Folyékony élelmiszerek ultrahangos pasztőrözése

Az ultrahangos pasztőrözés egy nem termikus sterilizálási folyamat olyan mikrobák inaktiválására, mint az E.coli, Pseudomonas fluorescens, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Bacillus coagulans, Anoxybacillus flavithermus többek között a mikrobiális romlás megelőzése és az élelmiszerek és italok hosszú távú stabilitásának elérése érdekében.

Az élelmiszerek nem termikus pasztőrözése & Italok szonikálással

Az ultrahangos pasztőrözés egy nem termikus alternatív technológia, amelyet az élelmiszerek romlásához hozzájáruló organizmusok és enzimek elpusztítására vagy deaktiválására használnak. Az ultrahangos kezelés konzervek, tej, tejtermékek, tojás, gyümölcslevek, alacsony alkoholtartalmú italok és egyéb folyékony élelmiszerek pasztörizálására használható. Az ultrahangos kezelés önmagában, valamint az ultrahang kombinálva a megnövekedett hő- és nyomásviszonyok (ismert termo-mano-szonikáció) hatékonyan pasztörizálhatja gyümölcslevek, tej, tejtermékek, folyékony tojás és egyéb élelmiszerek. A kifinomult ultrahangos pasztőrözési kezelés kiemelkedik a hagyományos pasztőrözési technikákból, mivel az ultrahang nem befolyásolja hátrányosan a kezelt élelmiszerek tápanyagtartalmát és fizikai jellemzőit. Az ultrahang vagy termo-mano-szonikálás használata a folyékony élelmiszerek pasztőrözése érdekében tápanyagban gazdag terméket biztosíthat, amely magasabb minőségű, mint a hagyományos magas hőmérsékletű rövid idejű (HTST) pasztőrözési módszer.
Kutatási tanulmányok, például Beslar et al. (2015) megállapította, hogy az ultrahangos kezelés jelentős előnyökkel járhat a gyümölcslevek feldolgozásában, beleértve a fokozott minőségi tényezőket, például a hozamot, az extrakciót, a felhősödést, a reológiai tulajdonságokat és a színt, valamint az eltarthatósági időt.

Az Escherichia coli (a) és a Staphylococcus aureus (b) túlélési görbéi almalében ultrahangkezelés (UT) után különböző hőmérsékleteken és hőkezelés (HT) után azonos hőmérsékleten.
kép és tanulmány: Baboli et al. 2015

Hogyan működik az ultrahangos pasztőrözés?

A mikrobák ultrahangos inaktiválása és megsemmisítése nem termikus technika, ami azt jelenti, hogy fő működési elve nem hőn alapul. Az ultrahangos pasztőrözést elsősorban az akusztikus kavitáció hatásai okozzák. Az akusztikus / ultrahangos kavitáció jelensége lokálisan magas hőmérsékleteiről, nyomásairól és megfelelő különbségeiről ismert, amelyek a perc kavitációs buborékokban és azok körül fordulnak elő. Ezenkívül az akusztikus kavitáció nagyon intenzív nyíróerőket, folyadéksugarakat és turbulenciákat generál. Ezek a romboló erők kiterjedt károkat okoznak a mikrobiális sejtekben, például a sejtek perforációját és zavarát. A sejtek perforációja és megzavarása egyedülálló hatások az ultrahanggal kezelt sejtekben, amelyeket elsősorban a kavitáció által generált folyékony fúvókák okoznak.

Az ultrahangos pasztőrözés akusztikus kavitáción és hidrodinamikai nyíróerőin alapul

Miért kiváló szonikáció a hagyományos pasztőrözés

Az élelmiszer- és italipar széles körben alkalmazza a hagyományos pasztőrözést a mikrobák, például baktériumok, élesztőgombák és gombák inaktiválására vagy elpusztítására, hogy megakadályozza a mikrobiális romlást, és termékeik hosszabb eltarthatóságát és stabilitását biztosítsa. A hagyományos pasztőrözés rövid kezeléssel működik, általában 100 ° C (212 ° F) alatti magas hőmérsékleten. A pontos hőmérsékletet és időtartamot általában az adott élelmiszertermékhez és az inaktiválandó mikrobákhoz igazítják. A pasztőrözési folyamat hatékonyságát a mikrobiális inaktiválási sebesség határozza meg, amelyet log redukcióként mérnek. A logredukció az inaktivált mikrobák százalékos arányát méri egy adott hőmérsékleten egy adott idő alatt. A hőmérséklet-kezelés körülményeit és a mikrobiális inaktiválási sebességet befolyásolja a mikrobák típusa, valamint az élelmiszertermék összetétele. A hagyományos hőalapú pasztőrözésnek számos hátránya van, kezdve az elégtelen mikrobiális inaktiválástól, az élelmiszertermékre gyakorolt negatív hatásoktól, valamint a kezelt terméken keresztüli egyenetlen melegítéstől. A rövid pasztőrözési időtartamig vagy túl alacsony hőmérsékletig tartó elégtelen melegítés alacsony rönkredukciós sebességet és azt követő mikrobiális romlást eredményez. A túl sok hőkezelés a termék romlásához vezethet, például elégetheti az aromákat, és csökkentheti a tápanyag-sűrűséget az elpusztult hőmérséklet-érzékeny tápanyagok miatt.

A hagyományos pasztőrözés hátrányai

• elpusztíthatja vagy károsíthatja a fontos tápanyagokat
• mellékízeket okozhat
• magas energiaigény
• hatástalan a hőálló kórokozók elpusztítása ellen
• nem alkalmazható minden élelmiszerre

A tejtermékek ultrahangos pasztőrözése

Szonikálás, termo-szonikálás és termo-mano-szonikáció habve széles körben kutatták a pasztőrözés tej és tejtermékek. Például azt találták, hogy az ultrahang nullára vagy a dél-afrikai és brit tejjogszabályok által elfogadható szintre távolítja el a romlást és a potenciális kórokozókat, még akkor is, ha a kezelés előtt a megengedettnél 5× magasabb kezdeti inokulumterhelés volt jelen. Az E. coli életképes sejtszámát 100% -kal csökkentették 10,0 perc ultrahangos kezelés után. Továbbá kimutatták, hogy a Pseudomonas fluorescens életképes száma 6,0 perc után 100%-kal, a Listeria monocytogenes pedig 99%-kal csökkent 10,0 perc elteltével (Cameron et al. 2009)
A kutatások azt is kimutatták, hogy a termoszonikálás inaktiválhatja a Listeria innocua-t és a mezofil baktériumokat a nyers teljes tejben. Az ultrahangról kimutatták, hogy életképes technológia a tej pasztőrözésére és homogenizálására, rövidebb feldolgozási időt mutat a pH és a tejsavtartalom jelentős változása nélkül, valamint jobb megjelenést és konzisztenciát mutat a hagyományos hőkezeléshez képest. Ezek a tények a tejfeldolgozás számos szempontból előnyösek. (Bermúdez-Aguirre et al. 2009)

gyümölcslevek és gyümölcspürék ultrahangos pasztőrözése

Az ultrahangos pasztőrözést hatékony és gyors alternatív pasztőrözési technikaként alkalmazták az Escherichia coli és a Staphylococcus aureus almalé inaktiválására. Amikor a cellulózmentes almalevet ultrahanggal feldolgoztuk, az 5-log redukciós idő 35 s volt az E. coli esetében 60 ° C-on és 30 s a S. aureus esetében 62 ° C-on. Bár a vizsgálatban azt találták, hogy a magas cellulóztartalom miatt az ultrahang kevésbé halálos az S. aureus számára, miközben nem volt jelentős hatása az E. coli-ra, meg kell jegyezni, hogy nem alkalmaztak nyomást. A szonikálás magas nyomás alatt jelentősen fokozza az ultrahangos kavitációt és ezáltal a mikrobiális inaktiválást viszkózusabb folyadékokban. Az ultrahang kezelésnek nem volt szignifikáns hatása a 2,2-difenil-1-piszilhidrazil (DPPH) gyökfogó aktivitás által meghatározott antioxidáns aktivitásra, de jelentősen növelte a teljes fenoltartalmat. A kezelés stabilabb, egyenletesebb gyümölcslét is eredményezett. (vö. Baboli et al. 2020)

Gram-pozitív és gram-negatív baktériumok ultrahangos inaktiválása

A Gram-pozitív baktériumok, mint például a Listeria monocytogenes vagy a Staphylococcus aureus, általában ismert, hogy ellenállóbbak, mint a gram-negatív baktériumok, és a vastagabb sejtfalak miatt hosszabb ideig ellenállnak a pasztőrözési technológiáknak, például a PEF-nek, a HPP-nek és a mano-szonikálásnak (MS). A Gram-negatív baktériumoknak két – egy külső és egy citoplazmatikus – lipidsejtmembránok vékony peptidoglikán réteggel, ami érzékenyebbé teszi őket az ultrahangos inaktiválásra. Másrészt a gram-pozitív baktériumoknak csak egyetlen lipidmembránja van, vastagabb peptidoglikán fallal, ami nagyobb ellenállást biztosít számukra a pasztőrözési kezelésekkel szemben. A tudományos vizsgálatok összehasonlították a teljesítmény ultrahang hatását gram-negatív és gram-pozitív baktériumokra, és megállapították, hogy erősebb gátló hatása van a gram-negatív baktériumokra. (vö. Monsen et al. 2009) A Gram-pozitív baktériumok intenzívebb ultrahang körülményeket igényelnek, azaz nagyobb amplitúdókat, magasabb hőmérsékletet, magasabb nyomást és / vagy hosszabb szonikációs időt. A Hielscher Ultrasonics teljesítmény-ultrahang rendszerei nagyon nagy amplitúdókat tudnak biztosítani, és magas hőmérsékleten és nyomás alatt álló áramlási cellás reaktorokkal működtethetők. Ez lehetővé teszi az intenzív szonikálást / termo-mano-szonikációt annak érdekében, hogy még nagyon rezisztens baktériumtörzseket is inaktiváljon.

A termoduri baktériumok ultrahangos inaktiválása

A termodurikus baktériumok olyan baktériumok, amelyek különböző mértékben képesek túlélni a pasztőrözési folyamatot. A termodurikus baktériumfajok közé tartozik a Bacillus, a Clostridium és az Enterococcusok. "Ultrahangos kezelés 80% amplitúdóval 10 percig azonban inaktiválta a B. coagulans és az A. flavithermus vegetatív sejtjeit a sovány tejben 4,53 és 4,26 rönkkel. A pasztőrözés kombinált kezelése (63 ° C / 30 perc), majd ultrahangos kezelés teljesen kiküszöbölte ezeknek a sejteknek a log 6 cfu / ml-ét sovány tejben. (Khanal et al. 2014)

Nagy teljesítményű ultrahangos pasztőröző berendezések

A Hielscher Ultrasonics régóta tapasztalt a teljesítmény ultrahang alkalmazásában az élelmiszerben & italipar, valamint sok más ipari ágazat. Ultrahangos processzoraink könnyen tisztítható (tiszta helyben CIP / sterilizáló helyben SIP) sonotrodes és áramlási cellák (a nedves részek). Hielscher Ultrasonics’ Az ipari ultrahangos processzorok nagyon nagy amplitúdókat tudnak biztosítani. Akár 200 μm-es amplitúdók is könnyedén működtethetők folyamatosan 24/7 üzemben. A nagy amplitúdók fontosak a rezisztensebb mikrobák (pl. Gram-pozitív baktériumok) inaktiválásához. Még nagyobb amplitúdók esetén testreszabott ultrahangos sonotrodes áll rendelkezésre. Minden sonotrodes és ultrahangos áramlási cellás reaktor magas hőmérsékleten és nyomáson működtethető, ami lehetővé teszi a megbízható termo-mano-szonikációt és a rendkívül hatékony pasztőrözést.
A legmodernebb technológia, a nagy teljesítményű és kifinomult szoftver teszi a Hielscher Ultrasonics-ot’ megbízható igáslovak az Ön élelmiszer-pasztőrözési vonalán. Kis lábnyommal és sokoldalú telepítési lehetőségekkel a Hielscher ultrasonicators könnyen integrálható vagy utólag felszerelhető a meglévő gyártósorokba.
Kérjük, vegye fel velünk a kapcsolatot, hogy többet megtudjon ultrahangos pasztőrözési rendszereink jellemzőiről és képességeiről. Örömmel megvitatjuk Önnel jelentkezését!
Az alábbi táblázat jelzi ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitását: