Vedelate toitude ultraheli pastöriseerimine
Ultraheli pastöriseerimine on mittetermiline steriliseerimine mikroobide, nagu E.coli, Pseudomonas fluorescens, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Bacillus coagulans, Anoxybacillus flavithermus muu hulgas, et vältida mikroobide riknemist ja saavutada toidu ja jookide pikaajaline stabiilsus.
Toidu mittetermiline pastöriseerimine & Joogid ultrahelitöötluse järgi
Ultraheli pastöriseerimine on mitte-termiline alternatiivtehnoloogia, mida kasutatakse organismide ja ensüümide hävitamiseks või desaktiveerimiseks, mis aitavad kaasa toidu riknemisele. Ultraheli saab pastöriseerida konserveeritud toidud, piim, meierei, munad, mahlad, joogid madala alkoholisisaldusega, ja muud vedelad toidud. Ainult ultraheli, samuti ultraheli koos kõrgendatud soojuse ja rõhu tingimustega (tuntud kui termo-mano-ultrahelitöötlus) võivad tõhusalt pastöriseerida mahlad, piim, meierei, vedelad munad ja muud toiduained. Keerukas ultraheli pastöriseerimine ravi suurepärane traditsioonilise pastöriseerimise tehnikat ultraheli ei kahjusta toitainete sisaldust ja füüsikalisi omadusi töödeldud toiduainete. Ultraheli või termo-mano-ultrahelitöötluse kasutamine vedelate toiduainete pastöriseerimiseks võib pakkuda toitainerikast toodet, mille kvaliteet on kõrgem kui traditsiooniline kõrgetemperatuuriline lühiajaline (HTST) pastöriseerimismeetod.
Uuringud nagu Beslar et al. (2015) leidsid, et ultraheli ravi võib anda olulisi eeliseid mahlade töötlemisel, sealhulgas täiustatud kvaliteeditegurid, nagu saagikus, ekstraheerimine, hägusus, reoloogilised omadused ja värv, samuti säilivusaeg.
Ultraheli pastöriseerimine on mittetermiline tehnika mikroobide inaktiveerimiseks vedelas toidus. Madala töötlemistemperatuuri tõttu välditakse toitaineid ja maitseid termilise lagunemise vastu. Seeläbi põhjustab ultraheli pastöriseerimine kvaliteetseid toiduaineid.
Escherichia coli (a) ja Staphylococcus aureus (b) elulemuse kõverad 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 kuumusel. Ultraheli pastöriseerimist põhjustab peamiselt akustilise kavitatsiooni mõju. Akustilise / ultraheli kavitatsiooni fenomen on tuntud oma lokaalselt kõrgete temperatuuride, rõhkude ja vastavate erinevuste poolest, mis esinevad minuti kavitatsioonimullides ja selle ümbruses. Lisaks tekitab akustiline kavitatsioon väga intensiivseid nihkejõude, vedelaid joad ja turbulentsi. Need hävitavad jõud põhjustavad ulatuslikke kahjustusi mikroobsete rakkude, nagu rakkude perforatsioon ja häireid. Rakkude perforatsioon ja häired on ultraheliga töödeldud rakkudes leitud unikaalsed efektid, mille on põhjustanud peamiselt kavitatsiooni tekitatud vedelikujoad.
Ultraheli pastöriseerimine põhineb akustilisel kavitatsioonil ja selle hüdrodünaamilistel nihkejõududel
Miks Sonication Excels traditsiooniline pastöriseerimine
Toidu- ja joogitööstus kasutab tavapärast pastöriseerimist laialdaselt mikroobide, nagu bakterite, pärmi ja seente inaktiveerimiseks või hävitamiseks, et vältida mikroobset riknemist ja anda oma toodetele pikem säilivusaeg ja stabiilsus. Tavapärane pastöriseerimine toimib lühikese raviga kõrgendatud temperatuuril tavaliselt alla 100 °C (212 °F). Täpne temperatuur ja kestus reguleeritakse tavaliselt vastavalt konkreetsele toiduainele ja mikroobidele, mis tuleb inaktiveerida. Pastöriseerimisprotsessi tõhusust määrab mikroobiiniiniini aktiveerimise määr, mida mõõdetakse logaritmilise vähendamisena. Logeerivähendamine mõõdab inaktiveeritud mikroobide protsenti kindlal temperatuuril kindlal ajahetkel. Temperatuuritöötluse tingimusi ja mikroobide inaktiveerimise kiirust mõjutavad nii mikroobide tüüp kui ka toiduaine koostis. Traditsioonilisel kuumusel põhineval pastöriseerimisel on mitmeid puudusi, mis ulatuvad ebapiisavast mikroobse inaktiveerimisest, negatiivsest mõjust toiduainele ja ebaühtlasest kuumutamisest töödeldud toote kaudu. Ebapiisav kuumutamine lühikese pastöriseerimise kestuse või liiga madala temperatuuri tõttu põhjustab madala log vähendamismäära ja sellele järgneva mikroobse riknemise. Liiga palju kuumtöötlemist võib põhjustada toote riknemist, näiteks põlenud maitset ja vähem toitainete tihedust hävitatud temperatuuritundlike toitainete tõttu.
Puudused tavaline pastöriseerimine
- võib hävitada või kahjustada olulisi toitaineid
- võib põhjustada maitseväliseid
- kõrged energiavajadused
- ebaefektiivne kuumuskindlate patogeenide hävimise vastu
- ei kohaldata iga toiduaine suhtes
a UIP16000 on täistööstuslik ultraheli homogenisaator toidu ja jookide inline pastöriseerimiseks.
Ultraheli pastöriseerimine meierei
Ultrahelitöötlus, termoultrahelitöötlus ja termo-mano-ultrahelitöötlus habve on laialdaselt uuritud pastöriseerimise milkm ja piimatooted. Näiteks leiti ultraheli, et kõrvaldada riknemine ja potentsiaalsed patogeenid nullini või tasemeni, mis on heaks kiitnud Lõuna-Aafrika ja Briti piimaalased õigusaktid, isegi kui esialgne inokulaadi koormus 5× suurem kui lubatud olid olemas enne ravi. E. coli elujõulisi rakkude arvu vähendati 100% võrra pärast 10,0 min ultraheliuuringut. Lisaks näidati, et pseudomonas fluorestseenide elujõuline arv vähenes pärast 6,0 minutit 100% ja Listeria monocytogenes vähenes 99% pärast 10,0 min. (Cameron et al. 2009)
Uuringud näitasid ka, et termoultrahelitöötlus võib inaktiveerida Listeria innocua ja mesofiilsed bakterid toores täispiimas. Ultraheli osutus elujõuliseks tehnoloogiaks piima pastöriseerimiseks ja homogeniseerimiseks, näidates lühemaid töötlemisaegu ilma pH ja piimhappe sisalduse oluliste muutusteta, skeeti, ses võrreldes tavapärase termilise töötlemisega. Need faktid on kasulikud paljudes piimatöötlemise aspektides. (Bermúdez-Aguirre et al. 2009)
Mahlade ja puuviljapüree ultraheli pastöriseerimine
Ultraheli pastöriseerimist rakendati tõhusa ja kiire alternatiivse pastöriseerimise tehnikana, et inaktiveerida Escherichia coli ja Staphylococcus aureus õunamahlas. Kui viljalihavaba õunamahl oli ultraheliga töödeldud, oli 5-log vähendamisaeg 35 s E. coli puhul 60degC-l ja 30 s S. aureus'e puhul 62degC juures. Kuigi uuringus leiti, et kõrge viljaliha sisaldus tegi ultraheli vähem surmav S. aureus, kuigi see ei olnud olulist mõju E. coli, tuleb märkida, et ei ole survet rakendatud. Kõrgendatud rõhu all sonikatsioon suurendab oluliselt ultraheli kavitatsiooni ja seeläbi mikroobiiniaalset inaktiveerimist viskoossetes vedelikes. Ultraheliravi ei avaldanud olulist mõju antioksüdandi aktiivsusele, mis oli määratud 2,2-difenüül-1-pikrylhydrazyl (DPPH) radikaalne roojamine aktiivsus, kuid see oluliselt suurendas kogu fenoolne sisaldus. Ravi tulemuseks oli ka stabiilsem mahl, millel oli suurem ühtlikkus. (vt Baboli et al. 2020)
Gram-positiivsete ja gramnegatiivsete bakterite ultraheli inaktiveerimine
Gram-positiivsed bakterid, nagu Listeria monocytogenes või Staphylococcus aureus, on üldiselt teadaolevalt vastupidavamad kui gramnegatiivsed bakterid ja taluma pastöriseerimise tehnoloogiaid, nagu PEF, HPP ja mano-ultrahelitöötlus (MS) pikemaraviperioodi jooksul, mis on tingitud paksematest rakuseintest. Gramnegatiivsetel bakteritel on kaks – üks väline ja üks tsütoplasma – lipiidide rakumembraanid, millel on õhuke kiht peptidoglycan nende seas, mis muudab nad vastuvõtlikumaks ultraheli inaktiveerimisele. Teiselt poolt, gram-positiivsed bakterid on ainult ühe lipiidide membraanpakspeptidoglycan seina, mis annab neile rohkem vastupanu pastöriseerimise ravi. Teaduslikud uuringud võrdlesid võimsuse ultraheli mõju gramnegatiivsete ja grampositiivsete bakteritega ning leidsid, et sellel oli tugevam inhibeeriv mõju gramnegatiivsete bakterite suhtes. (vt Monsen et al. 2009) Gram-positiivsed bakterid vajavad intensiivsemaid ultrahelitingimusi, st kõrgemaid amplituude, kõrgemaid temperatuure, kõrgemaid rõhkusid ja/või pikemat ultrahelitöötlusaega. Hielscher Ultrasonics'i võimsus-ultraheli süsteemid võivad pakkuda väga kõrgeamplituudi ja neid saab kasutada kõrgendatud temperatuuridel ja survestatavate voolurakureaktoritega. See võimaldab intensiivset ultrahelitöötlust / termo-mano-ultrahelitöötlust, et inaktiveerida isegi väga vastupidavad bakteritüved.
Termoduride bakterite ultraheli inaktiveerimine
Termide bakterid on bakterid, mis võivad püsida, erineval määral, pastöriseerimisprotsessi. Bakterite termilised liigid on Bacillus, Clostridium ja Enterococci. "Ultraheli 80% amplituudil 10 minutit, kuid inaktiveeritud vegetatiivsed rakud B. coagulans ja A. flavithermus kooritud piima vastavalt 4.53 ja 4.26 palgid. Pastöriseerimise kombineeritud ravi (63 kraadi C / 30 min), millele järgneb ultraheli täielikult kõrvaldada ligikaudu log 6 cfu / ml nende rakkude kooritud piima." (Khanal et al. 2014)
- Suurem tõhusus
- Tapab termodric bakterid
- Tõhus erinevate mikroobide vastu
- Kohaldatav mitmesugustele vedeltoitudele
- Sünergiline mõju
- Toitainete ekstraheerimine
- Energia säästlik
- Lihtne ja ohutu tegutseda
- Toiduks vajalikud seadmed
- CIP / SIP
Ultraheli seadistamine UIP4000hdT toiduainete (nt piim, piim, mahlad, vedel muna, joogid) mittetermilise pastöriseerimise puhul
Suure jõudlusega ultraheli pastöriseerimise seadmed
Hielscher Ultrasonics on pikaajaline kasutamise võimsus ultraheli toidus & samuti paljud teised tööstusharud. Meie ultraheli protsessorid on varustatud kergesti puhastatava (puhas-in-place CIP / steriliseerida-in-place SIP) sonotrodes ja voolu-rakud (märjad osad). Hielscher ultraheli’ tööstuslikud ultraheli protsessorid võivad pakkuda väga kõrgeamplituudi. Amplituude kuni 200 μm saab kergesti pidevalt käivitada 24 / 7 operatsiooni. Kõrge amplituudon oluline inaktiveerida resistentsemaid mikroobe (nt grampositiivsed bakterid). Isegi suuremate amplituudide jaoks on saadaval kohandatud ultraheli sonotroodid. Kõiki sonotroode ja ultraheli vooluraku reaktoreid saab kasutada kõrgendatud temperatuuri de ja rõhu all, mis võimaldab usaldusväärset termo-mano-ultrahelitöötlust ja väga tõhusat pastöriseerimist.
State-of-the-art tehnoloogia, suure jõudlusega ja keerukas tarkvara teha Hielscher Ultrasonics’ usaldusväärseid tööhobuseid teie toidu pastöriseerimise liinil. Väikese jalajälje ja mitmekülgsete paigaldusvõimalustega saab Hielscherultrasonicators kergesti integreerida või paigaldada olemasolevatesse tootmisliinidesse.
Palun võtke meiega ühendust, et saada rohkem teada meie ultraheli pastöriseerimise süsteemide funktsioonidest ja võimetest. Meil oleks hea meel arutada oma taotluse teiega!
Alljärgnev tabel annab teile ülevaate meie ultrahelihitiste ligikaudse töötlemisvõimsusest:
| partii Köide | flow Rate | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 1 kuni 500 ml | 10 kuni 200 ml / min | UP100H |
| 10 kuni 2000 ml | 20 kuni 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 kuni 20 l | 0.2 kuni 4 l / min | UIP2000hdT |
| 10 kuni 100 l | 2 kuni 10 l / min | UIP4000hdT |
| e.k. | 10 kuni 100 l / min | UIP16000 |
| e.k. | suurem | klastri UIP16000 |
Võta meiega ühendust! / Küsi meiega!
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 Tasub teada
Mis on mesofiilsed bakterid?
Mesofiilsed bakterid määratlevad bakterite rühma, mis kasvavad mõõdukatel temperatuuridel 20–45 °C ja optimaalse kasvutemperatuuriga vahemikus 30–39 °C. Näiteid mesofiilsete bakterite E. coli, Propionibacterium freudenreichii, P. acidipropionici, P. jensenii, P. thoenii, P. cyclohexanicum, P. microaerophilum, Lactobacillus plantarum hulgas paljude teiste hulgas.
Bakterid, mis eelistavad kõrgemaid temperatuure, on tuntud termofiilne. Termofiilsed bakterid käärivad kõige paremini, kui see on üle 30 °C.