초음파 저온 살균은 E.coli, 슈도모나스 형광, 리스테리아 단세포 유전자, 황색 포도상 구균, 바실러스 응고란, 안옥시바실러스 플라비테르무스 와 같은 미생물을 비활성화하는 비열 살균 공정으로 미생물 의 부패를 방지하고 장기적인 식음료의 안정성을 달성합니다.

식품의 비열 저온 살균 & 소닉에 의한 음료

초음파 저온 살균은 식품 부패에 기여하는 유기체와 효소를 파괴하거나 비활성화하는 데 사용되는 비열 대체 기술입니다. 초음파는 통조림 식품, 우유, 유제품, 계란, 주스, 알코올 함량이 낮은 음료 및 기타 액체 식품을 저온 살균하는 데 사용할 수 있습니다. 초음파뿐만 아니라 높은 열 및 압력 조건 (열 마노 초음파 처리로 알려진)과 결합 된 초음파만으로도 주스, 우유, 유제품, 액체 계란 및 기타 식품을 효율적으로 저온 살균 할 수 있습니다. 정교한 초음파 저온 살균 치료는 초음파가 처리 식품의 영양소 함량과 물리적 특성에 부정적인 영향을 미치지 않기 때문에 전통적인 저온 살균 기술을 능가합니다. 액체 식품을 저온 살균하기 위해 초음파 또는 열 마노 초음파 를 사용하면 기존의 고온 짧은 시간 (HTST) 저온 살균 방법보다 더 높은 품질의 영양이 풍부한 제품을 제공 할 수 있습니다.
Beslar 외(2015)와 같은 연구 결과에 따르면 초음파 처리는 수율, 추출, 흐림, 유변성 및 색상뿐만 아니라 유통 기한과 같은 향상된 품질 요인을 포함하여 주스 의 처리에 상당한 이점을 제공할 수 있음을 발견했습니다.

에체리치아 대장균 (a) 및 황색포도상구균 (b)의 생존 곡선은 동일한 온도에서 다른 온도와 열 처리 후 (HT) 초음파 처리 (UT) 후에 사과 주스에 있습니다.
그림과 연구: 바폴리 외. 2015

초음파 저온 살균은 어떻게 작동합니까?

미생물의 초음파 불활성화 및 파괴는 비 열 기술이며, 이는 주요 작동 원리가 열을 기반으로하지 않는다는 것을 의미합니다. 초음파 저온 살균은 주로 음향 캐비테이션의 효과에 의해 발생합니다. 음향/초음파 캐비테이션의 현상은 분 캐비테이션 기포 안팎에서 발생하는 국부적으로 고온, 압력 및 각 차동으로 유명합니다. 또한 음향 캐비테이션은 매우 강렬한 전단 력, 액체 제트 및 난기류를 생성합니다. 이러한 파괴력은 미생물 세포, 그러한 세포 천공 및 중단에 광범위한 손상을 일으킵니다. 세포 천공 및 중단은 주로 캐비테이션에 의해 생성된 액체 제트에 의해 유발되는 초음파 처리 된 세포에서 발견되는 독특한 효과입니다.

초음파 저온 살균은 음향 캐비테이션과 유체 역학 전단 력을 기반으로합니다.

초음파 처리가 전통적인 저온 살균을 능가하는 이유

식음료 산업은 미생물 의 부패를 방지하고 제품에 더 긴 유통 기한과 안정성을 제공하기 위해 박테리아, 효모 및 곰팡이와 같은 미생물을 비활성화하거나 죽이기 위해 기존의 저온 살균을 널리 적용합니다. 기존의 저온 살균은 일반적으로 100 ° C (212 ° F) 이하의 높은 온도에서 짧은 처리에 의해 작동합니다. 정확한 온도 및 지속 시간은 일반적으로 활성화되어야 하는 특정 식품 및 미생물에 조정됩니다. 저온 살균 과정의 효과는 로그 감소로 측정되는 미생물 불활성화 속도에 의해 결정됩니다. 로그 감소는 특정 시간에 걸쳐 특정 온도에서 비활성화된 미생물의 백분율을 측정합니다. 온도 처리 및 미생물 불활성화 속도의 조건은 식품의 조성뿐만 아니라 미생물의 유형에 의해 영향을받습니다. 전통적인 열 기반 저온 살균은 불충분한 미생물 불활성화, 식품에 대한 부정적인 영향뿐만 아니라 처리 된 제품을 통한 고르지 않은 가열에 이르기까지 몇 가지 단점을 가지고 있습니다. 저온 살균 기간이 짧거나 너무 낮은 온도로 가열되지 않은 경우 로그 감소율과 후속 미생물 부패가 발생합니다. 열 처리가 너무 많으면 소각이 소모되고 온도에 민감한 영양소가 파괴되어 영양소 밀도가 떨어집니다.

기존의 저온 살균의 단점

• 중요한 영양소를 파괴하거나 손상시킬 수 있습니다.
• 오프 풍미를 유발할 수 있습니다.
• 높은 에너지 요구 사항
• 내열성 병원균을 죽이는 데 효과적
• 모든 식품에 적용되지 않습니다.

유제품 초음파 저온 살균

초음파 처리, 열 초음파 처리 및 열 마노 초음파 처리는 우유 및 유제품의 저온 살균을 위해 널리 연구되었습니다. 예를 들어, 초음파는 처리 전에 허용 된 것보다 5 × 높은 초기 접종 부하가 존재하더라도 남아프리카 및 영국 우유 법률에서 허용하는 수준까지 부패 및 잠재적 병원균을 제거하는 것으로 밝혀졌습니다. 대장균의 생존 가능한 세포 수는 초음파 처리 10.0 분 후에 100 % 감소했습니다. 또한, 슈도모나스 플루오레센스의 생존 가능한 수는 6.0분 후에 100% 감소하고 리스테리아 모노사이토제네스는 10.0분 후에 99% 감소하는 것으로 나타났습니다(Cameron et al. 2009)
연구는 또한 열 음속은 생 전유에 리스테리아 innocua 및 중구 박테리아를 비활성화 할 수 있음을 보여 주었다. 초음파는 우유의 저온 살균 및 균질화를위한 실행 가능한 기술로 나타났으며, pH 및 젖산 함량의 중요한 변화없이 더 짧은 처리 시간을 나타내며 기존의 열 처리에 비해 더 나은 외관과 일관성을 보였습니다. 이러한 사실은 유제품 가공의 많은 측면에서 유리합니다. (베르무데스 아귀레 외. 2009)

주스와 과일 퓌레의 초음파 저온 살균

초음파 저온 살균은 사과 주스에 에체리치아 대장균과 황색 포도상 구균을 비활성화하기 위해 효율적이고 신속한 대체 저온 살균 기술로 적용되었습니다. 펄프 무료 사과 주스가 초음파 처리되었을 때, 5로그 감소 시간은 대장균의 경우 60degC에서 35 초, 62degC에서 S. 아우레우스의 경우 30 초였습니다. 연구에서 높은 펄프 함량이 대장균에 큰 영향을 미치지는 않았지만 초음파를 S. 아우레우스에 덜 치명적으로 만들었다는 것이 밝혀졌지만 압력이 적용되지 않았다는 점에 유의해야합니다. 높은 압력하에서 초음파 처리는 초음파 캐비테이션을 크게 강화하고 더 점성 액체에서 미생물 불활성화. 초음파 치료는 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) 급진적 인 청소 활동에 의해 결정된 항산화 활성에 큰 영향을 미치지 않았지만 총 페놀 함량을 크게 증가시켰습니다. 치료는 또한 더 높은 균일성으로 더 안정적인 주스귀착됩니다. (2020년 바폴리 외)

그람 양성 및 그람 음성 박테리아의 초음파 불활성화

리스테리아 단세포 유전자 또는 황색포도상구균과 같은 그램 양성 박테리아는 일반적으로 그람 음성 박테리아보다 더 저항력이 있고 두꺼운 세포벽으로 인해 더 긴 치료 기간 동안 PEF, HPP 및 마노 초음파 처리 (MS)와 같은 저온 살균 기술을 견딜 수 있는 것으로 알려져 있습니다. 그람 음성 박테리아는 두 개가 – 외부 1개 및 세포질 1개 – 그(것)들 중 펩티도글리칸의 얇은 층을 가진 지질 세포 막, 그(것)들을 초음파 불활성화에 더 영향을 받기 쉽게 합니다. 다른 한편으로는, 그람 양성 박테리아는 저온 살균 처리에 대하여 그(것)들에게 더 많은 저항을 주는 두꺼운 펩티도글리칸 벽을 가진 단 하나 지질 막을 가지고 있습니다. 과학적 조사는 그람 음성 및 그람 양성 박테리아에 전원 초음파의 효과를 비교하고 그람 음성 박테리아에 강한 억제 효과가 있었다는 것을 발견했다. (2009년 몬센 외) 그람 양성 박테리아는 더 강렬한 초음파 조건, 즉 더 높은 진폭, 더 높은 온도, 더 높은 압력 및/또는 더 긴 초음파 처리 시간을 요구합니다. Hielscher 초음파 시스템은 매우 높은 진폭을 제공 할 수 있으며 높은 온도와 가압 유동 세포 반응기로 작동 할 수 있습니다. 이것은 심지어 매우 저항하는 박테리아 균주를 비활성화하기 위해 강렬한 초음파 처리 / 열 - 마노 초음파 처리를 할 수 있습니다.

열두막 균의 초음파 불활성화

열두막 박테리아는 살아남을 수있는 박테리아입니다, 다양한 정도, 저온 살균 과정. 박테리아의 열두막 종은 바실러스, 클로스트리듐 및 엔테로치치를 포함한다. "그러나 10분 동안 80%의 진폭에서 초음파는 탈지 우유에 B. 응고란과 A. flavithermus의 식물 세포를 각각 4.53, 4.26 로그에 의해 비활성화하였다. 저온 살균의 결합 된 치료 (63도 C / 30 분) 다음 초음파 완전히 탈지 우유에이 세포의 약 6 cfu / mL을 로그 제거. (2014년 카날 외)

고성능 초음파 저온 살균 장비

Hielscher 초음파는 음식에 전원 초음파의 적용에 오랜 경험이 & 음료 산업뿐만 아니라 다른 많은 산업 지점. 당사의 초음파 프로세서에는 세척이 간편한(깨끗한 CIP/살균 식 SIP)가 장착되어 있으며, 유량 전지(젖은 부품)가 장착되어 있습니다. 힐셔 초음파’ 산업용 초음파 프로세서는 매우 높은 진폭을 제공 할 수 있습니다. 최대 200μm의 진폭은 24/7 작동에서 쉽게 연속하게 실행할 수 있습니다. 높은 진폭은 더 저항하는 세균 (예를 들면, 그람 양성 박테리아)를 비활성화하는 것이 중요합니다. 더 높은 진폭을 위해 사용자 정의 초음파 sonotrodes를 사용할 수 있습니다. 모든 소노로드 및 초음파 유동 세포 반응기는 높은 온도와 압력하에서 작동할 수 있어 신뢰할 수 있는 열 마노 초음파 처리및 매우 효과적인 저온 살균을 가능하게 합니다.
최첨단 기술, 고성능 및 정교한 소프트웨어로 Hielscher 초음파’ 식품 저온 살균 라인에서 신뢰할 수있는 작업 말. 작은 설치 공간과 다재다능한 설치 옵션을 갖춘 Hielscher 초음파 는 기존 생산 라인에 쉽게 통합되거나 복고풍으로 장착할 수 있습니다.
초음파 저온 살균 시스템의 기능과 기능에 대해 자세히 알아보려면 저희에게 연락하십시오. 우리는 당신과 함께 응용 프로그램을 논의하는 것을 기쁘게 생각합니다!
아래 표는 초음파 장비의 대략적인 처리 용량을 보여줍니다.