پاستوریزاسیون التراسونیک از غذاهای مایع
پاستوریزاسیون التراسونیک یک فرایند عقیم سازی غیر حرارتی برای غیرفعال کردن میکروب هایی مانند E.coli، Pseudomonas fluorescens، Listeria monocytogenes، Staphylococcus aureus، Bacillus coagulans، Anoxybacillus flavithermus در میان بسیاری دیگر برای جلوگیری از فساد میکروبی و دستیابی به ثبات طولانی مدت مواد غذایی و نوشیدنی ها است.
پاستوریزاسیون غیر حرارتی مواد غذایی & نوشیدنی های فراخوانی
پاستوریزاسیون اولتراسونیک یک فناوری جایگزین غیر حرارتی است که برای از بین بردن یا غیرفعال کردن ارگانیسم ها و آنزیم هایی که به فساد مواد غذایی کمک می کنند استفاده می شود. از امواج فراصوت می توان برای پاستوریزه کردن غذاهای کنسرو شده، شیر، لبنیات، تخم مرغ، آب میوه، نوشیدنی هایی با محتوای الکل کم و سایر غذاهای مایع استفاده کرد. سونوگرافی به تنهایی و همچنین سونوگرافی همراه با شرایط گرما و فشار بالا (شناخته شده به عنوان thermo-mano-sonication) می تواند به طور موثر پاستوریزه آب میوه، شیر، لبنیات، تخم مرغ مایع و سایر محصولات غذایی. یک درمان پاستوریزاسیون اولتراسونیک پیچیده برتری تکنیک های پاستوریزاسیون سنتی به عنوان سونوگرافی محتوای مواد مغذی و ویژگی های فیزیکی محصولات غذایی درمان شده را تحت تاثیر قرار نمی دهد. با استفاده از سونوگرافی یا ترمومانوسونیک به منظور پاستوریزه کردن محصولات غذایی مایع می تواند یک محصول غنی از مواد مغذی با کیفیت بالاتر از روش پاستوریزاسیون سنتی با درجه حرارت بالا (HTST) ارائه دهد.
مطالعات تحقیقاتی مانند Beslar و همکاران (2015) نشان داد که درمان اولتراسونیک می تواند مزایای قابل توجهی برای پردازش آب میوه ها از جمله افزایش عوامل کیفیت، مانند عملکرد، استخراج، ابرنامه، خواص رئولوژیکی، و رنگ و همچنین ماندگاری ارائه.
پاستوریزاسیون اولتراسونیک یک تکنیک غیر حرارتی برای غیرفعال کردن میکروب ها در مواد غذایی مایع است. به دلیل دمای پایین فرآوری، مواد مغذی و طعم دهنده ها در برابر تجزیه حرارتی جلوگیری می شوند. در نتیجه، پاستوریزاسیون اولتراسونیک منجر به محصولات غذایی با کیفیت بالا می شود.
منحنی بقای اشریشیا کلی (a) و استافیلوکوکوس اورئوس (b) در آب سیب پس از تیمار فراصوت (UT) در دماهای مختلف و پس از عملیات حرارتی (HT) در دماهای یکسان.
تصویر و مطالعه: بابولی و همکاران 2015
پاستوریزاسیون التراسونیک چگونه کار می کند؟
غیرفعال سازی اولتراسونیک و تخریب میکروب ها یک تکنیک غیر حرارتی است، به این معنی که اصل کار اصلی آن بر اساس گرما نیست. پاستوریزاسیون التراسونیک است که عمدتا توسط اثرات حفره صوتی ایجاد می شود. پدیده کاویتاسیون صوتی / اولتراسونیک به دلیل دماهای محلی بالا، فشارها و دیفرانسیل های مربوطه که در حباب های حفره دقیقه رخ می دهد، شناخته شده است. علاوه بر این، کاویتاسیون صوتی نیروهای برشی بسیار شدید، جت های مایع و تلاطم ایجاد می کند. این نیروهای مخرب باعث آسیب های گسترده ای به سلول های میکروبی می شوند، از جمله سوراخ شدن و اختلال سلولی. سوراخ شدن سلول و اختلال اثرات منحصر به فرد یافت در سلول های تحت درمان اولتراسونیک به طور عمده توسط جت های مایع تولید شده توسط حفره است.
پاستوریزاسیون اولتراسونیک بر اساس کاویتاسیون صوتی و نیروهای برشی هیدرودینامیکی آن است
چرا فراصوت از پاستوریزاسیون سنتی برتری دارد؟
صنایع غذایی و آشامیدنی پاستوریزاسیون معمولی را به طور گسترده ای برای غیرفعال کردن یا از بین بردن میکروب هایی مانند باکتری ها، مخمرها و قارچ ها برای جلوگیری از فساد میکروبی و ماندگاری و پایداری بیشتر به محصولات خود اعمال می کند. پاستوریزاسیون معمولی با یک درمان کوتاه مدت در دمای بالا معمولا کمتر از 100 درجه سانتیگراد (212 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 فرآیند پاستوریزاسیون با میزان غیرفعال سازی میکروبی تعیین می شود که به عنوان کاهش لگاریتم اندازه گیری می شود. کاهش لگاریتم درصد میکروب های غیرفعال شده را در یک دمای خاص در یک زمان خاص اندازه گیری می کند. شرایط عملیات دما و میزان غیرفعال سازی میکروبی تحت تأثیر نوع میکروب ها و همچنین ترکیب محصول غذایی است. پاستوریزاسیون سنتی مبتنی بر حرارت دارای معایب متعددی از غیرفعال سازی ناکافی میکروبی، اثرات منفی بر محصول غذایی و همچنین گرمایش ناهموار از طریق محصول تصفیه شده است. گرمایش ناکافی با مدت زمان پاستوریزاسیون کوتاه یا دمای بسیار پایین منجر به کاهش پایین ورود به سیستم و فساد میکروبی متعاقب آن می شود. عملیات حرارتی بیش از حد می تواند باعث خراب شدن محصول مانند سوختن طعم ها و تراکم مواد مغذی کمتر به دلیل از بین رفتن مواد مغذی حساس به دما شود.
معایب پاستوریزاسیون معمولی
- می تواند مواد مغذی مهم را از بین ببرد یا آسیب برساند
- می تواند باعث طعم ناخوشایند شود
- نیاز به انرژی بالا
- در برابر کشتن پاتوژن های مقاوم در برابر حرارت بی اثر است
- برای هر محصول غذایی قابل استفاده نیست
این UIP16000 یک هموژنایزر اولتراسونیک کامل صنعتی برای پاستوریزاسیون درون خطی مواد غذایی و نوشیدنی ها است.
پاستوریزاسیون التراسونیک لبنیات
فراصوت ، ترمو ماسونیک و ترمو مانو ماسونیک habve به طور گسترده ای برای پاستوریزاسیون شیر و محصولات لبنی تحقیق شده است. به عنوان مثال، سونوگرافی برای از بین بردن فساد و پاتوژن های بالقوه به صفر یا به سطوح قابل قبول توسط قانون شیر آفریقای جنوبی و بریتانیا، حتی زمانی که بارهای تلقیح اولیه 5× بالاتر از حد مجاز قبل از درمان وجود داشت. تعداد سلول های زنده E. coli توسط کاهش 100٪ پس از 10.0 دقیقه از سونونیکس. علاوه بر این، نشان داده شد که تعداد زنده سودوموناس فلورسنس پس از 6.0 دقیقه 100 درصد کاهش می یابد و لیستریا مونوسیتوژنز پس از 10.0 دقیقه 99 درصد کاهش می یابد (کامرون و همکاران 2009)
تحقیقات همچنین نشان داد که ترمو ماسونیک می تواند لیستریا اینوکوآ و باکتری های مزوفیل را در شیر کامل خام غیرفعال کند. نشان داده شد که سونوگرافی یک فناوری مناسب برای پاستوریزاسیون و همگن سازی شیر است که زمان پردازش کوتاه تری را بدون تغییرات مهم در pH و محتوای اسید لاکتیک نشان می دهد، همراه با ظاهر و قوام بهتر در مقایسه با عملیات حرارتی معمولی. این حقایق در بسیاری از جنبه های فرآوری لبنیات سودمند هستند. (برمودز-آگوئر و همکاران 2009)
پاستوریزاسیون التراسونیک آب میوه ها و خالص میوه ها
پاستوریزاسیون اولتراسونیک به عنوان یک روش پاستوریزاسیون جایگزین کارآمد و سریع به منظور غیرفعال کردن اشریشیا کلی و استافیلوکوکوس اورئوس در آب سیب استفاده شد. هنگامی که آب سیب بدون پالپ به صورت اولتراسونیک پردازش شد، زمان کاهش 5 ورود به سیستم 35 ثانیه برای E. coli در 60 درجه سانتیگراد و 30 ثانیه برای استافیلوکوکوس اورئوس در 62 درجه سانتیگراد بود. اگرچه در این مطالعه مشخص شد که محتوای بالای پالپ باعث می شود که سونوگرافی کمتر کشنده برای استافیلوکوکوس اورئوس باشد، در حالی که تأثیر معنی داری بر روی اشریشیا کلی نداشت، اما باید توجه داشت که هیچ فشاری اعمال نشد. فراصوت تحت فشار بالا به طور قابل توجهی کاویتاسیون اولتراسونیک را تشدید می کند و در نتیجه غیرفعال سازی میکروبی در مایعات چسبناک تر می شود. تیمار امواج فراصوت تأثیر معنی داری بر فعالیت آنتی اکسیدانی تعیین شده توسط فعالیت مهار رادیکال 2،2-دی فنیل-1-پیکریل هیدرازیل (DPPH) نداشت، اما محتوای فنل کل را به طور معنی داری افزایش داد. این درمان همچنین منجر به آب میوه پایدارتر با یکنواختی بالاتر شد. (رجوع کنید به بابولی و همکاران 2020)
غیرفعال سازی اولتراسونیک باکتری های گرم مثبت و گرم منفی
باکتری های گرم مثبت، مانند لیستریا مونوسیتوژنز یا استافیلوکوکوس اورئوس، به طور کلی به عنوان مقاوم تر از باکتری های گرم منفی شناخته شده اند و به دلیل دیواره سلولی ضخیم تر، در برابر فناوری های پاستوریزاسیون مانند PEF، HPP و مانوسونیکاسیون (MS) برای دوره های درمانی طولانی تر مقاومت می کنند. باکتری های گرم منفی دو مورد دارند – یکی خارجی و دیگری سیتوپلاسمی – غشای سلولی لیپیدی با یک لایه نازک پپتیدوگلیکان در میان آنها، که باعث می شود آنها بیشتر مستعد غیرفعال شدن اولتراسونیک باشند. از طرف دیگر ، باکتری های گرم مثبت فقط یک غشای لیپیدی با دیواره پپتیدوگلیکان ضخیم تری دارند که مقاومت بیشتری در برابر درمان های پاستوریزاسیون به آنها می دهد. تحقیقات علمی اثر سونوگرافی قدرت را بر روی باکتری های گرم منفی و گرم مثبت مقایسه کرد و نشان داد که اثر مهاری قوی تری بر روی باکتری های گرم منفی دارد. (رجوع کنید به مونسن و همکاران 2009) باکتری های گرم مثبت نیاز به شرایط سونوگرافی شدیدتر, به عنوان مثال. دامنه بالاتر, درجه حرارت بالاتر, فشارهای بالاتر و / یا زمان فراصوت طولانی تر. سیستم های اولتراسوند قدرت Hielscher مافوق صوت می توانند دامنه های بسیار بالایی را ارائه دهند و می توانند در دماهای بالا و با راکتورهای جریان سلول قابل فشار عمل کنند. این اجازه می دهد تا برای فراصوت شدید / thermo - mano-فراصوت به منظور غیر فعال کردن حتی سویه های باکتری بسیار مقاوم.
غیر فعال سازی اولتراسونیک باکتری های ترمودوریک
باکتری های ترمودوریک باکتری هایی هستند که می توانند به میزان های مختلف در فرآیند پاستوریزاسیون زنده بمانند. گونه های ترمودوریک باکتری شامل باسیلوس، کلستریدیوم و انتروکوک است. "امواج فراصوت در دامنه 80٪ به مدت 10 دقیقه با این حال، سلول های رویشی B. coagulans و A. flavithermus را در شیر بدون چربی به ترتیب 4.53 و 4.26 سیاهههای مربوط غیرفعال کرد. یک درمان ترکیبی از پاستوریزاسیون (63 درجه سانتیگراد / 30 دقیقه) و به دنبال آن سونوگرافی به طور کامل تقریبا ورود به سیستم 6 cfu / میلی لیتر از این سلول ها در شیر بدون چربی را از بین برد. (خانال و همکاران 2014)
- راندمان بالاتر
- باکتری های ترمودوریک را از بین می برد
- موثر در برابر میکروب های مختلف
- قابل استفاده برای غذاهای مایع منیفولد
- اثرات هم افزایی
- استخراج مواد مغذی
- انرژی کارآمد
- آسان و ایمن برای کار
- تجهیزات درجه مواد غذایی
- CIP / SIP
راه اندازی اولتراسونیک UIP4000hdT برای پاستوریزاسیون درون خطی غیر حرارتی محصولات غذایی (به عنوان مثال، لبنیات، شیر، آب میوه، تخم مرغ مایع، نوشیدنی ها)
تجهیزات پاستوریزاسیون اولتراسونیک با کارایی بالا
Hielscher مافوق صوت طولانی با تجربه در استفاده از سونوگرافی قدرت در مواد غذایی & صنعت نوشیدنی و همچنین بسیاری از شاخه های صنعتی دیگر. پردازنده های اولتراسونیک ما مجهز به آسان برای تمیز کردن (تمیز کردن در محل CIP / استریل کردن در محل SIP) sonotrodes و سلول های جریان (قطعات مرطوب) هستند. Hielscher اولتراسونیک’ پردازنده های اولتراسونیک صنعتی می توانند دامنه های بسیار بالایی را ارائه دهند. دامنه های تا 200 میکرومتر را می توان به راحتی به طور مداوم در عملیات 24/7 اجرا کرد. دامنه های بالا برای غیرفعال کردن میکروب های مقاوم تر (به عنوان مثال، باکتری های گرم مثبت) مهم هستند. برای دامنه های حتی بالاتر ، سونوترودهای اولتراسونیک سفارشی در دسترس هستند. تمام sonotrodes و راکتورهای سلول جریان اولتراسونیک را می توان تحت دما و فشار بالا کار می کند، که اجازه می دهد تا برای یک حرارتی قابل اعتماد و پاستوریزاسیون بسیار موثر.
دولت از فن آوری, با کارایی بالا و نرم افزار پیچیده را Hielscher مافوق صوت’ اسب های کار قابل اعتماد در خط پاستوریزاسیون مواد غذایی شما. با ردپای کوچک و گزینه های نصب و راه اندازی همه کاره، مافوق صوت Hielscher را می توان به راحتی یکپارچه و یا یکپارچهسازی با سیستمعامل نصب شده به خطوط تولید موجود.
لطفا با ما تماس بگیرید تا در مورد ویژگی ها و قابلیت های سیستم های پاستوریزاسیون اولتراسونیک ما بیشتر بدانید. خوشحال می شویم که درخواست شما را با شما در میان بگذاریم!
جدول زیر به شما نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی مافوق صوت ما می دهد:
| حجم دسته ای | نرخ جریان | دستگاه های توصیه شده |
|---|---|---|
| 1 تا 500 میلی لیتر | 10 تا 200 میلی لیتر در دقیقه | UP100H |
| 10 تا 2000 میلی لیتر | 20 تا 400 میلی لیتر در دقیقه | تا 200 هرتز، UP400St |
| 0.1 تا 20 لیتر | 0.2 تا 4 لیتر در دقیقه | UIP2000hdT |
| 10 تا 100 لیتر | 2 تا 10 لیتر در دقیقه | UIP4000hdT |
| ن.ا. | 10 تا 100 لیتر در دقیقه | UIP16000 |
| ن.ا. | بزرگتر | خوشه ای از UIP16000 |
تماس با ما! / از ما بپرسید!
Hielscher مافوق صوت تولید کننده هموژنایزرهای مافوق صوت با کارایی بالا برای مخلوط کردن برنامه های کاربردی، پراکندگی، امولسیون و استخراج در آزمایشگاه، خلبان و مقیاس صنعتی.
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.
حقایقی که ارزش دانستن دارند
باکتری های مزوفیل چیست؟
باکتری های مزوفیل گروهی از باکتری ها را تعریف می کنند که در دماهای متوسط بین 20 تا 45 درجه سانتی گراد و با دمای رشد مطلوب در محدوده 30 تا 39 درجه سانتی گراد رشد می کنند. نمونه هایی برای باکتری های مزوفیل E. کلی, Propionibacterium freudenreichii, P. اسیدیpropionici, P. jensenii, P. thoenii, P. سیکلوهگزانیکوم, P. microaerophilum, لاکتوباسیلوس پلانتاروم در میان بسیاری دیگر.
باکتری هایی که دمای بالاتر را ترجیح می دهند، به عنوان گرما دوست شناخته می شوند. باکتری های گرما دوست در دمای بالاتر از 30 درجه سانتیگراد بهترین تخمیر را دارند.