البسترة بالموجات فوق الصوتية من الأطعمة السائلة
البسترة بالموجات فوق الصوتية هي عملية تعقيم غير حرارية لتكميم الميكروبات مثل الإشريكية القولونية، Pseudomonas fluorescens، الليستيريا monocytogenes، المكورات العنقودية aureus، عصيات coagulans، Anoxybacillus flavithermus بين العديد من الآخرين لمنع التلف الميكروبي وتحقيق الاستقرار على المدى الطويل من المواد الغذائية والمشروبات.
بسترة غير الحرارية للأغذية & المشروبات بواسطة سونيكيشن
البسترة بالموجات فوق الصوتية هي تقنية بديلة غير حرارية تستخدم لتدمير أو تعطيل الكائنات الحية والإنزيمات التي تساهم في تلف الطعام. Ultrasonication يمكن استخدامها لبسترة الأطعمة المعلبة، والحليب، ومنتجات الألبان والبيض والعصائر والمشروبات مع انخفاض محتوى الكحول، وغيرها من الأطعمة السائلة. Ultrasonication وحدها وكذلك الموجات فوق الصوتية جنبا إلى جنب مع ارتفاع الحرارة وظروف الضغط (المعروفة باسم الحرارة مانو سونيكيشن) يمكن بسترة العصائر والحليب ومنتجات الألبان والبيض السائل وغيرها من المنتجات الغذائية. ويموج علاج البسترة بالموجات فوق الصوتية المتطور تقنيات البسترة التقليدية كما الموجات فوق الصوتية لا تؤثر سلبا على محتوى المواد الغذائية والخصائص الفيزيائية للمنتجات الغذائية المعالجة. استخدام الموجات فوق الصوتية أو الحرارة مانو سونيكيشن من أجل بسترة المنتجات الغذائية السائلة يمكن أن توفر منتج الغنية بالمغذيات مع جودة أعلى من التقليدية في درجة حرارة عالية قصيرة الوقت (HTST) أسلوب البسترة.
وجدت الدراسات البحثية مثل Beslar et al. (2015) أن العلاج بالموجات فوق الصوتية يمكن أن يوفر مزايا كبيرة لمعالجة العصائر بما في ذلك عوامل الجودة المعززة ، مثل العائد ، الاستخراج ، الغيوم ، الخصائص الرودولوجية ، وكذلك الحياة التخزينية.
البسترة بالموجات فوق الصوتية هي تقنية غير حرارية لتكميم الميكروبات في الأغذية السائلة. بسبب انخفاض درجة حرارة المعالجة ، يتم منع المواد الغذائية والنكهات ضد التحلل الحراري. وبالتالي، البسترة بالموجات فوق الصوتية النتائج في منتجات غذائية عالية الجودة.
منحنيات البقاء على قيد الحياة من الإشريكية القولونية (أ) و المكورات العنقودية (ب) في عصير التفاح بعد العلاج بالموجات فوق الصوتية (UT) في درجات حرارة مختلفة وبعد المعالجة الحرارية (HT) في نفس درجات الحرارة.
صورة ودراسة: Baboli وآخرون 2015
كيف تعمل البسترة بالموجات فوق الصوتية؟
إن تعطيل الموجات فوق الصوتية وتدمير الميكروبات هو تقنية غير حرارية ، مما يعني أن مبدأ العمل الرئيسي لا يقوم على الحرارة. البسترة بالموجات فوق الصوتية هو سبب أساسا من آثار التجويف الصوتي. ومن المعروف ظاهرة التجويف الصوتية / بالموجات فوق الصوتية لدرجات الحرارة العالية محليا، والضغوط، والفروق ذات الصلة، والتي تحدث في وحول فقاعات التجويف دقيقة. وعلاوة على ذلك، التجويف الصوتي يولد قوى القص مكثفة جدا، والطائرات السائلة والاضطرابات. هذه القوى المدمرة تسبب ضررا كبيرا على الخلايا الميكروبية، مثل ثقب الخلايا وتعطيل. ثقب الخلية واضطراب هي آثار فريدة وجدت في الخلايا المعالجة بالموجات فوق الصوتية الناجمة أساسا عن الطائرات السائلة التي تولدها التجويف.
ويستند البسترة بالموجات فوق الصوتية على التجويف الصوتي وقوا القص الهيدروديناميكية
لماذا تتفوق Sonication البسترة التقليدية
صناعة الأغذية والمشروبات تطبق البسترة التقليدية على نطاق واسع إلى تعطيل أو قتل الميكروبات مثل البكتيريا والخميرة والفطريات لمنع تلف الميكروبات وإعطاء منتجاتها أطول الجرف الحياة والاستقرار. البسترة التقليدية يعمل عن طريق العلاج القصير في درجات حرارة مرتفعة عادة أقل من 100 درجة مئوية (212 درجة فهرنهايت). يتم تعديل درجة الحرارة والمدة الدقيقة عادة إلى المنتج الغذائي المحدد والميكروبات ، والتي يجب تعطيلها. يتم تحديد فعالية عملية البسترة من خلال معدل التعطيل الميكروبي ، والذي يقاس على أنه انخفاض السجل. يقيس تخفيض السجل النسبة المئوية للميكروبات المعطلة في درجة حرارة محددة خلال فترة زمنية محددة. تتأثر ظروف معالجة درجة الحرارة ومعدل التعطيل الميكروبي بنوع الميكروبات وكذلك تكوين المنتج الغذائي. البسترة التقليدية القائمة على الحرارة لها العديد من العيوب التي تتراوح بين عدم كفاية تنشيط الميكروبات، والآثار السلبية على المنتج الغذائي، فضلا عن التدفئة غير المستوية من خلال المنتج المعالج. يؤدي عدم كفاية التدفئة إلى مدة البسترة القصيرة أو درجة الحرارة المنخفضة للغاية إلى انخفاض معدل انخفاض السجل والتلف الميكروبي اللاحق. يمكن أن يسبب الكثير من المعالجة الحرارية تدهور المنتج مثل النكهات المحترقة ، وكثافة أقل للمغذيات بسبب المغذيات الحساسة للحرارة المدمرة.
مساوئ البسترة التقليدية
- يمكن أن تدمر أو تضر المواد الغذائية الهامة
- يمكن أن يسبب النكهات خارج
- متطلبات الطاقة العالية
- غير فعالة ضد قتل مسببات الأمراض المقاومة للحرارة
- لا ينطبق على كل منتج غذائي
ال UIP16000 هو التجانس بالموجات فوق الصوتية الصناعية الكاملة للبسترة المضمنة للأغذية والمشروبات.
البسترة بالموجات فوق الصوتية من منتجات الألبان
تم بحث الصوتنة والصوتنة الحرارية وصوتنة الحرارة على نطاق واسع لبسترة الحليب ومنتجات الألبان. على سبيل المثال ، تم العثور على الموجات فوق الصوتية للقضاء على التلف ومسببات الأمراض المحتملة إلى الصفر أو إلى مستويات مقبولة من قبل تشريعات الحليب في جنوب إفريقيا وبريطانيا ، حتى عندما كانت أحمال اللقاح الأولية أعلى من 5× من المسموح بها موجودة قبل العلاج. تم تخفيض عدد الخلايا القابلة للحياة من الإشريكية القولونية بنسبة 100 ٪ بعد 10.0 دقيقة من الموجات فوق الصوتية. علاوة على ذلك ، تبين أن الأعداد القابلة للحياة من Pseudomonas fluorescens قد انخفضت بنسبة 100٪ بعد 6.0 دقيقة وتم تقليل الليستيريا المستوحدة بنسبة 99٪ بعد 10.0 دقيقة. (Cameron et al. 2009)
كما أظهرت الأبحاث أن الحرارة سونيكيشن يمكن أن تعطيل ليستيريا innocua والبكتيريا المتوسطة في الحليب الكامل الدسم الخام. وقد تبين أن الموجات فوق الصوتية هي تقنية قابلة للتطبيق للبسترة والتجانس من الحليب، وعرض أوقات معالجة أقصر دون تغييرات هامة في محتوى حمض اللاكتيك وhH، جنبا إلى جنب مع مظهر أفضل والاتساق بالمقارنة مع العلاج الحراري التقليدي. هذه الحقائق مفيدة في العديد من جوانب تجهيز الألبان. (برموديز - أغيري وآخرون 2009)
البسترة بالموجات فوق الصوتية من العصائر و هريس الفاكهة
تم تطبيق البسترة بالموجات فوق الصوتية كتقنية بسترة بديلة فعالة وسريعة من أجل تعطيل Escherichia القولونية و العنقوديات في عصير التفاح. عندما تم تجهيز عصير التفاح مجانا اللب بالموجات فوق الصوتية, وكان الوقت 5-سجل تخفيض 35 s. ل. القولونية في 60degC و 30 s ل S. aureus في 62degC. على الرغم من أن وجدت في الدراسة أن محتوى اللب عالية جعلت الموجات فوق الصوتية أقل فتكا ل S. aureus، في حين أنه لم يكن له تأثير كبير على الإشريكية القولونية، تجدر الإشارة إلى أنه لم يتم تطبيق أي ضغط. Sonication تحت ضغوط مرتفعة يكثف بشكل كبير التجويف بالموجات فوق الصوتية وبالتالي تعطيل الميكروبية في السوائل أكثر لزوجة. لم يكن للعلاج بالموجات فوق الصوتية تأثير كبير على النشاط المضاد للأكسدة يحدده 2،2-ثنائينيل-1-picrylhydrazyl (DPPH) نشاط الكسح الجذري، لكنه زاد بشكل كبير من إجمالي المحتوى الفينولي. كما أدى العلاج إلى عصير أكثر استقرارًا مع زيادة التوحيد. (را. بابولي وآخرون 2020)
تنشيط بالموجات فوق الصوتية من البكتيريا إيجابية الغرام والجرام السلبية
الجرام البكتيريا الإيجابية، مثل monocytogenes الليستيريا أو المكورات العنقودية الذهبية، ومن المعروف بشكل عام أن تكون أكثر مقاومة من البكتيريا السلبية الغرام وتحمل تقنيات البسترة مثل PEF، HPP ومان-سونيكيشن (MS) لفترات علاج أطول بسبب جدران الخلايا سمكا. الجرام سلبية البكتيريا لديها اثنين – واحد خارجي واحد و سيتوبلازميك – أغشية الخلايا الدهنية مع طبقة رقيقة من peptidoglycan بينهم، مما يجعلها أكثر عرضة للتنميط بالموجات فوق الصوتية. من ناحية أخرى ، تحتوي البكتيريا الإيجابية على الجرام على غشاء دهن واحد فقط مع جدار peptidoglycan أكثر سمكًا ، مما يعطيها المزيد من المقاومة ضد علاجات البسترة. قارنت التحقيقات العلمية تأثير الموجات فوق الصوتية للطاقة على البكتيريا السالبة للجرام وإيجابية الجرام ووجدت أنه كان له تأثير مثبط أقوى على البكتيريا السالبة للجرام. (را. مونسن وآخرون 2009) البكتيريا إيجابية الجرام تتطلب ظروف الموجات فوق الصوتية أكثر كثافة، أي السعات العالية، وارتفاع درجات الحرارة، وارتفاع الضغوط و / أو أطول sonication الوقت. Hielscher الفوق صوتيات 'نظم الموجات فوق الصوتية السلطة يمكن أن توفر السعات عالية جدا ويمكن تشغيلها في درجات حرارة مرتفعة ومع مفاعلات الضغط تدفق الخلية. وهذا يسمح ل sonication مكثفة / ثيرمو- سونيكيشن من أجل تعطيل حتى سلالات البكتيريا المقاومة جدا.
تنشيط بالموجات فوق الصوتية من البكتيريا الحرارية
البكتيريا الحرارية هي البكتيريا التي يمكن البقاء على قيد الحياة، بدرجات متفاوتة، عملية البسترة. وتشمل أنواع البكتيريا الحرارية عصيات وكلوستريديوم و Enterococci. "Ultrasonication في 80٪ السعة لمدة 10 دقيقة ومع ذلك، المعطل الخلايا الخضرية من coagulans B. وA. flavithermus في الحليب الخالي من الدسم من قبل 4.53، و 4.26 سجلات، على التوالي. علاج مشترك للبسترة (63 درجة مئوية/30 دقيقة) متبوعاً ب ultrasonication تم القضاء عليه تمامًا تقريبًا 6 cfu/mL من هذه الخلايا في الحليب الخالي من الدسم. (خانال وآخرون 2014)
- كفاءة أعلى
- يقتل البكتيريا الحرارية
- فعالة ضد الميكروبات المختلفة
- تنطبق على الأطعمة السائلة متعددة
- الآثار التآزرية
- استخراج المواد الغذائية
- كفاءة الطاقة
- سهلة وآمنة للعمل
- معدات من فئة الأغذية
- CIP / SIP
إعداد الموجات فوق الصوتية UIP4000hdT للبسترة غير الحرارية للمنتجات الغذائية (مثل منتجات الألبان والحليب والعصائر والبيض السائل والمشروبات)
عالية الأداء معدات البسترة بالموجات فوق الصوتية
Hielscher الفوق صوتيات طويل من ذوي الخبرة في تطبيق الموجات فوق الصوتية السلطة في الغذاء & صناعة المشروبات وكذلك العديد من الفروع الصناعية الأخرى. لدينا المعالجات بالموجات فوق الصوتية مجهزة سهلة التنظيف (نظيفة في مكان CIP / تعقيم في مكان SIP) سونوتروديس وتدفق الخلايا (الأجزاء الرطبة). Hielscher الفوق صوتيات’ المعالجات بالموجات فوق الصوتية الصناعية يمكن أن توفر السعات عالية جدا. يمكن تشغيل السعات التي تصل إلى 200μm بسهولة في عملية 24/7. من المهم أن تبطل الجراثيم المقاومة (مثل البكتيريا الموجبة للجرام). للحصول على السعات أعلى، sonotrodes الموجات فوق الصوتية المخصصة المتاحة. جميع سونوتروديس ومفاعلات الخلايا تدفق الموجات فوق الصوتية يمكن أن تعمل تحت درجات حرارة مرتفعة والضغوط، والذي يسمح لموثوقية ثرموسينية الحرارة وبسترة فعالة للغاية.
أحدث التقنيات، والبرمجيات عالية الأداء ومتطورة جعل Hielscher الفوق صوتيات’ يمكن الاعتماد عليها الخيول العمل في خط البسترة الغذائية الخاصة بك. مع بصمة صغيرة وخيارات تركيب متعددة الاستخدامات ، يمكن دمج الموجات فوق الصوتية Hielscher بسهولة أو تركيبها في خطوط الإنتاج الحالية.
يرجى الاتصال بنا معرفة المزيد عن الميزات والقدرة من أنظمة البسترة بالموجات فوق الصوتية لدينا. سنكون سعداء لمناقشة طلبك معك!
الجدول أدناه يعطيك مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لultrasonicators لدينا:
| دفعة حجم | معدل المد و الجزر | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 1 إلى 500ML | 10 إلى 200ML / دقيقة | UP100H |
| 10 إلى 2000ML | 20 إلى 400ML / دقيقة | Uf200 ः ر، UP400St |
| 00.1 إلى 20L | 00.2 إلى 4L / دقيقة | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100L | 2 إلى 10L / دقيقة | UIP4000hdT |
| زمالة المدمنين المجهولين | 10 إلى 100L / دقيقة | UIP16000 |
| زمالة المدمنين المجهولين | أكبر | مجموعة من UIP16000 |
اتصل بنا! / اسألنا!
Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع عالية الأداء المجانسة بالموجات فوق الصوتية لخلط التطبيقات، تشتت، استحلاب واستخراج على المختبر، والطيارية ومقياس الصناعية.
الأدب / المراجع
- S.Z. Salleh-Mack, J.S. Roberts (2007): Ultrasound pasteurization: The effects of temperature, soluble solids, organic acids and pH on the inactivation of Escherichia coli ATCC 25922. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 14, Issue 3, 2007. 323-329.
- Bermúdez-Aguirre, Daniela; Corradini, Maria G.; Mawson, Raymond; Barbosa-Cánovas, Gustavo V. (2009): Modeling the inactivation of Listeria innocua in raw whole milk treated under thermo-sonication. Innovative Food Science and Emerging Technologies 10, 2009. 172–178.
- Michelle Cameron, Lynn D. Mcmaster, Trevor J. Britz (2009): Impact of ultrasound on dairy spoilage microbes and milk components. Dairy Science & Technology, EDP sciences/Springer, 2009, 89 (1), pp.83-98.
- Som Nath Khanal; Sanjeev Anand; Kasiviswanathan Muthukumarappan; MeganHuegli (2014): Inactivation of thermoduric aerobic sporeformers in milk by ultrasonication. Food Control 37(1), 2014. 232-239.
- Balasubramanian Ganesan; Silvana Martini; Jonathan Solorio; Marie K. Wals (2015): Determining the Effects of High Intensity Ultrasound on the Reduction of Microbes in Milk and Orange Juice Using Response Surface Methodology. International Journal of Food Science Volume 2015.
- Baboli, Z.M.; Williams, L.; Chen, G. (2020): Rapid Pasteurization of Apple Juice Using a New Ultrasonic Reactor. Foods 2020, 9, 801.
- Mehmet Başlar, Hatice Biranger Yildirim, Zeynep Hazal Tekin, Mustafa Fatih Ertugay (2015): Ultrasonic Applications for Juice Making. In: M. Ashokkumar (ed.), Handbook of Ultrasonics and Sonochemistry, Springer Science+Business Media Singapore 2015.
- T. Monsen, E. Lövgren, M. Widerström, L. Wallinder (2009): In vitro effect of ultrasound on bacteria and suggested protocol for sonication and diagnosis of prosthetic infections. Journal of Clinical Microbiology 47 (8), 2009. 2496–2501.
حقائق تستحق العلم
ما هي البكتيريا الميوفيلية؟
تعرف البكتيريا الميكية مجموعة من البكتيريا التي تنمو في درجات حرارة معتدلة بين 20 و 45 درجة مئوية وبدرجة حرارة نمو مثالية في نطاق 30-39 درجة مئوية. أمثلة للبكتيريا الميوفيلي E. القولونية، Propionibacterium freudenreichii، P. acidipropionici، P. jensenii، P. thoenii، P. cyclohexanicum، P. ميكرويروفيليوم، Lactobacillus plantarum بين العديد من الآخرين.
البكتيريا التي تفضل درجات حرارة أعلى، وتعرف باسم الحرارية. البكتيريا الحرارية تخمر أفضل عندما فوق 30 درجة مئوية.