Pasteurisasi Ultrasonik Makanan Cair

Pasteurisasi ultrasonik adalah proses sterilisasi non-termal untuk menonaktifkan mikroba seperti E., Pseudomonas fluorescens, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Bacillus coagulans, Anoxybacillus flavithermus di antara banyak lainnya untuk mencegah pembusukan mikroba dan mencapai stabilitas jangka panjang makanan dan minuman.

Pasteurisasi Makanan Non-Termal & Minuman dengan Sonikasi

Pasteurisasi ultrasonik adalah teknologi alternatif non-termal yang digunakan untuk menghancurkan atau menonaktifkan organisme dan enzim yang berkontribusi terhadap pembusukan makanan. Ultrasonikasi dapat digunakan untuk mempasteurisasi makanan kaleng, susu, susu, telur, jus, minuman dengan kandungan alkohol rendah, dan makanan cair lainnya. Ultrasonikasi saja serta ultrasound yang dikombinasikan dengan kondisi panas dan tekanan tinggi (dikenal sebagai thermo-mano-sonication) dapat secara efisien mempasteurisasi jus, susu, susu, telur cair dan produk makanan lainnya. Perlakuan pasteurisasi ultrasonik yang canggih mengungguli teknik pasteurisasi tradisional karena ultrasound tidak berdampak buruk pada kandungan nutrisi dan karakteristik fisik dari produk makanan yang diolah. Menggunakan ultrasound atau thermo-mano-sonication untuk mempasteurisasi produk makanan cair dapat memberikan produk kaya nutrisi dengan kualitas yang lebih tinggi daripada metode pasteurisasi waktu singkat suhu tinggi (HTST) tradisional.
Studi penelitian seperti dari Beslar et al. (2015) menemukan bahwa perawatan ultrasonik dapat memberikan keuntungan yang signifikan untuk pemrosesan jus termasuk faktor kualitas yang ditingkatkan, seperti hasil, ekstraksi, kekeruhan, sifat reologis, dan warna serta umur simpan.

Kurva kelangsungan hidup Escherichia (a) dan Staphylococcus aureus (b) dalam jus apel setelah Perawatan Ultrasonografi (UT) pada suhu yang berbeda dan setelah Perlakuan Panas (HT) pada suhu yang sama.
gambar dan studi: Baboli et al. 2015

Bagaimana Cara Kerja Pasteurisasi Ultrasonik?

Penonaktifan ultrasonik dan penghancuran mikroba adalah teknik non-termal, yang berarti prinsip kerja utamanya tidak didasarkan pada panas. Pasteurisasi ultrasonik disebabkan terutama oleh efek kavitasi akustik. Fenomena kavitasi akustik / ultrasonik dikenal karena suhu, tekanan, dan diferensial masing-masing yang tinggi secara lokal, yang terjadi di dalam dan di sekitar gelembung kavitasi menit. Selain itu, kavitasi akustik menghasilkan gaya geser yang sangat kuat, jet cair, dan turbulensi. Kekuatan destruktif ini menyebabkan kerusakan parah pada sel mikroba, seperti perforasi dan gangguan sel. Perforasi dan gangguan sel adalah efek unik yang ditemukan pada sel yang diolah secara ultrasonik yang disebabkan terutama oleh jet cairan yang dihasilkan oleh kavitasi.

Pasteurisasi ultrasonik didasarkan pada kavitasi akustik dan gaya geser hidrodinamiknya

Mengapa Sonikasi Mengungguli Pasteurisasi Tradisional

Industri makanan dan minuman menerapkan pasteurisasi konvensional secara luas untuk menonaktifkan atau membunuh mikroba seperti bakteri, ragi, dan jamur untuk mencegah pembusukan mikroba dan untuk memberikan produk mereka umur simpan dan stabilitas yang lebih lama. Pasteurisasi konvensional bekerja dengan perlakuan singkat pada suhu tinggi biasanya di bawah 100 ° C (212 ° F). Suhu dan durasi yang tepat biasanya disesuaikan dengan produk makanan tertentu dan mikroba, yang harus dinonaktifkan. Efektivitas proses pasteurisasi ditentukan oleh tingkat inaktivasi mikroba, yang diukur sebagai pengurangan log. Pengurangan log mengukur persentase mikroba yang tidak aktif pada suhu tertentu selama waktu tertentu. Kondisi perlakuan suhu dan laju inaktivasi mikroba dipengaruhi oleh jenis mikroba serta komposisi produk makanan. Pasteurisasi berbasis panas tradisional memiliki beberapa kelemahan mulai dari inaktivasi mikroba yang tidak mencukupi, efek negatif pada produk makanan serta pemanasan yang tidak merata melalui produk yang diolah. Pemanasan yang tidak memadai dengan durasi pasteurisasi yang singkat atau suhu yang terlalu rendah menghasilkan tingkat pengurangan log yang rendah dan pembusukan mikroba berikutnya. Perlakuan panas yang terlalu banyak dapat menyebabkan kerusakan produk seperti rasa yang terbakar, dan kepadatan nutrisi yang lebih sedikit karena nutrisi yang sensitif terhadap suhu yang hancur.

Kerugian dari Pasteurisasi Konvensional

• dapat menghancurkan atau merusak nutrisi penting
• dapat menyebabkan rasa yang tidak enak
• Kebutuhan energi yang tinggi
• tidak efektif melawan membunuh patogen tahan panas
• Tidak berlaku untuk setiap produk makanan

Pasteurisasi Ultrasonik Susu

Sonikasi, termo-sonikasi dan thermo-mano-sonication habve telah banyak diteliti untuk pasteurisasi susu dan produk susu. Misalnya, USG ditemukan menghilangkan pembusukan dan patogen potensial hingga nol atau ke tingkat yang dapat diterima oleh undang-undang susu Afrika Selatan dan Inggris, bahkan ketika beban inokulum awal 5× lebih tinggi dari yang diizinkan hadir sebelum pengobatan. Jumlah sel E. yang layak berkurang 100% setelah 10,0 menit ultrasonikasi. Selanjutnya ditunjukkan bahwa jumlah Pseudomonas fluorescens yang layak berkurang 100% setelah 6,0 menit dan Listeria monocytogenes berkurang 99% setelah 10,0 menit (Cameron et al. 2009)
Penelitian juga menunjukkan bahwa termo-sonikasi dapat menonaktifkan Listeria innocua dan bakteri mesofilik dalam susu murni mentah. Ultrasonografi terbukti menjadi teknologi yang layak untuk pasteurisasi dan homogenisasi susu, menunjukkan waktu pemrosesan yang lebih singkat tanpa perubahan penting dalam pH dan kandungan asam laktat, bersama dengan penampilan dan konsistensi yang lebih baik jika dibandingkan dengan perlakuan termal konvensional. Fakta-fakta ini menguntungkan dalam banyak aspek pengolahan susu. (Bermúdez-Aguirre et al. 2009)

Pasteurisasi Ultrasonik Jus dan Haluskan Buah

Pasteurisasi ultrasonik diterapkan sebagai teknik pasteurisasi alternatif yang efisien dan cepat untuk menonaktifkan Escherichia dan Staphylococcus aureus dalam jus apel. Ketika jus apel bebas bubur diproses secara ultrasonik, waktu pengurangan 5-log adalah 35 detik untuk E. pada 60 derajat Celcius dan 30 detik untuk S. aureus pada 62 derajat Celcius. Meskipun dalam penelitian ditemukan bahwa kandungan pulpa yang tinggi membuat ultrasound kurang mematikan bagi S. aureus, meskipun tidak memiliki efek signifikan pada E., perlu dicatat bahwa tidak ada tekanan yang diterapkan. Sonikasi di bawah tekanan tinggi secara signifikan mengintensifkan kavitasi ultrasonik dan dengan demikian inaktivasi mikroba dalam cairan yang lebih kental. Perawatan ultrasonografi tidak memiliki efek signifikan pada aktivitas antioksidan yang ditentukan oleh aktivitas pembersihan radikal 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH), tetapi secara signifikan meningkatkan kandungan fenolik. Perlakuan ini juga menghasilkan jus yang lebih stabil dengan keseragaman yang lebih tinggi. (lih. Baboli et al. 2020)

Penonaktifan Ultrasonik Bakteri Gram Positif dan Gram Negatif

Bakteri gram positif, seperti Listeria monocytogenes atau Staphylococcus aureus, secara umum dikenal lebih tahan daripada bakteri gram negatif dan tahan terhadap teknologi pasteurisasi seperti PEF, HPP dan mano-sonication (MS) untuk periode pengobatan yang lebih lama karena dinding sel yang lebih tebal. Bakteri gram negatif memiliki dua – satu eksternal dan satu sitoplasma – membran sel lipid dengan lapisan tipis peptidoglikan di antara mereka, yang membuat mereka lebih rentan terhadap inaktivasi ultrasonik. Di sisi lain, bakteri gram positif hanya memiliki satu membran lipid dengan dinding peptidoglikan yang lebih tebal, yang memberi mereka lebih banyak ketahanan terhadap perawatan pasteurisasi. Investigasi ilmiah membandingkan efek USG daya pada bakteri gram negatif dan gram positif dan menemukan bahwa itu memiliki efek penghambatan yang lebih kuat pada bakteri gram negatif. (lih. Monsen et al. 2009) Bakteri gram positif membutuhkan kondisi ultrasound yang lebih intens, yaitu amplitudo yang lebih tinggi, suhu yang lebih tinggi, tekanan yang lebih tinggi dan / atau waktu sonikasi yang lebih lama. Sistem ultrasonografi daya Hielscher Ultrasonics dapat menghasilkan amplitudo yang sangat tinggi dan dapat dioperasikan pada suhu tinggi dan dengan reaktor sel aliran bertekanan. Hal ini memungkinkan sonikasi / thermo-mano-sonication yang intens untuk menonaktifkan bahkan strain bakteri yang sangat resisten.

Penonaktifan Ultrasonik Bakteri Termodurik

Bakteri termodurik adalah bakteri yang dapat bertahan hidup, sampai berbagai tingkat, proses pasteurisasi. Spesies bakteri termodural termasuk Bacillus, Clostridium dan Enterococci. "Ultrasonikasi pada amplitudo 80% selama 10 menit, bagaimanapun, menonaktifkan sel-sel vegetatif B. coagulans dan A. flavithermus dalam susu skim masing-masing sebesar 4,53, dan 4,26 log. Perlakuan gabungan pasteurisasi (63 derajat C / 30 menit) diikuti dengan ultrasonikasi benar-benar dihilangkan sekitar log 6 cfu / mL dari sel-sel ini dalam susu skim. (Khanal dkk. 2014)

Peralatan Pasteurisasi Ultrasonik Kinerja Tinggi

Hielscher Ultrasonics telah lama berpengalaman dalam penerapan ultrasound daya dalam makanan & industri minuman serta banyak cabang industri lainnya. Prosesor ultrasonik kami dilengkapi dengan sonotrode dan sel aliran yang mudah dibersihkan (CIP bersih di tempat / SIPnya sterilisasi di tempat) (bagian basah). Ultrasonik Hielscher’ prosesor ultrasonik industri dapat memberikan amplitudo yang sangat tinggi. Amplitudo hingga 200μm dapat dengan mudah dijalankan terus menerus dalam operasi 24/7. Amplitudo tinggi penting untuk menonaktifkan mikroba yang lebih resisten (misalnya, bakteri gram positif). Untuk amplitudo yang lebih tinggi, sonotrode ultrasonik yang disesuaikan tersedia. Semua sonotrodes dan reaktor sel aliran ultrasonik dapat dioperasikan di bawah suhu dan tekanan tinggi, yang memungkinkan termo-mano-sonikasi yang andal dan pasteurisasi yang sangat efektif.
Teknologi canggih, perangkat lunak berkinerja tinggi, dan canggih membuat Hielscher Ultrasonics’ Kuda kerja yang andal di lini pasteurisasi makanan Anda. Dengan tapak kecil dan opsi pemasangan serbaguna, ultrasonicator Hielscher dapat dengan mudah diintegrasikan atau dipasang kembali ke jalur produksi yang ada.
Silakan hubungi kami untuk mengetahui lebih lanjut tentang fitur dan kemampuan sistem pasteurisasi ultrasonik kami. Kami akan dengan senang hati mendiskusikan aplikasi Anda dengan Anda!
Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami: