Sıvı Gıdaların Ultrasonik Pastörizasyonu

Ultrasonik pastörizasyon, mikrobiyal bozulmayı önlemek ve yiyecek ve içeceklerin uzun vadeli stabilitesini sağlamak için E.coli, Pseudomonas fluorescens, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Bacillus coagulans, Anoxybacillus flavithermus gibi mikropları etkisiz hale getirmek için termal olmayan bir sterilizasyon işlemidir.

Gıdaların Isıl Olmayan Pastörizasyonu & Sonication ile İçecekler

Ultrasonik pastörizasyon, gıda bozulmasına katkıda bulunan organizmaları ve enzimleri yok etmek veya etkisiz hale getirmek için kullanılan termal olmayan bir alternatif teknolojidir. Ultrasonikasyon konserve gıdalar, süt, süt ürünleri, yumurta, meyve suları, düşük alkol içerikli içecekler ve diğer sıvı gıdalar pastörize etmek için kullanılabilir. Tek başına ultrasonikasyon ve yüksek ısı ve basınç koşulları (termo-mano-sonication olarak bilinir) ile birlikte ultrason, meyve suları, süt, süt ürünleri, sıvı yumurta ve diğer gıda ürünlerini verimli bir şekilde pastörize edebilir. Sofistike bir ultrasonik pastörizasyon işlemi, ultrason ile muamele edilen gıda ürünlerinin besin içeriğini ve fiziksel özelliklerini olumsuz yönde etkilemediği için geleneksel pastörizasyon tekniklerini mükemmelleştirir. Sıvı gıda ürünlerini pastörize etmek için ultrason veya termo-mano-sonikasyon kullanmak, geleneksel yüksek sıcaklıkta kısa süreli (HTST) pastörizasyon yönteminden daha yüksek kalitede besin açısından zengin bir ürün sağlayabilir.
Beslar ve ark. (2015), ultrasonik tedavinin, verim, ekstraksiyon, bulanıklık, reolojik özellikler ve renk ile raf ömrü gibi gelişmiş kalite faktörleri dahil olmak üzere meyve sularının işlenmesi için önemli avantajlar sağlayabileceğini bulmuştur.

Elma suyunda Escherichia coli (a) ve Staphylococcus aureus'un (b) farklı sıcaklıklarda Ultrason Tedavisi (UT) sonrası ve aynı sıcaklıklarda Isıl İşlem (HT) sonrası sağkalım eğrileri.
resim ve çalışma: Baboli ve ark. 2015

Ultrasonik Pastörizasyon Nasıl Çalışır?

Mikropların ultrasonik inaktivasyonu ve yok edilmesi termal olmayan bir tekniktir, yani ana çalışma prensibi ısıya dayalı değildir. Ultrasonik pastörizasyon, esas olarak akustik kavitasyonun etkilerinden kaynaklanır. Akustik / ultrasonik kavitasyon fenomeni, yerel olarak yüksek sıcaklıkları, basınçları ve dakika kavitasyon kabarcıklarının içinde ve çevresinde meydana gelen ilgili diferansiyelleri ile bilinir. Ayrıca, akustik kavitasyon çok yoğun kesme kuvvetleri, sıvı jetleri ve türbülanslar üretir. Bu yıkıcı kuvvetler, mikrobiyal hücreler üzerinde, hücre delinmesi ve bozulması gibi büyük hasara neden olur. Hücre perforasyonu ve bozulması, esas olarak kavitasyon tarafından üretilen sıvı jetlerin neden olduğu ultrasonik olarak işlenmiş hücrelerde bulunan benzersiz etkilerdir.

Ultrasonik pastörizasyon, akustik kavitasyona ve hidrodinamik kesme kuvvetlerine dayanır

Sonication Neden Geleneksel Pastörizasyondan Üstündür?

Yiyecek ve içecek endüstrisi, mikrobiyal bozulmayı önlemek ve ürünlerine daha uzun raf ömrü ve stabilite kazandırmak için bakteri, maya ve mantar gibi mikropları etkisiz hale getirmek veya öldürmek için geleneksel pastörizasyonu yaygın olarak uygulamaktadır. Geleneksel pastörizasyon, genellikle 100 ° C'nin (212 ° F) altındaki yüksek sıcaklıklarda kısa bir işlemle çalışır. Kesin sıcaklık ve süre normalde belirli gıda ürününe ve etkisiz hale getirilmesi gereken mikroplara göre ayarlanır. Bir pastörizasyon işleminin etkinliği, log azaltma olarak ölçülen mikrobiyal inaktivasyon oranı ile belirlenir. Günlük azaltma, belirli bir süre boyunca belirli bir sıcaklıkta etkisiz hale getirilmiş mikropların yüzdesini ölçer. Sıcaklık işleminin koşulları ve mikrobiyal inaktivasyon oranı, mikropların türünden ve gıda ürününün bileşiminden etkilenir. Geleneksel ısı bazlı pastörizasyon, yetersiz mikrobiyal inaktivasyon, gıda ürünü üzerindeki olumsuz etkiler ve işlenmiş ürün boyunca eşit olmayan ısınma gibi çeşitli dezavantajlara sahiptir. Kısa pastörizasyon süresi veya çok düşük sıcaklık nedeniyle yetersiz ısıtma, düşük kütük azaltma oranına ve ardından mikrobiyal bozulmaya neden olur. Çok fazla ısıl işlem, yanmış tatlar gibi ürün bozulmalarına ve tahrip olmuş sıcaklığa duyarlı besinler nedeniyle daha az besin yoğunluğuna neden olabilir.

Konvansiyonel Pastörizasyonun Dezavantajları

• önemli besin maddelerini yok edebilir veya zarar verebilir
• kötü tatlara neden olabilir
• Yüksek enerji gereksinimleri
• ısıya dayanıklı patojenleri öldürmeye karşı etkisiz
• Her gıda ürünü için geçerli değildir

Süt Ürünlerinin Ultrasonik Pastörizasyonu

Sonikasyon, termo-sonikasyon ve termo-mano-sonication, süt ve süt ürünlerinin pastörizasyonu için yaygın olarak araştırılmıştır. Örneğin, ultrasonun, bozulmayı ve potansiyel patojenleri sıfıra veya Güney Afrika ve İngiliz süt mevzuatı tarafından kabul edilebilir seviyelere indirdiği, tedaviden önce izin verilenden ×5 daha yüksek ilk aşılama yükleri mevcut olsa bile, bulundu. E. coli'nin canlı hücre sayıları, 10.0 dakikalık ultrasonikasyondan sonra% 100 oranında azaltıldı. Ayrıca, canlı Pseudomonas fluorescens sayısının 6.0 dakika sonra 0 oranında azaldığı ve Listeria monocytogenes'in 10.0 dakika sonra � oranında azaldığı gösterilmiştir (Cameron ve ark. 2009)
Araştırmalar ayrıca termo-sonikasyonun çiğ tam yağlı sütte Listeria innocua ve mezofilik bakterileri etkisiz hale getirebileceğini gösterdi. Ultrasonun, sütün pastörizasyonu ve homojenizasyonu için uygun bir teknoloji olduğu, pH ve laktik asit içeriğinde önemli değişiklikler olmadan daha kısa işlem süreleri sergilediği ve geleneksel ısıl işlemle karşılaştırıldığında daha iyi görünüm ve tutarlılık gösterdiği gösterilmiştir. Bu gerçekler, süt ürünleri işlemenin birçok alanında avantajlıdır. (Bermúdez-Aguirre ve ark. 2009)

Meyve Sularının ve Meyve Pürelerinin Ultrasonik Pastörizasyonu

Elma suyunda Escherichia coli ve Staphylococcus aureus'u inaktive etmek için verimli ve hızlı bir alternatif pastörizasyon tekniği olarak ultrasonik pastörizasyon uygulanmıştır. Hamursuz elma suyu ultrasonik olarak işlendiğinde, 5 log indirgeme süresi 60°C'de E. coli için 35 s ve 62°C'de S. aureus için 30 s idi. Çalışmada yüksek pulpa içeriğinin ultrasonu S. aureus için daha az öldürücü hale getirdiği bulunmasına rağmen, E. coli üzerinde anlamlı bir etkisi olmamasına rağmen, herhangi bir baskı uygulanmadığına dikkat edilmelidir. Yüksek basınçlar altında sonikasyon, ultrasonik kavitasyonu ve dolayısıyla daha viskoz sıvılarda mikrobiyal inaktivasyonu önemli ölçüde yoğunlaştırır. Ultrason tedavisinin 2,2-difenil-1-pikrilhidrazil (DPPH) radikal süpürücü aktivitesi ile belirlenen antioksidan aktivite üzerinde anlamlı bir etkisi yoktu, ancak toplam fenolik içeriği önemli ölçüde arttırdı. İşlem ayrıca daha yüksek homojenliğe sahip daha stabil meyve suyu ile sonuçlandı. (bkz. Baboli ve ark. 2020)

Gram-pozitif ve gram-negatif bakterilerin ultrasonik inaktivasyonu

Listeria monocytogenes veya Staphylococcus aureus gibi gram pozitif bakterilerin genel olarak gram negatif bakterilerden daha dirençli oldukları ve daha kalın hücre duvarları nedeniyle daha uzun tedavi süreleri boyunca PEF, HPP ve mano-sonication (MS) gibi pastörizasyon teknolojilerine dayandıkları bilinmektedir. Gram negatif bakterilerin iki tane vardır – bir dış ve bir sitoplazmik – Aralarında ince bir peptidoglikan tabakası bulunan lipid hücre zarları, bu da onları ultrasonik inaktivasyona karşı daha duyarlı hale getirir. Öte yandan, gram pozitif bakterilerin daha kalın bir peptidoglikan duvarına sahip tek bir lipit zarı vardır ve bu da onlara pastörizasyon işlemlerine karşı daha fazla direnç sağlar. Bilimsel araştırmalar, güç ultrasonunun gram negatif ve gram pozitif bakteriler üzerindeki etkisini karşılaştırdı ve gram negatif bakteriler üzerinde daha güçlü bir inhibitör etkiye sahip olduğunu buldu. (bkz. Monsen ve ark. 2009) Gram pozitif bakteriler daha yoğun ultrason koşulları, yani daha yüksek genlikler, daha yüksek sıcaklıklar, daha yüksek basınçlar ve / veya daha uzun sonikasyon süresi gerektirir. Hielscher Ultrasonics'in güç ultrason sistemleri çok yüksek genlikler sağlayabilir ve yüksek sıcaklıklarda ve basınçlandırılabilir akış hücresi reaktörleri ile çalıştırılabilir. Bu, çok dirençli bakteri suşlarını bile etkisiz hale getirmek için yoğun sonikasyon / termo-mano-sonikasyona izin verir.

Termodurik Bakterilerin Ultrasonik İnaktivasyonu

Termodurik bakteriler, pastörizasyon sürecinde çeşitli derecelerde hayatta kalabilen bakterilerdir. Termodurik bakteri türleri arasında Bacillus, Clostridium ve Enterococci bulunur. "Bununla birlikte, 10 dakika boyunca% 80 genlikte ultrasonikasyon, yağsız sütte B. coagulans ve A. flavithermus'un vejetatif hücrelerini sırasıyla 4.53 ve 4.26 log ile etkisiz hale getirdi. Pastörizasyonun (63 derece C / 30 dakika) kombine bir tedavisi ve ardından ultrasonikasyon, bu hücrelerin yaklaşık log 6 cfu / mL'sini yağsız sütte tamamen ortadan kaldırdı. (Khanal ve ark. 2014)

Yüksek Performanslı Ultrasonik Pastörizasyon Ekipmanları

Hielscher Ultrasonics, gıdalarda güç ultrason uygulamasında uzun süredir deneyimlidir & içecek sanayinin yanı sıra diğer birçok sanayi kolunda da faaliyet göstermektedir. Ultrasonik işlemcilerimiz, temizlenmesi kolay (yerinde temizlik CIP / yerinde sterilize SIP), sonotrodlar ve akış hücreleri (ıslak parçalar) ile donatılmıştır. Hielscher Ultrasonik’ Endüstriyel ultrasonik işlemciler çok yüksek genlikler sağlayabilir. 200μm'ye kadar genlikler, 7/24 çalışmada kolayca sürekli olarak çalıştırılabilir. Daha dirençli mikropları (örneğin, gram pozitif bakteriler) etkisiz hale getirmek için yüksek genlikler önemlidir. Daha da yüksek genlikler için, özelleştirilmiş ultrasonik sonotrodlar mevcuttur. Tüm sonotrodlar ve ultrasonik akış hücresi reaktörleri, güvenilir bir termo-mano-sonikasyon ve oldukça etkili pastörizasyon sağlayan yüksek sıcaklık ve basınçlar altında çalıştırılabilir.
En son teknoloji, yüksek performanslı ve sofistike yazılım Hielscher Ultrasonics'i’ gıda pastörizasyon hattınızda güvenilir iş atları. Küçük bir ayak izi ve çok yönlü kurulum seçenekleriyle, Hielscher ultrasonicators mevcut üretim hatlarına kolayca entegre edilebilir veya retro-donatılabilir.
Ultrasonik pastörizasyon sistemlerimizin özellikleri ve yetenekleri hakkında daha fazla bilgi edinmek için lütfen bizimle iletişime geçin. Başvurunuzu sizinle görüşmekten memnuniyet duyarız!
Aşağıdaki tablo size ultrasonicators'ımızın yaklaşık işleme kapasitesinin bir göstergesini verir: