Pasteurizarea cu ultrasunete a alimentelor lichide

Pasteurizarea cu ultrasunete este un proces de sterilizare non-termică pentru a inactiva microbi, ar fi E.coli, Pseudomonas fluorescens, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Bacillus coagulans, Anoxybacillus flavithermus, printre multe altele, pentru a preveni deteriorarea microbiană și pentru a atinge stabilitatea pe termen lung a alimentelor și băuturilor.

Pasteurizarea non-termică a alimentelor & Băuturi după Sonicare

Pasteurizarea cu ultrasunete este o tehnologie alternativă non-termică, care este folosit pentru a distruge sau dezactiva organismele și enzimele care contribuie la deteriorarea alimentelor. Ultrasonication poate fi folosit pentru a pasteuriza alimente conservate, lapte, lactate, ouă, sucuri, băuturi cu conținut scăzut de alcool, și alte alimente lichide. Ultrasonication singur, precum și ultrasunete combinate cu condiții ridicate de căldură și presiune (cunoscut sub numele de termo-mano-sonicare) poate pasteuriza eficient sucuri, lapte, lactate, ouă lichide și alte produse alimentare. Un tratament sofisticat de pasteurizare cu ultrasunete excelează tehnici tradiționale de pasteurizare ca ultrasunete nu afectează negativ conținutul de nutrienți și caracteristicile fizice ale produselor alimentare tratate. Folosind ultrasunete sau termo-mano-sonicare în scopul de a pasteuriza produse alimentare lichide poate oferi un produs bogat în nutrienți, cu o calitate mai mare decât metoda tradițională de scurt timp de înaltă temperatură (HTST) pasteurizare.
Studii de cercetare, ar fi de la Beslar et al. (2015) a constatat că tratamentul cu ultrasunete poate oferi avantaje semnificative pentru prelucrarea sucurilor, inclusiv factori de calitate îmbunătățită, ar fi randamentul, extracția, nebulozitatea, proprietățile reologice, și culoare, precum și termenul de valabilitate.

Curbele de supraviețuire ale Escherichia coli (a) și Staphylococcus aureus (b) în suc de mere după tratamentul cu ultrasunete (UT) la temperaturi diferite și după tratamentul termic (HT) la aceleași temperaturi.
imagine și studiu: Baboli et al. 2015

funcționează pasteurizarea cu ultrasunete?

Inactivarea cu ultrasunete și distrugerea microbilor este o tehnică non-termică, ceea ce înseamnă că principiul său principal de lucru nu se bazează pe căldură. Pasteurizarea cu ultrasunete este cauzată în principal de efectele cavitației acustice. Fenomenul de cavitație acustică / ultrasonicadă este cunoscut pentru temperaturile sale ridicate la nivel local, presiunile și diferențialele respective, care apar în și în jurul bulelor de cavitație minut. În plus, cavitația acustică generează forțe de forfecare foarte intense, jeturi lichide și turbulență. Aceste forțe distructive provoacă daune extinse asupra celulelor microbiene, astfel de perforație celulară și perturbare. Perforarea celulară și perturbarea sunt efecte unice găsite în celulele tratate cu ultrasunete cauzate în principal de jeturi de lichid generate de cavitație.

Pasteurizarea cu ultrasunete se bazează pe cavitația acustică și forțele sale hidrodinamice de forfecare

De ce Sonicare Excelează pasteurizarea tradițională

Industria alimentară și a băuturilor aplică pasteurizarea convențională pe scară largă pentru a inactiva sau ucide microbi, ar fi bacteriile, drojdia și ciupercile, pentru a preveni deteriorarea microbiană și pentru a oferi produselor lor o durată de valabilitate mai lungă și stabilitate. Pasteurizarea convențională funcționează printr-un tratament scurt la temperaturi ridicate de obicei sub 100°C (212°F). Temperatura și durata exactă sunt în mod normal ajustate la produsul alimentar specific și la microbii care trebuie inactivați. Eficacitatea unui proces de pasteurizare este determinată de rata de inactivare microbiană, care se măsoară ca reducere a jurnalului. Reducerea jurnalului măsoară procentul de microbi inactivați la o anumită temperatură într-un anumit timp. Condițiile de tratament al temperaturii și rata de inactivare microbiană sunt influențate de tipul de microbi, precum și de compoziția produsului alimentar. Pasteurizarea tradițională pe bază de căldură are mai multe dezavantaje, de la inactivarea microbiană insuficientă, efecte negative asupra produsului alimentar, precum și încălzire inegală prin produsul tratat. Încălzirea insuficientă până la o durată scurtă de pasteurizare sau la temperaturi prea scăzute duce la o rată scăzută de reducere a buștenilor și la deteriorarea microbiană ulterioară. Prea mult tratament termic poate provoca deteriorarea produsului, ar fi ars off-arome, și mai puțin densitatea de nutrienți din cauza substanțelor nutritive distruse sensibile la temperatură.

Dezavantajele pasteurizării convenționale

• poate distruge sau deteriora nutrienti importanti
• poate provoca off-arome
• cerințe ridicate de energie
• ineficiente împotriva ucide agenți patogeni rezistente la căldură
• nu se aplică fiecărui produs alimentar

Pasteurizarea cu ultrasunete a produselor lactate

Sonicare, termo-sonicare și termo-mano-sonicare habve au fost cercetate pe scară largă pentru pasteurizarea laptelui și a produselor lactate. De exemplu, ultrasunete a fost găsit pentru a elimina deteriorarea și potențialii agenți patogeni la zero sau la niveluri acceptabile de legislația din Africa de Sud și marea Britanie lapte, chiar și atunci când sarcinile inițiale inocul de 5× mai mare decât permise au fost prezente înainte de tratament. Numărul de celule viabile de E. coli au fost reduse cu 100% după 10.0 min de ultrasonication. În plus, s-a demonstrat că numărul de pseudomonas fluorescens a fost redus cu 100% după 6,0 min, iar Listeria monocytogenes a fost redus cu 99% după 10,0 min. (Cameron et al. 2009)
Cercetările au demonstrat, de asemenea, că termo-sonicare poate inactiva Listeria innocua și bacterii mezofilice în laptele crud întreg. Ultrasunetele s-au dovedit a fi o tehnologie viabilă pentru pasteurizarea și omogenizarea laptelui, prezentând timpi de procesare mai mici, fără modificări importante ale pH-ului și ale conținutului de acid lactic, împreună cu un aspect și o consistență mai bune în comparație cu tratamentul termic convențional. Aceste fapte sunt avantajoase în multe aspecte ale prelucrării produselor lactate. (Bermúdez-Aguirre et al. 2009)

Pasteurizarea cu ultrasunete a sucurilor și piureurilor de fructe

Pasteurizarea cu ultrasunete a fost aplicată ca o tehnică de pasteurizare alternativă eficientă și rapidă pentru a inactiva Escherichia coli și Staphylococcus aureus în suc de mere. În cazul în care sucul de mere pulpa liber a fost procesat cu ultrasunete, timpul de reducere 5-log a fost de 35 s pentru E. coli la 60degC și 30 s pentru S. aureus la 62degC. Deși în studiu a fost constatat că conținutul ridicat de pulpă a făcut ultrasunete mai puțin letale pentru S. aureus, în timp ce nu a avut nici un efect semnificativ asupra E. coli, ar trebui remarcat faptul că nu a fost aplicată nici o presiune. Sonicare sub presiuni ridicate intensifică semnificativ cavitația cu ultrasunete și, prin urmare, inactivarea microbiană în lichide mai vâscoase. Tratamentul cu ultrasunete nu a avut nici un efect semnificativ asupra activității antioxidante determinate de 2,2-difenil-1-picrylhydrazyl (DPPH) activitatea radicală de curățare, dar a crescut semnificativ conținutul total de fenolice. Tratamentul a dus, de asemenea, la suc mai stabil, cu o uniformitate mai mare. (vezi Baboli et al. 2020)

Inactivarea cu ultrasunete a bacteriilor Gram-Pozitive și Gram-Negative

Bacteriile gram pozitive, ar fi Listeria monocytogenes sau Staphylococcus aureus, sunt, în general, cunoscute ca fiind mai rezistente decât bacteriile gram-negative și rezistă la tehnologii de pasteurizare, ar fi PEF, HPP și mano-sonicare (SM) pentru perioade mai lungi de tratament din cauza pereților celulari mai groși. Bacteriile gram-negative au două – una externă și una citoplasmatică – membranele celulelor lipidice cu un strat subțire de peptidoglycan printre ele, ceea ce le face mai sensibile la inactivarea cu ultrasunete. Pe de altă parte, bacteriile gram-pozitive au doar o singură membrană lipidică cu un perete peptidoglycan mai gros, ceea ce le oferă mai multă rezistență împotriva tratamentelor de pasteurizare. Investigațiile științifice au comparat efectul ultrasunetelor de putere asupra bacteriilor gram-negative și gram-pozitive și au constatat că aceasta a avut un efect inhibitor mai puternic asupra bacteriilor gram-negative. (vezi Monsen et al. 2009) Bacteriile gram-pozitive necesită condiții mai intense cu ultrasunete, adică amplitudini mai mari, temperaturi mai mari, presiuni mai mari și/sau timp de sonicare mai lung. Hielscher Ultrasonics "putere-ultrasunete sisteme pot oferi amplitudini foarte mari și pot fi operate la temperaturi ridicate și cu reactoare de debit-celule presurizabile. Acest lucru permite sonicare intensă / termo-mano-sonicare, în scopul de a inactiva chiar și tulpini de bacterii foarte rezistente.

Inactivarea cu ultrasunete a bacteriilor termodurice

Bacteriile termodurice sunt bacterii care pot supraviețui, în diferite proporții, procesului de pasteurizare. Speciile termodurice de bacterii includ Bacillus, Clostridium și Enterococci. "Ultrasonication la 80% amplitudine pentru 10 min cu toate acestea, inactivat celulele vegetative de B. coagulans și A. flavithermus în lapte degresat de 4.53, și 4.26 busteni, respectiv. Un tratament combinat de pasteurizare (63 grade C/30 min), urmat de ultrasonication eliminat complet aproximativ log 6 cfu/mL a acestor celule în lapte degresat." (Khanal et al. 2014)

Echipamente de pasteurizare cu ultrasunete de înaltă performanță

Hielscher Ultrasonics este cu experiență îndelungată în aplicarea ultrasunetelor de putere în alimente & industria băuturilor, precum și multe alte ramuri industriale. Procesoarele noastre cu ultrasunete sunt echipate cu ușor de curățat (curat-in-loc CIP / steriliza-in-loc SIP) sonotrodes și celule de flux (părțile umede). Hielscher Ultrasonics’ procesoare industriale cu ultrasunete poate oferi amplitudini foarte mari. Amplitudinile de până la 200μm pot fi ușor de rulat continuu în funcționare 24/7. Amplitudinile mari sunt importante pentru a inactiva microbi mai rezistenți (de exemplu, bacterii gram-pozitive). Pentru amplitudini chiar mai mare, sonotrodes cu ultrasunete personalizate sunt disponibile. Toate sonotrodes și reactoare cu ultrasunete cu celule de flux pot fi operate sub temperaturi ridicate și presiuni, ceea ce permite o termo-mano-sonicare fiabilă și pasteurizare extrem de eficientă.
Tehnologia de ultimă generație, software-ul de înaltă performanță și sofisticat fac Hielscher Ultrasonics’ cai de lucru de încredere în linia de pasteurizare alimente. Cu o amprentă mică și opțiuni de instalare versatile, ultrasonicatoarele Hielscher pot fi ușor integrate sau retro-montate în liniile de producție existente.
Vă rugăm să ne contactați știu pentru a afla mai multe despre caracteristicile și capacitatea de sistemele noastre de pasteurizare cu ultrasunete. Am fi bucuroși să discutăm cererea dumneavoastră cu dvs.!
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității de procesare aproximativă a ultrasonicators noastre: