Tecnologia de esterilização e inativação ultrassônica

Tecnologia de esterilização e inativação ultrassônica

A esterilização ultrassônica, também conhecida como esterilização assistida por ultrassom, é uma tecnologia que utiliza ondas sonoras de alta frequência (normalmente > 20 kHz) para destruir ou inativar microorganismos (como bactérias, vírus e fungos). A esterilização ultrassônica utiliza o efeito de cavitação do ultrassom para gerar temperaturas e pressões extremas em líquidos, destruindo assim as paredes das células microbianas e conseguindo a esterilização. A esterilização ultrassônica pode ser usada sozinha ou em conjunto com outros métodos de esterilização para aumentar a eficácia, reduzir os requisitos ou encurtar a duração do processo.

Processo de cavitação:

Geração e Crescimento: Quando o ultrassom de alta intensidade se propaga através de um meio líquido, cria zonas alternadas de compressão e rarefação. Nas zonas de rarefação, o líquido é esticado, criando pequenas bolhas ou cavidades dentro delas.

Colapso violento: Essas bolhas são rapidamente comprimidas pela onda de compressão subsequente e colapsam violentamente em um tempo muito curto (da ordem de microssegundos), gerando temperaturas extremas localizadas (aproximadamente 5.000 K), pressões (aproximadamente 1.000 atmosferas) e ondas de choque intensas.

Efeito Destrutivo:

Cisalhamento Mecânico: A onda de choque e a microfluídica exercem tremendas forças de cisalhamento nas paredes/membranas das células microbianas próximas, rompendo-as e vazando seu conteúdo, levando à morte celular. Radicais Livres Químicos: Alta temperatura e alta pressão fazem com que as moléculas de água se quebrem, produzindo grandes quantidades de radicais hidroxila (·OH) e radicais de hidrogênio (·H). Esses radicais livres altamente reativos podem atacar membranas celulares microbianas, enzimas e DNA, inativando-os.

Simplificando, o ultrassom atua como uma “explosão microscópica” em líquidos, destruindo microorganismos por meio de fragmentação física e oxidação química.

Principais aplicações:

A esterilização ultrassônica, por suas vantagens como resistência a altas temperaturas, ausência de resíduos químicos e capacidade de tratar superfícies complexas, tem demonstrado grande potencial em diversos campos.

1. Indústria Alimentar

Esta é uma das áreas mais utilizadas para esterilização ultrassônica.

Alimentos Líquidos: Utilizado para esterilizar sucos, leite, molho de soja, bebidas, etc. Em comparação com a pasteurização tradicional, preserva melhor o sabor, a cor e o conteúdo nutricional dos alimentos.

Esterilização de superfície: Usado para limpar e esterilizar patógenos (como E. coli e Salmonella) ligados às superfícies de frutas, vegetais, carne e produtos aquáticos.

Materiais de embalagem: Esteriliza o interior de embalagens de alimentos, como latas e caixas Tetra Pak. Esterilização Sinérgica: Quando combinada com aquecimento suave (termosonicação), pressão moderada (manosonicação) ou uma pequena quantidade de desinfetante químico, a temperatura, a pressão ou a dosagem química necessária para a esterilização podem ser significativamente reduzidas, alcançando um processo 'verde'.

2. Medicina e Biotecnologia

Limpeza e esterilização de dispositivos médicos: Máquinas de limpeza ultrassônica são equipamentos padrão em hospitais e clínicas odontológicas. Eles removem efetivamente biofilme, sangue e patógenos de fendas e cantos de instrumentos, preparando-os para posterior esterilização a vapor de alta pressão.

Produção Farmacêutica e de Vacinas: São utilizados para processar produtos farmacêuticos, vacinas e meios de cultura sensíveis ao calor, garantindo sua esterilidade sem destruir os princípios ativos.

Desbridamento de feridas: O ultrassom de baixa intensidade pode ser usado para remover tecido necrótico e bactérias de feridas, promovendo a cura.

3. Tratamento de Água: Usado para tratar água potável, água de piscina e águas residuais industriais. Eles efetivamente matam algas, bactérias e vírus na água e degradam os poluentes orgânicos. Eles são ainda mais eficazes quando usados ​​em combinação com luz ultravioleta ou ozônio.

4. Produtos farmacêuticos e cosméticos

Garante a produção estéril de medicamentos líquidos termolábeis, colírios, produtos para a pele e cosméticos.

Vantagens:

Processamento não térmico: Particularmente adequado para o processamento de substâncias sensíveis ao calor, preservando ao máximo a qualidade original do produto.

Sem resíduos químicos: Evita problemas residuais associados aos desinfetantes químicos, tornando-os mais seguros e ecológicos.

Alta penetração: Capaz de tratar microrganismos em líquidos e em superfícies irregulares, eliminando pontos mortos.

Forte sinergia: Combinada com outras tecnologias, pode melhorar significativamente a eficiência, reduzir custos gerais e reduzir danos ao produto.