Vedelate toiduainete ultraheli pastöriseerimine
Ultraheli pastöriseerimine on mittetermiline steriliseerimisprotsess, et inaktiveerida mikroobid nagu E.coli, Pseudomonas fluorescens, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Bacillus coagulans, Anoxybacillus flavithermus paljude teiste hulgas, et vältida mikroobide riknemist ja saavutada toidu ja jookide pikaajaline stabiilsus.
Toidu mittetermiline pastöriseerimine & Joogid ultrahelitöötlusega
Ultraheli pastöriseerimine on mittetermiline alternatiivne tehnoloogia, mida kasutatakse toidu riknemist soodustavate organismide ja ensüümide hävitamiseks või desaktiveerimiseks. Ultraheli saab kasutada konservide, piima, piimatoodete, munade, mahlade, madala alkoholisisaldusega jookide ja muude vedelate toitude pastöriseerimiseks. Ainuüksi ultraheli, samuti ultraheli koos kõrgendatud soojus- ja rõhutingimustega (tuntud kui termo-mano-ultrahelitöötlus) võib tõhusalt pastöriseerida mahlad, piim, piimatooted, vedelad munad ja muud toiduained. Keerukas ultraheli pastöriseerimisravi paistab silma traditsiooniliste pastöriseerimismeetoditega, kuna ultraheli ei mõjuta negatiivselt töödeldud toiduainete toitainete sisaldust ja füüsikalisi omadusi. Kasutades ultraheli või termo-mano-ultrahelitöötlust vedelate toiduainete pastöriseerimiseks, võib see pakkuda kõrgema kvaliteediga toitainerikast toodet kui traditsiooniline kõrge temperatuuriga lühikese ajaga (HTST) pastöriseerimismeetod.
(2015) leidsid, et ultraheliravi võib anda olulisi eeliseid mahlade töötlemisel, sealhulgas täiustatud kvaliteediteguritel, nagu saagis, ekstraheerimine, hägusus, reoloogilised omadused ja värv, samuti säilivusaeg.
Ultraheli pastöriseerimine on mittetermiline tehnika mikroobide inaktiveerimiseks vedelas toidus. Madala töötlemistemperatuuri tõttu on toitained ja maitsed termilise lagunemise eest takistatud. Seega toob ultraheli pastöriseerimine kaasa kvaliteetseid toiduaineid.
Escherichia coli (a) ja Staphylococcus aureus'e (b) ellujäämiskõverad õunamahlas pärast ultraheliravi (UT) erinevatel temperatuuridel ja pärast kuumtöötlemist (HT) samadel temperatuuridel.
pilt ja uuring: Baboli et al. 2015
Kuidas ultraheli pastöriseerimine toimib?
Mikroobide ultraheli inaktiveerimine ja hävitamine on mittetermiline tehnika, mis tähendab, et selle peamine tööpõhimõte ei põhine soojusel. Ultraheli pastöriseerimine on tingitud peamiselt akustilise kavitatsiooni mõjust. Akustilise / ultraheli kavitatsiooni nähtus on tuntud oma lokaalselt kõrgete temperatuuride, rõhkude ja vastavate diferentsiaalide poolest, mis esinevad minutilistes kavitatsioonimullides ja nende ümbruses. Lisaks tekitab akustiline kavitatsioon väga intensiivseid nihkejõude, vedelikujugasid ja turbulentsi. Need hävitavad jõud põhjustavad mikroobirakkudele ulatuslikku kahju, näiteks rakkude perforatsiooni ja häireid. Rakkude perforatsioon ja häired on ultraheliga töödeldud rakkudes leiduvad ainulaadsed mõjud, mis on põhjustatud peamiselt kavitatsiooni tekitatud vedelikudüüsidest.
Ultraheli pastöriseerimine põhineb akustilisel kavitatsioonil ja selle hüdrodünaamilistel nihkejõududel
Miks ultrahelitöötlus paistab silma traditsioonilise pastöriseerimisega
Toidu- ja joogitööstus rakendab tavapärast pastöriseerimist laialdaselt mikroobide, näiteks bakterite, pärmi ja seente inaktiveerimiseks või tapmiseks, et vältida mikroobide riknemist ning anda nende toodetele pikem säilivusaeg ja stabiilsus. Tavapärane pastöriseerimine toimub lühikese töötlemisega kõrgematel temperatuuridel, mis on tavaliselt alla 100 ° C (212 ° F). Täpset temperatuuri ja kestust reguleeritakse tavaliselt vastavalt konkreetsele toiduainele ja mikroobidele, mis tuleb inaktiveerida. Pastöriseerimisprotsessi efektiivsuse määrab mikroobide inaktiveerimise määr, mida mõõdetakse logaritmilise redutseerimisena. Logaritmiline vähendamine mõõdab inaktiveeritud mikroobide protsenti kindlal temperatuuril teatud aja jooksul. Temperatuuri töötlemise tingimusi ja mikroobide inaktiveerimise kiirust mõjutavad nii mikroobide tüüp kui ka toiduaine koostis. Traditsioonilisel kuumusepõhisel pastöriseerimisel on mitmeid puudusi, alates ebapiisavast mikroobide inaktiveerimisest, negatiivsest mõjust toiduainele ja ebaühtlasest kuumutamisest läbi töödeldud toote. Ebapiisav kuumutamine lühikese pastöriseerimise kestusega või liiga madala temperatuuriga põhjustab madalat palgi vähendamise kiirust ja sellele järgnevat mikroobide riknemist. Liiga palju kuumtöötlust võib põhjustada toodete halvenemist, näiteks põletatud maitseid, ja väiksemat toitainete tihedust hävinud temperatuuritundlike toitainete tõttu.
Tavapärase pastöriseerimise puudused
- võib hävitada või kahjustada olulisi toitaineid
- võivad põhjustada ebameeldivaid maitseid
- kõrge energiavajadus
- ebaefektiivne tappa kuumakindlaid patogeene
- ei kohaldata kõikide toiduainete suhtes
See on UIP16000 on täistööstuslik ultraheli homogenisaator toidu ja jookide pastöriseerimiseks.
Piimatoodete ultraheli pastöriseerimine
Piima ja piimatoodete pastöriseerimiseks on laialdaselt uuritud ultrahelitöötlust, termo-ultrahelitöötlust ja termo-mano-ultrahelitöötlust. Näiteks leiti, et ultraheli kõrvaldab riknemise ja potentsiaalsed patogeenid nullini või Lõuna-Aafrika ja Briti piimaalaste õigusaktidega vastuvõetavale tasemele, isegi kui enne töötlemist esines lubatust suuremat inokulumi koormust 5×. E. coli elujõuliste rakkude arv vähenes 100% pärast 10,0 min ultraheliuuringut. Lisaks näidati, et Pseudomonas fluorescens'i elujõuline arv vähenes 100% pärast 6,0 minutit ja Listeria monocytogenes vähenes 99% pärast 10,0 minutit (Cameron et al. 2009)
Uuringud näitasid ka, et termo-ultrahelitöötlus võib inaktiveerida Listeria innocua ja mesofiilsed bakterid toores täispiimas. Ultraheli näidati elujõulise tehnoloogiana piima pastöriseerimiseks ja homogeniseerimiseks, millel on lühemad töötlemisajad ilma oluliste muutusteta pH-s ja piimhappesisalduses, samuti parem välimus ja konsistents võrreldes tavapärase termilise töötlemisega. Need faktid on kasulikud piimatöötlemise paljudes aspektides. (Bermúdez-Aguirre et al. 2009)
mahlade ja puuviljapüreede ultraheli pastöriseerimine
Ultraheli pastöriseerimist rakendati tõhusa ja kiire alternatiivse pastöriseerimistehnikana, et inaktiveerida Escherichia coli ja Staphylococcus aureus õunamahlas. Kui tselluloosivaba õunamahl töödeldi ultraheliga, oli 5-log redutseerimisaeg E. coli puhul 35 s 60 ° C juures ja 30 s S. aureuse puhul 62 ° C juures. Kuigi uuringus leiti, et kõrge paberimassi sisaldus muutis ultraheli S. aureusele vähem surmavaks, samas kui see ei avaldanud olulist mõju E. coli suhtes, tuleb märkida, et survet ei rakendatud. Sonikatsioon kõrgendatud rõhu all intensiivistab oluliselt ultraheli kavitatsiooni ja seeläbi mikroobide inaktiveerimist viskoossemates vedelikes. Ultraheliravi ei avaldanud olulist mõju antioksüdantide aktiivsusele, mis oli määratud 2,2-difenüül-1-pikrüülhüdrasüüli (DPPH) radikaalse puhastusaktiivsusega, kuid see suurendas oluliselt fenoolide üldsisaldust. Töötlemise tulemuseks oli ka stabiilsem ja ühtlasem mahl. (vrd Baboli et al. 2020)
Grampositiivsete ja gramnegatiivsete bakterite ultraheli inaktiveerimine
Grampositiivsed bakterid, nagu Listeria monocytogenes või Staphylococcus aureus, on üldiselt teadaolevalt resistentsemad kui gramnegatiivsed bakterid ja taluvad paksemate rakuseinte tõttu pikema raviperioodi jooksul pastöriseerimistehnoloogiaid nagu PEF, HPP ja mano-ultrahelitöötlus (MS). Gramnegatiivsetel bakteritel on kaks – üks välimine ja üks tsütoplasmaatiline – lipiidide rakumembraanid, mille hulgas on õhuke peptidoglükaani kiht, mis muudab need ultraheli inaktiveerimise suhtes vastuvõtlikumaks. Teisest küljest on grampositiivsetel bakteritel ainult üks lipiidmembraan, millel on paksem peptidoglükaani sein, mis annab neile suurema resistentsuse pastöriseerimisprotseduuride vastu. Teaduslikud uuringud võrdlesid võimsuse ultraheli mõju gramnegatiivsetele ja grampositiivsetele bakteritele ning leidsid, et sellel oli tugevam inhibeeriv toime gramnegatiivsetele bakteritele. (vrd Monsen et al. 2009) Grampositiivsed bakterid vajavad intensiivsemaid ultraheli tingimusi, s.t. kõrgemad amplituudid, kõrgemad temperatuurid, kõrgemad rõhud ja / või pikem ultrahelitöötluse aeg. Hielscher Ultrasonics' võimsus-ultraheli süsteemid võivad pakkuda väga kõrgeid amplituudi ja neid saab kasutada kõrgematel temperatuuridel ja survestatavate voolurakkude reaktoritega. See võimaldab intensiivset ultrahelitöötlust / termo-mano-ultrahelitöötlust, et inaktiveerida isegi väga resistentsed bakteritüved.
Termodursete bakterite ultraheli inaktiveerimine
Termoduriinsed bakterid on bakterid, mis suudavad pastöriseerimisprotsessis erineval määral ellu jääda. Termodursete bakteriliikide hulka kuuluvad Bacillus, Clostridium ja Enterococci. "Ultraheliuuring 80% amplituudiga 10 minutit inaktiveeris aga B. koagulansi ja A. flavithermuse vegetatiivsed rakud kooritud piimas vastavalt 4,53 ja 4,26 logi. Pastöriseerimise kombineeritud töötlemine (63 kraadi C / 30 min), millele järgnes ultraheliuuring, kõrvaldas täielikult ligikaudu log 6 cfu / ml nendest rakkudest kooritud piimas. (Khanal et al. 2014)
- Suurem kasutegur
- Tapab termodurseid baktereid
- Tõhus erinevate mikroobide vastu
- Kohaldatav mitmesugustele vedelatele toitudele
- Sünergilised mõjud
- Toitainete ekstraheerimine
- energiatõhus
- lihtne ja ohutu kasutada
- Toidukvaliteediga seadmed
- CIP / SIP
Ultraheli seadistamine UIP4000hdT toiduainete (nt piimatooted, piim, mahlad, vedel muna, joogid) mittetermiliseks pastöriseerimiseks
Suure jõudlusega ultraheli pastöriseerimisseadmed
Hielscher Ultrasonics on pikaajaline kogemus võimsuse ultraheli rakendamisel toidus & joogitööstus ja paljud teised tööstusharud. Meie ultraheli protsessorid on varustatud kergesti puhastatavate (puhas kohapeal CIP / steriliseerimine kohapeal SIP) sonotroodide ja voolurakkudega (märjad osad). Hielscheri ultraheli’ Tööstuslikud ultraheli protsessorid võivad pakkuda väga kõrgeid amplituudi. Amplituudid kuni 200 μm saab hõlpsasti pidevalt käivitada 24/7 operatsioonis. Kõrge amplituudiga on oluline resistentsemate mikroobide (nt grampositiivsete bakterite) inaktiveerimiseks. Veelgi suuremate amplituudide jaoks on saadaval kohandatud ultraheli sonotroodid. Kõiki sonotroode ja ultraheli voolu rakureaktoreid saab kasutada kõrgendatud temperatuuridel ja rõhul, mis võimaldab usaldusväärset termo-mano-ultrahelitöötlust ja väga tõhusat pastöriseerimist.
Tipptasemel tehnoloogia, suure jõudlusega ja keerukas tarkvara teeb Hielscheri ultraheli’ usaldusväärsed tööhobused teie toidu pastöriseerimisliinil. Väikese jalajälje ja mitmekülgsete paigaldusvõimalustega saab Hielscheri ultrasonikaatoreid hõlpsasti integreerida või retro-paigaldada olemasolevatesse tootmisliinidesse.
Palun võtke meiega ühendust, et saada lisateavet meie ultraheli pastöriseerimissüsteemide omaduste ja võimaluste kohta. Meil oleks hea meel teiega teie taotlust arutada!
Allolev tabel annab teile ülevaate meie ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest:
| Partii maht | Voolukiirus | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 1 kuni 500 ml | 10 kuni 200 ml / min | UP100H |
| 10 kuni 2000 ml | 20 kuni 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 kuni 20L | 0.2 kuni 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 kuni 100L | 2 kuni 10L/min | UIP4000hdT |
| mujal liigitamata | 10 kuni 100 L / min | UIP16000 |
| mujal liigitamata | Suurem | klaster UIP16000 |
Võta meiega ühendust! / Küsi meilt!
Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid rakenduste segamiseks, hajutamiseks, emulgeerimiseks ja ekstraheerimiseks laboris, piloot- ja tööstuslikus mastaabis.
Kirjandus / Viited
- 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.
Faktid, mida tasub teada
Mis on mesofiilsed bakterid?
Mesofiilsed bakterid määratlevad bakterite rühma, mis kasvab mõõdukal temperatuuril 20–45 °C ja mille optimaalne kasvutemperatuur on vahemikus 30–39 °C. Mesofiilsete bakterite näited E. coli, Propionibacterium freudenreichii, P. acidipropionici, P. jensenii, P. thoenii, P. cyclohexanicum, P. microaerophilum, Lactobacillus plantarum jpt.
Baktereid, mis eelistavad kõrgemaid temperatuure, nimetatakse termofiilseteks. Termofiilsed bakterid fermenteeruvad kõige paremini siis, kui temperatuur on üle 30 °C.