Utilizzo degli ultrasuoni nell’industria alimentare

Tra le metodiche alternative per la decontaminazione e conservazione degli alimenti, troviamo anche quella che si basa sull’utilizzo degli ultrasuoni nell’industria alimentare.

Attività che si basano sul lavaggio con soluzioni per lo più clorate, al fine di bonificarle dalla possibile presenza microbica. E che possono presentare due tipologie di criticità.

La prima sulla qualità del prodotto, che può essere abbassata dall’aggressione delle sostanze utilizzate ai prodotti. La seconda, correlata alla prima, una possibile contaminazione chimica dovuta dall’errato utilizzo delle sostanze.

L’utilizzo degli ultrasuoni sembra essere quindi una alternativa efficace per trattare taluni prodotti, garantendone la sicurezza al consumo per i consumatori, senza alterarne la qualità.

Che cosa sono gli ultrasuoni?

Gli ultrasuoni, sono una forma di energia acustica, per lo più non percepibili dall’uomo. In natura utilizzata dai pipistrelli, delfini, ed altre specie a scopo di orientamento, localizzazione e caccia. Il loro utilizzo può essere ritrovato in diversi settori.

L’ultrasuono è un’onda che si muove attraverso un mezzo conduttivo producendo compressione, alta pressione, e rarefazione, bassa pressione, la cui frequenza supera quella del suono udibile dall’orecchio umano (20 kHz).

Come il suono, anche gli ultrasuoni vengono trasmessi attraverso qualsiasi solido, liquido o gas che possieda proprietà elastiche.

A seconda della sua applicazione, gli ultrasuoni possono essere classificati in ultrasuoni ad alta potenza, bassa frequenza, o a bassa potenza, alta frequenza.

Le onde soniche possono essere classificate in tre gruppi:

1. Infrasoniche, frequenze da 2 a 20 Hz;
2. Acustico, frequenze da 16 a 18 Hz, percepibili dall’uomo;
3. Ultrasuoni da 20 kHz a 20 MHz.

Gli ultrasuoni, comprendono tre gamme di onde sonore, che trovano diverse applicazioni:

• Elaborazione. Potenze da 20 a 100 kHz;
• Sonochimica. Potenze da 20 kHz a 2 MHz;
• Diagnostica. Potenze da 5 a 10 MHz.

Una ulteriore classificazione si basa su frequenza ed intensità delle onde:

• Alta intensità e bassa frequenza, intensità da 10 a 1.000 W/cm 2 , frequenza da 20 a 100 kHz;
• Bassa intensità e alta frequenza, intensità, <1 W/cm 2; frequenza, >100 kHz).

Le applicazioni ad alta intensità, sono quelli utilizzati in ambito alimentare, in quanto la potenza utilizzata è  sufficiente da generare cavitazione ed esercitare un effetto antimicrobico.

Mentre, le applicazioni ad alta frequenza, vengono utilizzati per valutazioni non distruttive perché non producono cavitazioni sulla materia. Un esempio ne è l’ecografia.

Perché gli ultrasuoni possono essere utili?

Nell’industria alimentare, gli ultrasuoni vengono utilizzati per una gran varietà di alimenti. Latte e latticini, pesce, crostacei vegetali, bevande varie.

Lo scopo è quello di sfruttare gli effetti della cavitazione sulla materia generata dalle onde. Effetti che comprendono:

• Distruzione ed inattivazione di microrganismi ed enzimi;
• Produzione di emulsioni;
• Filtrazione ed estrazione di composti da cellule vegetali;
• Attività di taglio, essiccazione, riscaldamento, omogeneizzazione, degasaggio, inattivazione delle schiume;
• Avere effetti sulla formazione del biofilm.

L’utilizzo degli ultrasuoni nell’industria alimentare, risponde alla necessità di dover trovare soluzioni sane, sostenibile e sicure, senza sovra utilizzo di additivi, con processi che non modifichino la qualità dell’alimento, come per esempio le sterilizzazioni.

Grazie all’azione efficace per l’eliminazione di microrganismi ed enzimi senza intaccare i nutrienti degli alimenti, gli ultrasuoni possono essere utilizzati come metodo alternativo ai trattamenti termici nella conservazione degli alimenti.

Si ritiene, infatti, che gli ultrasuoni a bassa potenza siano un metodo non termico alternativo per superare le criticità che si verificano durante i trattamenti termici come cambiamenti strutturali fisici e chimici, con conseguenza perdita di nutrienti e cambiamento delle proprietà organolettiche del prodotto.

Ci sono altre tre motivazioni per le quali risulta essere interessante l’utilizzo di queste onde sonore. Il primo è inerente all’utilizzo delle risorse ambientali. In questo caso energia, utilizzo inferiore rispetto ai classici trattamenti bonificanti, e scarso utilizzo delle acque.

Acque utilizzate nelle fasi di trattamento, utilizzate solamente per creare l’ambiente, quindi con infiniti utilizzi. In quanto i prodotti vengono irradiati dalle onde già confezionati.

La seconda motivazione è sui rifiuti. Questa tipologia di trattamento, infatti permette, di allungare la vita del comparto del freschissimo, per esempio dello dei vegetali pronti al consumo.

L’ultima invece si riferisce al non utilizzo delle sostanze chimiche per effettuare le fasi decontaminanti dei prodotti. Con tutte le correlazioni del caso, inerenti alla qualità del prodotto, all’ambiente, ed alla sicurezza dei consumatori.

Utilizzo delle onde sonore: le nostre considerazioni

Come altri trattamenti, per esempio l’utilizzo dell’alta pressione, anche se vi sono una gran quantità di studi a sostegno, non c’è una vera e propria disciplina riconosciuta da EFSA.

Quindi che cosa dovrebbe fare un’organizzazione che voglia utilizzare la tecnologia ad ultrasuoni nei propri processi? Come sempre la risposta è semplice. Vediamo di seguito i passi che deve seguire:

• Valutare nelle fasi preliminare, se l’utilizzo degli ultrasuoni, possa essere utile per trattare materie prime o prodotti finiti;
• Inserire il processo nella valutazione dei rischi HACCP, o HARPC;
• Effettuare studi di validazione che siano a sostegno del rispetto dei requisiti per la sicurezza alimentare e per la salute dei consumatori;
• Definire le modalità di registrazione ed effettuazione dei processi;
• Definire le modalità di monitoraggio, i livelli di accettabilità, e le attività di azione correttiva;
• Formare le risorse umane;
• Definire un piano di monitoraggio analitico;
• Rivedere periodicamente i dati raccolti.

Come sempre, è importante che l’OSA, abbia dei dati ed evidenze a sostegno delle sue scelte, e nei confronti di eventuali controversie e chiarimenti da parte degli Organi Competenti.