液体食品の超音波低温殺菌

超音波低温殺菌は、大腸菌、シュードモナスフルオレセンス、リステリア単球遺伝子、黄色ブドウ球菌、バチルス凝塊、アノキシバチルスフラビテルマスなどの微生物を不活性化し、微生物の腐敗を防ぎ、飲食品の長期安定性を達成するための非熱殺菌プロセスです。

食品の非熱低温殺菌 & 飲料バイソニッカネーション

超音波低温殺菌は、食品の腐敗に寄与する生物や酵素を破壊または非活性化するために使用される非熱代替技術です。超音波は缶詰食品、牛乳、乳製品、卵、ジュース、低アルコール含有量の飲料、および他の液体食品を低温殺菌するために使用することができます。超音波のみだけでなく、高い熱と圧力条件(熱マノ超音波処理として知られている)と組み合わせた超音波は、効率的にジュース、牛乳、乳製品、液体卵および他の食品を低温殺菌することができます。超音波は、処理された食品の栄養成分や物理的特性に悪影響を与えないので、洗練された超音波低温殺菌の治療は、従来の低温殺菌技術を優れています。液体食品を低温殺菌するために超音波または熱マノ超音波処理を使用すると、従来の高温短時間(HTST)低温殺菌方法よりも高品質の栄養豊富な製品を提供することができます。
Beslar et al. (2015) などの研究では、超音波処理は、収量、抽出、曇り、レオロジー特性、色、および貯蔵寿命などの強化された品質要因を含むジュースの処理に大きな利点を提供できることを発見しました。

超音波処理後のリンゴジュース(UT)と熱処理(HT)の後の異なる温度での大腸菌(a)および黄色ブドウ球菌(b)の生存曲線
絵と研究:バボリら2015年

超音波低温殺菌はどのように機能しますか?

超音波不活性化と微生物の破壊は、その主な作業原理は熱に基づいていないことを意味する非熱技術です。超音波低温殺菌は、主に音響キャビテーションの影響によって引き起こされます。音響/超音波キャビテーションの現象は、その局所的に高温、圧力、および微小キャビテーション気泡の周囲で発生するそれぞれの差で知られています。さらに、音響キャビテーションは非常に強いせん断力、液体ジェットおよび乱流を発生させる。これらの破壊力は、微生物細胞に大きな損傷を与えます, このような細胞の穿フォーションや破壊.細胞の穿光および破壊は、主にキャビテーションによって発生する液体ジェットによって引き起こされる超音波処理細胞に見られる独特の効果である。

超音波低温殺菌は、音響キャビテーションとその流体力学的剪断力に基づいています

超音波処理が伝統的な低温殺菌に優れている理由

食品・飲料業界は、細菌、酵母、真菌などの微生物を不活性化または殺すために、従来の低温殺菌を広く適用し、微生物の腐敗を防ぎ、製品に長い貯蔵寿命と安定性を与えます。従来の低温殺菌は、通常100°C(212°F)未満の高温での短い処理によって働く。正確な温度と持続時間は、通常、不活性化されなければならない特定の食品および微生物に調整される。低温殺菌プロセスの有効性は、微生物の不活性化率によって決定され、これは対数減少として測定される。ログ削減は、特定の時間にわたって特定の温度で不活性化された微生物の割合を測定します。温度処理の条件と微生物の不活化率は、微生物の種類や食品の組成によって影響されます。従来の熱ベースの低温殺菌には、不十分な微生物不活性化、食品への悪影響、処理された製品による不均一な加熱に至るまで、いくつかの欠点があります。低温殺菌期間が短いか低温に加熱が不十分な場合、低い丸太減少率とそれに続く微生物の腐敗が生じます。熱処理が多すぎると、焼失フレーバーなどの製品の劣化や、温度に敏感な栄養素の破壊による栄養密度の低下を引き起こす可能性があります。

従来の低温殺菌の欠点

• 重要な栄養素を破壊したり、損傷を与えたりする可能性がある
• オフフレーバーを引き起こす可能性があります
• 高エネルギー要件
• 耐熱病原体の殺傷に対しては効果がない
• すべての食品に適用されない

乳製品の超音波低温殺菌

超音波処理、熱超音波処理、熱マノ超音波処理のハブーブは、ミルクムおよび乳製品の低温殺菌のために広く研究されています。例えば、超音波は、治療前に許可されたよりも5×高い最初の接種負荷が存在していた場合でも、腐敗および潜在的な病原体をゼロまたは南アフリカおよび英国の牛乳法で許容されるレベルに排除することが判明した。大腸菌の生存細胞数は、超音波10.0分後に100%減少した。さらに、シュードモナスフルオレセンスの生存可能な数は6.0分後に100%減少し、リステリア単球遺伝子は10.0分後に99%減少することが示された(Cameron et al. 2009)
研究はまた、熱超音波処理が生の全乳でリステリア無害症と中球菌を不活性化できることを実証しました。超音波は、乳の低温殺菌および均質化のための実行可能な技術であることが示され、pHおよび乳酸含有量の重要な変化なしに短い処理時間を示し、従来の熱処理と比較した場合の外観と一貫性が向上した。これらの事実は、乳製品加工の多くの面で有利である。(2009年 ヴェルムーデス=アギーレら)

ジュースとフルーツピューレの超音波低温殺菌

超音波低温殺菌は、リンゴジュースで大腸菌および黄色ブドウ球菌を不活性化するために効率的かつ迅速な代替低温殺菌技術として適用された。パルプフリーのリンゴジュースを超音波処理した場合、5ログ還元時間は60degCで大腸菌で35s、62degCでS.アウレウスの30sであった。研究では、高いパルプ含有量がS.アウレウスに対する超音波の致死性を低下させたことが判明したが、大腸菌に有意な影響はなかったが、圧力は加えられなかったことに留意すべきである。高い圧力下での超音波処理は、超音波キャビテーションを著しく強め、それによってより粘性液体中の微生物不活性化を強めます。超音波治療は、2,2-ジフェニル-1-ピクリルヒドラジル(DPPH)ラジカル清掃活性によって決定される抗酸化活性に有意な影響を及ぼさなかったが、総フェノール含有量を有意に増加させた。治療はまた、より高い均一性を持つより安定したジュースをもたらした。(cf. バボリら 2020)

グラム陽性菌およびグラム陰性菌の超音波不活性化

リステリア単球遺伝子や黄色ブドウ球菌などのグラム陽性細菌は、一般的にグラム陰性細菌よりも耐性があり、より厚い細胞壁のためにより長い治療期間のPEF、HPPおよびマノ超音波処理(MS)などの低温殺菌技術に耐えられると知られている。グラム陰性菌は2つ持っています – 1つの外部および1つの細胞質 – その中でペプチドグリカンの薄い層を持つ脂質細胞膜は、超音波不活性化の影響を受けやすくなります。一方、グラム陽性細菌は、より厚いペプチドグリカン壁を有する単一の脂質膜しか有さないため、低温殺菌処理に対する耐性が高い。科学的調査は、グラム陰性およびグラム陽性細菌に対するパワー超音波の効果を比較し、グラム陰性細菌に対するより強い阻害効果を有することを発見した。(2009年モンセンら)グラム陽性細菌は、より強い超音波条件、すなわち、より高い振幅、より高い温度、より高い圧力および/または長い超音波処理時間を必要とする。ヒールシャー超音波のパワー超音波システムは、非常に高い振幅を提供することができ、高温で加圧可能なフローセル反応器で動作させることができます。これは、非常に耐性菌株を不活性化するために、強烈な超音波処理/熱マノ超音波処理を可能にします。

熱硬化菌の超音波不活性化

熱硬化細菌は、様々な範囲に、低温殺菌プロセスを生き残ることができる細菌です。細菌の熱硬化種には、バチルス、クロストリジウムおよびエンテロコッチが含まれる。「しかし、10分間の80%振幅での超音波処理は、B.コアグレンとA.フラビテルマスの栄養細胞をスキムミルク中で4.53、および4.26ログずつ不活性化した。低温殺菌(63度C / 30分)の併用処理、続いて超音波処理は、スキムミルク中のこれらの細胞の約6 cfu /mLを完全に排除しました。(カナルら 2014)

高性能超音波低温殺菌装置

ヒールシャー超音波は、食品中のパワー超音波の適用に長い経験があります & 飲料産業だけでなく、他の多くの産業の支店。私達の超音波プロセッサはきれい(きれいな場所CIP/場所の殺菌のSIP)ソトロードおよびフローセル(湿った部品)が装備されている。ヒールシャー超音波’ 産業用超音波プロセッサは非常に高い振幅を提供することができます。最大200μmの振幅は、24時間365日の操作で簡単に連続的に実行できます。高い振幅は、より耐性微生物(例えば、グラム陽性細菌)を不活性化するために重要である。さらに高い振幅のために、カスタマイズされた超音波ソトロードが利用可能です。すべてのソノトロードと超音波フローセルの反応器は、信頼性の高い熱マノ超音波処理と非常に効果的な低温殺菌を可能にする高温と圧力の下で動作させることができます。
最先端の技術、高性能で洗練されたソフトウェアはヒールシャー超音波を作ります’ あなたの食品低温殺菌ラインで信頼性の高い仕事馬。小さな足跡および多目的なインストールの選択によって、ヒールシャー超音波装置は容易に統合されるか、または既存の生産ラインにレトロフィットすることができる。
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下の表は私達のultrasonicatorsのおおよその処理能力の目安を与えます：