การพาสเจอร์ไรส์อัลตราโซนิกของอาหารเหลว

การพาสเจอร์ไรส์แบบอัลตราโซนิกเป็นกระบวนการฆ่าเชื้อแบบไม่ใช้ความร้อนเพื่อยับยั้งจุลินทรีย์เช่น E.coli, Pseudomonas fluorescens, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Bacillus coagulans, Anoxybacillus flavithermus และอื่น ๆ อีกมากมายเพื่อป้องกันการเน่าเสียของจุลินทรีย์และบรรลุความเสถียรในระยะยาวของอาหารและเครื่องดื่ม

การพาสเจอร์ไรส์อาหารแบบไม่ใช้ความร้อน & เครื่องดื่มโดย Sonication

การพาสเจอร์ไรส์ด้วยอัลตราโซนิกเป็นเทคโนโลยีทางเลือกที่ไม่ใช่ความร้อนที่ใช้ในการทําลายหรือปิดใช้งานสิ่งมีชีวิตและเอนไซม์ที่ก่อให้เกิดการเน่าเสียของอาหาร อัลตราโซนิกสามารถใช้ในการพาสเจอร์ไรส์อาหารกระป๋องนมนมไข่น้ําผลไม้เครื่องดื่มที่มีปริมาณแอลกอฮอล์ต่ําและอาหารเหลวอื่น ๆ อัลตราโซนิกเพียงอย่างเดียวเช่นเดียวกับอัลตราซาวนด์รวมกับสภาวะความร้อนและความดันที่สูงขึ้น (เรียกว่าเทอร์โมมาโนโซนิเคชั่น) สามารถพาสเจอร์ไรส์น้ําผลไม้นมนมไข่เหลวและผลิตภัณฑ์อาหารอื่น ๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ การพาสเจอร์ไรส์ด้วยอัลตราโซนิกที่ซับซ้อนเหนือกว่าเทคนิคการพาสเจอร์ไรส์แบบดั้งเดิมเนื่องจากอัลตราซาวนด์ไม่ส่งผลเสียต่อปริมาณสารอาหารและลักษณะทางกายภาพของผลิตภัณฑ์อาหารที่ผ่านการบําบัด การใช้อัลตราซาวนด์หรือเทอร์โมมาโนโซนิเคชั่นเพื่อพาสเจอร์ไรส์ผลิตภัณฑ์อาหารเหลวสามารถให้ผลิตภัณฑ์ที่อุดมด้วยสารอาหารที่มีคุณภาพสูงกว่าวิธีการพาสเจอร์ไรส์แบบอุณหภูมิสูงแบบดั้งเดิม
การศึกษาวิจัยเช่น จาก Beslar et al. (2015) พบว่าการบําบัดด้วยอัลตราโซนิกสามารถให้ข้อได้เปรียบที่สําคัญสําหรับการแปรรูปน้ําผลไม้รวมถึงปัจจัยด้านคุณภาพที่เพิ่มขึ้นเช่นผลผลิตการสกัดความขุ่นมัวคุณสมบัติทางรีโอโลยีและสีตลอดจนอายุการเก็บรักษา

เส้นโค้งการรอดชีวิตของ Escherichia coli (a) และ Staphylococcus aureus (b) ในน้ําแอปเปิ้ลหลังการบําบัดด้วยอัลตราซาวนด์ (UT) ที่อุณหภูมิต่างกันและหลังการอบชุบด้วยความร้อน (HT) ที่อุณหภูมิเดียวกัน
ภาพและการศึกษา: Baboli et al. 2015

พาสเจอร์ไรส์อัลตราโซนิกทํางานอย่างไร?

การปิดใช้งานอัลตราโซนิกและการทําลายจุลินทรีย์เป็นเทคนิคที่ไม่ใช่ความร้อนซึ่งหมายความว่าหลักการทํางานหลักไม่ได้ขึ้นอยู่กับความร้อน การพาสเจอร์ไรส์แบบอัลตราโซนิกส่วนใหญ่เกิดจากผลกระทบของโพรงอากาศอะคูสติก ปรากฏการณ์ของโพรงอากาศอะคูสติก / อัลตราโซนิกเป็นที่รู้จักกันดีสําหรับอุณหภูมิสูงในท้องถิ่นความดันและความแตกต่างตามลําดับซึ่งเกิดขึ้นในและรอบ ๆ ฟองอากาศขนาดเล็ก นอกจากนี้โพรงอากาศอะคูสติกยังสร้างแรงเฉือนไอพ่นของเหลวและความปั่นป่วนที่รุนแรงมาก พลังทําลายล้างเหล่านี้ก่อให้เกิดความเสียหายอย่างกว้างขวางต่อเซลล์จุลินทรีย์ เช่น การเจาะของเซลล์และการหยุดชะงัก การเจาะและการหยุดชะงักของเซลล์เป็นผลกระทบเฉพาะที่พบในเซลล์ที่ผ่านการบําบัดด้วยอัลตราโซนิกซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากไอพ่นของเหลวที่เกิดจากโพรงอากาศ

การพาสเจอร์ไรส์แบบอัลตราโซนิกขึ้นอยู่กับโพรงอากาศอะคูสติกและแรงเฉือนอุทกพลศาสตร์

เหตุใด Sonication จึงเป็นเลิศในการพาสก์ไรส์แบบดั้งเดิม

อุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่มใช้พาสเจอร์ไรส์แบบเดิมอย่างกว้างขวางเพื่อยับยั้งหรือฆ่าจุลินทรีย์ เช่น แบคทีเรีย ยีสต์ และเชื้อรา เพื่อป้องกันการเน่าเสียของจุลินทรีย์ และเพื่อให้ผลิตภัณฑ์มีอายุการเก็บรักษาและความเสถียรที่ยาวนานขึ้น การพาสเจอร์ไรส์แบบธรรมดาทํางานโดยการบําบัดระยะสั้นที่อุณหภูมิสูงโดยปกติจะต่ํากว่า 100°C (212°F) โดยปกติอุณหภูมิและระยะเวลาที่แน่นอนจะถูกปรับให้เข้ากับผลิตภัณฑ์อาหารเฉพาะและจุลินทรีย์ซึ่งต้องถูกปิดใช้งาน ประสิทธิผลของกระบวนการพาสเจอร์ไรส์ถูกกําหนดโดยอัตราการยับยั้งการทํางานของจุลินทรีย์ ซึ่งวัดเป็นการลดบันทึก การลดบันทึกจะวัดเปอร์เซ็นต์ของจุลินทรีย์ที่ปิดใช้งานที่อุณหภูมิเฉพาะในช่วงเวลาที่กําหนด เงื่อนไขของการรักษาอุณหภูมิและอัตราการยับยั้งการทํางานของจุลินทรีย์ได้รับอิทธิพลจากชนิดของจุลินทรีย์ตลอดจนองค์ประกอบของผลิตภัณฑ์อาหาร พาสเจอร์ไรส์ด้วยความร้อนแบบดั้งเดิมมีข้อเสียหลายประการตั้งแต่การยับยั้งจุลินทรีย์ไม่เพียงพอผลกระทบด้านลบต่อผลิตภัณฑ์อาหารตลอดจนความร้อนที่ไม่สม่ําเสมอผ่านผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการบําบัด การให้ความร้อนไม่เพียงพอโดยระยะเวลาการพาสเจอร์ไรส์สั้นหรืออุณหภูมิต่ําเกินไปส่งผลให้อัตราการลดบันทึกต่ําและการเน่าเสียของจุลินทรีย์ในภายหลัง การอบชุบด้วยความร้อนมากเกินไปอาจทําให้ผลิตภัณฑ์เสื่อมสภาพ เช่น รสชาติไหม้ และความหนาแน่นของสารอาหารน้อยลงเนื่องจากสารอาหารที่ไวต่ออุณหภูมิถูกทําลาย

ข้อเสียของการพาสเจอร์ไรส์แบบธรรมดา

• สามารถทําลายหรือทําลายสารอาหารที่สําคัญได้
• อาจทําให้เกิดรสชาติผิดปกติได้
• ความต้องการพลังงานสูง
• ไม่ได้ผลในการฆ่าเชื้อโรคทนความร้อน
• ไม่สามารถใช้ได้กับผลิตภัณฑ์อาหารทุกชนิด

การพาสเจอร์ไรส์อัลตราโซนิกของนม

Sonication, thermo-sonication และ thermo-mano-sonication habve ได้รับการวิจัยอย่างกว้างขวางสําหรับการพาสเจอร์ไรส์ของนมและผลิตภัณฑ์นม ตัวอย่างเช่นพบว่าอัลตราซาวนด์สามารถกําจัดการเน่าเสียและเชื้อโรคที่อาจเกิดขึ้นให้เป็นศูนย์หรือในระดับที่กฎหมายนมของแอฟริกาใต้และอังกฤษยอมรับได้แม้ว่าจะมีปริมาณการฉีดวัคซีนเบื้องต้น 5× สูงกว่าที่อนุญาตก่อนการรักษา จํานวนเซลล์ที่มีชีวิตของ. coli ลดลง 100% หลังจากอัลตราโซนิก 10.0 นาที นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่าจํานวน Pseudomonas fluorescens ที่มีชีวิตลดลง 100% หลังจาก 6.0 นาที และ Listeria monocytogenes ลดลง 99% หลังจาก 10.0 นาที (Cameron et al. 2009)
การวิจัยยังแสดงให้เห็นว่าเทอร์โมโซนิกสามารถยับยั้ง Listeria innocua และแบคทีเรีย mesophilic ในนมสดดิบได้ อัลตราซาวนด์แสดงให้เห็นว่าเป็นเทคโนโลยีที่ใช้ได้สําหรับการพาสเจอร์ไรส์และการทําให้เป็นเนื้อเดียวกันของนมโดยแสดงเวลาในการประมวลผลที่สั้นลงโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงที่สําคัญในปริมาณ pH และกรดแลคติกพร้อมกับรูปลักษณ์และความสม่ําเสมอที่ดีขึ้นเมื่อเทียบกับการบําบัดด้วยความร้อนทั่วไป ข้อเท็จจริงเหล่านี้เป็นประโยชน์ในหลาย ๆ ด้านของการแปรรูปนม (Bermúdez-Aguirre et al. 2009)

การพาสเจอร์ไรส์อัลตราโซนิกของน้ําผลไม้และน้ําซุปข้นผลไม้

การพาสเจอร์ไรส์อัลตราโซนิกถูกนําไปใช้เป็นเทคนิคการพาสเจอร์ไรส์ทางเลือกที่มีประสิทธิภาพและรวดเร็วเพื่อยับยั้ง Escherichia coli และ Staphylococcus aureus ในน้ําแอปเปิ้ล เมื่อน้ําแอปเปิ้ลที่ปราศจากเนื้อถูกแปรรูปด้วยอัลตราโซนิก เวลาในการลดลง 5 บันทึกคือ 35 วินาทีสําหรับ. coli ที่ 60 องศาเซลเซียส และ 30 วินาทีสําหรับ S. aureus ที่ 62 องศาเซลเซียส แม้ว่าในการศึกษาจะพบว่าปริมาณเยื่อกระดาษสูงทําให้อัลตราซาวนด์เป็นอันตรายต่อ S. aureus น้อยลง แม้ว่าจะไม่มีผลอย่างมีนัยสําคัญต่อ. coli แต่ก็ควรสังเกตว่าไม่มีการใช้แรงกด Sonication ภายใต้ความดันที่สูงขึ้นทําให้การเกิดโพรงอากาศอัลตราโซนิกเข้มข้นขึ้นอย่างมีนัยสําคัญและด้วยเหตุนี้การยับยั้งการทํางานของจุลินทรีย์ในของเหลวที่มีความหนืดมากขึ้น การรักษาด้วยอัลตราซาวนด์ไม่มีผลอย่างมีนัยสําคัญต่อฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระที่กําหนดโดยกิจกรรมการกําจัดอนุมูลอิสระ 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) แต่จะเพิ่มปริมาณฟีนอลิกทั้งหมดอย่างมีนัยสําคัญ การรักษายังส่งผลให้น้ําผลไม้มีเสถียรภาพมากขึ้นและมีความสม่ําเสมอสูงขึ้น (อ้างอิง Baboli et al. 2020)

การยับยั้งการทํางานของแบคทีเรียแกรมบวกและแกรมลบอัลตราโซนิก

แบคทีเรียแกรมบวกเช่น Listeria monocytogenes หรือ Staphylococcus aureus เป็นที่ทราบกันโดยทั่วไปว่ามีความต้านทานมากกว่าแบคทีเรียแกรมลบและทนต่อเทคโนโลยีการพาสเจอร์ไรส์เช่น PEF, HPP และ mano-sonication (MS) สําหรับระยะเวลาการรักษาที่ยาวนานขึ้นเนื่องจากผนังเซลล์หนาขึ้น แบคทีเรียแกรมลบมีสอง – หนึ่งภายนอกและหนึ่งไซโตพลาสซึม – เยื่อหุ้มเซลล์ไขมันที่มีชั้นบาง ๆ ของ peptidoglycan ซึ่งทําให้มีความอ่อนไหวต่อการยับยั้งอัลตราโซนิกมากขึ้น ในทางกลับกันแบคทีเรียแกรมบวกมีเยื่อหุ้มไขมันเพียงเม็ดเดียวที่มีผนังเปปติโดไกลแคนหนาขึ้นซึ่งทําให้พวกมันมีความต้านทานต่อการพาสเจอร์ไรส์มากขึ้น การสืบสวนทางวิทยาศาสตร์เปรียบเทียบผลของอัลตราซาวนด์พลังงานต่อแบคทีเรียแกรมลบและแกรมบวก และพบว่ามีผลยับยั้งแบคทีเรียแกรมลบที่แข็งแกร่งกว่า (อ้างอิง Monsen et al. 2009) แบคทีเรียแกรมบวกต้องการสภาวะอัลตราซาวนด์ที่เข้มข้นมากขึ้นเช่นแอมพลิจูดที่สูงขึ้นอุณหภูมิสูงขึ้นความดันที่สูงขึ้นและ / หรือเวลาในการ sonication นานขึ้น ระบบอัลตราซาวนด์กําลังของ Hielscher Ultrasound สามารถให้แอมพลิจูดที่สูงมากและสามารถทํางานได้ที่อุณหภูมิสูงและด้วยเครื่องปฏิกรณ์โฟลว์เซลล์ที่มีแรงดัน สิ่งนี้ช่วยให้สามารถ sonication / thermo-mano-sonication ที่เข้มข้นเพื่อยับยั้งแบคทีเรียสายพันธุ์ที่ต้านทานได้มาก

การยับยั้งการทํางานของแบคทีเรียเทอร์โมดูริกอัลตราโซนิก

แบคทีเรียเทอร์โมดูริกเป็นแบคทีเรียที่สามารถอยู่รอดได้ในระดับที่แตกต่างกันในกระบวนการพาสเจอร์ไรส์ แบคทีเรียชนิดเทอร์โมดูริก ได้แก่ Bacillus, Clostridium และ Enterococci "อัลตราโซนิกที่แอมพลิจูด 80% เป็นเวลา 10 นาทีอย่างไรก็ตามทําให้เซลล์พืชของ B. coagulans และ A. flavithermus ในนมพร่องมันเนย 4.53 และ 4.26 บันทึกตามลําดับ การรักษาแบบผสมผสานของพาสเจอร์ไรส์ (63 องศาเซลเซียส / 30 นาที) ตามด้วยอัลตราโซนิกกําจัดเซลล์เหล่านี้ประมาณ 6 cfu / mL ในนมพร่องมันเนยอย่างสมบูรณ์" (Khanal et al. 2014)

อุปกรณ์พาสเจอร์ไรส์อัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูง

Hielscher Ultrasonics มีประสบการณ์มาอย่างยาวนานในการประยุกต์ใช้อัลตราซาวนด์พลังงานในอาหาร & อุตสาหกรรมเครื่องดื่มและสาขาอุตสาหกรรมอื่น ๆ อีกมากมาย โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกของเราติดตั้ง sonotrodes และโฟลว์เซลล์ที่ทําความสะอาดง่าย (CIP ทําความสะอาดในสถานที่ / SIP ฆ่าเชื้อในสถานที่) Hielscher อัลตราโซนิกส์’ โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกอุตสาหกรรมสามารถให้แอมพลิจูดที่สูงมาก แอมพลิจูดสูงถึง 200μm สามารถทํางานต่อเนื่องได้อย่างง่ายดายในการทํางานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน แอมพลิจูดสูงมีความสําคัญต่อการยับยั้งจุลินทรีย์ที่ดื้อยามากขึ้น (เช่น แบคทีเรียแกรมบวก) สําหรับแอมพลิจูดที่สูงขึ้นมี sonotrodes อัลตราโซนิกแบบกําหนดเอง เครื่องปฏิกรณ์เซลล์ไหลอัลตราโซนิกและอัลตราโซนิกทั้งหมดสามารถทํางานได้ภายใต้อุณหภูมิและความดันที่สูงขึ้นซึ่งช่วยให้สามารถพาสเจอร์ไรส์ด้วยเทอร์โมมาโนโซนิกที่เชื่อถือได้และพาสเจอร์ไรส์ที่มีประสิทธิภาพสูง
เทคโนโลยีล้ําสมัย ซอฟต์แวร์ประสิทธิภาพสูง และซับซ้อนทําให้ Hielscher Ultrasonics’ ม้าทํางานที่เชื่อถือได้ในสายการพาสเจอร์ไรส์อาหารของคุณ ด้วยรอยเท้าขนาดเล็กและตัวเลือกการติดตั้งที่หลากหลายเครื่องอัลตราโซนิก Hielscher สามารถรวมหรือติดตั้งเพิ่มเติมเข้ากับสายการผลิตที่มีอยู่ได้อย่างง่ายดาย
โปรดติดต่อเราเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับคุณสมบัติและความสามารถของระบบพาสเจอร์ไรส์อัลตราโซนิกของเรา เรายินดีที่จะหารือเกี่ยวกับใบสมัครของคุณกับคุณ!
ตารางด้านล่างให้ข้อบ่งชี้ถึงความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา: