Maye qidaların ultrasəslə pasterizasiyası

Ultrasəslə pasterizasiya qida və içkilərin mikrob mənşəli xarab olmasının qarşısını almaq və uzunmüddətli stabilliyini təmin etmək üçün E.coli, Pseudomonas fluorescens, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Bacillus coagulans, Anoxybacillus flavithermus və bir çox digər mikrobları inaktivləşdirən qeyri-termik sterilizasiya prosesidir.

Qida və içkilərin sonikasiya ilə qeyri-termik pasterizasiyası

Ultrasəslə pasterizasiya qidanın xarab olmasına səbəb olan orqanizmləri və fermentləri məhv etmək və ya deaktivləşdirmək üçün istifadə olunan alternativ qeyri-termik texnologiyadır. Ultrasəs emalı konservləşdirilmiş qidaları, südü, süd məhsullarını, yumurtaları, şirələri, az alkoqollu içkiləri və digər maye qidaları pasterizasiya etmək üçün istifadə oluna bilər. Həm təkcə ultrasəs emalı, həm də ultrasəsin yüksək temperatur və təzyiq şəraiti ilə birləşdirilməsi (termo-mano-sonikasiya kimi tanınır) şirələri, südü, süd məhsullarını, maye yumurtanı və digər qida məhsullarını səmərəli şəkildə pasterizasiya edə bilər. Təkmil ultrasəslə pasterizasiya emalı ənənəvi pasterizasiya üsullarından üstündür, çünki ultrasəs emal olunan qida məhsullarının qida maddələri tərkibinə və fiziki xüsusiyyətlərinə mənfi təsir göstərmir. Maye qida məhsullarını pasterizasiya etmək üçün ultrasəsdən və ya termo-mano-sonikasiyadan istifadə ənənəvi yüksək temperaturda qısamüddətli (HTST) pasterizasiya üsulu ilə müqayisədə daha yüksək keyfiyyətli, qida maddələri ilə zəngin məhsul əldə etməyə imkan verə bilər.
Beslar və b. (2015) tərəfindən aparılan tədqiqatlar kimi araşdırmalar ultrasəs emalının şirələrin emalı üçün əhəmiyyətli üstünlüklər təmin edə bildiyini göstərmişdir. Bunlara məhsul çıxımı, ekstraksiya, bulanıqlıq, reoloji xüsusiyyətlər və rəng kimi keyfiyyət amillərinin, eləcə də saxlanma müddətinin yaxşılaşması daxildir.

Alma şirəsində Escherichia coli (a) və Staphylococcus aureus (b) üçün müxtəlif temperaturlarda ultrasəs emalından (UT) və eyni temperaturlarda istilik emalından (HT) sonra sağqalma əyriləri.
şəkil və tədqiqat: Baboli və b. 2015

Ultrasəslə pasterizasiya necə işləyir?

Mikrobların ultrasəslə inaktivləşdirilməsi və məhv edilməsi qeyri-termik üsuldur, yəni onun əsas iş prinsipi istiliyə əsaslanmır. Ultrasəslə pasterizasiya əsasən akustik kavitasiyanın təsirləri nəticəsində baş verir. Akustik / ultrasəs kavitasiyası hadisəsi kiçicik kavitasiya qabarcıqlarının daxilində və ətrafında yaranan lokal yüksək temperaturlar, təzyiqlər və onların müvafiq fərqləri ilə tanınır. Bundan əlavə, akustik kavitasiya çox güclü kəsilmə qüvvələri, maye şırnaqları və turbulentlik yaradır. Bu dağıdıcı qüvvələr mikrob hüceyrələrinə geniş zədələr vurur, məsələn, hüceyrələri deşir və parçalayır. Hüceyrələrin deşilməsi və parçalanması ultrasəslə emal olunmuş hüceyrələrdə müşahidə edilən, əsasən kavitasiyanın yaratdığı maye şırnaqlarından qaynaqlanan unikal təsirlərdir.

Ultrasəslə pasterizasiya akustik kavitasiyaya və onun hidrodinamik kəsilmə qüvvələrinə əsaslanır

Sonikasiya niyə ənənəvi pasterizasiyadan üstündür

Qida və içki sənayesi mikrob mənşəli xarab olmanın qarşısını almaq və məhsulların saxlanma müddətini və stabilliyini artırmaq üçün bakteriyalar, mayalar və göbələklər kimi mikrobları inaktivləşdirmək və ya öldürmək məqsədilə ənənəvi pasterizasiyanı geniş tətbiq edir. Ənənəvi pasterizasiya adətən 100°C (212°F)-dən aşağı olan yüksək temperaturlarda qısamüddətli emalla həyata keçirilir. Dəqiq temperatur və müddət adətən konkret qida məhsuluna və inaktivləşdirilməli olan mikroblara uyğunlaşdırılır. Pasterizasiya prosesinin effektivliyi loqarifmik azalma ilə ölçülən mikrob inaktivləşmə dərəcəsi əsasında müəyyən edilir. Loqarifmik azalma müəyyən temperaturda müəyyən müddət ərzində inaktivləşdirilmiş mikrobların faizini ölçür. Temperaturla emal şəraitinə və mikrob inaktivləşmə dərəcəsinə mikrobların növü, eləcə də qida məhsulunun tərkibi təsir göstərir. Ənənəvi istilik əsaslı pasterizasiyanın mikrobların kifayət qədər inaktivləşdirilməməsi, qida məhsuluna mənfi təsirlər və emal olunan məhsulun qeyri-bərabər qızdırılması kimi bir sıra çatışmazlıqları var. Pasterizasiya müddətinin həddindən artıq qısa və ya temperaturun həddindən artıq aşağı olması səbəbindən kifayət qədər qızdırılmama aşağı loqarifmik azalma dərəcəsinə və sonradan mikrob mənşəli xarab olmaya gətirib çıxarır. Həddindən artıq istilik emalı yanıq dadı kimi arzuolunmaz dadların yaranmasına və temperatura həssas qida maddələrinin məhv olması səbəbindən qida maddələri sıxlığının azalmasına gətirərək məhsulun keyfiyyətini pisləşdirə bilər.

Ənənəvi pasterizasiyanın çatışmazlıqları

• vacib qida maddələrini məhv edə və ya zədələyə bilər
• arzuolunmaz dad və aromaların yaranmasına səbəb ola bilər
• yüksək enerji tələbatı
• istiliyədavamlı patogenləri öldürməkdə effektiv deyil
• hər qida məhsuluna tətbiq edilə bilməz

Süd məhsullarının ultrasəslə pasterizasiyası

Süd və süd məhsullarının pasterizasiyası üçün sonikasiya, termo-sonikasiya və termo-mano-sonikasiya geniş tədqiq edilmişdir. Məsələn, emaldan əvvəl ilkin inokulum yükü icazə veriləndən 5× yüksək olduqda belə, ultrasəsin xarab olmağa səbəb olan mikroorqanizmlərin və potensial patogenlərin miqdarını sıfıra və ya Cənubi Afrika və Britaniyanın süd haqqında qanunvericiliyində məqbul sayılan səviyyələrə endirdiyi müəyyən edilmişdir. E. coli-nin canlı hüceyrələrinin sayı 10,0 min ultrasəs emalından sonra 100% azalmışdır. Bundan əlavə, Pseudomonas fluorescens-in canlı hüceyrələrinin sayının 6,0 min sonra 100%, Listeria monocytogenes-in isə 10,0 min sonra 99% azaldığı göstərilmişdir. (Cameron və b. 2009)
Tədqiqatlar həmçinin termo-sonikasiyanın çiy tam yağlı süddə Listeria innocua və mezofil bakteriyaları inaktivləşdirə bildiyini göstərmişdir. Ultrasəsin südün pasterizasiyası və homogenləşdirilməsi üçün yararlı texnologiya olduğu göstərilmişdir: ənənəvi termik emalla müqayisədə pH və süd turşusu miqdarında əhəmiyyətli dəyişikliklər olmadan daha qısa emal müddətləri, eləcə də daha yaxşı görünüş və konsistensiya təmin edir. Bu faktlar süd məhsullarının emalının bir çox aspektində üstünlük yaradır. (Bermúdez-Aguirre və b. 2009)

Şirələrin və meyvə pürelərinin ultrasəslə pasterizasiyası

Ultrasəslə pasterizasiya alma şirəsində Escherichia coli və Staphylococcus aureus-u inaktivləşdirmək üçün səmərəli və sürətli alternativ pasterizasiya üsulu kimi tətbiq edilmişdir. Lətsiz alma şirəsi ultrasəslə emal edildikdə, 5-log azalma müddəti E. coli üçün 60degC-də 35 s, S. aureus üçün isə 62degC-də 30 s olmuşdur. Tədqiqatda yüksək lət miqdarının ultrasəsin S. aureus üçün öldürücü təsirini azaltdığı, E. coli-yə isə əhəmiyyətli təsir göstərmədiyi müəyyən edilsə də, təzyiq tətbiq olunmadığını qeyd etmək lazımdır. Yüksək təzyiq altında sonikasiya ultrasəs kavitasiyasını və bununla da daha özlü mayelərdə mikrobların inaktivləşdirilməsini əhəmiyyətli dərəcədə gücləndirir. Ultrasəs emalı 2,2-difenil-1-pikrilhidrazil (DPPH) radikalını tutma aktivliyi ilə müəyyən edilən antioksidant aktivliyinə əhəmiyyətli təsir göstərməmiş, lakin ümumi fenol miqdarını əhəmiyyətli dərəcədə artırmışdır. Emal həmçinin daha yüksək bircinsliyə malik daha stabil şirənin əldə olunması ilə nəticələnmişdir. (bax: Baboli və b. 2020)

Qram-müsbət və qram-mənfi bakteriyaların ultrasəslə inaktivləşdirilməsi

Listeria monocytogenes və ya Staphylococcus aureus kimi qram-müsbət bakteriyaların ümumiyyətlə qram-mənfi bakteriyalardan daha davamlı olduğu və daha qalın hüceyrə divarları səbəbindən PEF, HPP və mano-sonikasiya (MS) kimi pasterizasiya texnologiyalarına daha uzun emal müddətləri ərzində tab gətirdiyi məlumdur. Qram-mənfi bakteriyaların aralarında nazik peptidoqlikan təbəqəsi olan iki lipid hüceyrə membranı – biri xarici, digəri sitoplazmatik – var ki, bu da onları ultrasəslə inaktivləşdirməyə daha həssas edir. Digər tərəfdən, qram-müsbət bakteriyaların daha qalın peptidoqlikan divarı ilə birlikdə yalnız bir lipid membranı var və bu, onlara pasterizasiya emalına qarşı daha yüksək davamlılıq verir. Elmi araşdırmalar yüksək güclü ultrasəsin qram-mənfi və qram-müsbət bakteriyalara təsirini müqayisə etmiş və onun qram-mənfi bakteriyalara daha güclü inhibəedici təsir göstərdiyini müəyyən etmişdir. (bax: Monsen və b. 2009) Qram-müsbət bakteriyalar daha intensiv ultrasəs şəraiti, yəni daha yüksək amplitudalar, daha yüksək temperaturlar, daha yüksək təzyiqlər və/və ya daha uzun sonikasiya müddəti tələb edir. Hielscher Ultrasonics şirkətinin yüksək güclü ultrasəs sistemləri çox yüksək amplitudalar təmin edə bilər və yüksək temperaturlarda, təzyiq altında işləyə bilən axın hüceyrəsi reaktorları ilə istismar oluna bilər. Bu, hətta çox davamlı bakteriya ştammlarını inaktivləşdirmək üçün intensiv sonikasiya / termo-mano-sonikasiya aparmağa imkan verir.

Pasterizasiya istiliyinə davamlı bakteriyaların ultrasəslə inaktivləşdirilməsi

Pasterizasiya istiliyinə davamlı bakteriyalar pasterizasiya prosesində müxtəlif dərəcələrdə sağ qala bilən bakteriyalardır. Pasterizasiya istiliyinə davamlı bakteriya növlərinə Bacillus, Clostridium və enterokoklar daxildir. “Lakin 80% amplitudada 10 min ultrasəs emalı yağsız süddə B. coagulans və A. flavithermus-un vegetativ hüceyrələrini müvafiq olaraq 4,53 və 4,26 log dərəcəsində inaktivləşdirmişdir. Pasterizasiyanın (63 degrees C/30 min) ardınca ultrasəs emalının aparıldığı birləşdirilmiş emal yağsız süddə bu hüceyrələrin təxminən log 6 cfu/mL miqdarını tamamilə aradan qaldırmışdır.” (Khanal və b. 2014)

Yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəslə pasterizasiya avadanlığı

Hielscher Ultrasonics qida və içki sənayesində, eləcə də bir çox digər sənaye sahələrində yüksək güclü ultrasəsin tətbiqi üzrə uzunmüddətli təcrübəyə malikdir. Ultrasəs prosessorlarımız asan təmizlənən (yerində təmizləmə CIP / yerində sterilizasiya SIP) sonotrodlar və axın hüceyrələri (maye ilə təmasda olan hissələr) ilə təchiz olunub. Hielscher Ultrasonics şirkətinin sənaye ultrasəs prosessorları çox yüksək amplitudalar təmin edə bilər. 200µm-ə qədər amplitudalarda 24/7 rejimində fasiləsiz işləmək asanlıqla mümkündür. Daha davamlı mikrobları (məsələn, qram-müsbət bakteriyaları) inaktivləşdirmək üçün yüksək amplitudalar vacibdir. Daha da yüksək amplitudalar üçün xüsusi hazırlanmış ultrasəs sonotrodları mövcuddur. Bütün sonotrodlar və ultrasəs axın hüceyrəsi reaktorları yüksək temperatur və təzyiq altında işlədilə bilər ki, bu da etibarlı termo-mano-sonikasiyaya və yüksək effektiv pasterizasiyaya imkan verir.
Ən müasir texnologiya, yüksək məhsuldarlıq və təkmil proqram təminatı Hielscher Ultrasonics avadanlıqlarını qida pasterizasiya xəttinizin etibarlı işçi qurğularına çevirir. Az yer tutması və müxtəlif quraşdırma imkanları sayəsində Hielscher ultrasəs cihazları mövcud istehsal xətlərinə asanlıqla inteqrasiya edilə və ya sonradan əlavə oluna bilər.
Ultrasəslə pasterizasiya sistemlərimizin xüsusiyyətləri və imkanları haqqında daha çox məlumat almaq üçün indi bizimlə əlaqə saxlayın. Tətbiqinizi sizinlə müzakirə etməkdən məmnun olarıq!
Aşağıdakı cədvəl ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal gücü barədə məlumat verir: