Ultraljud pastörisering är en icke-termisk sterilisering process för att inaktivera mikrober som E.coli, Pseudomonas fluorescens, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Bacillus coagulans, Anoxybacillus flavithermus bland många andra för att förhindra mikrobiellt byte och uppnå långsiktig stabilitet av mat och drycker.

Icke-termisk pastörisering av livsmedel & Drycker av Sonication

Ultraljud pastörisering är en icke-termisk alternativ teknik som används för att förstöra eller avaktivera organismer och enzymer som bidrar till mat spoilage. Ultraljud kan användas för att pastörisera konserver, mjölk, mejeriprodukter, ägg, juice, drycker med låg alkoholhalt, och andra flytande livsmedel. Ultraljud ensam samt ultraljud i kombination med förhöjd värme och tryck villkor (känd som termo-mano-ultraljudsbehandling) kan effektivt pastörisera juice, mjölk, mejeriprodukter, flytande ägg och andra livsmedelsprodukter. En sofistikerad ultraljud pastörisering behandling utmärker traditionella pastörisering tekniker som ultraljud inte negativ effekt näringsinnehållet och fysiska egenskaper behandlade livsmedelsprodukter. Använda ultraljud eller termo-mano-ultraljudsbehandling för att pastörisera flytande livsmedelsprodukter kan ge en näringsrik produkt med en högre kvalitet än den traditionella hög temperatur kort tid (HTST) pastörisering metod.
Forskningsstudier som från Beslar et al. (2015) fann att ultraljudsbehandling kan ge betydande fördelar för bearbetning av juice inklusive förbättrade kvalitetsfaktorer, såsom avkastning, extraktion, grumlighet, reologiska egenskaper och färg samt hållbarhet.

Överlevnadskurvor av Escherichia coli (a) och Staphylococcus aureus (b) i äppeljuice efter Ultraljudsbehandling (UT) vid olika temperaturer och efter Värmebehandling (HT) vid samma temperaturer.
bild och studie: Baboli et al. 2015

Hur fungerar Ultraljud Pastörisering Arbete?

Ultraljud inaktivering och förstörelse av mikrober är en icke-termisk teknik, vilket innebär att dess huvudsakliga arbetsprincip inte bygger på värme. Ultraljud pastörisering orsakas främst av effekterna av akustisk kavitation. Fenomenet akustisk / ultraljud kavitation är känd för sina lokalt höga temperaturer, tryck, och respektive differentialer, som uppstår i och runt minut kavitation bubblor. Vidare genererar akustisk kavitation mycket intensiva skjuvkrafter, vätskestrålar och turbulenser. Dessa destruktiva krafter orsakar omfattande skador på mikrobiella celler, sådan cellperforering och störningar. Cellperforering och störningar är unika effekter som finns i ultraljud-behandlade celler som orsakas främst av de flytande jets genereras av kavitation.

Ultraljud pastörisering bygger på akustisk kavitation och dess hydrodynamiska skjuvkrafter

Varför Sonication excels traditionell pastörisering

Livsmedels- och dryckesindustrin tillämpar konventionell pastörisering allmänt för att inaktivera eller döda mikrober som bakterier, jäst och svampar för att förhindra mikrobiellt byte och för att ge sina produkter en längre hållbarhet och stabilitet. Konventionella pastörisering fungerar genom en kort behandling vid förhöjda temperaturer på vanligtvis under 100 ° C (212 ° F). Den exakta temperaturen och varaktigheten anpassas normalt till den specifika livsmedelsprodukten och mikroberna, som måste inaktiveras. Effektiviteten hos en pastöriseringsprocess bestäms av den mikrobiella inaktiveringshastigheten, som mäts som loggreduktion. Loggreduktionen mäter andelen inaktiverade mikrober vid en specifik temperatur under en viss tid. Temperaturbehandlingens förhållanden och mikrobiell inaktiveringshastighet påverkas av typen av mikrober samt sammansättningen av livsmedelsprodukten. Traditionell värmebaserad pastörisering har flera nackdelar som sträcker sig från otillräcklig mikrobiell inaktivering, negativa effekter på livsmedelsprodukten samt ojämn uppvärmning genom den behandlade produkten. Otillräcklig uppvärmning genom att kort pastörisering varaktighet eller för låg temperatur resulterar i en låg log minskningshastighet och efterföljande mikrobiell spoilage. För mycket värmebehandling kan orsaka produktförsämring såsom brända off-smaker, och mindre näringstäthet på grund av förstörda temperaturkänsliga näringsämnen.

Nackdelar med konventionell Pastörisering

• kan förstöra eller skada viktiga näringsämnen
• kan orsaka off-smaker
• höga energikrav
• ineffektiva mot döda värmebeständiga patogener
• inte tillämpligt på varje livsmedelsprodukt

Ultraljud Pastörisering av Mejeri

Ultraljudsbehandling, termo-ultraljudsbehandling och termo-mano-ultraljudsbehandling habve varit allmänt undersökt för pastörisering av mjölk och mejeriprodukter. Till exempel visade sig ultraljud eliminera förstörelse och potentiella patogener till noll eller till nivåer som är acceptabla enligt sydafrikansk och brittisk mjölklagstiftning, även när initiala inokulumbelastningar på 5× högre än tillåtet var närvarande före behandlingen. Livskraftiga celltal av E. coli reducerades med 100% efter 10.0 min ultraljud. Vidare visades att livskraftiga räkningar av Pseudomonas fluorescens reducerades med 100% efter 6,0 min och Listeria monocytogenes reducerades med 99% efter 10,0 min. (Cameron et al. 2009)
Forskning visade också att termo-ultraljudsbehandling kan inaktivera Listeria innocua och mesofila bakterier i obehandlad helmjölk. Ultraljud visade sig vara en livskraftig teknik för pastörisering och homogenisering av mjölk, uppvisar kortare handläggningstider utan viktiga förändringar i pH och mjölksyra innehåll, tillsammans med bättre utseende och konsekvens jämfört med konventionella termisk behandling. Dessa fakta är fördelaktiga i många aspekter av mejeri bearbetning. (Bermúdez-Aguirre m.fl. 2009)

Ultraljud Pastörisering av juicer och puréer frukt

Ultraljud pastörisering tillämpades som en effektiv och snabb alternativ pastörisering teknik i syfte att inaktivera Escherichia coli och Staphylococcus aureus i äppeljuice. När massafri äppeljuice var ultraljud bearbetas, 5-log minskningstiden var 35 s för E. coli vid 60degC och 30 s för S. aureus vid 62degC. Även i studien konstaterades att hög massahalt gjorde ultraljud mindre dödliga för S. aureus, medan det hade någon signifikant effekt på E. coli, Det bör noteras att inget tryck tillämpades. Ultraljudsbehandling under förhöjda tryck intensifierar avsevärt ultraljud kavitation och därigenom mikrobiell inaktivering i mer trögflytande vätskor. Ultraljud behandling hade ingen signifikant effekt på antioxidant verksamhet bestäms av 2,2-difenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) radikal rensning verksamhet, men det ökade betydligt den totala fenolhalt. Behandlingen resulterade också i mer stabil juice med högre enhetlighet. (jfr Baboli m.fl. 2020)

Ultraljud inaktivering av grampositiva och gramnegativa bakterier

Gram positiva bakterier, såsom Listeria monocytogenes eller Staphylococcus aureus, är i allmänhet kända för att vara mer resistenta än gramnegativa bakterier och motstå pastöriseringsteknologier som PEF, HPP och mano-ultraljudsbehandling (MS) under en längre behandlingsperioder på grund av tjockare cellväggar. Gramnegativa bakterier har två – en extern och en cytoplasmatisk – lipidcellmembran med ett tunt lager av peptidoglykan bland dem, vilket gör dem mer mottagliga för ultraljud inaktivering. Å andra sidan har grampositiva bakterier endast ett enda lipidmembran med en tjockare peptidoglykan vägg, vilket ger dem mer motstånd mot pastöriseringsbehandlingar. Vetenskapliga undersökningar jämförde effekten av power ultraljud på gramnegativa och grampositiva bakterier och fann att det hade en starkare hämmande effekt på gramnegativa bakterier. (jfr Monsen et al. 2009) Grampositiva bakterier kräver mer intensiva ultraljudsförhållanden, dvs högre amplituder, högre temperaturer, högre tryck och/eller längre ultraljudsbehandlingstid. Hielscher Ultrasonics power-ultraljudssystem kan leverera mycket höga amplituder och kan drivas vid förhöjda temperaturer och med tryckbara flödescellsreaktorer. Detta möjliggör intensiv ultraljudsbehandling / termo-mano-ultraljudsbehandling för att inaktivera även mycket resistenta bakterier stammar.

Ultraljud inaktivering av termoduric bakterier

Termoduric bakterier är bakterier som kan överleva, i varierande utsträckning, pastöriseringsprocessen. Termodurisk art av bakterier inkluderar Bacillus, Clostridium och Enterokocker. "Ultraljud vid 80% amplitud för 10 min dock inaktiveras vegetativa cellerna i B. koagulans och A. flavithermus i skummjölk med 4,53, och 4,26 stockar, respektive. En kombinerad behandling av pastörisering (63 grader C/30 min) följt av ultraljud helt elimineras cirka log 6 cfu/mL av dessa celler i skummjölk." (Khanal et al. 2014)

Högpresterande ultraljud Pastörisering utrustning

Hielscher Ultrasonics är lång erfarenhet av tillämpningen av makt ultraljud i maten & dryckesindustri samt många andra industrigrenar. Våra ultraljud processorer är utrustade med lätt att rengöra (ren-på-plats CIP / sterilisera-på plats SIP) sonotrodes och flöde-celler (de våta delarna). Hielscher Ultrasonics’ industriella ultraljud processorer kan leverera mycket höga amplituder. Amplituder på upp till 200μm kan enkelt köras kontinuerligt i 24/7 drift. Höga amplituder är viktiga för att inaktivera mer resistenta mikrober (t.ex. grampositiva bakterier). För ännu högre amplituder finns anpassade ultraljudssonotrodes. Alla sonotrodes och ultraljud flöde cell reaktorer kan drivas under förhöjda temperaturer och tryck, vilket möjliggör en tillförlitlig termo-mano-ultraljudsbehandling och mycket effektiv pastörisering.
Toppmodern teknik, hög prestanda och sofistikerad programvara gör Hielscher Ultrasonics’ pålitliga arbetshästar i din mat pastörisering linje. Med ett litet fotavtryck och mångsidiga installationsalternativ kan Hielschers ultraljudsermatorer enkelt integreras eller eftermonteras i befintliga produktionslinjer.
Vänligen kontakta oss veta att lära sig mer om funktioner och förmåga våra ultraljud pastörisering system. Vi skulle vara glada att diskutera din ansökan med dig!
Nedanstående tabell ger dig en indikation på hur mycket våra ultraljudsapparater kan hantera: