Ултразвукова пастьоризация на течни храни

Ултразвукова пастьоризация е нетермичен процес на стерилизация за инактивиране на микроби като E.coli, Pseudomonas флуоресценции, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Бацилус coagulans, Anoxybacillus flavithermus сред много други, за да се предотврати микробното разваляне и да се постигне дългосрочна стабилност на храните и напитките.

Нетермична пастьоризация на храни & Напитки чрез ултразвук

Ултразвукова пастьоризация е нетермична алтернативна технология, която се използва за унищожаване или деактивиране на организми и ензими, които допринасят за разваляне на храната. Ultrasonication може да се използва за пастьоризиране на консервирани храни, мляко, млечни продукти, яйца, сокове, напитки с ниско алкохолно съдържание и други течни храни. Ultrasonication самостоятелно, както и ултразвук в съчетание с повишени топлинни и подналягане (известни като термомано-мано-ултразвук) могат ефективно да пастьоризират сокове, мляко, млечни продукти, течни яйца и други хранителни продукти. Сложната ултразвукова пастьоризация лечение превъзхожда традиционните техники за пастьоризация, тъй като ултразвукът не оказва неблагоприятно влияние върху съдържанието на хранителни вещества и физическите характеристики на третираните хранителни продукти. Използването на ултразвук или термомано-мано-ултразвук, за да пастьоризират течни хранителни продукти, може да осигури хранителен продукт с по-високо качество от традиционния метод за пастьоризация при висока температура (HTST).
Научни изследвания като от Beslar et al. (2015) установи, че ултразвуковата обработка може да осигури значителни предимства за обработката на сокове, включително подобрени фактори за качество, като добив, екстракция, облачност, реологични свойства и цвят, както и срока на годност.

Кривите на преживяемостта на Escherichia coli (a) и Staphylococcus aureus (b) в ябълков сок след ултразвукова обработка (UT) при различни температури и след термична обработка (HT) при същите температури.
картина и проучване: Baboli et al. 2015 г.

Как работи ултразвукова пастьоризация?

Ултразвуковото инактивиране и унищожаване на микробите е нетермична техника, което означава, че основният принцип на работа не се основава на топлина. Ултразвукова пастьоризация се причинява главно от ефектите на акустична кавитация. Феноменът на акустична / ултразвукова кавитация е известен със своите локално високи температури, налягия и съответните диференциали, които се срещат в и около минута кавитация мехурчета. Освен това, акустичната кавитация генерира много интензивни сили на срязване, течни струи и турбуленции. Тези разрушителни сили причиняват големи щети на микробните клетки, като например клетъчна перфорация и разрушаване. Клетъчната перфорация и разрушаване са уникални ефекти, открити в ултразвуково обработените клетки, причинени главно от течни струи, генерирани от кавитация.

Ултразвукова пастьоризация се основава на акустична кавитация и нейните хидродинамични сили на срязване

Защо соникацията е в превъзходна пастьоризация

Хранително-вкусовата промишленост прилага широко конвенционалната пастьоризация, за да инактивира или убие микроби като бактерии, дрожди и гъбички, за да предотврати микробното разваляне и да даде на продуктите си по-дълъг срок на годност и стабилност. Конвенционалната пастьоризация работи чрез кратко лечение при високи температури обикновено под 100 ° C (212 ° F). Точната температура и продължителност обикновено се регулират към конкретния хранителен продукт и микробите, които трябва да бъдат инактивирани. Ефективността на процеса на пастьоризация се определя от скоростта на микробна инактивация, която се измерва като намаляване на log. Намаляването на logа измерва процента на инактивираните микроби при специфична температура за определен период от време. Условията на температурната обработка и скоростта на микробна инактивация се влияят от вида на микробите, както и от състава на хранителния продукт. Традиционната пастьоризация на базата на топлина има няколко недостатъка, вариращи от недостатъчна микробна инактивация, отрицателни ефекти върху хранителния продукт, както и неравномерно нагряване чрез третирания продукт. Недостатъчното загряване до кратко време на пастьоризация или твърде ниска температура води до ниска скорост на намаляване на log и последващо микробно разваляне. Твърде многото термична обработка може да доведе до влошаване на продуктите, като изгаряни не flavours, и по-ниска плътност на хранителните вещества поради унищожените температурно чувствителни хранителни вещества.

Недостатъци на конвенционалната пастьоризация

• може да унищожи или повреди важни хранителни
• може да причини
• високи енергийни изисквания
• неефективни срещу убиване на топлоустойчиви патогени
• не се прилага за всеки хранителен продукт

Ултразвукова пастьоризация на млечни продукти

Ултразвук, термо-ултразвук и термомано-маневриране са широко проучени за пастьоризация на млечен и млечни продукти. Например, ехографът елиминира развалянето и потенциалните патогени до нула или до нива, приемливи от южноафриканското и британското законодателство за млякото, дори когато преди лечението са били налице първоначални инокулумни натоварвания от 5× по-високи от разрешените. Жизнеспособните клетки на E. coli са намалени със 100% след 10,0 минути ултразвук. Освен това е доказано, че жизнеспособните броене на Pseudomonas fluorescens са намалени със 100% след 6,0 min и листерия моноцитогени е намалена с 99% след 10,0 min. (Камерън и др. 2009 г.)
Изследванията също така показват, че термо-sonication може да инактивира Listeria innocua и мезофилни бактерии в сурово пълномаслено мляко. Ултразвукът е показал жизнеспособна технология за пастьоризация и хомогенизиране на млякото, показвайки по-кратки времена на обработка без важни промени в съдържанието на рН и млечна киселина, заедно с по-добър външен вид и консистенция в сравнение с конвенционалната термична обработка. Тези факти са изгодни в много аспекти на обработката на млечни продукти. (Бермудес-Агире и др. 2009 г.)

Ултразвукова пастьоризация на сокове и плодови пюрета

Ултразвукова пастьоризация се прилага като ефективна и бърза алтернативна пастьоризация техника, за да се инактивират Escherichia coli и Staphylococcus aureus в ябълков сок. Когато сокът без пулп ябълков сок е ултразвуково обработен, времето за намаляване на 5-log е 35 сек за E. coli при 60degC и 30 s за S. aureus при 62degC. Въпреки че в проучването е установено, че високото съдържание на целулоза направи ултразвук по-малко смъртоносен за S. aureus, докато няма значителен ефект върху Е. coli, трябва да се отбележи, че не се прилага натиск. Sonication при повишени налягя значително усилва ултразвукова кавитация и по този начин микробна инактивация в по-вискозена течност. Ултразвуково лечение не е имал значителен ефект върху антиоксидантната активност, определена от 2,2-дифенил-1-пикрилхидрил (DPPH) радикално продухване дейност, но това значително увеличава общото фенолни съдържание. Лечението също така доведе до по-стабилни сокове с по-висока равномерност. (срв. Баболи и др., 2020)

Ултразвукова инактивация на грам-положителни и грам-отрицателни бактерии

Грам-положителните бактерии, като например Листерия моноцитотогени или Staphylococcus aureus, са по принцип известни като по-устойчиви от грам-отрицателни бактерии и издържат на пастьоризация технологии като PEF, HPP и мано-ултразвукова (MS) за по-дълги периоди на лечение поради по-дебели клетъчни стени. Грам-отрицателните бактерии имат две – един външен и един цитоплазме – липидни клетъчни мембрани с тънък слой пептидогликан сред тях, което ги прави по-податливи на ултразвукова инактивация. От друга страна, грам-положителните бактерии имат само една липидна мембрана с по-дебела пептидогликан стена, което им дава по-голяма устойчивост срещу пастьоризация лечения. Научните изследвания сравняват ефекта на ултразвука на мощността върху грам-отрицателни и грам-положителни бактерии и установи, че той има по-силен инхибиторен ефект върху грам-отрицателни бактерии. (срв. Монсенсен и др. 2009 г.) Грам-положителните бактерии изискват по-интензивни ултразвукови условия, т.е. по-високи амплитуди, по-високи температури, по-високи налягия и / или по-дълго време за ултразвук. Системите за мощност на Hielscher Ultrasonics могат да доставят много високи амплитуди и могат да се оперират при повишени температури и с реактори с пресуризвируеми поток-клетъчни реактори. Това позволява интензивна ултразвукова / термо-мано-мано-ултразвукова обработка, за да се инактивират дори много резистентни бактериални щамове.

Ултразвукова инактивация на термодрийните бактерии

Термодрийните бактерии са бактерии, които могат да оцелеят в различна степен процеса на пастьоризация. Термодрийните видове бактерии включват Бацил, Клостридиум и Ентерококи. "Ultrasonication при 80% амплитуда за 10 мин обаче, инактивира вегетативните клетки на B. coagulans и A. flavithermus в обезмаслено мляко с 4.53 и 4.26 трупи, съответно. Комбинирано третиране на пастьоризация (63 градуса С / 30 мин), последвано от ултразвук напълно елиминира приблизително log 6 cfu / mL от тези клетки в обезмаслено мляко." (Ханал и др. 2014 г.)

Високопроизводително оборудване за ултразвукова пастьоризация

Hielscher Ultrasonics е с дългогодишен опит в прилагането на мощност ултразвук в храната & както и много други промишлени отрасли. Нашите ултразвукови процесори са оборудвани с лесни за почистване (чисти на място CIP / стерилизира на място SIP) sonotrodes и поток-клетки (мокрите части). Hielscher Ултразвук’ промишлени ултразвукови процесори могат да доставят много високи амплитуди. Амплитудите до 200μm могат лесно да се движат непрекъснато при работа 24/7. Високите амплитуди са важни за инактивиране на по-устойчиви микроби (напр. грам-положителни бактерии). За още по-високи амплитуди са налични персонализирани ултразвукови сонотроди. Всички сонотроди и реактори с ултразвукови клетъчни поточни клетки могат да се работят при повишени температури и налягания, което позволява надеждна термо-мано-маниатация и високо ефективна пастьоризация.
Най-съвременни технологии, високопроизводителни и сложни софтуер направи Hielscher Ultrasonics’ надеждни работни коне в линията за пастьоризация на храната. С малък отпечатък и гъвкави възможности за монтаж, Hielscher ultrasonicators могат лесно да бъдат интегрирани или ретро-монтирани в съществуващите производствени линии.
Моля, свържете се с нас, за да научите повече за характеристиките и възможностите на нашите ултразвукови системи за пастьоризация. Ще се радваме да обсъдим молбата ви с вас!
Таблицата по-долу дава индикация за приблизителната капацитет за преработка на нашите ultrasonicators: