Pasterizimi me ultratinguj i ushqimeve të lëngshme

Pasterizimi me ultratinguj është një proces jotermik sterilizimi për të çaktivizuar mikrobe si E.coli, Pseudomonas fluorescens, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Bacillus coagulans, Anoxybacillus flavithermus dhe shumë të tjera, për të parandaluar prishjen mikrobike dhe për të arritur qëndrueshmëri afatgjatë të ushqimeve dhe pijeve.

Pasterizimi jotermik i ushqimeve dhe pijeve me sonikim

Pasterizimi me ultratinguj është një teknologji alternative jotermike që përdoret për të shkatërruar ose çaktivizuar organizmat dhe enzimat që kontribuojnë në prishjen e ushqimeve. Trajtimi me ultratinguj mund të përdoret për të pasterizuar ushqime të konservuara, qumësht, produkte të qumështit, vezë, lëngje, pije me përmbajtje të ulët alkooli dhe ushqime të tjera të lëngshme. Trajtimi vetëm me ultratinguj, si edhe ultratingujt e kombinuar me kushte të temperaturës dhe presionit të rritur (të njohur si termo-mano-sonikim), mund të pasterizojnë me efikasitet lëngje, qumësht, produkte të qumështit, vezë të lëngshme dhe produkte të tjera ushqimore. Një trajtim i sofistikuar pasterizimi me ultratinguj i tejkalon teknikat tradicionale të pasterizimit, pasi ultratingujt nuk ndikojnë negativisht në përmbajtjen e lëndëve ushqyese dhe në karakteristikat fizike të produkteve ushqimore të trajtuara. Përdorimi i ultratingujve ose i termo-mano-sonikimit për të pasterizuar produkte ushqimore të lëngshme mund të sigurojë një produkt të pasur me lëndë ushqyese dhe me cilësi më të lartë sesa metoda tradicionale e pasterizimit në temperaturë të lartë për kohë të shkurtër (HTST).
Studime kërkimore si ai i Beslar et al. (2015) zbuluan se trajtimi me ultratinguj mund të ofrojë përparësi të konsiderueshme për përpunimin e lëngjeve, duke përfshirë përmirësimin e faktorëve të cilësisë, si rendimenti, ekstraktimi, turbullira, vetitë reologjike dhe ngjyra, si edhe të afatit të ruajtjes.

Lakoret e mbijetesës së Escherichia coli (a) dhe Staphylococcus aureus (b) në lëngun e mollës pas trajtimit me ultratinguj (UT) në temperatura të ndryshme dhe pas trajtimit termik (HT) në të njëjtat temperatura.
figura dhe studimi: Baboli et al. 2015

Si funksionon pasterizimi me ultratinguj?

Çaktivizimi dhe shkatërrimi i mikrobeve me ultratinguj është një teknikë jotermike, që do të thotë se parimi kryesor i funksionimit të saj nuk bazohet në nxehtësi. Pasterizimi me ultratinguj shkaktohet kryesisht nga efektet e kavitacionit akustik. Fenomeni i kavitacionit akustik / me ultratinguj njihet për temperaturat dhe presionet e larta lokale, si edhe për diferencat përkatëse të tyre, që shfaqen brenda dhe përreth flluskave shumë të vogla të kavitacionit. Për më tepër, kavitacioni akustik gjeneron forca prerëse shumë intensive, rryma të vrullshme lëngu dhe turbulenca. Këto forca shkatërruese shkaktojnë dëmtime të mëdha në qelizat mikrobike, si shpimi dhe shpërbërja e qelizave. Shpimi dhe shpërbërja e qelizave janë efekte unike që vërehen në qelizat e trajtuara me ultratinguj dhe që shkaktohen kryesisht nga rrymat e vrullshme të lëngut të gjeneruara nga kavitacioni.

Pasterizimi me ultratinguj bazohet në kavitacionin akustik dhe në forcat e tij prerëse hidrodinamike

Pse sonikimi e tejkalon pasterizimin tradicional

Industria e ushqimeve dhe pijeve e përdor gjerësisht pasterizimin konvencional për të inaktivizuar ose vrarë mikrobe si bakteret, majatë dhe kërpudhat, për të parandaluar prishjen mikrobike dhe për t’u siguruar produkteve të saj afat më të gjatë ruajtjeje dhe qëndrueshmëri. Pasterizimi konvencional kryhet nëpërmjet një trajtimi të shkurtër në temperatura të ngritura, zakonisht nën 100°C (212°F). Temperatura dhe kohëzgjatja e saktë zakonisht përshtaten sipas produktit ushqimor specifik dhe mikrobeve që duhen inaktivizuar. Efektiviteti i një procesi pasterizimi përcaktohet nga shkalla e inaktivizimit mikrobik, e cila matet si reduktim logaritmik. Reduktimi logaritmik mat përqindjen e mikrobeve të inaktivizuara në një temperaturë të caktuar gjatë një kohe të caktuar. Kushtet e trajtimit termik dhe shkalla e inaktivizimit mikrobik ndikohen nga lloji i mikrobeve dhe nga përbërja e produktit ushqimor. Pasterizimi tradicional me bazë nxehtësinë ka disa mangësi, duke përfshirë inaktivizimin e pamjaftueshëm mikrobik, efektet negative mbi produktin ushqimor dhe ngrohjen e pabarabartë në të gjithë produktin e trajtuar. Ngrohja e pamjaftueshme për shkak të një kohëzgjatjeje tepër të shkurtër të pasterizimit ose të një temperature tepër të ulët çon në një shkallë të ulët reduktimi logaritmik dhe në prishje mikrobike të mëvonshme. Trajtimi termik i tepërt mund të shkaktojë përkeqësim të produktit, si shije të padëshiruara djegieje dhe dendësi më të ulët të lëndëve ushqyese për shkak të shkatërrimit të lëndëve ushqyese të ndjeshme ndaj temperaturës.

Mangësitë e pasterizimit konvencional

• mund të shkatërrojë ose dëmtojë lëndë ushqyese të rëndësishme
• mund të shkaktojë shije të padëshiruara
• kërkesa të larta për energji
• joefektiv në vrasjen e patogjenëve rezistentë ndaj nxehtësisë
• nuk është i zbatueshëm për çdo produkt ushqimor

Pasterizimi ultrasonik i produkteve të qumështit

Sonikimi, termosonikimi dhe termomanosonikimi janë studiuar gjerësisht për pasterizimin e qumështit dhe produkteve të qumështit. Për shembull, u zbulua se ultratingulli eliminonte mikroorganizmat shkaktarë të prishjes dhe patogjenët e mundshëm deri në zero ose i ulte në nivele të pranueshme sipas legjislacionit të Afrikës së Jugut dhe atij britanik për qumështin, edhe kur para trajtimit ishin të pranishme ngarkesa fillestare të inokulumit 5× më të larta se ato të lejuara. Numri i qelizave të gjalla të E. coli u reduktua me 100% pas 10,0 min trajtimi me ultratinguj. Gjithashtu, u tregua se numri i qelizave të gjalla të Pseudomonas fluorescens u reduktua me 100% pas 6,0 min dhe ai i Listeria monocytogenes u reduktua me 99% pas 10,0 min. (Cameron et al. 2009)
Studimet treguan gjithashtu se termosonikimi mund të inaktivizojë Listeria innocua dhe bakteret mezofile në qumështin e plotë të papërpunuar. Ultratingulli u tregua një teknologji e zbatueshme për pasterizimin dhe homogjenizimin e qumështit, me kohë më të shkurtra përpunimi pa ndryshime të rëndësishme në pH dhe në përmbajtjen e acidit laktik, si dhe me pamje dhe konsistencë më të mirë krahasuar me trajtimin termik konvencional. Këto fakte janë të favorshme në shumë aspekte të përpunimit të qumështit. (Bermúdez-Aguirre et al. 2009)

Pasterizimi ultrasonik i lëngjeve dhe pureve të frutave

Pasterizimi ultrasonik u zbatua si një teknikë alternative efikase dhe e shpejtë pasterizimi për të inaktivizuar Escherichia coli dhe Staphylococcus aureus në lëngun e mollës. Kur lëngu i mollës pa tul u përpunua me ultratinguj, koha e reduktimit me 5 njësi logaritmike ishte 35 s për E. coli në 60degC dhe 30 s për S. aureus në 62degC. Megjithëse studimi zbuloi se përmbajtja e lartë e tulit e bënte ultratingullin më pak vdekjeprurës për S. aureus, ndërsa nuk kishte efekt të rëndësishëm mbi E. coli, duhet theksuar se nuk u aplikua presion. Sonikimi në presione të ngritura e intensifikon ndjeshëm kavitacionin ultrasonik dhe, rrjedhimisht, inaktivizimin mikrobik në lëngje më viskoze. Trajtimi me ultratinguj nuk pati efekt të rëndësishëm mbi aktivitetin antioksidues të përcaktuar nga aktiviteti i kapjes së radikalit 2,2-difenil-1-pikrilhidrazil (DPPH), por e rriti ndjeshëm përmbajtjen totale fenolike. Trajtimi rezultoi gjithashtu në lëng më të qëndrueshëm me njëtrajtshmëri më të lartë. (shih Baboli et al. 2020)

Inaktivizimi me ultratinguj i baktereve gram-pozitive dhe gram-negative

Bakteret gram-pozitive, si Listeria monocytogenes ose Staphylococcus aureus, përgjithësisht njihen si më rezistente sesa bakteret gram-negative dhe u rezistojnë teknologjive të pasterizimit si PEF, HPP dhe mano-sonikimi (MS) për periudha më të gjata trajtimi për shkak të mureve qelizore më të trasha. Bakteret gram-negative kanë dy membrana qelizore lipidike – një të jashtme dhe një citoplazmatike – me një shtresë të hollë peptidoglikani midis tyre, gjë që i bën më të ndjeshme ndaj inaktivizimit me ultratinguj. Nga ana tjetër, bakteret gram-pozitive kanë vetëm një membranë lipidike me një mur më të trashë peptidoglikani, gjë që u jep më shumë rezistencë ndaj trajtimeve të pasterizimit. Hulumtimet shkencore krahasuan efektin e ultratingujve me fuqi të lartë mbi bakteret gram-negative dhe gram-pozitive dhe zbuluan se ai kishte një efekt frenues më të fortë mbi bakteret gram-negative. (shih Monsen et al. 2009) Bakteret gram-pozitive kërkojnë kushte më intensive të trajtimit me ultratinguj, pra amplituda më të larta, temperatura më të larta, presione më të larta dhe/ose kohë më të gjatë sonikimi. Sistemet e ultratingujve me fuqi të lartë të Hielscher Ultrasonics mund të ofrojnë amplituda shumë të larta dhe mund të funksionojnë në temperatura të ngritura dhe me reaktorë me qeliza rrjedhjeje që mund të vihen nën presion. Kjo mundëson sonikim / termo-mano-sonikim intensiv për të inaktivizuar edhe shtame bakteriale shumë rezistente.

Inaktivizimi me ultratinguj i baktereve termodurike

Bakteret termodurike janë baktere që mund t’i mbijetojnë, në shkallë të ndryshme, procesit të pasterizimit. Llojet e baktereve termodurike përfshijnë Bacillus, Clostridium dhe enterokokët. “Megjithatë, trajtimi me ultratinguj me amplitudë 80% për 10 min i inaktivizoi qelizat vegjetative të B. coagulans dhe A. flavithermus në qumësht të skremuar me përkatësisht 4,53 dhe 4,26 njësi logaritmike. Një trajtim i kombinuar me pasterizim (63 gradë C/30 min), i ndjekur nga trajtimi me ultratinguj, eliminoi plotësisht afërsisht log 6 cfu/mL të këtyre qelizave në qumësht të skremuar.” (Khanal et al. 2014)

Pajisje me performancë të lartë për pasterizim me ultratinguj

Hielscher Ultrasonics ka përvojë shumëvjeçare në zbatimin e ultratingujve me fuqi të lartë në industrinë e ushqimit dhe pijeve, si dhe në shumë degë të tjera industriale. Procesorët tanë me ultratinguj janë të pajisur me sonotroda dhe qeliza rrjedhjeje (pjesët në kontakt me lëngun) që pastrohen lehtë (pastrim në vend CIP / sterilizim në vend SIP). Procesorët industrialë me ultratinguj të Hielscher Ultrasonics mund të ofrojnë amplituda shumë të larta. Amplituda deri në 200µm mund të mbahen lehtësisht në mënyrë të vazhdueshme gjatë funksionimit 24/7. Amplitudat e larta janë të rëndësishme për të inaktivizuar mikrobet më rezistente (p.sh., bakteret gram-pozitive). Për amplituda edhe më të larta, ofrohen sonotroda ultrasonike të përshtatura sipas kërkesave. Të gjitha sonotrodat dhe reaktorët ultrasonikë me qeliza rrjedhjeje mund të funksionojnë në temperatura dhe presione të ngritura, gjë që mundëson termo-mano-sonikim të besueshëm dhe pasterizim shumë efektiv.
Teknologjia më e avancuar, performanca e lartë dhe softueri i sofistikuar i bëjnë pajisjet e Hielscher Ultrasonics mjete pune të besueshme në linjën tuaj të pasterizimit të ushqimit. Duke zënë pak hapësirë dhe duke ofruar mundësi të larmishme instalimi, pajisjet me ultratinguj të Hielscher mund të integrohen lehtësisht në linjat ekzistuese të prodhimit ose të shtohen gjatë modernizimit të tyre.
Ju lutemi, na kontaktoni tani për të mësuar më shumë rreth veçorive dhe kapacitetit të sistemeve tona të pasterizimit me ultratinguj. Do të na vinte mirë të diskutonim me ju për aplikimin tuaj!
Tabela më poshtë ju jep një ide për kapacitetin e përafërt të përpunimit të pajisjeve tona me ultratinguj: