Cavitación hidrodinámica: un enfoque desde la ingeniería y la agroindustria

Abstract

La cavitación hidrodinámica es una tecnología recientemente utilizada y estudiada para el mejoramiento de la eficiencia y el desempeño de diferentes procesos agroindustriales. El aumento de la velocidad del líquido debido a una constricción, y la subsecuente caída de presión que ocasiona la formación e implosión intensa de burbujas de vapor, establecen los principios de este método. El presente artículo de revisión tiene como objetivo analizar desde una perspectiva holística el proceso de cavitación hidrodinámica, como una tecnología no convencional para el tratamiento de diferentes productos, subproductos y residuos agroindustriales. Inicialmente, se presentan los fundamentos técnicos del fenómeno de cavitación hidrodinámica, incluyendo la importancia del número adimensional de cavitación y la explicación detallada de los efectos térmicos, mecánicos y químicos de la operación. Otras variables son consideradas, como la velocidad, las presiones en el sistema y las escalas de tiempo. Posteriormente, se evalúan los diferentes equipos y dispositivos utilizados para lograr la cavitación; entre los cuales se destacan los platos perforados y los de tipo venturi. Finalmente, se analizan las principales aplicaciones agroindustriales para esta tecnología: hidrólisis y degradación de macromoléculas, síntesis de biodiesel, tratamiento de aguas residuales, pre-tratamiento de biomasa, síntesis de nano-materiales y nano-emulsiones, disrupción celular, desinfección de matrices y procesamiento de alimentos. La cavitación hidrodinámica es un método altamente eficiente, desde el punto de vista energético y operacional. Comparado con otras tecnologías tradicionales, demuestra un mejor desempeño. El control y diseño de la operación, para cada aplicación, debe llevarse a cabo de manera específica considerando las variables mecánicas y geométricas de mayor relevancia. Otros usos potenciales, como extracción de componentes bioactivos, modificación química de almidón, perfeccionamiento de características sensoriales de alimentos y micro-encapsulación de sustancias de interés, pueden ser dados a esta moderna alternativa tecnológica.