proceso de deshidratación la ventaja de acelerar la pérdida de agua sin incrementar la temperatura
El estudio de los mecanismos del proceso para mejorar su implementación experimental: en concreto, el uso de los gases densos como agentes extractores, especialmente en extracción supercrítica (SFE) junto con el uso de los ultrasonidos de potencia para acelerar este proceso.
La evaluación de la calidad: El uso de los HPU para el procesado de materiales requiere evaluar su efecto sobre los parámetros de calidad del producto. Así, los efectos de los HPU sobre la estructura de materiales procesados por AFD y SFE deben ser identificados y analizados.
Ventajas de la aplicación de los ultrasonidos de potencia:
Acelerar la pérdida de agua sin incrementar la temperatura es una ventaja que ofrecen los HPU en el proceso de deshidratación. Actualmente la liofilización se considera como el mejor procedimiento para obtener productos secos de alta calidad, pero es muy costoso. Un proceso de liofilización a presión atmosférica ofrece resultados con la misma calidad pero es muy lento. La aplicación de los HPU para mejorar la transferencia de masa puede ser la solución con objeto de acelerar el proceso de secado por AFD sin producir un calentamiento reseñable.
El uso de los HPU para el secado de materiales ha sido explorado desde los años 60 y la colaboración durante los últimos años entre dos de los grupos participantes en este proyecto (GUP/CSIC y ASPA/UPVA) ha dado un fuerte impulso a su aplicación en combinación con técnicas convencionales.
Acelerar los procesos de extracción, especialmente en extracción supercrítica (SFE) gracias al uso de gases densos (DG) como agentes extractores, combinado con el uso de los HPU, representan una forma eficaz como ha sido demostrado por el trabajo pionero de los cuatro grupos participantes en este proyecto (CSIC, UPVA, AINIA, UIB). En particular, el dióxido de carbono en condiciones supercríticas se considera actualmente como buen solvente debido a que no es tóxico, es reciclable y barato.
El logro de los objetivos previstos requiere del desarrollo de nuevos sistemas ultrasónicos expresamente adaptados al medio a tratar así como de un detallado estudio experimental sobre los mecanismos y efectos que son generados. Todo esto tiene que ser completado con los correspondientes modelos que simulen los nuevos procesos.
Finalmente, se llevara a cabo una evaluación preliminar de los beneficios económicos de los nuevos procesos.
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