پاستوریزاسیون مافوق صوت از غذاهای مایع
پاستوریزاسیون مافوق صوت یک فرایند استریلیزاسیون غیر حرارتی برای غیر فعال کردن میکروب ها مانند E.coli، سودوموناس فلورسنس، لیستریا مونوسیتوژنز، استافیلوکوک آورئوس، کوآگولان های باسیلوس، آنوکسی باسیلوس فلاویترموس در میان بسیاری دیگر برای جلوگیری از فساد میکروبی و رسیدن به ثبات طولانی مدت مواد غذایی و نوشیدنی است.
پاستوریزاسیون غیر حرارتی مواد غذایی & نوشیدنی ها توسط فراصوت
پاستوریزاسیون مافوق صوت یک فناوری جایگزین غیر حرارتی است که برای از بین بردن یا غیر فعال کردن ارگانیسم ها و آنزیم هایی که به فساد غذایی کمک می کنند استفاده می شود. فراصوت می تواند مورد استفاده قرار گیرد برای پاستوریزه کردن غذاهای کنسرو شده, شیر, لبنیات, تخم مرغ, آب میوه, نوشیدنی با محتوای الکل کم, و دیگر غذاهای مایع. فراصوت به تنهایی و همچنین سونوگرافی همراه با شرایط گرما و فشار بالا (شناخته شده به عنوان ترمو مانو فراصوت) می تواند به طور کارآمد پاستوریزه آب میوه ها، شیر، لبنیات، تخم مرغ مایع و دیگر محصولات غذایی است. درمان پاستوریزاسیون مافوق صوت پیچیده برتری تکنیک های پاستوریزاسیون سنتی به عنوان سونوگرافی به طور نامطلوب محتوای مواد مغذی و ویژگی های فیزیکی از محصولات غذایی درمان اثر نیست. با استفاده از سونوگرافی یا ترمو-مانو-فراصوت به منظور پاستوریزه کردن محصولات غذایی مایع می تواند یک محصول غنی از مواد مغذی با کیفیت بالاتر از روش پاستوریزاسیون سنتی با دمای بالا (HTST) ارائه دهد.
مطالعات تحقیقاتی مانند از Beslar و همکاران (2015) متوجه شد که درمان مافوق صوت می تواند مزایای قابل توجهی برای پردازش آب میوه ها از جمله عوامل کیفیت افزایش یافته، مانند عملکرد، استخراج، ابری بودن، خواص رئولوژیک، و رنگ و همچنین ماندگاری فراهم کند.
پاستوریزاسیون مافوق صوت یک تکنیک غیر حرارتی برای غیر فعال کردن میکروب ها در مواد غذایی مایع است. با توجه به دمای پردازش پایین، از مواد مغذی و طعم دهنده ها در برابر تجزیه حرارتی جلوگیری می شود. در نتیجه، پاستوریزاسیون مافوق صوت منجر به محصولات غذایی با کیفیت بالا می شود.
منحنی بقای اشریشیا کلی (a) و استافیلوکوکوس آورئوس (ب) در آب سیب پس از درمان سونوگرافی (UT) در دماهای مختلف و پس از درمان حرارتی (HT) در همان دماها.
تصویر و مطالعه: بابلی و همکاران 2015
پاستوریزاسیون مافوق صوت چگونه کار می کند؟
غیر فعال سازی مافوق صوت و تخریب میکروب ها یک تکنیک غیر حرارتی است، به این معنی که اصل اصلی کار آن بر اساس گرما نیست. پاستوریزاسیون مافوق صوت است که عمدتا توسط اثرات حفره صوتی ایجاد می شود. پدیده حفره صوتی / مافوق صوت برای درجه حرارت محلی بالا شناخته شده است, فشار, و دیال مربوطه, که در حباب حفره دقیقه و اطراف رخ می دهد. علاوه بر این، حفره صوتی نیروهای براری بسیار شدید، جت های مایع و اغتشاشات تولید می کند. این نیروهای مخرب باعث آسیب گسترده ای بر روی سلول های میکروبی، چنین سوراخ شدن سلول ها و اختلال می شوند. سوراخ شدن سلول و اختلال اثرات منحصر به فرد در سلول های تحت درمان مافوق صوت عمدتا توسط جت مایع تولید شده توسط حفره یافت می شود.
پاستوریزاسیون مافوق صوت بر اساس حفره صوتی و نیروهای براری هیدرودینامیکی آن است
چرا فراصوت برتری پاستوریزاسیون سنتی
صنعت غذا و نوشیدنی پاستوریزاسیون معمولی را به طور گسترده ای برای غیر فعال کردن یا کشتن میکروب هایی مانند باکتری ها، مخمرها، و قارچ ها برای جلوگیری از فساد میکروبی و دادن ماندگاری و ثبات طولانی تر به محصولات خود اعمال می کند. پاستوریزاسیون معمولی با یک درمان کوتاه در دماهای بالا معمولاً زیر ۱۰۰ درجه سانتی گراد (۲۱۲ درجه فارنهایت) کار می کند. دما و مدت زمان دقیق به طور معمول با محصول غذایی خاص و میکروب ها تنظیم می شود که باید غیرفعال شوند. اثربخشی یک فرایند پاستوریزاسیون با نرخ غیر فعال سازی میکروبی تعیین می شود که به عنوان کاهش لاگ اندازه گیری می شود. کاهش لاگ درصد میکروب های غیر فعال را در یک دمای خاص در طول یک زمان خاص اندازه گیری می کند. شرایط درمان دما و نرخ غیر فعال سازی میکروبی تحت تأثیر نوع میکروب ها و همچنین ترکیب محصول غذایی قرار دارد. پاستوریزاسیون سنتی مبتنی بر گرما دارای معایب متعددی از غیر فعال سازی ناکافی میکروبی، اثرات منفی بر محصول غذایی و همچنین گرمایش ناهموار از طریق محصول درمان شده است. حرارت ناکافی توسط مدت زمان پاستوریزاسیون کوتاه و یا دمای بیش از حد پایین منجر به کاهش ورود به سیستم پایین و پس از آن فساد میکروبی. درمان حرارتی بیش از حد می تواند باعث زوال محصول مانند سوخته خارج از طعم، و تراکم مواد مغذی کمتر به دلیل مواد مغذی حساس به دما از بین رفته است.
معایب پاستوریزاسیون معمولی
- می تواند از بین بردن و یا آسیب مواد مغذی مهم
- می تواند باعث خارج از طعم
- انرژی مورد نیاز بالا
- بی اثر در برابر کشتن عوامل بیماری زا مقاوم در برابر گرما
- قابل اجرا برای هر محصول غذایی نیست
این UIP16000 هموژنیزر تمام صنعتی مافوق صوت برای پاستوریزاسیون این لاین از مواد غذایی و نوشیدنی است.
پاستوریزاسیون مافوق صوت لبنیات
فراصوت، ترمو فراصوت و ترمو مانو فراصوت هاب به طور گسترده ای برای پاستوریزاسیون شیر و محصولات لبنی مورد تحقیق قرار گرفت. به عنوان مثال، سونوگرافی برای از بین بردن فساد و عوامل بیماری زا بالقوه به صفر و یا به سطوح قابل قبول توسط قانون شیر آفریقای جنوبی و بریتانیا یافت شد، حتی زمانی که بارهای اولیه inoculum از 5× بالاتر از مجاز قبل از درمان وجود دارد. تعداد سلول های قابل دوام E. coli 100٪ پس از 10.0 دقیقه از فراصوت کاهش یافته است. علاوه بر این نشان داده شد که تعداد قابل دوام سودوموناس فلورسکن ها پس از 0/6 دقیقه 100 درصد کاهش یافته و لیستریا مونوسیتوژنز پس از 0/10 دقیقه 99 درصد کاهش یافته است (کامرون و همکارانش 2009)
تحقیقات همچنین نشان داد که ترمو-فراصوت می تواند اینوکوآ لیستریا و باکتری های مسوز را در شیر کامل خام غیر فعال کند. سونوگرافی نشان داده شد که یک فن آوری قابل دوام برای پاستوریزاسیون و همگن سازی شیر، نمایشگاه زمان پردازش کوتاه تر بدون تغییرات مهم در pH و محتوای اسید لاکتیک، همراه با ظاهر بهتر و قوام زمانی که در مقایسه با درمان حرارتی معمولی است. این حقایق در بسیاری از جنبه های فرآوری لبنیات سودمند است. (Bermúdez-Aguirre et al. 2009)
پاستوریزاسیون مافوق صوت از آب میوه و پوره میوه
پاستوریزاسیون مافوق صوت به عنوان یک تکنیک پاستوریزاسیون جایگزین کارآمد و سریع به منظور غیر فعال کردن اشریشیا کلی و استافیلوکوکوس اورئوس در آب سیب به کار گرفته شد. هنگامی که آب سیب آزاد خمیر مافوق صوت پردازش شد، زمان کاهش 5 ورود به سیستم 35 s برای E. coli در 60degC و 30 s برای S. aureus در 62degC بود. اگرچه در مطالعه مشخص شد که محتوای پالپ بالا سونوگرافی را برای S. aureus کمتر کشنده می کند، در حالی که تأثیر معنی داری بر ایکلی نداشت، اما باید توجه داشت که هیچ فشار اعمال نشد. فراصوت تحت فشارهای بالا به طور قابل توجهی تشدید حفره مافوق صوت و در نتیجه غیر فعال شدن میکروبی در مایعات بیشتر viscous. درمان سونوگرافی اثر معنی داری بر فعالیت آنتی اکسیدانی تعیین شده توسط 2,2-دیفنیل-1-picrylhydrazyl (DPPH) فعالیت روکش رادیکال, اما آن را به طور قابل توجهی افزایش محتوای فنلی کل. درمان همچنین منجر به آب پایدارتر با یکنواختی بالاتر شد. (cf. Baboli et al. 2020)
غیر فعال سازی مافوق صوت باکتری های گرم مثبت و گرم منفی
باکتری های گرم مثبت مانند لیستریا مونوسیتوژنز یا استافیلوکوک اورئوس به طور کلی مقاوم تر از باکتری های گرم منفی شناخته شده اند و در برابر فناوری های پاستوریزاسیون مانند PEF، HPP و مانو فراصوت (MS) برای یک دوره درمانی طولانی تر به دلیل دیواره های سلولی ضخیم تر مقاومت می کنند. باکتری های گرم منفی دارای دو – یک خارجی و یک سیتوپلاسمی – غشای سلول های لیپیدی با یک لایه نازک از پپتیدوگlycan در میان آنها, که باعث می شود آنها را بیشتر مستعد به غیر فعال سازی مافوق صوت. از سوی دیگر باکتری های گرم مثبت تنها یک غشای تک لیپیدی با دیواره پپتیدوگ لیکان ضخیم تر دارند که به آن ها مقاومت بیشتری در برابر درمان های پاستوریزاسیون می دهد. بررسی های علمی اثر سونوگرافی قدرت را بر باکتری های گرم منفی و گرم مثبت مقایسه کردند و دریافتند که تأثیر مهاری قوی تری بر باکتری های گرم منفی دارد. (cf. Monsen et al. 2009) باکتری های گرم مثبت نیاز به شرایط سونوگرافی شدیدتر دارند، به عنوان یکی از دامنه های بالاتر، دماهای بالاتر، فشارهای بالاتر و/یا زمان فراصوت طولانی تر. سیستم های سونوگرافی قدرت Hielscher می تواند دامنه های بسیار بالا ارائه و می تواند در درجه حرارت بالا و با راکتورهای جریان سلول فشار آور عمل. این اجازه می دهد تا برای فراصوت شدید / ترمو مانو - فراصوت به منظور غیر فعال کردن حتی باکتری های بسیار مقاوم است.
غیر فعال سازی اولتراسونیک باکتری های ترمودوریک
باکتری های ترمودوریک باکتری هایی هستند که می توانند زنده بمانند، تا اندازه های مختلف، فرایند پاستوریزه شدن. گونه های ترمودوریک باکتری ها شامل باسیلوس، کلستریدیوم و انتروکوک هستند. "امواج فراصوت در دامنه 80٪ به مدت 10 دقیقه با این حال، سلول های رویشی B. coagulans و A. flavithermus در شیر اسکیم به ترتیب 4.53، و 4.26 سیاهههای مربوط به غیر فعال. درمان ترکیبی پاستوریزاسیون (63 درجه C/30 دقیقه) و به دنبال آن امواج فراصوت به طور کامل حذف تقریبا ورود به سیستم 6 cfu / میلی میلی گرم از این سلول ها در شیر اسکیم." (خانال و همکارانش ۲۰۱۴)
- کارایی بالاتر
- باکتری های ترمودوریک را می کشد
- موثر در برابر میکروب های مختلف
- قابل اجرا برای غذاهای مایع چند برابر
- اثرات هم افزایی
- استخراج مواد مغذی
- انرژی کارآمد
- آسان و ایمن برای کارکردن
- تجهیزات درجه مواد غذایی
- CIP/SIP
راه اندازی مافوق صوت UIP4000hdT برای پاستوریزاسیون غیر حرارتی داخل خط محصولات غذایی (به عنوان مانند، لبنیات، شیر، آب میوه، تخم مرغ مایع، نوشیدنی)
تجهیزات پاستوریزاسیون مافوق صوت با کارایی بالا
Hielscher مافوق صوت طولانی تجربه در استفاده از سونوگرافی قدرت در مواد غذایی & صنعت نوشیدنی و همچنین بسیاری از شاخه های صنعتی دیگر. پردازنده های مافوق صوت ما با آسان به تمیز مجهز (تمیز در محل CIP / عقیم در محل SIP) sonotrodes و جریان سلول ها (قطعات مرطوب). اولتراسونیک هایلشر’ پردازنده های مافوق صوت صنعتی می تواند دامنه های بسیار بالا ارائه. دامنه تا 200μm به راحتی می تواند به طور مداوم در 24/7 عمل اجرا شود. دامنه های بالا برای غیر فعال کردن میکروب های مقاوم تر (مانند باکتری های گرم مثبت) مهم هستند. حتی برای دامنه های بالاتر، sonotrodes مافوق صوت سفارشی در دسترس هستند. همه sonotrodes و راکتورهای سلول جریان مافوق صوت را می توان تحت درجه حرارت بالا و فشار عمل, که اجازه می دهد تا برای اعتماد به ترمو مانو فراصوت و پاستوریزاسیون بسیار موثر.
دولت از هنر فن آوری ، با عملکرد بالا و نرم افزار پیچیده را Hielscher مافوق صوت’ اسب کار قابل اعتماد در خط پاستوریزاسیون مواد غذایی خود را. با رد پای کوچک و گزینه های نصب همه کاره, Hielscher ultrasonicators را می توان به راحتی یکپارچه سازی با سیستمعامل نصب شده به خطوط تولید موجود.
لطفا با ما تماس بگیرید بدانید برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد ویژگی ها و قابلیت سیستم های پاستوریزاسیون مافوق صوت ما. ما خوشحال می شود به بحث در مورد درخواست خود را با شما!
جدول زیر به شما می دهد که نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی ultrasonicators ما:
| دسته ای دوره | نرخ جریان | دستگاه های توصیه شده |
|---|---|---|
| 1 تا 500ML | 10 تا پوست 200ml / دقیقه | UP100H |
| 10 به 2000mL | 20 تا 400ML / دقیقه | UP200Ht، UP400St |
| 00.1 به 20L | 00.2 به 4L / دقیقه | UIP2000hdT |
| 10 تا 100L | 2 تا 10L / دقیقه | UIP4000hdT |
| خب | 10 تا 100L / min و | UIP16000 |
| خب | بزرگتر | خوشه UIP16000 |
تماس با ما! / از ما بپرسید!
Hielscher مافوق صوت تولید هموژنایزر مافوق صوت با عملکرد بالا برای مخلوط کردن برنامه های کاربردی، پراکنده، تقلید و استخراج در آزمایشگاه، خلبان و مقیاس صنعتی است.
ادبیات/منابع
- 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.
آمار ارزشمند دانستن
باکتری های م سوفیلی چه هستند؟
باکتری های متوفیلی گروهی از باکتری ها را تعریف می کنند که در دماهای متوسط بین ۲۰ تا ۴۵ درجه سانتی گراد و با دمای رشد مطلوب در محدوده ۳۰–۳۹ درجه سانتی گراد رشد می کنند. نمونه هایی برای باکتری های مسوزوفیل E. coli, Propionibacterium freudenreichii, P. acidipropionici, P. jensenii, P. thoenii, P. cyclohexanicum, P. microaerophilum, Lactobacillus plantarum در میان بسیاری دیگر.
باکتری هایی که دماهای بالاتر را ترجیح می دهند، به عنوان ترموفیل شناخته می شوند. باکتری های ترموفیلی بهترین تخمیر زمانی که بالاتر از 30 درجه سانتی گراد.