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超声波杀菌技术用于食品行业的优势与应用
点击次数:484 发布时间:2021-03-16
超声波杀菌是一种非热替代技术,用于破坏或灭活导致食物变质的生物和酶。超声波杀菌是一种非热灭菌过程,可灭活诸如大肠杆菌,荧光假单胞菌,单核细胞增生李斯特菌,金黄色葡萄球菌,凝结芽孢杆菌,黄杆菌嗜热杆菌等微生物,以防止微生物变质并实现食品和饮料的长期稳定性。
 
超声波可用于对罐头食品,牛奶,乳制品,鸡蛋,果汁,酒精含量低的饮料以及其他液体食品进行消毒。单独进行超声波处理以及将超声波与高温和高压条件相结合(称为热机械超声处理)可以有效地对果汁,牛奶,乳制品,液态蛋和其他食品进行消毒。
 
工作原理
超声波灭活和破坏微生物是非热技术,这意味着其主要工作原理不是基于热。超声波灭菌法主要是由声空化作用引起的。超声气蚀现象以其局部高温,高压和各自的差异而著称,这些现象发生在微小的气蚀泡中和周围。
 
此外,空化会产生非常大的剪切力,液体射流和湍流。这些破坏力对微生物细胞造成广泛的损害,例如细胞穿孔和破坏。细胞穿孔和破裂是在超声处理过的细胞中发现的独*应,主要由空化产生的液体射流引起。
 
技术优势
先进的超声波灭菌处理优于传统的灭菌技术,因为超声波不会对处理过的食品的营养成分和物理特性产生不利影响。超声杀菌处理可以为果汁的加工提供显着的优势,包括提高品质因数,例如产量,提取率,浑浊度,流变性,颜色以及保质期。
 
食品和饮料行业广泛应用常规灭菌法,以灭活或杀死细菌,酵母和真菌等微生物,以防止微生物变质,并使其产品具有更长的保质期和稳定性。常规灭菌法是通过在通常低于100°C(212°F)的高温下进行短时间处理来进行的。通常,必须根据特定的食品和微生物对确切的温度和持续时间进行调整,而这些食品和微生物必须被灭活。
 
灭菌过程的有效性取决于微生物灭活率,该灭活率以对数减少来衡量。对数减少测量特定温度下在特定时间内灭活的微生物的百分比。温度处理的条件和微生物灭活率受微生物类型以及食品组成的影响。传统的基于热的灭菌法具有许多缺点,包括微生物灭活不足,对食品的不利影响以及通过处理后的产品加热不均等。
 
灭菌持续时间短或温度太低导致加热不足会导致对数减少率降低以及随后的微生物变质。过多的热处理会导致产品变质,例如燃烧的异味,以及由于破坏了对温度敏感的营养素而导致的营养素密度降低。对食品的不利影响以及经过处理的产品的加热不均匀。
 
技术应用
果汁饮料灭菌
超声波灭菌是一种有效,快速的替代巴氏灭菌技术,用于灭活苹果汁中的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌。对无果肉的苹果汁进行超声波处理时,对于60℃的大肠杆菌,5-log的还原时间为35 s,对于62℃的金黄色葡萄球菌,其5-log的还原时间为30 s。尽管在研究中发现高纸浆含量使超声波对金黄色葡萄球菌的致死性降低,但对大肠杆菌没有明显影响,但应注意未施加压力。
 
在升高的压力下进行超声处理会显着增强超声空化作用,从而在液体中使微生物失活。超声波处理对2,2-二苯基-1-吡啶并肼基(DPPH)自由基清除活性的抗氧化活性没有明显影响,但它显着增加了总酚含量。该处理还导致具有更高均匀度的更稳定的汁液。
 
乳制品灭菌
超声处理,热超声处理和热手工超声处理已被广泛地用于牛奶和乳制品的巴氏灭菌。例如,发现超声处理可以将变质和潜在病原体消除至零或达到南非和英国牛奶法规所接受的水平,即使在治疗前存在的初始接种量比允许的高5倍时也是如此。10.0分钟的超声处理后,大肠杆菌的活细胞计数降低了100%。此外还显示,荧光假单胞菌的活计数在6.0分钟后降低了100%,而单核细胞增生性李斯特菌在10.0分钟后降低了99%。
 
超声波灭菌技术可以使全脂生牛奶中的李斯特氏菌和嗜温细菌失活。与常规热处理相比,超声已被证明是一种用于牛奶巴氏灭菌和均质化的可行技术,具有较短的加工时间,且不会显着改变pH和乳酸含量,并且具有更好的外观和一致性。这些事实在乳制品加工的许多方面都是有利的。
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