(Autor: Prof. univ. dr. ing. Maria Turtoi Universitatea Dunărea de Jos din Galaţi) Ultrasunetele sunt vibrații mecanice cu frecvențe mai mari de 20 kHz, valoare care reprezintă limita superioară a auzului uman. Dispozitivele cu ultrasunete funcţionează cu frecvenţe care variază de la această limită până la câţiva GHz. Ultrasunetele sunt utilizate în multe domenii: localizarea obiectelor şi măsurarea distanţelor, medicină umană şi veterinară, testarea nedistructivă a produselor, detectarea defectelor etc. Industrial, ultrasunetele sunt utilizate la curăţare, amestecare, formarea sau distrugerea spumei, aglomerarea şi depunerea pulberilor din aer, îmbunătăţirea tehnicilor de filtrare, uscare şi extracţie a materialelor solide şi extracţia compuşilor valoroşi din produse vegetale. Tratamentul cu ultrasunete al cărnii este încă în fază incipientă şi are nevoie de multe cercetări pentru dezvoltare şi aplicare industrială.   The use of ultrasound in the meat industryUltrasounds aremechanical vibrationswithfrequenciesabove 20kHz, value that representsthe upper limit ofhuman hearing. Ultrasonicdevicesoperateinthefrequencyrange fromthis limitup to severalGHz. Ultrasounds areusedin many areas as locating objectsandmeasuring distances, human and veterinarymedicine, non-destructivetesting of products, fault detection, etc. Industrialultrasounds areused forcleaning, mixing, foamformationor destruction,agglomerationand precipitationofairbornepowders, improving of filtration, drying and extraction techniques insolid materials,and extraction ofvaluablecompoundsfrom vegetable products. Ultrasonic treatmentof themeatisstill in its infancyand needsmore research for developmentandindustrial application.Utilizarea ultrasunetelor în industria alimentară Cele mai multe aplicaţii ale ultrasunetelor în industria alimentară implică analiza neinvazivă cu referire specială la evaluarea calităţii: detectarea corpurilor străine din alimente, analiza dimensiunii picăturilor din emulsiile de uleiuri şi grăsimi comestibile, determinarea gradului de cristalizare şi de topire în picăturile de emulsie dispersate, stabilirea gradului de omogenizare a grăsimii în lapte etc. O utilizare de lungă durată a ultrasunetelor este curăţarea suprafeţelor care este deosebit de eficientă pentru curăţarea in situ a multor dispozitive şi utilaje: senzori, filtre, reactoare, catalizatori, schimbătoare de căldură etc. Printre avantajele asigurate se numără: consumul redus de substanţe chimice, reducerea contactului direct al personalului cu substanţele chimice de curăţare, creşterea vitezei de curăţare, operarea automată, realizarea de economii de energie, forţă de muncă şi spaţiu.     Emulsiile obţinute cu ultrasunete sunt mult mai stabile decât cele produse convenţional şi necesită mai puţin agent tensioactiv (surfactant) sau chiar deloc. Durata de obţinere a iaurtului cu ajutorul ultrasunetelor poate fi redusă cu până la 40%. De asemenea, este redusă dependenţa procesului de originea laptelui, iar consistenţa şi textura sunt îmbunătăţite. Îm biochimine, ultrasunetele sunt utilizare pentru eliberarea conţinutului celulelor prin distrugerea pereţilor, activarea enzimelor imobilizate prin creşterea transportului de substrat către enzimă dar şi pentru inhibarea enzimelor. De exemplu, prin utilizarea ultrasunetelor timp de trei ore, activitatea iniţială a peroxidazei producătoare de mirosuri şi pigmenţi bruni este redusă progresiv cu 90%. Alte aplicaţii ale ultrasunetelor sunt în extracţie (accelerarea difuziei zahărului, îmbunătăţirea extracţiei ceaiului din frunze, a reninei din stomacul viţeilor sau a aromelor), cristalizare, filtrare, uscare, congelare (reducerea dimensiunii cristalelor şi prevenirea formării crustei la îngheţată), amestecare, distrugerea spumei produse la fermentare, maturarea băuturilor alcoolice etc.   Inactivarea cu ultrasunete a microorganismelor Ultrasunetele de mare putere sunt capabile să deterioreze sau să distrugă pereţii celulari determinând moartea celulelor. Pentru aceasta sunt necesare intensităţi foarte mari dacă sunt folosite numai ultrasunetele pentru sterilizare. Dacă, însă, ultrasunetele sunt combinate cu alte tehnici de decontaminare precum presiunea, căldura sau valori extreme ale pH-ului, se obţin metode de tratare promiţătoare. Termo-ultrasonarea (căldură + ultrasunete), mano-ultrasonarea (presiune + ultrasunete) sau mano-termo-ultrasonarea (presiune + căldură + ultrasunete) sunt tratamente combinate eficiente în distrugerea microroganismelor.     La temperatură ridicată, efectul antibacterian al ultrasunetelor scade, însă dacă este aplicată şi o presiune, această pierdere a eficacităţii dispare. Astfel, mano-termo-ultrasonarea inactivează bacteriile la temperaturi de 5...20°C, mult mai mici decât în tratamentul termic. Aplicarea tratamentelor combinate la pasteurizare prezintă şi avantaje precum reducerea la minimum a pierderii aromei, o omogenizare mai bună şi economii de energie.   Aplicaţii ale ultrasunetelor în industria cărnii Utilizarea ultrasunetelor pentru estimarea conţinutului de grăsime şi de muşchi în bovinele vii este cunoscută încă de la jumătatea secolului XX. În prezent, ultrasunetele sunt folosite în mod curent pentru evaluarea stocului de material de reproducere, identificarea datei de sacrificare a bovinelor, estimarea calităţii, a capacităţii de a dezvolta un gust plăcut şi a proporţiei de carne macră a carcaselor de vită. Cercetări numeroase investighează utilizarea ultrasunetelor pentru decontaminarea suprafeţei cărnii, frăgezire sau decongelare.   Reducerea numărului de microorganisme pe suprafaţa cărnii Ultrasunetele aplicate timp de 0,5-5 min reduc numărul de microorganisme pe suprafaţa cărnii contribuind la extinderea termenului de valabilitate şi implicit la reducerea consumului de conservanţi. Produsele tratate trebuie să fie ambalate, de exemplu sub vid, fiindcă trebuie imersate în apă pentru transmiterea energiei acustice. Sunt posibile modificări ale culorii şi texturii produselor din carne proaspete. Combinarea ultrasunetelor cu tratamente chimice poate da un efect sinergic. Astfel cercetători de la Georgia Tech Research Institute, SUA au utilizat ultrasunete în combinaţie cu substanţe antimicrobiene (concentraţii variate de clor şi acid peracetic) obţinând o inactivare mult mai bună a bacteriei Salmonella typhimurium în apa de răcire a cărnii de pasăre în comparaţie cu efectul singular al substanţelor antimicrobiene (US Poultry & Egg Association, martie 2014).   Frăgezirea cărnii Tratarea cu ultrasunete îmbunătăţeşte frăgezimea cărnii pe parcursul maturării prin modificări produse la nivelul fibrelor musculare, distrugerea unor celule, slăbirea structurii colagenului, îmbunătăţirea capacităţii de reţinere a apei etc.   Conservarea cărnii de porc Tratarea jambonului cu ultrasunete (50, 75 sau 100 W) timp de 10, 25 sau 40 min poate reduce durata de conservare a cărnii prin accelerarea difuziei sării. La tratamentul efectuat la 100 W timp de 40 min s-a observat creşterea uşoară a umidităţii şi denaturarea miozinei însă numai până la 2 mm de la suprafaţa produsului astfel că nu s-a modificat capacitatea de legare a apei. De asemenea, nu s-au produs modificări ale pH-ului şi culorii produsului (McDonnell et al., 2013, Teagasc Food Research Centre, Ashtown, Dublin, University College Dublin).   Decongelarea cărnii cu ultrasunete Decongelarea cu ultrasunete este mai rapidă decât prin conducţie (imersie în apă) dacă tratamentul se aplică la frecvenţe şi putere corespunzătoare, de regulă mult mai mici decât pentru alte scopuri (1,5-25 kHz, 0,1-0,5 W/cm2), care se pliază pe mecanismul de relaxare al cristalelor de gheaţă în timpul decongelării. Între carnea decongelată cu ultrasunete sau prin metode conductive nu sunt diferenţe biochimice, microbiologice sau de textură semnificative.