פיסטור אולטרה סאונד הוא תהליך עיקור לא תרמי כדי להשבית מיקרואורגניזמים כגון E.coli, פלואורסצנסנים Pseudomonas, מונוציטגנים ליסטריה, סטפילוקוקוס אוראוס, Bacillus coagulans, אנוקסיבאצילוס flavithermus בין רבים אחרים כדי למנוע קלקול מיקרוביאלי ולהשיג יציבות לטווח ארוך של מזון ומשקאות.

פיסטור לא תרמי של מזון & משקאות לפי Sonication

פיסטור אולטרה סאונד היא טכנולוגיה חלופית לא תרמית המשמשת להשמדה או השבתה של אורגניזמים ואנזימים התורמים לקלקלת מזון. Ultrasonication יכול לשמש כדי גם פיסטור מזונות משומרים, חלב, חלב, ביצים, מיצים, משקאות עם תוכן אלכוהול נמוך, ומזונות נוזליים אחרים. Ultrasonication לבד, כמו גם אולטרסאונד בשילוב עם תנאי חום ולחץ גבוהים (המכונה תרמו-מנו-sonication) יכול ביעילות פיסטור מיצים, חלב, חלב, ביצים נוזליות ומוצרי מזון אחרים. טיפול פיסטור קולי מתוחכם מצטיין טכניקות פיסטור מסורתיות כמו אולטרסאונד אינו משפיע לרעה על התוכן התזונתי ואת המאפיינים הפיזיים של מוצרי מזון שטופלו. באמצעות אולטרסאונד או תרמו-מנו-sonication על מנת פיסטור מוצרי מזון נוזלי יכול לספק מוצר עשיר בחומרים מזינים עם איכות גבוהה יותר מאשר המסורתית בטמפרטורה גבוהה זמן קצר (HTST) שיטת פיסטור.
מחקרים כגון מ Beslar et al. (2015) מצאו כי טיפול קולי יכול לספק יתרונות משמעותיים לעיבוד מיצים כולל גורמי איכות משופרת, כגון תשואה, מיצוי, עננות, תכונות rheological, וצבע, כמו גם את חיי המדף.

עקומות הישרדות של Escherichia coli (א) ו Staphylococcus aureus (ב) במיץ תפוחים לאחר טיפול אולטרסאונד (UT) בטמפרטורות שונות ואחרי טיפול בחום (HT) באותן טמפרטורות.
תמונה ולימד: באולי ואח' 2015

כיצד פועלת פיסטור אולטרה סאונד?

איון אולטרה סאונד והרס של חיידקים היא טכניקה לא תרמית, מה שאומר עיקרון העבודה העיקרי שלה אינו מבוסס על חום. פיסטור אולטרה סאונד נגרמת בעיקר על ידי ההשפעות של cavitation אקוסטי. התופעה של cavitation אקוסטי / קולי ידועה בטמפרטורות הגבוהות המקומיות שלה, לחצים, דיפרנציאלים בהתאמה, אשר מתרחשים בתוך סביב בועות cavitation דקה. יתר על כן, cavitation אקוסטי מייצר כוחות גזיר אינטנסיבי מאוד, מטוסים נוזליים מערבולות. כוחות הרסניים אלה גורמים נזק נרחב לתאים מיקרוביאליים, ניקוב תאים ושיבושים כאלה. ניקוב תאים ושיבוש הם אפקטים ייחודיים שנמצאו בתאים שטופלו באולטרסאונד הנגרמים בעיקר על ידי מטוסי נוזלי שנוצר על ידי cavitation.

פיסטור אולטרה סאונד מבוסס על cavitation אקוסטי וכוחות ההטיה ההידרודינמיים שלה

מדוע Sonication מצטיין פיסטור מסורתי

תעשיית המזון והמשקאות מיישמת פיסטור קונבנציונלי באופן נרחב כדי להשבית או להרוג מיקרואורגניזמים כגון חיידקים, שמרים ופטריות כדי למנוע קלקול מיקרוביאלי ולהעניק למוצרים שלהם חיי מדף ויציבות ארוכים יותר. פיסטור קונבנציונלי עובד על ידי טיפול קצר בטמפרטורות גבוהות של בדרך כלל מתחת 100 מעלות צלזיוס (212 ° F). הטמפרטורה ומשך הזמן המדויקים מותאמים בדרך כלל למוצר המזון הספציפי ולמיקרואורגניזמים, שיש להשביתם. האפקטיביות של תהליך פיסטור נקבעת על ידי שיעור איון מיקרוביאלי, הנמדד כהפחתת יומן. הפחתת יומן הרישום מודדת את אחוז המיקרואורגניזמים המושבתים בטמפרטורה מסוימת לאורך זמן מסוים. תנאי הטיפול בטמפרטורה וקצב איון המיקרוביאלי מושפעים מסוג המיקרואורגניזמים כמו גם מהרכב מוצר המזון. פיסטור מבוסס חום מסורתי יש מספר חסרונות החל איון מיקרוביאלי לא מספיק, השפעות שליליות על מוצר המזון, כמו גם חימום אחיד באמצעות המוצר המטופל. חימום לא מספיק על ידי משך פיסטור קצר או טמפרטורה נמוכה מדי גורם שיעור הפחתת יומן נמוך קלקול מיקרוביאלית הבאים. יותר מדי טיפול בחום יכול לגרום להידרדרות המוצר כגון טעמים שרופים, ופחות צפיפות תזונתיים עקב חומרים מזינים רגישים לטמפרטורה נהרס.

חסרונות של פיסטור קונבנציונלי

• יכול להרוס או לגרום נזק לחומרים מזינים חשובים
• יכול לגרום מחוץ טעמים
• דרישות אנרגיה גבוהות
• לא יעיל נגד להרוג פתוגנים עמידים בחום
• לא ישים לכל מוצר מזון

פיסטור אולטרה סאונד של חלב

סוניקציה, תרמו-סוניקציה ותרמו-מנו-סוניקציה נחקרו רבות לפסטור חלב ומוצרי חלב. לדוגמה, אולטרסאונד נמצא כמסלק קלקול ופתוגנים פוטנציאליים לאפס או לרמות המקובלות על ידי חקיקת החלב בדרום אפריקה ובבריטניה, גם כאשר עומסי חיסון ראשוניים של 5× יותר מהמותר היו קיימים לפני הטיפול. ספירת תאים קיימא של E. coli הופחתה ב -100% לאחר 10.0 דקות של אולטרסוניקציה. יתר על כן, הוכח כי ספירות קיימא של Pseudomonas fluorescens הופחתו ב -100% לאחר 6.0 דקות וליסטריה מונוציטוגנים הופחתה ב -99% לאחר 10.0 דקות. (Cameron et al. 2009)
מחקרים הראו גם כי תרמו-sonication יכול להשבית ליסטריה innocua וחיידקים מזופיליים בחלב מלא גלם. אולטראסאונד הוכח להיות טכנולוגיה בת קיימא עבור פיסטור הומוגניזציה של חלב, הצגת זמני עיבוד קצרים יותר ללא שינויים חשובים בתומרת pH וחומצה לקטית, יחד עם מראה טוב יותר ועקביות בהשוואה לטיפול תרמי קונבנציונלי. עובדות אלה הן יתרון בהיבטים רבים של עיבוד חלב. (ברמודז-אגירה ואח ' 2009)

פיסטור אולטרה סאונד של מיצים ומטהרים פירות

פיסטור אולטרה סאונד יושם כטכניקת פיסטור חלופית יעילה ומהירה על מנת להשבית את אשריצ'יה קולי ו Staphylococcus aureus במיץ תפוחים. כאשר מיץ תפוחים ללא עיסת היה מעובד באולטרסאונד, זמן הפחתת 5-יומן היה 35 s עבור E. coli ב 60degC ו 30 s עבור S. aureus ב 62degC. אמנם במחקר נמצא כי תוכן עיסת גבוהה עשה אולטרסאונד פחות קטלני S. aureus, בעוד זה לא היה השפעה משמעותית על E. coli, יש לציין כי לא היה לחץ. Sonication תחת לחצים גבוהים מגביר באופן משמעותי cavitation קולי ובכך איון מיקרוביאלי בנוזלים צמיגים יותר. לטיפול באולטרסאונד לא הייתה השפעה משמעותית על פעילות נוגדת חמצון שנקבעה על ידי 2,2-דיפניל-1-picrylhydrazyl (DPPH) פעילות ניקוי רדיקלית, אבל זה גדל באופן משמעותי את התוכן הפנולי הכולל. הטיפול גם הביא מיץ יציב יותר עם אחידות גבוהה יותר. (cf. באולי ואח '. 2020)

איון אולטרה סאונד של חיידקים גרם חיובי וגרם שלילי

חיידקים חיוביים גרם, כגון ליסטריה monocytogenes או סטפילוקוקוס aureus, ידועים באופן כללי להיות עמידים יותר מאשר חיידקים גרם שלילי לעמוד בטכנולוגיות פיסטור כגון PEF, HPP ו- mano-sonication (MS) לתקופות טיפול ארוכות יותר עקב קירות תאים עבים יותר. חיידקים גראם שליליים יש שניים – ציטופלסמי חיצוני אחד – קרום תא השומנים עם שכבה דקה של peptidoglycan ביניהם, מה שהופך אותם רגישים יותר איון קולי. מצד שני, חיידקים גרם חיובי יש רק קרום שומנים אחד עם קיר peptidoglycan עבה יותר, אשר נותן להם עמידות רבה יותר נגד טיפולי פיסטור. מחקרים מדעיים השוו את ההשפעה של אולטרסאונד כוח על חיידקים גרם שלילי וגרם חיובי ומצא כי יש לו השפעה מעכבת חזקה יותר על חיידקים גרם שלילי. (cf. מונסן ואח ' 2009) חיידקים גרם חיובי דורשים תנאי אולטרסאונד אינטנסיביים יותר, כלומר משרעת גבוהה יותר, טמפרטורות גבוהות יותר, לחצים גבוהים יותר ו /או זמן sonication ארוך יותר. מערכות אולטרסאונד כוח של Hielscher Ultrasonics יכול לספק משרעת גבוהה מאוד והוא יכול להיות מופעל בטמפרטורות גבוהות עם כורים תא זרימה ללחץ. זה מאפשר sonication אינטנסיבי / תרמו-מנו-sonication על מנת להשבית אפילו זני חיידקים עמידים מאוד.

איון אולטרה סאונד של חיידקים תרמודוריים

חיידקים תרמודוריים הם חיידקים אשר יכולים לשרוד, בהיקפים משתנים, את תהליך פיסטור. מינים תרמודוריים של חיידקים כוללים Bacillus, קלוסטרידיום ו Enterococci. "Ultrasonication ב 80% משרעת במשך 10 דקות עם זאת, השבית את התאים הצמחוניים של B. קרישה ו- A. flavithermus בחלב דל שומן על ידי 4.53, ו 4.26 יומנים, בהתאמה. טיפול משולב של פיסטור (63 מעלות צלזיוס / 30 דקות) ואחריו ultrasonication בוטלו לחלוטין כ log 6 cfu / מ"ל של תאים אלה בחלב רזה." (ח'נאלי ואח' 2014)

ציוד פיסטור אולטרה סאונד בעל ביצועים גבוהים

Hielscher אולטרסוניקה הוא מנוסה זמן רב ביישום של אולטרסאונד כוח במזון & תעשיית המשקאות, כמו גם ענפים תעשייתיים רבים אחרים. המעבדים הקוליים שלנו מצוידים קל לניקוי (נקי במקום CIP / sterilize-במקום SIP) sonotrodes ותאי זרימה (החלקים הרטובים). אולטרסוניקה של הירושר’ מעבדים קוליים תעשייתיים יכולים לספק משרעת גבוהה מאוד. משרעת של עד 200μm ניתן להפעיל בקלות ברציפות בפעולה 24/7. משרעת גבוהה חשובה כדי להשבית מיקרואורגניזמים עמידים יותר (למשל, חיידקים גרם חיובי). עבור משרעת גבוהה עוד יותר, sonotrodes קולי מותאם אישית זמינים. כל sonotrodes וכורי תא זרימה קולי יכול להיות מופעל תחת טמפרטורות גבוהות ולחצים, אשר מאפשר תרמו-מאנו-sonication אמין פיסטור יעיל מאוד.
טכנולוגיה מתקדמת, ביצועים גבוהים ותוכנה מתוחכמת להפוך אולטרסוניקה Hielscher’ סוסי עבודה אמינים בקו פיסטור המזון שלך. עם טביעת רגל קטנה ואפשרויות התקנה רב-תכליתיות, ניתן לשלב בקלות או להתאים את Hielscher ultrasonicators לקווי ייצור קיימים.
אנא צרו איתנו קשר לדעת ללמוד עוד על התכונות והיכולת של מערכות פיסטור קולי שלנו. נשמח לדון בבקשתך איתך!
הטבלה להלן נותן לך אינדיקציה של יכולת עיבוד משוער של ultrasonicators שלנו: