Ultrazvočna pasterizacija je netermalni sterilizacija proces za inaktiviranje mikrobov, kot so E.coli, Pseudomonas fluorescens, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Bacillus coagulans, Anoxybacillus flavithermus med mnogimi drugimi za preprečevanje mikrobne pokvaritve in doseganje dolgoročne stabilnosti hrane in pijač.

Netermalna pasterizacija hrane & Pijače po sonication

Ultrazvočna pasterizacija je netermalna alternativna tehnologija, ki se uporablja za uničevanje ali deaktiviranje organizmov in encimov, ki prispevajo k pokvari hrane. Ultrasonication se lahko uporablja za pasteurize v posodi živila, mleko, mleka, jajca, sokov, pijače z nizko vsebnostjo alkohola, in drugih tekočih živil. Ultrasonication sam, kot tudi ultrazvok v kombinaciji s povišano toploto in tlačne razmere (znan kot termo-mano-sonication) lahko učinkovito pasteurize sokov, mleka, mleka, tekočih jajc in drugih živilskih izdelkov. Sofisticirano ultrazvočno zdravljenje pasterizacije se odlično uporablja za tradicionalne tehnike pasterizacije, saj ultrazvok ne vpliva škodljivo na vsebnost hranil in fizikalne lastnosti tretiranih živil. Uporaba ultrazvoka ali termo-mano-sonication za pasteurize tekoče hrane izdelkov lahko zagotovi izdelek, bogat s hranili, z višjo kakovostjo kot tradicionalni visokotemperaturni kratek čas (HTST) način pasterizacije.
Raziskave, kot so beslar et al. (2015), so pokazale, da ultrazvočno zdravljenje lahko zagotovi pomembne prednosti za obdelavo sokov, vključno z okrepljenimi dejavniki kakovosti, kot so donos, ekstrakcija, oblačnost, reološke lastnosti in barve, kot tudi rok trajanja.

Oblivi preživetja escherichia coli (a) in Staphylococcus aureus (b) v jabolčni soku po ultrazvočni obdelavi (UT) pri različnih temperaturah in po toplotni obdelavi (HT) pri enakih temperaturah.
slika in študija: Baboli et al. 2015

Kako ultrazvočna pasterizacija deluje?

Ultrazvočna inaktivacija in uničenje mikrobov je netermalna tehnika, kar pomeni, da njegovo glavno delovno načelo ne temelji na vročini. Ultrazvočno pasterizacijo povzročajo predvsem učinki akustične kavitacije. Pojav akustične / ultrazvočne kavitacije je znan po lokalnih visokih temperaturah, pritiskih in ustreznih različnih, ki se pojavljajo v in okoli minuto kavitacijo mehurčki. Poleg tega akustična kavitacija ustvarja zelo intenzivne omejevalne sile, tekoča letala in turbulence. Te uničujoče sile povzročajo obsežne poškodbe na mikrobnih celicah, tako perforacijo celic in motnje. Perforacija celic in motnje so edinstveni učinki, ki jih najdemo v ultrazvočno obdelanih celicah, ki jih povzročajo predvsem tekoča letala, ki nastanejo s kavitacijo.

Ultrazvočna pasterizacija temelji na akustični kavitacijski in njenih hidrodinamičnih omejevskih silah

Zakaj Sonication Excels Tradicionalna pasterizacija

Industrija živil in pijač pogosto uporablja konvencionalno pasterizacijo za inaktiviranje ali uboj mikrobov, kot so bakterije, kvas in glive za preprečevanje mikrobne razvajenosti ter za daljšo življenjsko dobo in stabilnost njihovih izdelkov. Običajna pasterizacija deluje s kratko obdelavo pri povišanih temperaturah običajno pod 100 °C (212°F). Točna temperatura in trajanje se običajno prilagodita specifičnim živilom in mikrobom, ki jih je treba inaktivira. Učinkovitost procesa pasterizacije določa mikrobna stopnja inaktivacije, ki se meri kot zmanjšanje dnevnika. Zmanjšanje dnevnika meri odstotek inaktiviranih mikrobov pri določeni temperaturi v določenem času. Na pogoje temperaturne obdelave in stopnje mikrobne inaktivacije vplivajo vrsta mikrobov in sestava živila. Tradicionalna pasterizacija na osnovi toplote ima več slabosti, ki segajo od neučinkovite mikrobne inaktivacije, negativnih učinkov na živilski izdelek in neenakega ogrevanja prek obdelanega izdelka. Pomanjkanje ogrevanja s kratkim trajanjem pasterizacije ali prenisko temperaturo ima nizka stopnja zmanjšanja loga in posledične mikrobne razvajenosti. Preveč toplotne obdelave lahko povzroči poslabšanje proizvodov, kot so opečenih okusov, in manj gostote hranil zaradi uničenih temperaturno občutljivih hranil.

Slabosti konvencionalne pasterizacije

• lahko uniči ali poškoduje pomembna hranila
• lahko povzročijo neukrotene okuse
• visoke energetske zahteve
• neučinkovit proti patogenom, odpornim na toploto
• ne uporablja za vsak živilski proizvod

Ultrazvočna pasterizacija mlečnih

Sonication, termo-sonication in termo-mano-sonication habve so bili široko raziskani za pasterizacijo mleka in mlečnih izdelkov. Na primer, ugotovilo se je, da ultrazvok odpravlja razvajanje in potencialne patogene na nič ali na ravni, sprejemljive z južnoafriško in britansko zakonodajo o mleku, tudi če so bile pred zdravljenjem prisotne začetne inokulumne obremenitve 5× višje od dovoljenih. Število preživetih celic E. coli se je po 10,0 min ultrasonikacije zmanjšalo za 100%. Poleg tega se je izkazalo, da je bilo število fluorescenov pseudomonasa zmanjšano za 100 % po 6,0 min, listeria monocytogenes pa za 99 % po 10,0 min. (Cameron et al. 2009)
Raziskave so pokazale tudi, da lahko termo-sonication inaktivira Listeria in mezofilne bakterije v surovem celem mleku. Ultrazvok se je izkazal za sledljivo tehnologijo za pasterizacijo in homogenizacijo mleka, ki je imela krajše čase obdelave brez pomembnih sprememb vsebnosti pH in mlečne kisline, skupaj z boljšim videzom in doslednostjo v primerjavi s konvencionalno toplotno obdelavo. Ta dejstva so ugodna pri številnih vidikih predelave mlečnih proizvodov. (Bermúdez-Aguirre et al. 2009)

Ultrazvočna pasterizacija sokov in sadnih purees

Ultrazvočna pasterizacija je bila uporabljena kot učinkovita in hitra alternativna pasterizacija tehnike za inaktiviranje Escherichia coli in Staphylococcus aureus v jabolčni sok. Ko je bil jabolčni sok brez celuloze ultrazvočno obdelan, je bil 5-logni čas zmanjšanja 35 s za E. coli pri 60degC in 30 s za S. aureus pri 62degC. Čeprav so v študiji ugotovili, da je visoka vsebnost celuloze naredila ultrazvok manj smrtonosen za S. aureus, medtem ko ni pomembno vplivala na E. coli, je treba o tem vedeti, da pritisk ni bil uporabljen. Sonication pod povišanimi pritiski bistveno zaostri ultrazvočno kavitacijo in s tem mikrobno inaktivacijo v bolj viskoznih tekočinah. Ultrazvočno zdravljenje ni pomembno vplivalo na antioksidacitno aktivnost, ki jo je določilo 2,2-difenil-1-picrylhydrazyl (DPPH) radikalno aktivnost skavenging, vendar je znatno povečal skupno fenolično vsebino. Zdravljenje je povzročilo tudi stabilnejši sok z večjo enakomernostjo. (prim. Baboli et al. 2020)

Ultrazvočna inaktivacija gram-pozitivnih in gram-negativnih bakterij

Za gramske pozitivne bakterije, kot so Listeria monocytogenes ali Staphylococcus aureus, je splošno znano, da so bolj odporne od gram-negativnih bakterij in prenesejo tehnologije pasterizacije, kot so PEF, HPP in mano-sonication (MS) za daljša obdobja zdravljenja zaradi debelejših celičnih sten. Gram-negativne bakterije imajo dve – en zunanji in en citoplazmični – lipidnih celičnih membran s tanko plastjo peptidoglikana med njimi, zaradi česar so bolj dovzetne za ultrazvočno inaktivacijo. Po drugi strani pa imajo gram-pozitivne bakterije le eno lipidno membrano z debelejšo peptidoglikan steno, kar jim daje večjo odpornost proti tretmajem pasterizacije. Znanstvene preiskave so primerjale učinek ultrazvoka moči na gram-negativne in gram-pozitivne bakterije in ugotovile, da ima močnejši zaviralni učinek na gram-negativne bakterije. (prim. Monsen et al. 2009) Gram-pozitivne bakterije zahtevajo intenzivnejša ultrazvočna stanja, torej višje amplitude, višje temperature, višje pritiske in/ali daljši čas sonicije. Hielscher Ultrasonics's power-ultrazvok sistemi lahko dostavijo zelo visoke amplitude in se lahko upravlja pri povišanih temperaturah in s pretočni-celični reaktorji. To omogoča intenzivno sonication / termo-mano-sonication, da se inaktivira tudi zelo odporne bakterije sevi.

Ultrazvočna inaktivacija termoduričnih bakterij

Termodurične bakterije so bakterije, ki lahko preživijo, do raznih obsežnosti, pasterizacijo proces. Termodurične vrste bakterij so Bacillus, Clostridium in Enterococci. "Ultrasonication na 80% amplitude za 10 min, vendar, inaktivira vegetativnih celic B. koagulans in A. flavithermus v posneto mleko za 4,53, oziroma 4,26 hlodi. Kombinirano zdravljenje pasterizacije (63 stopinj C/30 min), ki mu je sledila ultrasonication, je popolnoma odpravilo približno 6 cfu/ml teh celic v posnetem mleku." (Khanal et al. 2014)

Ultrazvočna oprema za pasterizacijo z visoko zmogljivostjo

Hielscher Ultrasonics je dolgo izkušen v uporabi moči ultrazvok v hrani & industrije pijač ter številnih drugih industrijskih vej. Naši ultrazvočni procesorji so opremljeni s sonotrodi in pretočnimi celicami (čisto-na mestu CIP / steriliz-in-in-place SIP) sonotrodi in pretok-celice (vlažilni deli). Hielscher Ultrasonics’ industrijski ultrazvočni predelovalci lahko dostavijo zelo visoke amplitude. Amplitude do 200μm je mogoče enostavno neprekinjeno izvajati v 24/7 operaciji. Visoke amplitude so pomembne za inaktiviranje odpornih mikrobov (npr. gram pozitivnih bakterij). Za še višje amplitude so na voljo prilagojeni ultrazvočni sonotrodi. Vse sonotrode in ultrazvočne pretočne celične reaktorje je mogoče upravljati pod povišanimi temperaturami in tlaki, kar omogoča zanesljivo termo-mano-sonication in zelo učinkovito pasterizacijo.
Najmotejša tehnologija, visoko zmogljiva in prefinjena programska oprema naredijo Hielscher Ultrasonics’ zanesljivi delovni konji v vrstici za pasterizacijo hrane. Z majhnim odtisom in vsestransko namestitev možnosti, Hielscher ultrasonicators lahko enostavno vključite ali retro-fited v obstoječih proizvodnih linij.
Prosimo, kontaktirajte nas, da izvemo več o funkcijah in zmogljivosti naših ultrazvočnih pasterizacijskih sistemov. Z veseljem bomo z vami razpravljali o vaši prijavi!
V spodnji tabeli vam daje podatek o približni zmogljivosti obdelave naših ultrasonicators: