Ултразвучна пастеризација течне хране

Ултразвучна пастеризација је процес нетермалне стерилизације за инактивацију микроба као што су Е.цоли, Псеудомонас флуоресценс, Листериа моноцитогенес, Стапхилоцоццус ауреус, Бациллус цоагуланс, Анокибациллус флавитхермус између многих других како би се спречило микробно кварење и постигла дуготрајна стабилност хране и пића.

Нетермална пастеризација хране & Соницатион напитци

Ултразвучна пастеризација је нетермална алтернативна технологија која се користи за уништавање или деактивацију организама и ензима који доприносе кварењу хране. Ултразвук се може користити за пастеризацију конзервиране хране, млека, млечних производа, јаја, сокова, пића са ниским садржајем алкохола и друге течне хране. Сама ултразвук, као и ултразвук у комбинацији са условима повишене топлоте и притиска (познати као термо-мано-сонизација) могу ефикасно пастеризовати сокове, млеко, млечне производе, течна јаја и друге прехрамбене производе. Софистицирани ултразвучни третман пастеризације надмашује традиционалне технике пастеризације јер ултразвук не утиче негативно на садржај хранљивих материја и физичке карактеристике третираних прехрамбених производа. Коришћење ултразвука или термо-мано-соникације у циљу пастеризације течних прехрамбених производа може да обезбеди производ богат хранљивим материјама са вишим квалитетом од традиционалне методе пастеризације на високој температури (ХТСТ).
Истраживачке студије као што су Беслар ет ал. (2015) су открили да ултразвучни третман може да пружи значајне предности за прераду сокова, укључујући побољшане факторе квалитета, као што су принос, екстракција, замућеност, реолошка својства и боја, као и рок трајања.

Криве преживљавања Есцхерицхиа цоли (а) и Стапхилоцоццус ауреус (б) у соку од јабуке након ултразвучног третмана (УТ) на различитим температурама и након топлотног третмана (ХТ) на истим температурама.
слика и студија: Баболи и др. 2015

Како функционише ултразвучна пастеризација?

Ултразвучна инактивација и уништавање микроба је нетермална техника, што значи да њен главни принцип рада није заснован на топлоти. Ултразвучна пастеризација је узрокована углавном ефектима акустичне кавитације. Феномен акустичне/ултразвучне кавитације је познат по својим локално високим температурама, притисцима и одговарајућим разликама, који се јављају уи око малих кавитационих мехурића. Штавише, акустична кавитација ствара веома интензивне силе смицања, млазове течности и турбуленције. Ове деструктивне силе изазивају велика оштећења на микробним ћелијама, као што су перфорација и поремећај ћелија. Перфорација и прекид ћелије су јединствени ефекти који се налазе у ултразвучно третираним ћелијама узроковани углавном млазом течности који настаје кавитацијом.

Ултразвучна пастеризација се заснива на акустичној кавитацији и њеним хидродинамичким силама смицања

Зашто соникација надмашује традиционалну пастеризацију

Индустрија хране и пића широко примењује конвенционалну пастеризацију како би инактивирала или убила микробе као што су бактерије, квасац и гљивице како би спречила микробно кварење и дала својим производима дужи рок трајања и стабилност. Конвенционална пастеризација функционише кратким третманом на повишеним температурама обично испод 100°Ц (212°Ф). Тачна температура и трајање се обично прилагођавају специфичном прехрамбеном производу и микробима, који морају бити инактивирани. Ефикасност процеса пастеризације је одређена брзином микробне инактивације, која се мери као лог редукција. Смањење дневника мери проценат инактивираних микроба на одређеној температури током одређеног времена. На услове температурне обраде и брзину микробне инактивације утичу врста микроба као и састав прехрамбеног производа. Традиционална пастеризација заснована на топлоти има неколико недостатака у распону од недовољне микробне инактивације, негативних ефеката на прехрамбени производ као и неравномерног загревања кроз третирани производ. Недовољно загревање до кратког трајања пастеризације или прениска температура доводи до ниске стопе редукције трупаца и накнадног микробног кварења. Превише топлотне обраде може да изазове пропадање производа као што су загорени мириси и мања густина хранљивих материја због уништених хранљивих материја осетљивих на температуру.

Недостаци конвенционалне пастеризације

• може уништити или оштетити важне хранљиве материје
• може изазвати непријатан укус
• високи енергетски захтеви
• неефикасан против убијања патогена отпорних на топлоту
• није применљиво на сваки прехрамбени производ

Ултразвучна пастеризација млека

Соникација, термо-сонизација и термо-мано-сонизација су широко истражена за пастеризацију млека и млечних производа. На пример, откривено је да ултразвук елиминише кварење и потенцијалне патогене на нулу или на нивое прихватљиве јужноафричким и британским законодавством о млеку, чак и када је пре третмана било присутно почетно оптерећење инокулума од 5 пута веће од дозвољеног. Број живих ћелија Е. цоли смањен је за 100% након 10,0 минута ултразвучне обраде. Штавише, показано је да је број живих бактерија Псеудомонас флуоресценс смањен за 100% након 6,0 минута, а Листериа моноцитогенес је смањен за 99% након 10,0 минута. (Цамерон ет ал. 2009)
Истраживања су такође показала да термосонификација може инактивирати Листериа инноцуа и мезофилне бактерије у сировом пуномасном млеку. Показало се да је ултразвук одржива технологија за пастеризацију и хомогенизацију млека, која показује краће време обраде без значајних промена у пХ вредности и садржају млечне киселине, уз бољи изглед и конзистенцију у поређењу са конвенционалном термичком обрадом. Ове чињенице су корисне у многим аспектима прераде млека. (Бермудез-Агуирре ет ал. 2009.)

Ултразвучна пастеризација сокова и воћних пиреа

Ултразвучна пастеризација је примењена као ефикасна и брза алтернативна техника пастеризације у циљу инактивације Есцхерицхиа цоли и Стапхилоцоццус ауреус у соку од јабуке. Када је сок од јабуке без пулпе обрађен ултразвучно, време редукције од 5 лог је било 35 с за Е. цоли на 60°Ц и 30 с за С. ауреус на 62°Ц. Иако је у студији утврђено да висок садржај пулпе чини ултразвук мање смртоносним за С. ауреус, док није имао значајан утицај на Е. цоли, треба напоменути да није вршен притисак. Соникација под повишеним притисцима значајно интензивира ултразвучну кавитацију и самим тим микробну инактивацију у вискознијим течностима. Третман ултразвуком није имао значајан утицај на антиоксидативну активност утврђену активношћу уклањања радикала 2,2-дифенил-1-пикрилхидразил (ДППХ), али је значајно повећао укупан садржај фенола. Третман је такође резултирао стабилнијим соком са већом уједначеношћу. (уп. Баболи ет ал. 2020)

Ултразвучна инактивација грам-позитивних и грам-негативних бактерија

Грам позитивне бактерије, као што су Листериа моноцитогенес или Стапхилоцоццус ауреус, су генерално познато да су отпорније од грам-негативних бактерија и да издржавају технологије пастеризације као што су ПЕФ, ХПП и мано-соникација (МС) током дужих периода третмана због дебљих ћелија зидови. Грам-негативне бактерије имају два – један спољашњи и један цитоплазматски – липидне ћелијске мембране са танким слојем пептидогликана међу њима, што их чини подложнијим ултразвучној инактивацији. С друге стране, грам-позитивне бактерије имају само једну липидну мембрану са дебљим зидом пептидогликана, што им даје већу отпорност на третмане пастеризације. Научна истраживања су упоређивала ефекат ултразвука на грам-негативне и грам-позитивне бактерије и открила да има јачи инхибиторни ефекат на грам-негативне бактерије. (цф. Монсен ет ал. 2009) Грам-позитивне бактерије захтевају интензивније ултразвучне услове, тј. веће амплитуде, више температуре, веће притиске и/или дуже време ултразвучне обраде. Хиелсцхер Ултрасоницс-ови енергетски ултразвучни системи могу да испоруче веома велике амплитуде и могу да раде на повишеним температурама и са реакторима са проточним ћелијама под притиском. Ово омогућава интензивну соникацију/термо-мано-сонизацију како би се инактивирали чак и врло отпорни сојеви бактерија.

Ултразвучна инактивација термодуричких бактерија

Термодуричне бактерије су бактерије које могу да преживе, у различитим размерама, процес пастеризације. Термодуричке врсте бактерија укључују Бациллус, Цлостридиум и Ентероцоцци. „Ултразвук при 80% амплитуде током 10 минута, међутим, инактивирао је вегетативне ћелије Б. цоагуланс и А. флавитхермус у обраном млеку за 4,53, односно 4,26 лог. Комбиновани третман пастеризације (63 степена Ц/30 мин) праћен ултразвуком потпуно је елиминисао приближно лог 6 цфу/мЛ ових ћелија у обраном млеку. (Кханал ет ал. 2014)

Ултразвучна опрема за пастеризацију високих перформанси

Хиелсцхер Ултрасоницс има дугогодишње искуство у примени ултразвука снаге у храни & индустрије пића као и многе друге индустријске гране. Наши ултразвучни процесори су опремљени сонотродама и проточним ћелијама (мокри делови) које се лако чисте (ЦИП за чишћење на месту / стерилизација на месту СИП). Хиелсцхер Ултрасоницс’ индустријски ултразвучни процесори могу да испоруче веома велике амплитуде. Амплитуде до 200 µм могу се лако радити у континуитету у раду 24/7. Велике амплитуде су важне за инактивацију отпорнијих микроба (нпр. грам-позитивне бактерије). За још веће амплитуде, доступне су прилагођене ултразвучне сонотроде. Све сонотроде и ултразвучни реактори са проточним ћелијама могу да раде под повишеним температурама и притисцима, што омогућава поуздану термо-мано-сонизацију и високо ефикасну пастеризацију.
Најсавременија технологија, врхунски и софистицирани софтвер чине Хиелсцхер Ултрасоницс’ поуздани радни коњи у вашој линији за пастеризацију хране. Са малим отиском и разноврсним могућностима инсталације, Хиелсцхер ултрасоникатори се могу лако интегрисати или накнадно уградити у постојеће производне линије.
Молимо контактирајте нас да сазнате више о карактеристикама и могућностима наших ултразвучних система за пастеризацију. Биће нам драго да разговарамо о вашој пријави са вама!
Табела у наставку даје вам индикацију приближних капацитета обраде наших ултразвучних апарата: