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

Pasteurisasi Makanan Non-Termal & Minuman oleh Sonikasi

Ultrasonic pasteurization adalah teknologi alternatif non-termal yang digunakan untuk menghancurkan atau menonaktifkan organisme dan enzim yang berkontribusi pada pembusukan makanan. Ultrasonication dapat digunakan untuk pasteurisasi makanan kalengan, susu, susu, telur, jus, minuman dengan kandungan alkohol rendah, dan makanan cair lainnya. Ultrasonication saja serta ULTRASOUND dikombinasikan dengan kondisi panas dan tekanan tinggi (dikenal sebagai thermo-mano-sonikasi) dapat secara efisien menempelkan jus, susu, susu, telur cair dan produk makanan lainnya. Perawatan pasteurisasi ultrasonik yang canggih unggul teknik pasteurisasi tradisional karena ultrasound tidak mempengaruhi kandungan nutrisi dan karakteristik fisik dari produk makanan yang dirawat. Menggunakan ultrasound atau thermo-mano-sonikasi untuk me-pasteurisasi produk makanan cair dapat menyediakan 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 pengobatan ultrasonik dapat memberikan keuntungan yang signifikan untuk pengolahan jus termasuk faktor kualitas yang ditingkatkan, seperti hasil, ekstraksi, keruh, sifat reologis, dan warna serta umur simpan.

Kurva kelangsungan hidup Escherichia (a) dan Staphylococcus aureus (b) dalam jus apel setelah Perawatan ULTRASOUND (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?

Inaktivasi 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 sekitar menit gelembung kavitasi. Selain itu, kavitasi akustik menghasilkan gaya geser yang sangat intens, jet cair dan turbulensi. Kekuatan destruktif ini menyebabkan kerusakan luas pada sel mikroba, perforasi sel tersebut dan gangguan. Perforasi sel dan gangguan adalah efek unik yang ditemukan dalam sel-sel ultrasonically-dirawat yang disebabkan terutama oleh jet cair yang dihasilkan oleh kavitasi.

Ultrasonic pasteurisasi didasarkan pada kavitasi akustik dan kekuatan geser hidrodinamik

Mengapa Sonikasi Unggulkan 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 perawatan 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 tidak aktif. 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 perawatan suhu dan tingkat inaktivasi mikroba dipengaruhi oleh jenis mikroba serta komposisi produk makanan. Pasteurisasi tradisional berbasis panas memiliki beberapa kelemahan mulai dari inaktivasi mikroba yang tidak mencukupi, efek negatif pada produk makanan serta pemanasan yang tidak merata melalui produk yang dirawat. Pemanasan yang tidak mencukupi dengan durasi pasteurisasi pendek atau suhu yang terlalu rendah menghasilkan tingkat pengurangan log rendah dan kerusakan mikroba berikutnya. Terlalu banyak perlakuan panas dapat menyebabkan kerusakan produk seperti rasa 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 off-rasa
• persyaratan energi tinggi
• tidak efektif melawan patogen tahan panas
• tidak berlaku untuk setiap produk makanan

Ultrasonic pasteurisasi susu

Sonication, thermo-sonication dan thermo-mano-sonication habve telah banyak diteliti untuk pasteurisasi susu dan produk susu. Misalnya, USG ditemukan untuk menghilangkan pembusukan dan patogen potensial ke 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 perawatan. Jumlah sel yang layak dari E. 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 thermo-sonikasi dapat menonaktifkan innokua Listeria dan bakteri mesofilik dalam susu murni. USG terbukti menjadi teknologi yang layak untuk pasteurisasi dan homogenisasi susu, menunjukkan waktu pemrosesan yang lebih singkat tanpa perubahan penting dalam kandungan pH dan asam laktat, bersama dengan penampilan dan konsistensi yang lebih baik jika dibandingkan dengan perawatan termal konvensional. Fakta-fakta ini menguntungkan dalam banyak aspek pengolahan susu. (Bermúdez-Aguirre et al. 2009)

Ultrasonic Pasteurisasi Jus dan Pure 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 pulp diproses secara ultrasonik, waktu pengurangan 5-log adalah 35 s untuk E. pada 60degC dan 30 s untuk S. aureus di 62degC. Meskipun dalam penelitian ini ditemukan bahwa kandungan pulp yang tinggi membuat ultrasound kurang mematikan bagi S. aureus, sementara itu tidak memiliki efek yang 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. Pengobatan ultrasound tidak berpengaruh signifikan pada aktivitas antioksidan yang ditentukan oleh 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) aktivitas pemulungan radikal, tetapi secara signifikan meningkatkan total kandungan fenolik. Perawatan ini juga menghasilkan jus yang lebih stabil dengan keseragaman yang lebih tinggi. (cf. Baboli et al. 2020)

Ultrasonic Inaktivasi Bakteri Gram Positif dan Gram Negatif

Bakteri positif gram, seperti Listeria monocytogenes atau Staphylococcus aureus, secara umum dikenal lebih tahan daripada bakteri gram negatif dan menahan teknologi pasteurisasi seperti PEF, HPP dan mano-sonication (MS) untuk periode perawatan 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 peptidoglycan di antara mereka, yang membuat mereka lebih rentan terhadap inaktivasi ultrasonik. Di sisi lain, bakteri gram positif hanya memiliki membran lipid tunggal dengan dinding peptidoglycan yang lebih tebal, yang memberi mereka lebih banyak resistensi terhadap perawatan pasteurisasi. Penyelidikan ilmiah membandingkan efek ultrasound daya pada bakteri gram negatif dan gram positif dan menemukan bahwa ia memiliki efek penghambatan yang lebih kuat pada bakteri gram negatif. (cf. 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 ultrasound daya Hielscher Ultrasonics dapat memberikan amplitudo yang sangat tinggi dan dapat dioperasikan pada suhu tinggi dan dengan reaktor sel aliran yang dapat ditekan. Ini memungkinkan sonikasi intens / sonikasi termo-mano untuk menonaktifkan bahkan strain bakteri yang sangat resisten.

Ultrasonic Inaktivasi Bakteri Termodus

Bakteri termodus adalah bakteri yang dapat bertahan hidup, hingga tingkat yang bervariasi, proses pasteurisasi. Spesies bakteri termodustrik termasuk Bacillus, Clostridium dan Enterococci. "Ultrasonication pada amplitudo 80% selama 10 menit namun, tidak aktif sel vegetatif B. koagulans dan A. flavithermus dalam susu skim masing-masing sebesar 4,53, dan 4,26 batang kayu. Perawatan gabungan pasteurisasi (63 derajat C / 30 menit) diikuti dengan ultrasonikasi benar-benar menghilangkan sekitar log 6 cfu / mL sel-sel ini dalam susu skim." (Khanal et al. 2014)

Kinerja Tinggi Ultrasonic Pasteurization Peralatan

Hielscher Ultrasonics sudah lama berpengalaman dalam penerapan ultrasound daya dalam makanan & industri minuman serta banyak cabang industri lainnya. Prosesor ultrasonik kami dilengkapi dengan sonotrodes dan flow-cell (bagian basah) yang mudah dibersihkan (bersih di tempat). Hielscher Ultrasonics’ prosesor ultrasonik industri dapat memberikan amplitudo yang sangat tinggi. Amplitudo hingga 200μm dapat dengan mudah dijalankan dalam operasi 24/7. Amplitudo tinggi penting untuk menonaktifkan mikroba yang lebih tahan (misalnya, bakteri gram positif). Untuk amplitudo yang lebih tinggi, sonotrodes ultrasonik yang disesuaikan tersedia. Semua sonotrodes dan reaktor sel aliran ultrasonik dapat dioperasikan di bawah suhu dan tekanan tinggi, yang memungkinkan untuk thermo-mano-sonikasi yang dapat diandalkan dan pasteurisasi yang sangat efektif.
Teknologi canggih, kinerja tinggi dan perangkat lunak canggih membuat Hielscher Ultrasonics’ kuda kerja yang andal di lini pasteurisasi makanan Anda. Dengan jejak kecil dan opsi instalasi serbaguna, ultrasonicators Hielscher dapat dengan mudah diintegrasikan atau dipasang kembali ke lini produksi yang ada.
Silakan hubungi kami untuk mempelajari 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: