อัลตราโซนิกพาสเจอร์ไรส์เป็นกระบวนการฆ่าเชื้อที่ไม่ใช่ความร้อนเพื่อเปิดใช้งานจุลินทรีย์เช่น E.coli, Pseudomonas fluorescens, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Bacillus coagulans, Anoxybacillus flavithermus ในหมู่คนอื่น ๆ เพื่อป้องกันการเน่าเสียของจุลินทรีย์และบรรลุความมั่นคงในระยะยาวของอาหารและเครื่องดื่ม

การพาสเจอร์ไรส์ที่ไม่ใช่ความร้อนของอาหาร & เครื่องดื่มโดย Sonication

อัลตราโซนิกพาสเจอร์ไรส์เป็นเทคโนโลยีทางเลือกที่ไม่ใช่ความร้อนที่ใช้ในการทําลายหรือปิดการใช้งานสิ่งมีชีวิตและเอนไซม์ที่นําไปสู่การเน่าเสียอาหาร Ultrasonication สามารถใช้ในการพาสเจอร์ไรส์อาหารกระป๋องนมนมไข่น้ําผลไม้เครื่องดื่มที่มีปริมาณแอลกอฮอล์ต่ําและอาหารเหลวอื่น ๆ Ultrasonication เพียงอย่างเดียวเช่นเดียวกับอัลตราซาวนด์รวมกับความร้อนที่สูงขึ้นและเงื่อนไขความดัน (เรียกว่า thermo-mano-sonication) ได้อย่างมีประสิทธิภาพสามารถพาสเจอร์ไรส์น้ําผลไม้นมนมไข่เหลวและผลิตภัณฑ์อาหารอื่น ๆ การรักษาพาสเจอร์ไรส์อัลตราโซนิกที่ซับซ้อนเก่งเทคนิคการพาสเจอร์ไรส์แบบดั้งเดิมเป็นอัลตราซาวนด์ไม่ส่งผลเสียต่อปริมาณสารอาหารและลักษณะทางกายภาพของผลิตภัณฑ์อาหารที่ได้รับการรักษา การใช้อัลตราซาวนด์หรือ thermo-mano-sonication เพื่อพาสเจอร์ไรส์ผลิตภัณฑ์อาหารเหลวสามารถให้ผลิตภัณฑ์ที่อุดมด้วยสารอาหารที่มีคุณภาพสูงกว่าวิธีการพาสเจอร์ไรส์อุณหภูมิสูงแบบดั้งเดิม (HTST)
การศึกษาวิจัยเช่นจาก Beslar et al. (2015) พบว่าการรักษาอัลตราโซนิกสามารถให้ข้อได้เปรียบที่สําคัญสําหรับการประมวลผลของน้ําผลไม้รวมทั้งปัจจัยคุณภาพที่เพิ่มขึ้นเช่นผลผลิตการสกัดความขุ่นมัวคุณสมบัติทางรีโอโลยวิทยาและสีเช่นเดียวกับอายุการเก็บรักษา

เส้นโค้งการอยู่รอดของ Escherichia coli (a) และ Staphylococcus aureus (b) ในน้ําแอปเปิ้ลหลังจากการรักษาด้วยอัลตราซาวนด์ (UT) ที่อุณหภูมิแตกต่างกันและหลังการรักษาความร้อน (HT) ที่อุณหภูมิเดียวกัน
รูปภาพและการศึกษา: Baboli et al. 2015

พาสเจอร์ไรส์อัลตราโซนิกทํางานอย่างไร?

อัลตราโซนิก inactivation และการทําลายของจุลินทรีย์เป็นเทคนิคที่ไม่ใช่ความร้อนซึ่งหมายความว่าหลักการทํางานหลักไม่ได้ขึ้นอยู่กับความร้อน อัลตราโซนิกพาสเจอร์ไรส์ส่วนใหญ่เกิดจากผลกระทบของการเกิดโพรงอากาศอะคูสติก ปรากฏการณ์ของโพรงอากาศอะคูสติก / อัลตราโซนิคเป็นที่รู้จักสําหรับอุณหภูมิสูงในท้องถิ่นความดันและความแตกต่างที่เกี่ยวข้องซึ่งเกิดขึ้นในและรอบ ๆ ฟองอากาศนาที นอกจากนี้โพรงอากาศอะคูสติกสร้างแรงเฉือนที่รุนแรงมากไอพ่นของเหลวและความปั่นป่วน กองกําลังทําลายล้างเหล่านี้ทําให้เกิดความเสียหายอย่างกว้างขวางในเซลล์จุลินทรีย์การเจาะเซลล์และการหยุดชะงักดังกล่าว การเจาะเซลล์และการหยุดชะงักเป็นผลกระทบที่ไม่ซ้ํากันที่พบในเซลล์ที่ได้รับการรักษา ultrasonically ส่วนใหญ่เกิดจากไอพ่นของเหลวที่เกิดจากการเกิดโพรงอากาศ

อัลตราโซนิกพาสเจอร์ไรส์จะขึ้นอยู่กับโพรงอากาศอะคูสติกและแรงเฉือนอุทกพลศาสตร์

ทําไม Sonication ถึงเก่งพาสเจอร์ไรส์แบบดั้งเดิม

อุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่มใช้พาสเจอร์ไรส์ทั่วไปอย่างกว้างขวางเพื่อยับยั้งหรือฆ่าจุลินทรีย์เช่นแบคทีเรียยีสต์และเชื้อราเพื่อป้องกันการเน่าเสียของจุลินทรีย์และทําให้ผลิตภัณฑ์ของพวกเขามีอายุการเก็บรักษาและความมั่นคงยาวนานขึ้น พาสเจอร์ไรส์ทั่วไปทํางานโดยการรักษาสั้น ๆ ที่อุณหภูมิสูงมักจะต่ํากว่า 100 ° C (212 ° F) โดยปกติอุณหภูมิและระยะเวลาที่แน่นอนจะถูกปรับเป็นผลิตภัณฑ์อาหารและจุลินทรีย์ที่เฉพาะเจาะจงซึ่งจะต้องเปิดใช้งาน ประสิทธิภาพของกระบวนการพาสเจอร์ไรส์จะถูกกําหนดโดยอัตราการยกเลิกการเรียกใช้ของจุลินทรีย์ซึ่งวัดเป็นการลดบันทึก การลดบันทึกจะวัดเปอร์เซ็นต์ของจุลินทรีย์ที่เปิดใช้งานในอุณหภูมิที่เฉพาะเจาะจงในช่วงเวลาที่กําหนด เงื่อนไขของการรักษาอุณหภูมิและอัตราการเปิดใช้งานจุลินทรีย์ได้รับอิทธิพลจากประเภทของจุลินทรีย์เช่นเดียวกับองค์ประกอบของผลิตภัณฑ์อาหาร พาสเจอร์ไรส์ที่ใช้ความร้อนแบบดั้งเดิมมีข้อเสียหลายประการตั้งแต่การสูดดมจุลินทรีย์ไม่เพียงพอผลกระทบเชิงลบต่อผลิตภัณฑ์อาหารรวมถึงความร้อนที่ไม่สม่ําเสมอผ่านผลิตภัณฑ์ที่ได้รับการรักษา ความร้อนไม่เพียงพอโดยระยะเวลาการพาสเจอร์ไรส์สั้นหรืออุณหภูมิต่ําเกินไปส่งผลให้อัตราการลดบันทึกต่ําและการเน่าเสียของจุลินทรีย์ที่ตามมา การรักษาความร้อนมากเกินไปอาจทําให้ผลิตภัณฑ์เสื่อมสภาพเช่นรสชาติที่ไหม้และความหนาแน่นของสารอาหารน้อยลงเนื่องจากสารอาหารที่ไวต่ออุณหภูมิที่ถูกทําลาย

ข้อเสียของการพาสเจอร์ไรส์แบบเดิม

• สามารถทําลายหรือทําลายสารอาหารที่สําคัญ
• สามารถทําให้เกิดปิด- รสชาติ
• ความต้องการพลังงานสูง
• ไม่ได้ผลกับการฆ่าเชื้อโรคทนความร้อน
• ไม่สามารถใช้ได้กับผลิตภัณฑ์อาหารทุกรายการ

อัลตราโซนิกพาสเจอร์ไรส์ของนม

Sonication, thermo-sonication และ thermo-mano-sonication habve ได้รับการวิจัยอย่างกว้างขวางสําหรับการพาสเจอร์ไรซ์ของนมและผลิตภัณฑ์นม ตัวอย่างเช่นอัลตราซาวนด์พบว่าสามารถกําจัดการเน่าเสียและเชื้อโรคที่อาจเกิดขึ้นให้เป็นศูนย์หรือในระดับที่ยอมรับได้ตามกฎหมายนมของแอฟริกาใต้และอังกฤษแม้ว่าจะมีปริมาณการฉีดวัคซีนครั้งแรกที่ 5× สูงกว่าที่ได้รับอนุญาตก่อนการรักษาก็ตาม จํานวนเซลล์ที่ทํางานได้ของ. coli ลดลง 100% หลังจาก 10.0 นาทีของ ultrasonication นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่าจํานวนที่ทํางานได้ของ Pseudomonas fluorescens ลดลง 100% หลังจาก 6.0 นาทีและ Listeria monocytogenes ลดลง 99% หลังจาก 10.0 นาที (Cameron et al. 2009)
การวิจัยยังแสดงให้เห็นว่า thermo-sonication สามารถยับยั้งแบคทีเรีย Listeria innocua และ mesophilic ในนมดิบทั้งหมด อัลตราซาวนด์แสดงให้เห็นว่าเป็นเทคโนโลยีที่ทํางานได้สําหรับการพาสเจอร์ไรส์และการทําให้เป็นเนื้อเดียวกันของนมแสดงเวลาการประมวลผลที่สั้นลงโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงที่สําคัญในค่า pH และปริมาณกรดแลคติคพร้อมกับลักษณะที่ดีขึ้นและความสอดคล้องเมื่อเทียบกับการรักษาความร้อนทั่วไป ข้อเท็จจริงเหล่านี้เป็นประโยชน์ในหลาย ๆ ด้านของการแปรรูปนม (เบอร์มูเดซ-อากีร์เร่ เอต อัล. 2009)

อัลตราโซนิกพาสเจอร์ไรส์ของน้ําผลไม้และน้ําซุปข้นผลไม้

พาสเจอร์ไรส์อัลตราโซนิกถูกนํามาใช้เป็นเทคนิคการพาสเจอร์ไรส์ทางเลือกที่มีประสิทธิภาพและรวดเร็วเพื่อยกเลิกการเรียกใช้ Escherichia coli และ Staphylococcus aureus ในน้ําแอปเปิ้ล เมื่อน้ําแอปเปิ้ลเยื่อกระดาษฟรีถูกประมวลผล ultrasonically เวลาลด 5 เข้าสู่ระบบคือ 35 s สําหรับ. coli ที่ 60degC และ 30 s สําหรับ S. aureus ที่ 62degC แม้ว่าในการศึกษาพบว่าปริมาณเยื่อกระดาษสูงทําให้อัลตราซาวนด์ตายน้อยลงเพื่อ S. aureus ในขณะที่มันไม่มีผลกระทบอย่างมีนัยสําคัญต่อ. coli ก็ควรระบุว่าไม่มีการใช้ความดัน Sonication ภายใต้ความดันสูงอย่างมีนัยสําคัญทวีความรุนแรง cavitation ล้ําเสียงและดังนั้นจึงไม่เปิดใช้งานจุลินทรีย์ในของเหลวหนืดมากขึ้น การรักษาอัลตราซาวนด์ไม่มีผลกระทบอย่างมีนัยสําคัญต่อกิจกรรมต้านอนุมูลอิสระที่กําหนดโดย 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) กิจกรรมการขจัดอนุมูลอิสระ แต่มันเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสําคัญปริมาณฟีนอลทั้งหมด การรักษายังส่งผลให้น้ําผลไม้มีเสถียรภาพมากขึ้นด้วยความสม่ําเสมอที่สูงขึ้น (cf. Baboli et al. 2020)

อัลตราโซนิก inactivation ของกรัมบวกและกรัมลบแบคทีเรีย

แบคทีเรียแกรมบวกเช่น Listeria monocytogenes หรือ Staphylococcus aureus เป็นที่รู้จักกันทั่วไปว่ามีความทนทานมากกว่าแบคทีเรียแกรมลบและทนต่อเทคโนโลยีการพาสเจอร์ไรส์เช่น PEF, HPP และ mano-sonication (MS) เป็นเวลานานกว่าเนื่องจากผนังเซลล์หนา แบคทีเรียแกรมลบมีสอง – หนึ่งภายนอกและหนึ่งไซโตพลาสมิก – เยื่อหุ้มเซลล์ไขมันที่มีชั้นบาง ๆ ของ peptidoglycan ในหมู่พวกเขาซึ่งทําให้พวกเขาไวต่อการ inactivation ล้ําเสียง ในทางกลับกันแบคทีเรียแกรมบวกมีเพียงเยื่อไขมันเดียวที่มีผนัง peptidoglycan หนาขึ้นซึ่งทําให้พวกเขาทนต่อการรักษาพาสเจอร์ไรส์มากขึ้น การตรวจสอบทางวิทยาศาสตร์เปรียบเทียบผลของอัลตราซาวนด์พลังงานในแบคทีเรียแกรมลบและแกรมบวกและพบว่ามันมีผลยับยั้งที่แข็งแกร่งในแบคทีเรียแกรมลบ (cf. Monsen et al. 2009) แบคทีเรียแกรมบวกต้องการเงื่อนไขอัลตราซาวนด์ที่รุนแรงมากขึ้นเช่นแอมพลิจูดที่สูงขึ้นอุณหภูมิที่สูงขึ้นความดันที่สูงขึ้นและ / หรือเวลา sonication อีกต่อไป ระบบอัลตราซาวนด์พลังงานของ Hielscher Ultrasonics สามารถส่งมอบแอมพลิจูดที่สูงมากและสามารถใช้งานได้ที่อุณหภูมิสูงและมีเครื่องปฏิกรณ์เซลล์ไหลแรงดัน สิ่งนี้ช่วยให้ sonication / thermo-mano-sonication รุนแรงเพื่อยับยั้งสายพันธุ์แบคทีเรียที่ทนต่อแบคทีเรียได้

อัลตราโซนิกการยับยั้งแบคทีเรียเทอร์โมดูริก

แบคทีเรียเทอร์โมดูริกเป็นแบคทีเรียที่สามารถอยู่รอดได้ในระดับที่แตกต่างกันกระบวนการพาสเจอร์ไรส์ แบคทีเรียชนิดเทอร์โมดูริกได้แก่บาซิลลัส, Clostridium และ Enterococci "Ultrasonication ที่ 80% amplitude เป็นเวลา 10 นาที อย่างไรก็ตาม, inactivated เซลล์พืชของ B. coagulans และ A. flavithermus ในนมพร่องมันเนยโดย 4.53, และ 4.26 บันทึก, ตามลําดับ. การรักษารวมของพาสเจอร์ไรส์ (63 องศา C / 30 นาที) ตามด้วย ultrasonication สมบูรณ์กําจัดประมาณเข้าสู่ระบบ 6 cfu / mL ของเซลล์เหล่านี้ในนมพร่องมันเนย" (ขนาล et al. 2014)

อุปกรณ์พาสเจอร์ไรส์อัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูง

Hielscher Ultrasonics มีประสบการณ์ยาวนานในการประยุกต์ใช้อัลตราซาวนด์พลังงานในอาหาร & อุตสาหกรรมเครื่องดื่มเช่นเดียวกับสาขาอุตสาหกรรมอื่นๆของ โปรเซสเซอร์ล้ําเสียงของเรามีการติดตั้ง sonotrodes ทําความสะอาดง่าย (สะอาดในสถานที่ CIP / ฆ่าเชื้อในสถานที่ SIP) sonotrodes และเซลล์ไหล (ส่วนเปียก) Hielscher Ultrasonics’ โปรเซสเซอร์ล้ําอุตสาหกรรมสามารถส่งมอบแอมพลิจูดสูงมาก แอมพลิจูดสูงสุด 200μm สามารถรันได้อย่างต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมง แอมพลิจูดสูงเป็นสิ่งสําคัญในการยับยั้งจุลินทรีย์ที่ทนมากขึ้น (เช่นแบคทีเรียแกรมบวก) สําหรับแอมพลิจูดที่สูงขึ้น sonotrodes ล้ําเสียงที่กําหนดเองที่มีอยู่ sonotrodes และเครื่องปฏิกรณ์เซลล์ไหลล้ําทั้งหมดสามารถดําเนินการภายใต้อุณหภูมิสูงและความดันซึ่งจะช่วยให้มีความน่าเชื่อถือ thermo-mano-sonication และพาสเจอร์ไรส์ที่มีประสิทธิภาพสูง
เทคโนโลยีที่ทันสมัยซอฟต์แวร์ประสิทธิภาพสูงและมีความซับซ้อนทําให้ Hielscher Ultrasonics’ ม้าทํางานที่เชื่อถือได้ในสายพาสเจอร์ไรส์อาหารของคุณ ด้วยรอยขนาดเล็กและตัวเลือกการติดตั้งที่หลากหลาย Hielscher ultrasonicators สามารถรวมได้อย่างง่ายดายหรือติดตั้งย้อนยุคในสายการผลิตที่มีอยู่
โปรดติดต่อเราเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับคุณสมบัติและความสามารถของระบบพาสเจอร์ไรส์อัลตราโซนิกของเรา เรายินดีที่จะหารือเกี่ยวกับใบสมัครของคุณกับคุณ!
ตารางด้านล่างนี้จะช่วยให้คุณมีข้อบ่งชี้ของความจุในการประมวลผลโดยประมาณของ ultrasonicators ของเรา: