तरल खाद्य पदार्थों का अल्ट्रासोनिक पाश्चुरीकरण
अल्ट्रासोनिक पाश्चराइजेशन एक गैर-थर्मल नसबंदी प्रक्रिया है जो माइक्रोबियल खराब होने से रोकने और भोजन और पेय पदार्थों की दीर्घकालिक स्थिरता प्राप्त करने के लिए कई अन्य लोगों के बीच ई.कोलाई, स्यूडोमोनास फ्लोरेसेंस, लिस्टेरिया मोनोसाइटोजेन्स, स्टैफिलोकोकस ऑरियस, बैसिलस कोगुलान, एनोक्सीबैसिलस फ्लेविथर्मस जैसे रोगाणुओं को निष्क्रिय करने के लिए है।
भोजन का गैर-थर्मल पाश्चुरीकरण & Sonication द्वारा पेय पदार्थ
अल्ट्रासोनिक पाश्चराइजेशन एक गैर-थर्मल वैकल्पिक तकनीक है जिसका उपयोग जीवों और एंजाइमों को नष्ट करने या निष्क्रिय करने के लिए किया जाता है जो भोजन के खराब होने में योगदान करते हैं। अल्ट्रासोनिकेशन का उपयोग डिब्बाबंद खाद्य पदार्थों, दूध, डेयरी, अंडे, रस, कम शराब सामग्री वाले पेय पदार्थों और अन्य तरल खाद्य पदार्थों को पास्चुरीकृत करने के लिए किया जा सकता है। अकेले अल्ट्रासोनिकेशन के साथ-साथ अल्ट्रासाउंड ऊंचा गर्मी और दबाव की स्थिति (थर्मो-मनो-सोनिकेशन के रूप में जाना जाता है) के साथ संयुक्त रूप से रस, दूध, डेयरी, तरल अंडे और अन्य खाद्य उत्पादों को कुशलतापूर्वक पास्चुरीकृत कर सकता है। एक परिष्कृत अल्ट्रासोनिक पाश्चराइजेशन उपचार पारंपरिक पाश्चराइजेशन तकनीकों को उत्कृष्ट बनाता है क्योंकि अल्ट्रासाउंड उपचारित खाद्य उत्पादों की पोषक सामग्री और शारीरिक विशेषताओं पर प्रतिकूल प्रभाव नहीं डालता है। तरल खाद्य उत्पादों को पाश्चुरीकृत करने के लिए अल्ट्रासाउंड या थर्मो-मनो-सोनिकेशन का उपयोग पारंपरिक उच्च तापमान कम समय (एचटीएसटी) पाश्चराइजेशन विधि की तुलना में उच्च गुणवत्ता वाला पोषक तत्व युक्त उत्पाद प्रदान कर सकता है।
बेसलर एट अल (2015) जैसे शोध अध्ययनों में पाया गया कि अल्ट्रासोनिक उपचार रस के प्रसंस्करण के लिए महत्वपूर्ण लाभ प्रदान कर सकता है, जिसमें उपज, निष्कर्षण, बादल, रियोलॉजिकल गुण और रंग के साथ-साथ शेल्फ जीवन जैसे उन्नत गुणवत्ता कारक शामिल हैं।
अल्ट्रासोनिक पाश्चराइजेशन तरल भोजन में रोगाणुओं को निष्क्रिय करने के लिए एक गैर-थर्मल तकनीक है। कम प्रसंस्करण तापमान के कारण, पोषक तत्वों और स्वादों को थर्मल अपघटन के खिलाफ रोका जाता है। इस प्रकार, अल्ट्रासोनिक पाश्चराइजेशन के परिणामस्वरूप उच्च गुणवत्ता वाले खाद्य उत्पाद होते हैं।
सेब के रस में एस्चेरिचिया कोलाई (ए) और स्टैफिलोकोकस ऑरियस (बी) के उत्तरजीविता घटता अल्ट्रासाउंड उपचार (यूटी) के बाद अलग-अलग तापमान पर और हीट ट्रीटमेंट (एचटी) के बाद एक ही तापमान पर।
चित्र और अध्ययन: बबोली एवं अन्य 2015
अल्ट्रासोनिक पाश्चराइजेशन कैसे काम करता है?
अल्ट्रासोनिक निष्क्रियता और रोगाणुओं का विनाश एक गैर-थर्मल तकनीक है, जिसका अर्थ है कि इसका मुख्य कार्य सिद्धांत गर्मी पर आधारित नहीं है। अल्ट्रासोनिक पाश्चराइजेशन मुख्य रूप से ध्वनिक कैविटेशन के प्रभाव के कारण होता है। ध्वनिक / अल्ट्रासोनिक कैविटेशन की घटना अपने स्थानीय रूप से उच्च तापमान, दबाव और संबंधित अंतर के लिए जानी जाती है, जो मिनट के गुहिकायन बुलबुले में और उसके आसपास होती है। इसके अलावा, ध्वनिक गुहिकायन बहुत तीव्र कतरनी बलों, तरल जेट और अशांति उत्पन्न करता है। ये विनाशकारी ताकतें माइक्रोबियल कोशिकाओं पर व्यापक नुकसान पहुंचाती हैं, जैसे सेल वेध और व्यवधान। सेल वेध और व्यवधान अल्ट्रासोनिक रूप से उपचारित कोशिकाओं में पाए जाने वाले अद्वितीय प्रभाव हैं जो मुख्य रूप से गुहिकायन द्वारा उत्पन्न तरल जेट विमानों के कारण होते हैं।
अल्ट्रासोनिक पाश्चराइजेशन ध्वनिक गुहिकायन और इसकी हाइड्रोडायनामिक कतरनी बलों पर आधारित है
क्यों Sonication पारंपरिक पाश्चराइजेशन एक्सेल
खाद्य और पेय उद्योग माइक्रोबियल खराब होने से बचाने और अपने उत्पादों को लंबे समय तक शेल्फ-लाइफ और स्थिरता देने के लिए बैक्टीरिया, खमीर और कवक जैसे रोगाणुओं को निष्क्रिय करने या मारने के लिए व्यापक रूप से पारंपरिक पाश्चुरीकरण लागू करता है। पारंपरिक पाश्चुरीकरण आमतौर पर 100 डिग्री सेल्सियस (212 डिग्री फारेनहाइट) से नीचे के ऊंचे तापमान पर एक छोटे उपचार द्वारा काम करता है। सटीक तापमान और अवधि को सामान्य रूप से विशिष्ट खाद्य उत्पाद और रोगाणुओं के लिए समायोजित किया जाता है, जिन्हें निष्क्रिय किया जाना चाहिए। पाश्चुरीकरण प्रक्रिया की प्रभावशीलता माइक्रोबियल निष्क्रियता दर द्वारा निर्धारित की जाती है, जिसे लॉग कमी के रूप में मापा जाता है। लॉग कमी एक विशिष्ट समय में एक विशिष्ट तापमान पर निष्क्रिय रोगाणुओं के प्रतिशत को मापती है। तापमान उपचार और माइक्रोबियल निष्क्रियता दर की स्थिति रोगाणुओं के प्रकार के साथ-साथ खाद्य उत्पाद की संरचना से प्रभावित होती है। पारंपरिक गर्मी आधारित पाश्चराइजेशन में अपर्याप्त माइक्रोबियल निष्क्रियता, खाद्य उत्पाद पर नकारात्मक प्रभाव के साथ-साथ उपचारित उत्पाद के माध्यम से असमान हीटिंग से लेकर कई नुकसान हैं। कम पाश्चुरीकरण अवधि या बहुत कम तापमान के कारण अपर्याप्त हीटिंग के परिणामस्वरूप कम लॉग कमी दर और बाद में माइक्रोबियल खराब हो जाता है। बहुत अधिक गर्मी उपचार उत्पाद की गिरावट का कारण बन सकता है जैसे कि जला हुआ स्वाद, और नष्ट तापमान-संवेदनशील पोषक तत्वों के कारण कम पोषक तत्व घनत्व।
पारंपरिक पाश्चराइजेशन के नुकसान
- महत्वपूर्ण पोषक तत्वों को नष्ट या नुकसान पहुंचा सकता है
- ऑफ-फ्लेवर पैदा कर सकता है
- उच्च ऊर्जा आवश्यकताएं
- गर्मी प्रतिरोधी रोगजनकों को मारने के खिलाफ अप्रभावी
- हर खाद्य उत्पाद पर लागू नहीं
वही UIP16000 खाद्य और पेय पदार्थों के इनलाइन पाश्चुरीकरण के लिए एक पूर्ण-औद्योगिक अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र है।
डेयरी के अल्ट्रासोनिक पाश्चराइजेशन
सोनिकेशन, थर्मो-सोनिकेशन और थर्मो-मनो-सोनिकेशन को दूध और डेयरी उत्पादों के पास्चुरीकरण के लिए व्यापक रूप से शोध किया गया है। उदाहरण के लिए, अल्ट्रासाउंड को खराब होने और संभावित रोगजनकों को शून्य या दक्षिण अफ्रीकी और ब्रिटिश दूध कानून द्वारा स्वीकार्य स्तरों तक खत्म करने के लिए पाया गया था, भले ही उपचार से पहले अनुमति से 5× अधिक के प्रारंभिक इनोकुलम भार मौजूद थे। ई कोलाई की व्यवहार्य सेल गिनती अल्ट्रासोनिकेशन के 10.0 मिनट के बाद 100% से कम हो गई थी। इसके अलावा दिखाया गया था कि स्यूडोमोनास फ्लोरेसेन्स की व्यवहार्य गणना 6.0 मिनट के बाद 100% कम हो गई थी और लिस्टेरिया मोनोसाइटोजेन्स 10.0 मिनट के बाद 99% कम हो गया था।
अनुसंधान ने यह भी प्रदर्शित किया कि थर्मो-सोनिकेशन कच्चे पूरे दूध में लिस्टेरिया इनोकुआ और मेसोफिलिक बैक्टीरिया को निष्क्रिय कर सकता है। अल्ट्रासाउंड को दूध के पाश्चुरीकरण और समरूपीकरण के लिए एक व्यवहार्य तकनीक के रूप में दिखाया गया था, जो पारंपरिक थर्मल उपचार की तुलना में बेहतर उपस्थिति और स्थिरता के साथ-साथ पीएच और लैक्टिक एसिड सामग्री में महत्वपूर्ण परिवर्तनों के बिना कम प्रसंस्करण समय का प्रदर्शन करता है। ये तथ्य डेयरी प्रसंस्करण के कई पहलुओं में फायदेमंद हैं। (बरमुडेज़-एगुइरे एट अल।
रस और फलों की प्यूरी का अल्ट्रासोनिक पाश्चुरीकरण
अल्ट्रासोनिक पाश्चराइजेशन को सेब के रस में एस्चेरिचिया कोलाई और स्टैफिलोकोकस ऑरियस को निष्क्रिय करने के लिए एक कुशल और तेज़ वैकल्पिक पाश्चराइजेशन तकनीक के रूप में लागू किया गया था। जब लुगदी मुक्त सेब का रस अल्ट्रासोनिक रूप से संसाधित किया गया था, तो 5-लॉग कमी का समय ई कोलाई के लिए 60 डिग्री सेल्सियस पर 35 एस और एस ऑरियस के लिए 62 डिग्री सेल्सियस पर 30 एस था। हालांकि अध्ययन में पाया गया कि उच्च लुगदी सामग्री ने अल्ट्रासाउंड को एस ऑरियस के लिए कम घातक बना दिया, जबकि ई कोलाई पर इसका कोई महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं पड़ा, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि कोई दबाव लागू नहीं किया गया था। ऊंचा दबाव के तहत सोनिकेशन अल्ट्रासोनिक कैविटेशन को काफी तेज करता है और इस तरह अधिक चिपचिपा तरल पदार्थों में माइक्रोबियल निष्क्रियता होती है। अल्ट्रासाउंड उपचार का 2,2-डिपेनिल-1-पिक्रिलहाइड्राज़िल (डीपीपीएच) कट्टरपंथी मैला ढोने की गतिविधि द्वारा निर्धारित एंटीऑक्सिडेंट गतिविधि पर कोई महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं पड़ा, लेकिन इसने कुल फेनोलिक सामग्री में काफी वृद्धि की। उपचार के परिणामस्वरूप उच्च एकरूपता के साथ अधिक स्थिर रस भी हुआ। (सीएफ. बबोली एवं अन्य 2020)
ग्राम-पॉजिटिव और ग्राम-नकारात्मक बैक्टीरिया की अल्ट्रासोनिक निष्क्रियता
ग्राम पॉजिटिव बैक्टीरिया, जैसे लिस्टेरिया मोनोसाइटोजेन्स या स्टैफिलोकोकस ऑरियस, सामान्य रूप से ग्राम-नकारात्मक बैक्टीरिया की तुलना में अधिक प्रतिरोधी होने के लिए जाने जाते हैं और मोटी सेल दीवारों के कारण लंबे समय तक उपचार अवधि के लिए पीईएफ, एचपीपी और मैनो-सोनिकेशन (एमएस) जैसी पास्चुरीकरण तकनीकों का सामना करते हैं। ग्राम-नकारात्मक बैक्टीरिया में दो होते हैं – एक बाहरी और एक साइटोप्लाज्मिक – उनके बीच पेप्टिडोग्लाइकन की एक पतली परत के साथ लिपिड सेल झिल्ली, जो उन्हें अल्ट्रासोनिक निष्क्रियता के लिए अधिक संवेदनशील बनाती है। दूसरी ओर, ग्राम पॉजिटिव बैक्टीरिया में मोटी पेप्टिडोग्लाइकन दीवार के साथ केवल एक लिपिड झिल्ली होती है, जो उन्हें पाश्चुरीकरण उपचार के खिलाफ अधिक प्रतिरोध देती है। वैज्ञानिक जांच ने ग्राम-नकारात्मक और ग्राम-पॉजिटिव बैक्टीरिया पर पावर अल्ट्रासाउंड के प्रभाव की तुलना की और पाया कि ग्राम-नकारात्मक बैक्टीरिया पर इसका एक मजबूत निरोधात्मक प्रभाव था। (cf. Monsen et al. 2009) ग्राम पॉजिटिव बैक्टीरिया को अधिक तीव्र अल्ट्रासाउंड स्थितियों की आवश्यकता होती है, यानी उच्च आयाम, उच्च तापमान, उच्च दबाव और / Hielscher Ultrasonics 'पावर-अल्ट्रासाउंड सिस्टम बहुत उच्च आयाम प्रदान कर सकते हैं और ऊंचा तापमान पर और दबाव प्रवाह सेल रिएक्टरों के साथ संचालित किया जा सकता है। यह बहुत प्रतिरोधी बैक्टीरिया उपभेदों को भी निष्क्रिय करने के लिए तीव्र सोनिकेशन / थर्मो-मनो-सोनिकेशन की अनुमति देता है।
थर्मोड्यूरिक बैक्टीरिया की अल्ट्रासोनिक निष्क्रियता
थर्मोड्यूरिक बैक्टीरिया बैक्टीरिया होते हैं जो पाश्चुरीकरण प्रक्रिया को अलग-अलग हद तक जीवित रख सकते हैं। बैक्टीरिया की थर्मोड्यूरिक प्रजातियों में बैसिलस, क्लोस्ट्रीडियम और एंटरोकॉसी शामिल हैं। "10 मिनट के लिए 80% आयाम पर अल्ट्रासोनिकेशन ने क्रमशः 4.53 और 4.26 लॉग द्वारा स्किम दूध में बी कोगुलान और ए फ्लेविथर्मस की वनस्पति कोशिकाओं को निष्क्रिय कर दिया। पाश्चराइजेशन (63 डिग्री सी/30 मिनट) के संयुक्त उपचार के बाद अल्ट्रासोनिकेशन ने स्किम दूध में इन कोशिकाओं के लगभग लॉग 6 सीएफयू / एमएल को पूरी तरह से समाप्त कर दिया। (खनाल एवं अन्य 2014)
- उच्च दक्षता
- थर्मोड्यूरिक बैक्टीरिया को मारता है
- विभिन्न रोगाणुओं के खिलाफ प्रभावी
- कई गुना तरल खाद्य पदार्थों के लिए लागू
- सहक्रियात्मक प्रभाव
- पोषक तत्वों का निष्कर्षण
- ऊर्जा कुशल
- संचालित करने में आसान और सुरक्षित
- खाद्य ग्रेड उपकरण
- सीआईपी /
अल्ट्रासोनिक सेटअप यूआईपी4000एचडीटी खाद्य उत्पादों (जैसे, डेयरी, दूध, रस, तरल अंडे, पेय पदार्थ) के गैर-थर्मल इनलाइन पाश्चुरीकरण के लिए
उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक पाश्चराइजेशन उपकरण
Hielscher Ultrasonics भोजन में शक्ति अल्ट्रासाउंड के आवेदन में लंबे समय से अनुभवी है & पेय उद्योग के साथ-साथ कई अन्य औद्योगिक शाखाएं। हमारे अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर आसान-से-साफ (क्लीन-इन-प्लेस सीआईपी / स्टरलाइज-इन-प्लेस एसआईपी), सोनोट्रोड्स और फ्लो-सेल (गीले हिस्सों) से लैस हैं। Hielscher Ultrasonics’ औद्योगिक अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर बहुत उच्च आयाम प्रदान कर सकते हैं। 200μm तक के आयाम आसानी से 24/7 ऑपरेशन में लगातार चलाए जा सकते हैं। अधिक प्रतिरोधी रोगाणुओं (जैसे, ग्राम पॉजिटिव बैक्टीरिया) को निष्क्रिय करने के लिए उच्च आयाम महत्वपूर्ण हैं। यहां तक कि उच्च आयामों के लिए, अनुकूलित अल्ट्रासोनिक sonotrodes उपलब्ध हैं। सभी सोनोट्रोड्स और अल्ट्रासोनिक फ्लो सेल रिएक्टरों को ऊंचे तापमान और दबाव के तहत संचालित किया जा सकता है, जो एक विश्वसनीय थर्मो-मनो-सोनिकेशन और अत्यधिक प्रभावी पाश्चराइजेशन की अनुमति देता है।
अत्याधुनिक प्रौद्योगिकी, उच्च प्रदर्शन और परिष्कृत सॉफ्टवेयर Hielscher Ultrasonics बनाने’ अपने भोजन पाश्चराइजेशन लाइन में विश्वसनीय काम के घोड़े। एक छोटे पदचिह्न और बहुमुखी स्थापना विकल्पों के साथ, Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर को मौजूदा उत्पादन लाइनों में आसानी से एकीकृत या रेट्रो-फिट किया जा सकता है।
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नीचे दी गई तालिका आपको हमारे अल्ट्रासोनिकेटर की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:
| बैच वॉल्यूम | प्रवाह दर | अनुशंसित उपकरण |
|---|---|---|
| 1 से 500mL | 10 से 200mL/मिनट | यूपी100एच |
| 10 से 2000mL | 20 से 400mL/मिनट | यूपी200एचटी, UP400St |
| 0.1 से 20L | 0.2 से 4L/मिनट | यूआईपी2000एचडीटी |
| 10 से 100L | 2 से 10 लीटर/मिनट | यूआईपी4000एचडीटी |
| एन.ए. | 10 से 100 लीटर/मिनट | UIP16000 |
| एन.ए. | बड़ा | का क्लस्टर UIP16000 |
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Hielscher Ultrasonics प्रयोगशाला, पायलट और औद्योगिक पैमाने पर अनुप्रयोगों, फैलाव, पायसीकरण और निष्कर्षण के मिश्रण के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक homogenizers बनाती है।
साहित्य/सन्दर्भ
- 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.
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- 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.
जानने के योग्य तथ्य
मेसोफिलिक बैक्टीरिया क्या हैं?
मेसोफिलिक बैक्टीरिया बैक्टीरिया के एक समूह को परिभाषित करता है जो 20 डिग्री सेल्सियस और 45 डिग्री सेल्सियस के बीच मध्यम तापमान पर बढ़ता है और 30-39 डिग्री सेल्सियस की सीमा में इष्टतम विकास तापमान के साथ बढ़ता है। मेसोफिलिक बैक्टीरिया के लिए उदाहरण ई. कोलाई, प्रोपियोनिबैक्टीरियम फ्रायडेनरेची, पी. एसिडिप्रोपियोनिसी, पी. जेन्सेनी, पी. थोनी, पी. साइक्लोहेक्सानिकम, पी. माइक्रोएरोफिलम, लैक्टोबैसिलस प्लांटारम कई अन्य लोगों के बीच।
बैक्टीरिया जो उच्च तापमान पसंद करते हैं, उन्हें थर्मोफिलिक के रूप में जाना जाता है। थर्मोफिलिक बैक्टीरिया 30 डिग्री सेल्सियस से ऊपर होने पर सबसे अच्छा किण्वन करते हैं।