લિક્વિડ ફૂડ્સનું અલ્ટ્રાસોનિક પેશ્ચરાઇઝેશન

અલ્ટ્રાસોનિક પેશ્ચ્યુરાઇઝેશન એ ઇ.કોલી, સ્યુડોમોનાસ ફલોરેસેન્સ, લિસ્ટેરિયા મોનોસાયટોજેન્સ, સ્ટેફાયલોકોકસ ઓરીયસ, બેસિલસ કોગ્યુલન્સ, એનોક્સીબેસિલસ ફ્લેવિથર્મસ જેવા સુક્ષ્મજીવાણુઓને નિષ્ક્રિય કરવા માટે બિન-થર્મલ નસબંધી પ્રક્રિયા છે અને ખોરાકને સુક્ષ્મજીવાણુઓને લાંબા સમય સુધી અટકાવવા અને હાંસલ કરવા માટેની પ્રક્રિયા છે.

ખોરાકનું બિન-થર્મલ પાશ્ચરાઇઝેશન & Sonication દ્વારા પીણાં

અલ્ટ્રાસોનિક પેશ્ચ્યુરાઇઝેશન એ બિન-થર્મલ વૈકલ્પિક તકનીક છે જેનો ઉપયોગ સજીવો અને ઉત્સેચકોને નાશ કરવા અથવા નિષ્ક્રિય કરવા માટે થાય છે જે ખોરાકના બગાડમાં ફાળો આપે છે. અલ્ટ્રાસોનિકેશનનો ઉપયોગ તૈયાર ખોરાક, દૂધ, ડેરી, ઇંડા, રસ, ઓછી આલ્કોહોલ સામગ્રીવાળા પીણાં અને અન્ય પ્રવાહી ખોરાકને પેશ્ચરાઇઝ કરવા માટે કરી શકાય છે. એકલા અલ્ટ્રાસોનિકેશન તેમજ એલિવેટેડ હીટ અને દબાણની સ્થિતિઓ (થર્મો-મેનો-સોનિકેશન તરીકે ઓળખાય છે) સાથે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ જ્યુસ, દૂધ, ડેરી, પ્રવાહી ઇંડા અને અન્ય ખાદ્ય ઉત્પાદનોને અસરકારક રીતે પેસ્ટ્યુરાઇઝ કરી શકે છે. અત્યાધુનિક અલ્ટ્રાસોનિક પેશ્ચરાઇઝેશન ટ્રીટમેન્ટ પરંપરાગત પેસ્ટ્યુરાઇઝેશન ટેકનિકને બહેતર બનાવે છે કારણ કે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સારવાર કરાયેલા ખાદ્ય ઉત્પાદનોની પોષક તત્ત્વોની સામગ્રી અને શારીરિક લાક્ષણિકતાઓને પ્રતિકૂળ અસર કરતું નથી. પ્રવાહી ખાદ્ય ઉત્પાદનોને પેશ્ચરાઇઝ કરવા માટે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ અથવા થર્મો-મેનો-સોનિકેશનનો ઉપયોગ પરંપરાગત ઉચ્ચ-તાપમાન શોર્ટ ટાઈમ (HTST) પેસ્ટ્યુરાઇઝેશન પદ્ધતિ કરતાં ઉચ્ચ ગુણવત્તા સાથે પોષક તત્વોથી સમૃદ્ધ ઉત્પાદન પ્રદાન કરી શકે છે.
સંશોધન અભ્યાસો જેમ કે બેસ્લર એટ અલ. (2015) જાણવા મળ્યું છે કે અલ્ટ્રાસોનિક ટ્રીટમેન્ટ રસની પ્રક્રિયા માટે નોંધપાત્ર ફાયદાઓ પ્રદાન કરી શકે છે જેમાં ઉચ્ચ ગુણવત્તાના પરિબળો, જેમ કે ઉપજ, નિષ્કર્ષણ, વાદળછાયુંતા, રેયોલોજિકલ ગુણધર્મો અને રંગ તેમજ શેલ્ફ લાઇફનો સમાવેશ થાય છે.

અલગ-અલગ તાપમાને અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ટ્રીટમેન્ટ (UT) પછી અને સમાન તાપમાને હીટ ટ્રીટમેન્ટ (HT) પછી સફરજનના રસમાં Escherichia coli (a) અને Staphylococcus aureus (b) ના સર્વાઈવલ કર્વ્સ.
ચિત્ર અને અભ્યાસ: બાબોલી એટ અલ. 2015

અલ્ટ્રાસોનિક પેસ્ટ્યુરાઇઝેશન કેવી રીતે કાર્ય કરે છે?

અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્ક્રિયતા અને સૂક્ષ્મજીવાણુઓનો વિનાશ એ બિન-થર્મલ તકનીક છે, જેનો અર્થ છે કે તેનું મુખ્ય કાર્ય સિદ્ધાંત ગરમી પર આધારિત નથી. અલ્ટ્રાસોનિક પેશ્ચ્યુરાઇઝેશન મુખ્યત્વે એકોસ્ટિક પોલાણની અસરોને કારણે થાય છે. એકોસ્ટિક / અલ્ટ્રાસોનિક પોલાણની ઘટના તેના સ્થાનિક સ્તરે ઊંચા તાપમાન, દબાણ અને સંબંધિત તફાવતો માટે જાણીતી છે, જે મિનિટ પોલાણના બબલ્સમાં અને તેની આસપાસ થાય છે. વધુમાં, એકોસ્ટિક પોલાણ ખૂબ જ તીવ્ર શીયર ફોર્સ, લિક્વિડ જેટ્સ અને ટર્બુલન્સ પેદા કરે છે. આ વિનાશક દળો માઇક્રોબાયલ કોષોને વ્યાપક નુકસાન પહોંચાડે છે, જેમ કે કોષના છિદ્ર અને વિક્ષેપ. કોષ છિદ્ર અને વિક્ષેપ એ અલ્ટ્રાસોનિકલી સારવાર કોષોમાં જોવા મળતી અનન્ય અસરો છે જે મુખ્યત્વે પોલાણ દ્વારા ઉત્પન્ન થતા પ્રવાહી જેટ દ્વારા થાય છે.

અલ્ટ્રાસોનિક પેશ્ચ્યુરાઇઝેશન એકોસ્ટિક પોલાણ અને તેના હાઇડ્રોડાયનેમિક શીયર ફોર્સ પર આધારિત છે

શા માટે સોનિકેશન પરંપરાગત પાશ્ચરાઇઝેશનને એક્સેલ કરે છે

ખોરાક અને પીણા ઉદ્યોગ માઇક્રોબાયલ બગાડ અટકાવવા અને તેમના ઉત્પાદનોને લાંબા સમય સુધી શેલ્ફ-લાઇફ અને સ્થિરતા આપવા માટે બેક્ટેરિયા, યીસ્ટ અને ફૂગ જેવા સૂક્ષ્મજીવાણુઓને નિષ્ક્રિય કરવા અથવા મારવા માટે વ્યાપકપણે પરંપરાગત પેશ્ચ્યુરાઇઝેશન લાગુ કરે છે. સામાન્ય રીતે 100°C (212°F) કરતા ઓછા એલિવેટેડ તાપમાન પર પરંપરાગત પેશ્ચરાઇઝેશન ટૂંકી સારવાર દ્વારા કામ કરે છે. ચોક્કસ તાપમાન અને સમયગાળો સામાન્ય રીતે ચોક્કસ ખાદ્ય ઉત્પાદન અને સૂક્ષ્મજીવાણુઓ માટે ગોઠવવામાં આવે છે, જે નિષ્ક્રિય હોવા જોઈએ. પેસ્ટ્યુરાઇઝેશન પ્રક્રિયાની અસરકારકતા માઇક્રોબાયલ નિષ્ક્રિયકરણ દર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, જેને લોગ રિડક્શન તરીકે માપવામાં આવે છે. લોગ રિડક્શન ચોક્કસ સમયે ચોક્કસ તાપમાને નિષ્ક્રિય જીવાણુઓની ટકાવારીને માપે છે. તાપમાનની સારવારની શરતો અને માઇક્રોબાયલ નિષ્ક્રિયતા દર સૂક્ષ્મજીવાણુઓના પ્રકાર તેમજ ખાદ્ય ઉત્પાદનની રચના દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે. પરંપરાગત ગરમી-આધારિત પેશ્ચ્યુરાઇઝેશનમાં અપૂરતી માઇક્રોબાયલ નિષ્ક્રિયતા, ખાદ્ય ઉત્પાદન પર નકારાત્મક અસરો તેમજ સારવાર કરેલ ઉત્પાદન દ્વારા અસમાન ગરમી સુધીના ઘણા ગેરફાયદા છે. ટૂંકા પેશ્ચ્યુરાઇઝેશન અવધિ અથવા ખૂબ નીચા તાપમાન દ્વારા અપૂરતી ગરમીના પરિણામે લોગ ઘટાડવાનો દર ઓછો થાય છે અને ત્યારબાદ માઇક્રોબાયલ બગાડ થાય છે. અતિશય હીટ ટ્રીટમેન્ટ ઉત્પાદનના બગાડનું કારણ બની શકે છે જેમ કે બર્ન ઑફ ફ્લેવર્સ અને નાશ પામેલા તાપમાન-સંવેદનશીલ પોષક તત્વોને કારણે ઓછી પોષક ઘનતા.

પરંપરાગત પાશ્ચરાઇઝેશનના ગેરફાયદા

• મહત્વપૂર્ણ પોષક તત્વોનો નાશ અથવા નુકસાન કરી શકે છે
• ઓફ ફ્લેવરનું કારણ બની શકે છે
• ઉચ્ચ ઊર્જા જરૂરિયાતો
• ગરમી-પ્રતિરોધક પેથોજેન્સને મારી નાખવા સામે બિનઅસરકારક
• દરેક ખાદ્ય ઉત્પાદનોને લાગુ પડતું નથી

ડેરીનું અલ્ટ્રાસોનિક પેશ્ચરાઇઝેશન

દૂધ અને ડેરી ઉત્પાદનોના પેશ્ચ્યુરાઇઝેશન માટે સોનિકેશન, થર્મો-સોનિકેશન અને થર્મો-માનો-સોનિકેશન પર વ્યાપકપણે સંશોધન કરવામાં આવ્યું છે. દાખલા તરીકે, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ બગાડ અને સંભવિત પેથોજેન્સને શૂન્ય અથવા દક્ષિણ આફ્રિકા અને બ્રિટીશ દૂધ કાયદા દ્વારા સ્વીકાર્ય સ્તરો સુધી દૂર કરવા માટે જોવા મળ્યું હતું, જ્યારે સારવાર પહેલાં પ્રારંભિક ઇનોક્યુલમ લોડ પરવાનગી કરતાં 5× વધારે હોય ત્યારે પણ. અલ્ટ્રાસોનિકેશનના 10.0 મિનિટ પછી E. coli ની સક્ષમ કોષોની સંખ્યા 100% ઘટાડી દેવામાં આવી હતી. વધુમાં દર્શાવવામાં આવ્યું હતું કે સ્યુડોમોનાસ ફ્લોરોસેન્સની સધ્ધર સંખ્યા 6.0 મિનિટ પછી 100% ઘટી ગઈ હતી અને 10.0 મિનિટ પછી લિસ્ટેરિયા મોનોસાયટોજેન્સમાં 99% ઘટાડો થયો હતો. (કેમેરોન એટ અલ. 2009)
સંશોધન એ પણ દર્શાવ્યું છે કે થર્મો-સોનિકેશન કાચા આખા દૂધમાં લિસ્ટેરિયા ઈનોક્યુઆ અને મેસોફિલિક બેક્ટેરિયાને નિષ્ક્રિય કરી શકે છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ એ દૂધના પેશ્ચ્યુરાઇઝેશન અને એકરૂપીકરણ માટે એક સક્ષમ તકનીક હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું હતું, જે પરંપરાગત થર્મલ સારવારની તુલનામાં વધુ સારા દેખાવ અને સુસંગતતા સાથે, pH અને લેક્ટિક એસિડ સામગ્રીમાં મહત્વપૂર્ણ ફેરફારો વિના ટૂંકા પ્રક્રિયા સમય દર્શાવે છે. આ હકીકતો ડેરી પ્રોસેસિંગના ઘણા પાસાઓમાં ફાયદાકારક છે. (બર્મુડેઝ-એગુઇરે એટ અલ. 2009)

જ્યુસ અને ફ્રુટ પ્યુરીનું અલ્ટ્રાસોનિક પેશ્ચરાઇઝેશન

સફરજનના રસમાં Escherichia coli અને Staphylococcus aureus ને નિષ્ક્રિય કરવા માટે અલ્ટ્રાસોનિક પેશ્ચ્યુરાઇઝેશન એક કાર્યક્ષમ અને ઝડપી વૈકલ્પિક પેશ્ચરાઇઝેશન તકનીક તરીકે લાગુ કરવામાં આવ્યું હતું. જ્યારે પલ્પ ફ્રી સફરજનના રસની અલ્ટ્રાસોનિકલી પ્રક્રિયા કરવામાં આવી હતી, ત્યારે E. coli માટે 60degC પર 35 સેકન્ડ અને S. aureus માટે 62degC પર 5-લોગ ઘટાડવાનો સમય 30 સેકન્ડ હતો. જો કે અભ્યાસમાં જાણવા મળ્યું હતું કે ઉચ્ચ પલ્પ સામગ્રીએ અલ્ટ્રાસાઉન્ડ એસ. ઓરિયસ માટે ઓછું ઘાતક બનાવ્યું હતું, જ્યારે તેની ઇ. કોલી પર કોઈ નોંધપાત્ર અસર થતી નથી, તે નોંધવું જોઈએ કે કોઈ દબાણ લાગુ પડ્યું ન હતું. એલિવેટેડ દબાણ હેઠળ સોનિકેશન નોંધપાત્ર રીતે અલ્ટ્રાસોનિક પોલાણને તીવ્ર બનાવે છે અને તેથી વધુ ચીકણું પ્રવાહીમાં માઇક્રોબાયલ નિષ્ક્રિયતા. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ટ્રીટમેન્ટની 2,2-ડિફેનાઇલ-1-પિક્રીલહાઇડ્રેઝાઇલ (DPPH) રેડિકલ સ્કેવેન્જિંગ પ્રવૃત્તિ દ્વારા નિર્ધારિત એન્ટીઑકિસડન્ટ પ્રવૃત્તિ પર કોઈ નોંધપાત્ર અસર થઈ નથી, પરંતુ તે કુલ ફિનોલિક સામગ્રીમાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે. સારવાર પણ વધુ એકરૂપતા સાથે વધુ સ્થિર રસમાં પરિણમી. (cf. Baboli et al. 2020)

ગ્રામ-પોઝિટિવ અને ગ્રામ-નેગેટિવ બેક્ટેરિયાનું અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્ક્રિયકરણ

ગ્રામ પોઝિટિવ બેક્ટેરિયા, જેમ કે લિસ્ટેરિયા મોનોસાયટોજેન્સ અથવા સ્ટેફાયલોકોકસ ઓરિયસ, સામાન્ય રીતે ગ્રામ-નેગેટિવ બેક્ટેરિયા કરતાં વધુ પ્રતિરોધક તરીકે ઓળખાય છે અને જાડા કોષને કારણે લાંબા સમય સુધી સારવારના સમયગાળા માટે PEF, HPP અને મેનો-સોનિકેશન (MS) જેવી પેસ્ટ્યુરાઇઝેશન તકનીકોનો સામનો કરે છે. દિવાલો ગ્રામ-નેગેટિવ બેક્ટેરિયા બે હોય છે – એક બાહ્ય અને એક સાયટોપ્લાઝમિક – લિપિડ કોષ પટલ જેમાં પેપ્ટીડોગ્લાયકેનનું પાતળું પડ હોય છે, જે તેમને અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્ક્રિયતા માટે વધુ સંવેદનશીલ બનાવે છે. બીજી બાજુ, ગ્રામ-પોઝિટિવ બેક્ટેરિયામાં જાડી પેપ્ટીડોગ્લાયકેન દિવાલ સાથે માત્ર એક જ લિપિડ મેમ્બ્રેન હોય છે, જે તેમને પેસ્ટ્યુરાઇઝેશન સારવાર સામે વધુ પ્રતિકાર આપે છે. વૈજ્ઞાનિક તપાસોએ ગ્રામ-નેગેટિવ અને ગ્રામ-પોઝિટિવ બેક્ટેરિયા પર પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડની અસરની સરખામણી કરી અને જાણવા મળ્યું કે ગ્રામ-નેગેટિવ બેક્ટેરિયા પર તેની મજબૂત અવરોધક અસર છે. (cf. Monsen et al. 2009) ગ્રામ-પોઝિટિવ બેક્ટેરિયાને વધુ તીવ્ર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પરિસ્થિતિઓની જરૂર પડે છે, એટલે કે ઉચ્ચ કંપનવિસ્તાર, ઉચ્ચ તાપમાન, ઉચ્ચ દબાણ અને/અથવા લાંબા સમય સુધી સોનિકેશન સમય. Hielscher Ultrasonics' પાવર-અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સિસ્ટમ્સ ખૂબ ઊંચા કંપનવિસ્તાર પહોંચાડી શકે છે અને એલિવેટેડ તાપમાને અને દબાણયુક્ત ફ્લો-સેલ રિએક્ટર સાથે સંચાલિત કરી શકાય છે. આ ખૂબ જ પ્રતિરોધક બેક્ટેરિયાના તાણને પણ નિષ્ક્રિય કરવા માટે તીવ્ર સોનિકેશન / થર્મો-માનો-સોનિકેશન માટે પરવાનગી આપે છે.

થર્મોડ્યુરિક બેક્ટેરિયાનું અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્ક્રિયકરણ

થર્મોડ્યુરિક બેક્ટેરિયા એ બેક્ટેરિયા છે જે વિવિધ હદ સુધી, પેસ્ટ્યુરાઇઝેશન પ્રક્રિયામાં જીવિત રહી શકે છે. બેક્ટેરિયાની થર્મોડ્યુરિક પ્રજાતિઓમાં બેસિલસ, ક્લોસ્ટ્રિડિયમ અને એન્ટરકોકીનો સમાવેશ થાય છે. “10 મિનિટ માટે 80% કંપનવિસ્તાર પર અલ્ટ્રાસોનિકેશન, જોકે, સ્કિમ મિલ્કમાં B. કોગ્યુલન્સ અને A. ફ્લેવિથર્મસના વનસ્પતિ કોષોને અનુક્રમે 4.53 અને 4.26 લોગ દ્વારા નિષ્ક્રિય કર્યા. અલ્ટ્રાસોનિકેશન દ્વારા અનુસરવામાં આવેલ પેશ્ચ્યુરાઇઝેશન (63 ડિગ્રી સે/30 મિનિટ)ની સંયુક્ત સારવારથી સ્કિમ મિલ્કમાં આ કોષોમાંથી લગભગ 6 cfu/mL સંપૂર્ણપણે દૂર થાય છે." (ખાનાલ એટ અલ. 2014)

ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિક પેસ્ટ્યુરાઇઝેશન ઇક્વિપમેન્ટ

Hielscher Ultrasonics એ ખોરાકમાં પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડની અરજીમાં લાંબા સમયથી અનુભવી છે & પીણા ઉદ્યોગ તેમજ અન્ય ઘણી ઔદ્યોગિક શાખાઓ. અમારા અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર્સ સરળ-થી-સાફ (ક્લીન-ઇન-પ્લેસ CIP / સ્ટરિલાઈઝ-ઇન-પ્લેસ SIP) સોનોટ્રોડ્સ અને ફ્લો-સેલ્સ (ભીના ભાગો)થી સજ્જ છે. Hielscher અલ્ટ્રાસોનિક્સ’ ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર્સ ખૂબ ઊંચા કંપનવિસ્તાર પહોંચાડી શકે છે. 24/7 ઓપરેશનમાં 200µm સુધીના કંપનવિસ્તાર સરળતાથી સતત ચલાવી શકાય છે. વધુ પ્રતિરોધક જીવાણુઓને નિષ્ક્રિય કરવા માટે ઉચ્ચ કંપનવિસ્તાર મહત્વપૂર્ણ છે (દા.ત., ગ્રામ-પોઝિટિવ બેક્ટેરિયા). ઉચ્ચ કંપનવિસ્તાર માટે, કસ્ટમાઇઝ્ડ અલ્ટ્રાસોનિક સોનોટ્રોડ્સ ઉપલબ્ધ છે. બધા સોનોટ્રોડ્સ અને અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો સેલ રિએક્ટર એલિવેટેડ તાપમાન અને દબાણ હેઠળ સંચાલિત થઈ શકે છે, જે વિશ્વસનીય થર્મો-માનો-સોનિકેશન અને અત્યંત અસરકારક પેશ્ચ્યુરાઇઝેશન માટે પરવાનગી આપે છે.
અત્યાધુનિક ટેકનોલોજી, ઉચ્ચ પ્રદર્શન અને અત્યાધુનિક સોફ્ટવેર Hielscher Ultrasonics બનાવે છે’ તમારી ફૂડ પાશ્ચરાઇઝેશન લાઇનમાં વિશ્વસનીય કામના ઘોડા. નાના ફૂટપ્રિન્ટ અને બહુમુખી ઇન્સ્ટોલેશન વિકલ્પો સાથે, Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ સરળતાથી વર્તમાન ઉત્પાદન લાઇનમાં સંકલિત અથવા રેટ્રો-ફીટ કરી શકાય છે.
અમારી અલ્ટ્રાસોનિક પેસ્ટ્યુરાઇઝેશન સિસ્ટમ્સની વિશેષતાઓ અને ક્ષમતા વિશે વધુ જાણવા માટે કૃપા કરીને અમારો સંપર્ક કરો. તમારી સાથે તમારી અરજીની ચર્ચા કરવામાં અમને આનંદ થશે!
નીચે આપેલ કોષ્ટક તમને અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સની અંદાજિત પ્રોસેસિંગ ક્ષમતાનો સંકેત આપે છે: