Ультразвуковая пастеризация является нетермальным процессом стерилизации для инактивации микробов, таких как E.coli, Pseudomonas fluorescens, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Bacillus coagulans, Anoxybacillus flavithermus среди многих других для предотвращения микробного порчи и достижения долгосрочной стабильности продуктов питания и напитков.

Нетермальная пастеризация продуктов питания & Напитки от Sonication

Ультразвуковая пастеризация является нетермальной альтернативной технологией, которая используется для уничтожения или деактивации организмов и ферментов, которые способствуют порчи пищи. Ультразвук можно использовать для пастеризации консервов, молока, молочных продуктов, яиц, соков, напитков с низким содержанием алкоголя и других жидких продуктов. Ультразвук только, а также ультразвук в сочетании с повышенным теплом и давлением условиях (известный как термо-мано-sonication) может эффективно пастеризовать соки, молоко, молочные продукты, жидкие яйца и другие пищевые продукты. Сложная ультразвуковая пастеризация превосходит традиционные методы пастеризации, так как ультразвук не оказывает негативного влияния на содержание питательных веществ и физические характеристики обработанных пищевых продуктов. Использование ультразвука или термо-мано-sonication для того, чтобы пастеризовать жидкие пищевые продукты может обеспечить богатый питательными веществами продукт с более высоким качеством, чем традиционные высокотемпо температуре короткого времени (HTST) пастеризации метод.
Исследования, такие как Beslar et al. (2015), показали, что ультразвуковая обработка может обеспечить значительные преимущества для обработки соков, включая повышенные факторы качества, такие как урожайность, добыча, облачность, реологические свойства и цвет, а также срок годности.

Кривые выживаемости кишечной палочки (а) и золотистого стафилококка (б) в яблочном соке после ультразвукового лечения (UT) при различных температурах и после тепловой обработки (HT) при одинаковых температурах.
фото и исследование: Baboli et al. 2015

Как работает ультразвуковая пастеризация?

Ультразвуковая инактивация и уничтожение микробов является нетомной техникой, а значит, ее основной принцип работы не основан на тепле. Ультразвуковая пастеризация вызвана главным образом эффектами акустической кавитации. Явление акустической / ультразвуковой кавитации известен своими локально высокими температурами, давлением и соответствующими дифференциалами, которые возникают в и вокруг мельчайших пузырьков кавитации. Кроме того, акустическая кавитация генерирует очень интенсивные силы стрижки, жидкие струи и турбулентности. Эти разрушительные силы наносят значительный ущерб микробным клеткам, такие как перфорация клеток и нарушение. Перфорация клеток и нарушение являются уникальными эффектами, найденными в ультрасонически обработанных клетках, вызванных главным образом жидкими струями, генерируемыми кавитацией.

Ультразвуковая пастеризация основана на акустической кавитации и ее гидродинамических силах стрижки

Почему Sonication превосходит традиционную пастеризацию

Пищевая промышленность и индустрия напитков широко применяет традиционную пастеризацию для инактивации или уничтожения микробов, таких как бактерии, дрожжи и грибы, чтобы предотвратить микробную порчу и дать их продукции более длительный срок годности и стабильность. Обычная пастеризация работает путем короткой обработки при повышенных температурах, обычно ниже 100 градусов по Цельсию (212 градусов по Фаренгейту). Точная температура и продолжительность, как правило, приспосабливаются к конкретному пищевой продукт и микробов, которые должны быть инактивированы. Эффективность процесса пастеризации определяется скоростью инактивации микробов, которая измеряется как уменьшение журнала. Уменьшение журнала измеряет процент инактивированных микробов при определенной температуре в течение определенного времени. Условия температурной обработки и скорость инактивации микробов влияют на тип микробов, а также состав пищевого продукта. Традиционная пастеризация на тепловой основе имеет несколько недостатков, начиная от недостаточной микробной инактивации, негативного воздействия на пищевой продукт, а также неравномерного нагрева через обработанный продукт. Недостаточное нагревание за счет короткой продолжительности пастеризации или слишком низкой температуры приводит к низкой скорости сокращения бревен и последующей микробной порчи. Слишком большая тепловая обработка может привести к ухудшению качества продукта, например, к сжиганию ароматизаторов и меньшей плотности питательных веществ из-за разрушенных чувствительных к температуре питательных веществ.

Недостатки традиционной пастеризации

• может уничтожить или повредить важные питательные вещества
• может вызвать вне вкусы
• высокие потребности в энергии
• неэффективным против убить жаростойких патогенов
• не применимо к каждому пищевому продукту

Ультразвуковая пастеризация молочных продуктов

Обработка ультразвуком, термообработка ультразвуком и термомано-обработка ультразвуком широко исследовались для пастеризации молока и молочных продуктов. Например, было обнаружено, что ультразвук устраняет порчу и потенциальные патогены до нуля или до уровней, приемлемых для законодательства Южной Африки и Великобритании о молоке, даже когда первоначальные нагрузки инокулята на 5× выше, чем разрешено, присутствовали до обработки. Количество жизнеспособных клеток кишечной палочки было снижено на 100% после 10,0 минут ультразвука. Кроме того, было показано, что жизнеспособное количество Pseudomonas fluorescens было снижено на 100% через 6,0 мин, а Listeria monocytogenes было уменьшено на 99% через 10,0 мин. (Cameron et al. 2009)
Исследования также показали, что термо-sonication может инактивировать Listeria innocua и мезофильных бактерий в сыром цельном молоке. Было показано, что ультразвук является жизнеспособной технологией пастеризации и гомогенизации молока, что свидетельствует о более коротком времени обработки без существенных изменений в содержании рН и молочной кислоты, а также с лучшим внешним видом и консистенцией по сравнению с обычной термической обработкой. Эти факты выгодны во многих аспектах молочной переработки. (Бермедес-Агирре и др. 2009)

Ультразвуковая пастеризация соков и фруктовых пюре

Ультразвуковая пастеризация применялась в качестве эффективного и быстрого альтернативного метода пастеризации для инактивации кишечной палочки и золотистого стафилококка в яблочном соке. Когда мякоть свободного яблочного сока была ультрасонически обработана, 5-журнал время сокращения было 35 с для кишечной палочки при 60degC и 30 с для S. aureus на 62degC. Хотя в исследовании было установлено, что высокое содержание целлюлозы сделало ультразвук менее смертоносным для S. aureus, хотя он не оказал существенного влияния на кишечную палочку, следует отметить, что давление не применялось. Соника при повышенном давлении значительно усиливает ультразвуковую кавитацию и тем самым микробную инактивацию в более вязких жидкостях. Ультразвуковое лечение не оказало существенного влияния на антиоксидантную активность, определяемую 2,2-дифенилом-1-пикрилгидразилом (ДППГ) радикальной активностью очистки, но значительно увеличило общее содержание фенола. Лечение также привело к более стабильному соку с более высокой однородностью. (cf. Baboli et al. 2020)

Ультразвуковая инактивация грамположительных и грамотрицательных бактерий

Грамположительных бактерий, таких как Listeria monocytogenes или staphylococcus золотистый, как правило, как известно, более устойчивы, чем грамотрицательных бактерий и выдерживать пастеризации технологий, таких как PEF, ГЭС и мано-sonication (MS) в течение более длительных периодов лечения из-за толще клеточных стенок. Грам-отрицательные бактерии имеют два – один внешний и один цитоплазмический – мембраны липидных клеток с тонким слоем пептидогликана среди них, что делает их более восприимчивыми к ультразвуковой инактивации. С другой стороны, грамположительных бактерий имеют только одну липидную мембрану с толще стенки пептидогликан, что дает им больше устойчивости против пастеризации лечения. Научные исследования сравнили влияние УЗИ власти на грамотрицательных и грамположительных бактерий и обнаружили, что он оказывает более сильное ингибирующее воздействие на грамотрицательных бактерий. (cf. Монсен и др. 2009) Грамположительных бактерий требуют более интенсивных ультразвуковых условий, т.е. более высоких амплитуд, более высоких температур, более высокого давления и/или более длительного времени звуковой сигнализации. Системы УЗИ Hielscher Ultrasonics могут обеспечить очень высокие амплитуды и могут эксплуатироваться при повышенных температурах и с реакторами с герметичными потоковыми клетками. Это позволяет интенсивной sonication / термо-мано-sonication для того, чтобы инактивировать даже очень устойчивые штаммы бактерий.

Ультразвуковая инактивация термоморических бактерий

Термоморические бактерии являются бактериями, которые могут выжить, в той или иной степени, процесс пастеризации. Термоюрные виды бактерий включают Bacillus, Clostridium и Enterococci. "Ультразвуковое при 80% амплитуде в течение 10 мин, однако, инактивировало вегетативные клетки B. coagulans и A. flavithermus в обезжиренном молоке на 4,53 и 4,26 бревна, соответственно. Комбинированная обработка пастеризации (63 градуса С/30 мин), за которой следует ультразвук, полностью устранила примерно 6 кфу/мл этих клеток в обезжиренном молоке». (Ханал и др. 2014)

Высоко производительное ультразвуковое оборудование пастеризации

Hielscher Ultrasonics имеет давний опыт применения ультразвука питания в пище & индустрии напитков, а также многих других промышленных отраслей. Наши ультразвуковые процессоры оснащены простыми в очистке (чистые на месте CIP / стерилизовать на месте SIP) sonotrodes и поток-клеток (мокрые части). Хиэльшер Ультразвуковая’ промышленные ультразвуковые процессоры могут обеспечить очень высокие амплитуды. Амплитуды до 200 мкм могут быть легко непрерывно запущены в 24 / 7 операции. Высокие амплитуды важны для инактивации более устойчивых микробов (например, грамположительных бактерий). Для еще более высоких амплитуд доступны индивидуальные ультразвуковые сонотроды. Все сонотроды и ультразвуковые реакторы клеток потока могут эксплуатироваться при повышенных температурах и давлении, что обеспечивает надежную термомано-звуковость и высокоэффективную пастеризацию.
Современные технологии, высокая производительность и сложное программное обеспечение делают Hielscher Ultrasonics’ надежная работа лошадей в вашей линии пастеризации пищи. С небольшим объемом и универсальными вариантами установки, ультразвуковые системы Hielscher могут быть легко интегрированы или ретро-приспособлены к существующим производственным линиям.
Пожалуйста, свяжитесь с нами, чтобы узнать больше об особенностях и возможностях наших ультразвуковых систем пастеризации. Мы будем рады обсудить Ваше заявление с Вами!
В приведенной ниже таблице приведена приблизительная производительность наших ультразвуковых аппаратов: