PROCEDIMIENTO DE INACTIVACIÓN DE MICROORGANISMOS MEDIANTE LA COMBINACIÓN DE FLUIDOS SUPERCRÍTICOS Y ULTRASONIDOS.

Procedimiento de inactivación de microorganismos mediante la combinación de fluidos supercríticos y ultrasonidos.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la inactivación de microorganismos de un producto líquido mediante la combinación de fluidos supercríticos y ultrasonidos, caracterizado porque comprende: (a) introducir el producto a tratar en al menos un depósito de tratamiento dotado de un dispositivo para mantener la temperatura constante; (b) alimentar CO2 en estado supercrítico al depósito de tratamiento; (c) generar un campo acústico de frecuencia comprendida entre 20 y 100 kHz en el depósito de tratamiento; (d) mantener el producto en las condiciones de presión y temperatura del CO2 supercrítico y a una frecuencia del campo acústico entre 20 y 100 kHz durante el tiempo de tratamiento; y (e) extraer el producto del depósito de tratamiento mediante despresurización. Es asimismo objeto de esta invención un sistema para llevar a cabo dicho procedimiento y el uso de dicho sistema para la inactivación de microorganismos de productos alimenticios.

Procedimiento de inactivacion de microorganismos mediante la combinacion de fluidos supercriticos y ultrasonidos Campo técnico de la invención La presente invencion se refiere al campo de la industria alimentaria y mas concretamente a un procedimiento para la inactivacion de microorganismos mediante la combinacion de fluidos supercriticos y ultrasonidos.

Antecedentes de la invención Los tratamientos termicos han sido ampliamente utilizados para eliminar los microorganismos de los alimentos, y poder asi alargar su tiempo de vida util. El principal inconveniente de estos es que llevan asociado una perdida del flavor, color, olor y nutrientes de los alimentos.

Numerosas investigaciones han trabajado en el desarrollo de nuevas tecnologias de conservacion que permitan obtener un producto capaz de conservar sus propiedades nutricionales y organolepticas. En este sentido se ha investigado en el uso de altas presiones (Dogan, C. y Erkmen, 0., 2004, Journal of Food Engineering, 62, 47-52) ; pulsos electricos (Pothakamur y , U. R., et al., 1995, Revista Española de Ciencia y Tecnologia de Alimentos, 35 (1) , 101-107) ; filtracion mediante membranas (Carneiro, L., et al., 2002, Desalination, 93-98) ; microondas y radiofrecuencia (Kozempel,

M. F., et al., 1998, Journal of Food Protection, 61 (5) , 582-585) o fluidos supercriticos (Erkmen, 0. y Karaman, H., 2001, Journal of Food Engineering, 50, 25-28) . En concreto, respecto al uso de altas presiones, existen numerosos productos en el mercado en los que se ha aplicado dicha tecnologia como tecnica de conservacion. El principal inconveniente de esta tecnica es el elevado coste de las instalaciones.

Como tecnologia novedosa, el uso de fluidos supercriticos (C02-SC) para inactivar enzimas y microorganismos, es de gran interes. Numerosas investigaciones han demostrado la capacidad de inactivacion del C02-SC a bajas temperaturas (Parton, T., et al., 2007, Journal of Food Engineering, 79, 1410-1417) , evitando el deterioro de las propiedades nutricionales y organolepticas de los alimentos. En la industria alimentaria, para que los procesos ofrezcan una rentabilidad aceptable, es necesario poder procesar elevadas cantidades de producto. En este sentido, el C02-SC necesita tiempos de procesado largos, siendo este su principal inconveniente.

La inactivacion mediante C02-SC se produce, entre otros factores, debido a la penetracion del C02-SC en las celulas, de las que extrae componentes esenciales provocando su inactivacion (Lin, H. M., et al., 2009, Biotechnol. Prog., 1992, 8 (5) , 458-461) . Asi pues, una forma de mejorar esta tecnologia es facilitando la penetracion del C02-SC en las celulas para que la inactivacion sea mas rapida.

Los ultrasonidos de potencia pueden emplearse para mejorar procesos de transferencia de masa y calor en procesos agroalimentarios asi como para la inactivacion de microorganismos, en combinacion con calor (Raviyan, P., et al., 2005, Journal of Food Engineering, 70, 189-196) .

La combinacion de fluidos supercriticos y ultrasonidos esta descrita en la literatura para la mejora de los procesos de extraccion (Gaoa, Y., et al., 2009, J. of Supercritical Fluids 49, 345-350) y la aceleracion de reacciones quimicas (Trofimov, T.I., et al., 2001, J. Chem. Technol. Biotechnol., 76, 1223-1226) .

El documento de patente ES2199683 describe un sistema donde se combinan las tecnicas de fluidos supercriticos de C02 y la generacion de ultrasonidos a partir de un transductor piezoelectrico. Este sistema es empleado para la extraccion de productos naturales de diversa naturaleza, si bien no divulga su empleo para la inactivacion de microorganismos, ni tampoco la utilizacion de un sistema de aislamiento de las ceramicas piezoelectricas que permita trabajar en medios con una alta proporcion de liquidos conductores.

El documento US2006292274 divulga un tratamiento de eliminacion de microorganismos (por ejemplo de alimentos) a partir de un C02 en condiciones supercriticas y un generador de ultrasonidos. Sin embargo, el papel de los ultrasonidos queda limitado a la separacion de microorganismos de la superficie de productos solidos. No contempla la aplicacion a productos liquidos con el necesario uso de un sistema de aislamiento electrico. Adicionalmente, este procedimiento no contempla la introduccion del sistema de generacion del campo acustico (transductor de ultrasonidos) en el interior del deposito de tratamiento.

El documento US2010080790 describe un procedimiento y aparato de esterilizacion a partir de la inactivacion de microorganismos presentes en instrumental medico a partir de C02 supercritico. Adicionalmente, se divulga la presencia de un generador ultrasonico en el sistema que convierte la energia electrica en mecanica o acustica via un transductor piezoelectrico. Sin embargo, no divulga la necesidad de un sistema de aislamiento de las ceramicas, ni su aplicacion a alimentos solidos ni liquidos, estos ultimos con una elevada concentracion de agua y solutos, lo que los hace altamente conductores de la electricidad.

El documento US2009269480 describe un equipo de inactivacion de microorganismos presentes en el instrumental medico a partir de un bano de ultrasonidos y bajo un fluido supercritico de C02. En el proceso se consigue la deposicion de una capa de material bioactivo y/o material polimerico en la superficie porosa del instrumental.

El documento US5164094 divulga un proceso de floculacion, precipitacion, aglomeracion o coagulacion de sustancias o microorganismos presentes en un liquido, coloide, o emulsion y un equipo para llevarlo a cabo. El liquido es expuesto a radiacion ultrasonica desde un transductor ultrasonico piezoceramico. Para poder llevar a cabo este procedimiento a altas frecuencias, el aparato puede presentar un transductor de fluoruro de polivinileno (PVDF) . Sin embargo, no se divulga el empleo de fluidos supercriticos.

Descripción de la invención El objeto de la presente invencion consiste en un procedimiento de inactivacion de microorganismos de un producto liquido, preferentemente pero no de forma exclusiva de caracter alimenticio, mediante la combinacion de fluidos supercriticos y ultrasonidos. Este procedimiento se caracteriza por que comprende:

(a) introducir el producto a tratar en al menos un deposito de tratamiento dotado de un dispositivo para mantener la temperatura constante. Este dispositivo puede consistir en un tanque en cuyo interior se encuentre ubicado el deposito de tratamiento, o bien en una camisa de calentamiento/enfriamiento que rodee a dicho deposito de tratamiento;

(b) alimentar C02 en estado supercritico (de 80 a 550 bar y de 31DC a 50DC) al deposito de tratamiento, preferentemente a traves de un sistema de impulsion que puede consistir en al menos una bomba de dos pistones capaz de trabajar en continuo u otro sistema de impulsion capaz de trabajar a las presiones indicadas;

(c) generar un campo acustico de frecuencia comprendida entre 20 y 100 kHz en el deposito de tratamiento mediante un sonotrodo que concentra toda la potencia del transductor en el punto de aplicacion del campo;

(d) mantener el producto en las condiciones de presion y temperatura del C02 supercritico (de 80 a 550 bar y de 31DC a 50DC) y a una frecuencia del campo acustico entre 20 y 100 kHz durante el tiempo de tratamiento. Dicho tiempo de tratamiento puede variar preferentemente entre 1 s y 4 min; y

(e) extraer el producto del deposito de tratamiento mediante despresurizacion.

Mediante la generacion de un campo acustico en el deposito de tratamiento se reducen notablemente los tiempos de tratamiento. En concreto, se han conseguido reducciones en el tiempo de tratamiento superiores al 95%. Ademas, al tratarse de una tecnologia no-termica, el efecto sobre la calidad del producto a tratar se ve minimizado.

El procedimiento descrito puede llevarse a cabo tanto en continuo como en discontinuo. De manera particular, el procedimiento en continuo puede emplearse preferentemente para el tratamiento de liquidos. En este caso, a medida que se lleva a cabo el procedimiento de inactivacion, es posible extraer muestras por la parte inferior del deposito que comprende el producto a tratar a diferentes tiempos de proceso, lo que permite determinar las cineticas de inactivacion.

Es asimismo objeto de esta invencion un sistema para llevar a cabo el procedimiento de inactivacion de microorganismos anteriormente descrito. Este sistema de inactivacion se caracteriza por que comprende:

(a) al menos un deposito de tratamiento disenado para contener el producto a tratar. Este deposito comprende ademas al menos un dispositivo para mantener la temperatura constante. De este modo, el deposito de tratamiento puede estar ubicado en el interior de un tanque disenado para mantener una...

1. Procedimiento para la inactivacion de microorganismos de un producto liquido mediante la combinacion de fluidos supercriticos y ultrasonidos, caracterizado por que comprende:

(a) introducir el producto a tratar en al menos un deposito de tratamiento dotado de un dispositivo para mantener la temperatura constante;

(b) alimentar C02 en estado supercritico al deposito de tratamiento;

(c) generar un campo acustico de frecuencia comprendida entre 20 y 100 kHz en el deposito de tratamiento;

(d) mantener el producto en las condiciones de presion y temperatura del C02 supercritico y a una frecuencia del campo acustico entre 20 y 100 kHz durante el tiempo de tratamiento; y

(e) extraer el producto del deposito de tratamiento mediante despresurizacion.

2. Procedimiento, de acuerdo a la reivindicacion 1, donde la introduccion del producto a tratar en el deposito de tratamiento se lleva a cabo a una presion de al menos 80 bar.

3. Procedimiento, de acuerdo a la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que se lleva a cabo a una temperatura comprendida entre 31DC y 50DC.

4. Procedimiento, de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que se lleva a cabo durante un tiempo comprendido entre 1 s y 4 minutos.

5. Sistema para llevar a cabo un procedimiento de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende:

(a) al menos un deposito de tratamiento disenado para contener el producto a tratar;

(b) un sistema de ultrasonidos que comprende un transductor de ultrasonidos de alta intensidad situado en el interior del deposito de tratamiento, donde dicho transductor de ultrasonidos se encuentra conectado a un generador de ultrasonidos situado en la parte exterior del deposito de tratamiento y donde a su vez dicho transductor de ultrasonidos comprende ceramicas piezoelectricas conectadas a un sonotrodo, asi como un sistema de aislamiento para proteger dicho transductor de ultrasonidos;

(c) al menos un tanque de almacenamiento de C02 supercritico conectado al deposito de tratamiento a traves de un sistema de impulsion.

6. Sistema, de acuerdo a la reivindicacion 5, donde dicho deposito de tratamiento comprende al menos un dispositivo para mantener una temperatura constante, donde dicho dispositivo consiste en un tanque con un bano termostatico en cuyo interior se encuentra ubicado el deposito de tratamiento, o bien en una camisa de calentamiento y/o enfriamiento que rodea a dicho deposito de tratamiento.

7. Sistema, de acuerdo a la reivindicacion 5 o 6, donde dicho sistema de aislamiento comprende una junta de polipropileno con un recubrimiento de teflon situada alrededor del sonotrodo, aislando electricamente las ceramicas piezoelectricas.

8. Sistema, de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, donde dicho sistema de impulsion consiste en una bomba de dos pistones.

9. Sistema, de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, donde las ceramicas consisten en ceramicas de 35 mm de diametro externo, 12.5 mm de diametro interno, 5 mm de espesor y 30 kHz de frecuencia de resonancia.

10. Sistema, de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 9, donde dicho generador de ultrasonidos es un generador de ultrasonidos de onda continua sinusoidal de 30 kHz de frecuencia.

11. Sistema, de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 10, caracterizado por que comprende al menos un tanque adicional de reserva de C02 liquido.

12. Uso de un sistema de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 11, para la inactivacion de microorganismos de productos alimenticios.

0FICINA ESPAN0LA DE PATENTES Y MARCAS

21 N.D solicitud: 201131099 ESPANA

Fecha de presentacion de la solicitud: 29.06.2011

32 Fecha de prioridad:

INF0RME S0BRE EL ESTAD0 DE LA TECNICA

51 Int. Cl. : Ver Hoja Adicional

D0CUMENT0S RELEVANTES

Categoría 56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas

x W0 2007008618 A2 (UNIVERSITY 0F S0UTH CAR0LINA) 18.01.2007, resumen; parrafos 34, 35, 41, 98, 101, 116, 117, 127. 1-3, 5

x US 20050084581 A1 (SAT0) 21.04.2005, resumen; parrafos 2, 50-58. 1, 3

A EP 1547679 A1 (C0NSEJ0 SUPERI0R DE INVESTIGACI0NES CIENTiFICAS, UNIVERSIDAD P0LITECNICA DE VALENCIA y AS0CIACION DE INVESTIGACION DE LA INDUSTRIA AGR0ALIMENTARIA) 29.06.2005, todo el documento. 1-12

Categoria de los documentos citados x: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoria A: refleja el estado de la tecnica 0: referido a divulgacion no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentacion de la solicitud E: documento anterior, pero publicado despues de la fecha de presentacion de la solicitud

El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nD:

Fecha de realización del informe 06.07.2012 Examinador M. J. Garcia Bueno Página 1/4

INF0RME DEL ESTAD0 DE LA TECNICA

ND de solicitud: 201131099

CLASIFICACION 0BJET0 DE LA S0LICITUD A23L3/30 (2006.01)

A23L3/34 (2006.01) B01J19/10 (2006.01) Documentacion minima buscada (sistema de clasificacion seguido de los simbolos de clasificacion)

A23L, B01J

Bases de datos electronicas consultadas durante la busqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, terminos de busqueda utilizados) INVENES, EP0D0C, WPI, TxTE, TxTF, NLP, G00GLE

Informe del Estado de la Tecnica Pagina 2/4

OPINIÓN ESCRITA

ND de solicitud: 201131099

Fecha de Realizacion de la 0pinion Escrita: 06.07.2012

Declaración

Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986) Reivindicaciones 1-12 Reivindicaciones SI NO

Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986) Reivindicaciones 4, 6-12 Reivindicaciones 1-3, 5 SI NO

Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicacion industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y tecnico de la solicitud (Articulo 31.2 Ley 11/1986) .

Base de la Opinión.

La presente opinion se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

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OPINIÓN ESCRITA

ND de solicitud: 201131099

1. Documentos considerados.

A continuacion se relacionanlos documentos pertenecientes al estado de la tecnica tomados en consideracion para la realizacion de esta opinion.

Documento Número Publicación o Identificación Fecha Publicación

D01 W0 2007008618 A2 (UNIVERSITY 0F S0UTH CAR0LINA) 18.01.2007

D02 US 20050084581 A1 (SAT0) 21.04.2005

D03 EP 1547679 A1 (C0NSEJ0 SUPERI0R DE INVESTIGACI0NES CIENTiFICAS, UNIVERSIDAD P0LITECNICA DE VALENCIA y AS0CIACION DE INVESTIGACION DE LA INDUSTRIA AGR0ALIMENTARIA) 29.06.2005

2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración La presente solicitud de invencion consiste en un procedimiento de inactivacion de microorganismos de un producto liquido mediante la combinacion de fluidos supercriticos y ultrasonidos (reivindicaciones 1-4) .

La presente solicitud de invencion tambien consiste en un sistema para llevar a cabo dicho procedimiento (reivindicaciones 5-11) , y el uso del sistema reivindicado para la inactivacion de microorganismos en productos alimenticios (reivindicacion 12) .

El documento D01 consiste en un metodo de esterilizacion mediantela inactivacion de microorganismos a traves del tratamiento del material con una mezcla de al menos un aditivo microbicida y un fluido a alta presion o supercritico.

El docu mento D 02 co nsiste en un apar ato par a l a est erilizacion de alimentos liquidos mediante di oxido de c arbono supercritico.

El documento D03 consisteen un metodo de extraccion mediante la utilizacion de fluidossupercriticos yultrasonidos (ver todo el documento) .

1. NOVEDAD (Art. 6.1 Ley 11/1986) .

1.1. Reivindicaciones 1-12 Las reivindicaciones 1-12 se consideran nuevas segun el articulo 6.1 Ley 11/1986.

2. ACTIVIDAD INVENTIVA (Art. 8.1 Ley 11/1986) .

2.1. Reivindicaciones 1-3, 5

El documento D01 se considera el mas proximo del estado de la tecnica al objeto de las reivindicaciones 1-12, y divulga un metodo de esterilizacion mediante fluidos supercriticos para la inactivacion de microorganismos en material medico e implantes, como tambien alimentos (ver resumen y parrafos 34, 35 y 127) . Dicho metodo puede mejorar mediante el uso simultaneo de ultrasonidos (ver parrafos 34, 116 y 117) . Para el dioxido de carbono la presion critica es de 73, 8 bar y la temperatura critica es de 31, 1 DC (ver parrafo 41, 98, 101) .

A la vista de lo que se conoce del documento D01 no se considera que requiera ningun esfuerzo inventivo para un experto en la materia desarrollar un procedimiento como el descrito en las reivindicaciones 1-3y 5. Por consiguiente, la invencion reivindicada en las reivindicaciones 1-3 y 5 no implica actividad inventiva segun el articulo 8.1 Ley 11/1986.

El documento D02 divulga un aparato para esterilizar alimentos liquidos mediante dioxido de carbono supercritico y ondas ultrasonicas (ver resumen y parrafos 2.

5. 58) .

A la vista de lo que se conoce del documento D02 no se considera que requiera ningun esfuerzo inventivo para un experto en la materia desarrollar un procedimiento como el descrito en las reivindicaciones 1 y 3. Por consiguiente, la invencion reivindicada en las reivindicaciones 1 y 3 no implica actividad inventiva segun el articulo 8.1 Ley 11/1986.

2.2. Reivindicaciones 4, 6-12

Las reivindicaciones 4, 6-12 implican actividad inventiva en el sentido del articulo 8.1 Ley 11/1986.

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