RS65260B1 - Napredni oksidacioni proces i sistem za mikrobnu redukciju - Google Patents

Napredni oksidacioni proces i sistem za mikrobnu redukciju

Info

Publication number
RS65260B1
RS65260B1 RS20240261A RSP20240261A RS65260B1 RS 65260 B1 RS65260 B1 RS 65260B1 RS 20240261 A RS20240261 A RS 20240261A RS P20240261 A RSP20240261 A RS P20240261A RS 65260 B1 RS65260 B1 RS 65260B1
Authority
RS
Serbia
Prior art keywords
ozone
apples
hydrogen peroxide
treatment chamber
processing
Prior art date
Application number
RS20240261A
Other languages
English (en)
Inventor
Paul Moyer
Mark Vanderveen
Original Assignee
Harpc Solutions Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harpc Solutions Inc filed Critical Harpc Solutions Inc
Publication of RS65260B1 publication Critical patent/RS65260B1/sr

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23B—PRESERVATION OF FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES
    • A23B2/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general
    • A23B2/50—Preservation of foods or foodstuffs, in general by irradiation without heating
    • A23B2/53—Preservation of foods or foodstuffs, in general by irradiation without heating with ultraviolet light
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23B—PRESERVATION OF FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES
    • A23B2/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general
    • A23B2/40—Preservation of foods or foodstuffs, in general by heating loose unpacked materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23B—PRESERVATION OF FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES
    • A23B2/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general
    • A23B2/70—Preservation of foods or foodstuffs, in general by treatment with chemicals
    • A23B2/704—Preservation of foods or foodstuffs, in general by treatment with chemicals in the form of gases, e.g. fumigation; Compositions or apparatus therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23B—PRESERVATION OF FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES
    • A23B2/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general
    • A23B2/70—Preservation of foods or foodstuffs, in general by treatment with chemicals
    • A23B2/704—Preservation of foods or foodstuffs, in general by treatment with chemicals in the form of gases, e.g. fumigation; Compositions or apparatus therefor
    • A23B2/721—Preservation of foods or foodstuffs, in general by treatment with chemicals in the form of gases, e.g. fumigation; Compositions or apparatus therefor in a controlled atmosphere comprising other gases in addition to CO2, N2, O2 or H2O
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23B—PRESERVATION OF FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES
    • A23B2/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general
    • A23B2/70—Preservation of foods or foodstuffs, in general by treatment with chemicals
    • A23B2/725—Preservation of foods or foodstuffs, in general by treatment with chemicals in the form of liquids or solids
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23B—PRESERVATION OF FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES
    • A23B2/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general
    • A23B2/70—Preservation of foods or foodstuffs, in general by treatment with chemicals
    • A23B2/725—Preservation of foods or foodstuffs, in general by treatment with chemicals in the form of liquids or solids
    • A23B2/788—Inorganic compounds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23B—PRESERVATION OF FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES
    • A23B7/00—Preservation of fruit or vegetables; Chemical ripening of fruit or vegetables
    • A23B7/005—Preserving by heating
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23B—PRESERVATION OF FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES
    • A23B7/00—Preservation of fruit or vegetables; Chemical ripening of fruit or vegetables
    • A23B7/015—Preserving by irradiation or electric treatment without heating effect
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23B—PRESERVATION OF FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES
    • A23B7/00—Preservation of fruit or vegetables; Chemical ripening of fruit or vegetables
    • A23B7/14—Preserving or ripening with chemicals not covered by group A23B7/08 or A23B7/10
    • A23B7/144—Preserving or ripening with chemicals not covered by group A23B7/08 or A23B7/10 in the form of gases, e.g. fumigation; Compositions or apparatus therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23B—PRESERVATION OF FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES
    • A23B7/00—Preservation of fruit or vegetables; Chemical ripening of fruit or vegetables
    • A23B7/14—Preserving or ripening with chemicals not covered by group A23B7/08 or A23B7/10
    • A23B7/153—Preserving or ripening with chemicals not covered by group A23B7/08 or A23B7/10 in the form of liquids or solids
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23B—PRESERVATION OF FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES
    • A23B7/00—Preservation of fruit or vegetables; Chemical ripening of fruit or vegetables
    • A23B7/14—Preserving or ripening with chemicals not covered by group A23B7/08 or A23B7/10
    • A23B7/153—Preserving or ripening with chemicals not covered by group A23B7/08 or A23B7/10 in the form of liquids or solids
    • A23B7/157—Inorganic compounds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23V—INDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
    • A23V2002/00—Food compositions, function of food ingredients or processes for food or foodstuffs

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Food Preservation Except Freezing, Refrigeration, And Drying (AREA)
  • Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)
  • Storage Of Fruits Or Vegetables (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Preparation Of Fruits And Vegetables (AREA)

Description

Opis
OBLAST PREDMETNOG PRONALASKA
[0001] Ovaj predmetni pronalazak se generalno odnosi na metode i sisteme za redukciju broja mikroba u hrani. Metode i sistemi ovog predmetnog pronalaska opisani su ovde u vezi sa jabukama kako bi se olakšalo razumevanje predmetnog pronalaska. Međutim, stručnjacima u ovoj oblasti treba da bude jasno da primena navedenih metoda i sistema nije ograničena na jabuke. Umesto toga, navedene metode i sistemi mogu se prilagoditi kako bi se redukovao broj mikroba u drugim proizvodima podložnim neželjenom prisustvu mikroba, kao što su drugo voće i povrće.
DISKUSIJA I POREĐENJE SA RELEVANTNIM PRETHODNIM PODACIMA U STRUCI
[0002] U decembru 2014. godine, multidržavna epidemija listerioze u Sjedinjenim Državama bila je povezana sa potrošnjom jabuka obloženih karamelom. Tokom narednih nekoliko meseci, istraga je otkrila da je Listeria nastala na površini pogođenih jabuka, koje su naknadno ušle u unutrašnjost jabuka kada su štapići koji će se koristiti kao ručke probili jabuke tokom proizvodnje. Iako se rizik od listerioze od karamelizovanih jabuka i dalje može smatrati niskim, postoji potreba za primenom preventivnih mera tokom proizvodnje karamelizovanih jabuka.
[0003] Pranje jabuka u vodenim dezinfekcionim sredstvima je jedan primer takve preventivne mere. Međutim, sistemi za ispiranje vodom nisu uvek praktični zbog ograničenja troškova i prostora, kao i zabrinutosti oko unošenja vode u proizvodni objekat. Dalje, utvrđeno je da ova opcija dezinfekcije ima ograničenu efikasnost u uklanjanju kontaminacije (redukcija <1 log cfu) i potencijalno može dovesti do unakrsne kontaminacije (Perez-Rodriguez et al., 2014, "Study of the cross-contamination and survival of Salmonella in fresh apples", International Journal of Food Microbiology, 184, 92-97, čije je celokupno otkriće ovde uključeno referencom). Pored toga, rezidualna vlaga na jabukama ometa oblaganje jabuka karamelom i time stvara poteškoće tokom proizvodnje. Shodno tome, pristupi bez vodene pare (na primer, para vodonik peroksida) su kompatibilniji sa proizvodnjom karamelizovanih jabuka i štaviše, pokazali su se efikasnim u dekontaminaciji proizvoda u poređenju sa tradicionalnim pranjem nakon branja (Back et al., 2014, "Effect of hydrogen peroxide vapor treatment for inactivating Salmonella Typhimurium, Escherichia coli 0157:H7 and Listeria monocytogenes on organic fresh lettuce" Food Control, 44, 78-85, čije je celokupno otkriće ovde uključeno referencom).
[0004] Ozon je povezan sa antimikrobnim aktivnostima i označen je kao generalno priznat kao bezbedan (GRAS) od strane američke Uprave za hranu i lekove. (Videti, npr., Sharma and Hudson, "Ozone gas is an effective and practical antibacterial agent", Am J Infect Control. 2008 Oct; 36(8): 559-63, čije je celokupno otkriće ovde uključeno referencom). Procesi korišćenja rastvora koji sadrži ozon za dekontaminaciju hrane opisani su u, npr., američkom patentu br.6.485.769 i 6.162.477. Međutim, voda je često izvor kontaminacije u objektima za proizvodnju hrane. Štaviše, kao što je gore navedeno, pristupi bez vodene pare su kompatibilniji sa određenim vrstama prehrambenih proizvoda, uključujući karamelizovane jabuke.
[0005] Nedavno je predložena upotreba ozonskog gasa. (Videti, npr., Khadre et al., 2001, "Microbiological aspects of ozone applications in food: A review", Journal of Food Science, 66, 1262-1252, čije je celokupno otkriće ovde uključeno referencom). Prethodna ispitivanja su pokazala da ozon uveden u atmosferu skladišnih prostorija može redukovati mikrobno opterećenje voća (Yaseen et al., 2015, "Ozone for post-harvest treatment of apple fruits", Phytopathologia Mediterranea, 54, 94-103, čije je celokupno otkriće ovde uključeno referencom). Međutim, ozon u skladišnim prostorijama se primenjuje na niskom nivou (0,5-2 ppm) kako bi se sprečila prekomerna korozija armature i smanjile opasnosti za radnike. Shodno tome, potrebno je produženo vreme izlaganja kako bi se postigla redukcija broja mikroba, iako kontakt sa svakom pojedinačnom jabukom predstavlja izazov.
[0006] Alternativno ozonu, poznato je da UV zračenje izaziva antimikrobnu aktivnost putem fotona koji direktno oštećuju DNK ciljnog mikroba. Iako se UV zračenje široko koristi za dezinfekciju vode i drugih bistrih tečnosti, do sada je obrada površina prehrambenih proizvoda UV zračenjem ostala problematična zbog efekata senčenja uzrokovanih nepravilnim konturama i/ili prisustvom unutar biofilmova ili ćelijskih grudvica.
[0007] Ovaj predmetni pronalazak se bavi gore opisanim nedostacima metoda i sistema prethodne tehnike kombinovanjem tretmana UV zračenjem sa oksidacionim agensima kao što su ozon ili vodonik peroksid ili njihove kombinacije. Na primer, istraživači predlažu kombinovanje tretmana ozonom sa procesom koji se naziva napredni oksidacioni proces (AOP) (kombinacija vodonik peroksida i UV zračenja), koji je koristan za tretiranje mutnih voda i kartonske ambalaže.
[0008] GB 2378 631 opisuje metodu dezinfekcije biljnog materijala, prvu metodu koja se sastoji od koraka: (i) obezbeđivanja biljnog materijala kao suspenzije u tečnosti; (ii) protoka suspendovanog biljnog materijala duž ose i ozračivanja suštinski cele površine suspendovanog biljnog materijala UV-C zračenjem iz UV-C izvora svetlosti tako da se suštinski sva površina dezinfikuje.
[0009] Antes F. et al.: "Processing lines and alternative preservation techniques to prolong the shelf-life of minimal fresh processed leafy vegetables" EUROPEAN JOURNAL OF HORTICULTURAL SCIENCE, VERLAG EUGEN ULMER, STUTTGART, DE,vol.70, no. 5, 1 October 2005 (2005-10-01), pages 231-245 razmatra nedavna poboljšanja u sredstvima za pranje i sterilisanje i procenjuje najnovije izvodljive tehnike konzerviranja.
[0010] WO 2013/126024 opisuje sistem i metodu implementacije vlažnosti, ozona, različitih hemikalija i/ili različitih fizičkih primena zajedno na svežem voću i povrću.
[0011] Američki patent 5213 759 opisuje metodu sterilizacije mikroorganizama, mikroorganizmi su izloženi UV zračenju, u opsegu talasne dužine koji ubija mikroorganizme, dok su u atmosferi inertnog gasa ili ozona.
[0012] Američki patent 2007/059410 opisuje metodu i opremu za dezinfekciju i konzerviranje namirnica i drugih proizvoda pomoću Os, O2, CO2, argona, UV-C svetla i ultrazvuka u vakuumu.
[0013] Whangchai et al.: "Effect of Ozone and Vapor Phase Peroxide Fumigation on the Control of Posthavest Diseases of Longan Fruit" Thai Journal of Agriculture Science, vol.44, no. 5, 2011, opisuje ispitivanje u kom je procenjen efekat vodonik peroksida u parnoj fazi. Parish et al.: "Methods of Reduce/Eliminate Pathogens from Fresh and Fresh-Cut Produce" Ch. V, Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, vol.2, 2003, pages 161 -173, opisuje različite metode za redukciju populacije mikroorganizama na celim i sveže isečenim proizvodima i njihove prednosti i nedostatke. SAŽETAK PREDMETNOG PRONALASKA
[0014] Ovaj predmetni pronalazak predviđa metodu za inaktivaciju bakterija na prehrambenom proizvodu osetljivom na (površinsko, podpovršinsko i unutrašnje) mikrobno prisustvo, koja se sastoji od kontaktiranja prehrambenog proizvoda koji se tretira ultraljubičastim C (UV-C) svetlom, vodonik peroksidom i ozonom, kao i toplotom, a koja metoda može obuhvatiti upotrebu sistema koji se sastoji od sredstava za obezbeđivanje svake od navedene UV-C svetlosti, vodonik peroksida, ozona i toplote.
KRATAK OPIS CRTEŽA
[0015]
Slika 1: Šema UV zračenja: reaktor vodonik peroksida postavljen za eksperiment 1 i eksperiment 2.
Slika 2: prikazuje inaktivaciju Listeria monocytogenes na i unutar jabuka primenom UV:vodonik peroksid od 1-6%. Inokulisane jabuke su smeštene u komoru i isporučene su različite koncentracije vodonik peroksida. Svi tretmani su vršeni 60s na 48°C.
Slika 3: prikazuje inaktivaciju Listeria monocytogenes na površini i u jezgru jabuka primenom UV:ozon sa ili bez 6% vodonik peroksida na 48°C od 30 do 120 sekundi.
Slike 4A i 4B: Listeria monocytogenes se broji na površini i u jezgru karamelizovanih jabuka uskladištenih na 22°C. Jabuke su inokulisane bakterijom Listeria tretiranom kombinacijom ozona (do 50 ppm), nakon čega je usledio AOP. Jabuke su zatim premazane karamel-čokoladom - crvena jabuka (sl.4A) ili karamelom-zelena jabuka (sl. 4B) sa po 3 jedinice uzete na različitim mestima uzorkovanja.
Slika 5: prikazuje log redukciju E. coli na celim glavicama zelene salate tretiranim parom vodonik peroksida (2 i 4%) za 30, 60 i 120 sekundi. Log redukcija (LCR) izračunata je oduzimanjem prosečnog broja preživelih mikroba (po 3 jedinice uzete na različitim mestima uzorkovanja) od onih pronađenih na netretiranom voću.
Slika 6: prikazuje log redukciju E. coli na celim glavicama zelene salate tretiranim ozonom i AOP procesom pri visokoj i niskoj vlažnosti. Log redukcija (LCR) izračunata je oduzimanjem prosečnog broja preživelih mikroba (po 3 jedinice uzete na različitim mestima uzorkovanja) od onih pronađenih na netretiranom voću.
Slika 7: prikazuje prosečnu log redukciju E. coli na celim glavicama zelene salate tretiranim samo ozonskim gasom u trajanju od 5 mina, i u kombinaciji sa H2O2, UV i hlor dioksidom. Log redukcija (LCR) izračunata je oduzimanjem prosečnog broja preživelih mikroba (po 3 jedinice uzete na različitim mestima uzorkovanja) od onih pronađenih na netretiranom voću.
Slika 8: prikazuje rok trajanja celih glavica zelene salate inokulisanih sa E.
coli, tretirane samo ozonskim gasom u trajanju od 5 mina, i u kombinaciji sa H2O2, UV i hlor dioksidom (slika 7), kao i netretiranom kontrolnom grupom na dane skladištenja 0, 2, 5, 8 i 10.
DETALJAN OPIS
[0016] Iako su aspekti predmetnog pronalaska opisani ovde opisani u vezi sa redukcijom broja mikroba u voću, posebno u jabukama, treba imati u vidu da se opisane metode, sistemi i povezani sklopovi mogu koristiti za redukciju broja mikroba u drugim vrstama hrane ili proizvoda.
[0017] Dalje, specifična otelotvorenja i primeri ovde opisanih metoda i sistema su ilustrativni, a mnoge varijacije se mogu uvesti u ova otelotvorenja i primere bez odstupanja od obima priloženih patentnih zahteva. Elementi i/ili karakteristike različitih ilustrativnih otelotvorenja i/ili primera mogu se međusobno kombinovati i/ili zameniti jedni drugima u okviru ovog otkrića i priloženih patentnih zahteva.
DEFINICIJE
[0018] Kao što se ovde koristi, i ako nije drugačije navedeno, svaki od sledećih termina ima definiciju navedenu u nastavku.
[0019] Da bi se prevazišli nedostaci povezani sa prethodnim stručnim tretmanom prehrambenih proizvoda kako bi se redukovao broj mikroba u njima, ovaj predmetni pronalazak predlaže kombinovanje tretmana UV zračenjem sa oksidacionim agensima kao što su ozon ili vodonik peroksid ili njihove kombinacije. U predloženom AOP procesu, vodonik peroksid se razgrađuje UV fotonima kako bi se formirali kratkotrajni, antimikrobni slobodni radikali koji mogu prodreti u osenčena područja na površini hrane koja se tretira.
[0020] Dokazano je da AOP dekontaminira sveže proizvode. Kritični parametri za podršku AOP procesima su temperatura i koncentracija vodonik peroksida. Konkretno, reakcija na generisanje radikala je favorizovana na 48°C, ali manje na tipičnoj sobnoj temperaturi (približno 22°C). Dalje, AOP procesi imaju optimalnu koncentraciju vodonik peroksida, jer će preniski nivoi vodonik peroksida rezultirati nedovoljnom proizvodnjom radikala, dok višak vodonik peroksida može prouzrokovati da gustina radikala postane previsoka tako da se na kraju kombinuju i time neutrališu.
[0021] Dodatna prednost se dobija kada se koristi kombinacija pare ozona i vodonik peroksida. Zbog prisustva pare vodonik peroksida u komori, relativna vlažnost koja okružuje plodove koji se tretiraju povećava se tako da se očekuje i povećanje osetljivosti mikrobnih ćelija na smrtonosne efekte ozona (Miller et al., 2013, "A review on ozone-based treatments for fruit and vegetables preservation", Food Engineering Reviews, 5, 77-106 and de Candia et al., 2015, "Eradication of high viable loads of Listeria monocytogenes contaminating foodcontact surfaces. Frontiers in Microbiology, 6, 12, čije je celokupno otkriće ovde uključeno referencom).
[0022] Kroz niz eksperimenata, istraživači ovde opisanih metoda i sistema pokazali su da se Listeria može ubiti na proizvodima, posebno jabukama, tretirajući ih različitim kombinacijama UV-C svetlosti, vodonik peroksida, toplote i ozona. U ovoj seriji eksperimenata, rezultati su se kretali od 0-log do 6-log kill. Svaka „log“ redukcija označava stepen ubijanja faktorom 10. To znači da je bilo 99% (2-log) do 99,999% (5-log) ubijanja bakterije Listeria. Sistem koji se koristi u ovim eksperimentima obuhvata reaktor koji ima komoru za tretman sa UV-C i/ili ozonskim lampama koje se nalaze u njemu, kao i sredstva za obezbeđivanje pare vodonik peroksida i toplote u komori za obradu. Rastojanje od lampi, koncentracija kiseline, brzina protoka kiseline, temperatura i vreme zadržavanja se kontrolišu. Početni pozitivni laboratorijski rezultati ukazuju na to da je test primene komercijalnih razmera bio opravdan. Shodno tome, izgrađena je kontinuirana transportna jedinica za transport jabuka kroz komoru za obradu kako bi se zamenio dizajn zapečaćene komore.
[0023] Shodno tome, u jednom otelotvorenju ovog predmetnog pronalaska, obezbeđen je sistem za inaktivaciju bakterija i/ili redukciju broja mikroba na prehrambenom proizvodu podložnom površinskom i unutrašnjem mikrobnom prisustvu, pri čemu se navedeni sistem sastoji od komore koja je operativno povezana sa sredstvima za proizvodnju i/ili snabdevanje hrane UV-C svetlom, vodonik peroksidom, ozonom i toplotom.
[0024] Moguće je koristiti ozonski gas ili čak uvesti ozoniranu vodu koja sadrži peroksid. U otelotvorenju sistema kao što je ovde opisano, sistem dalje obuhvata sredstvo za transport proizvoda koji se tretira, npr. transporter i/ili temperaturni senzor. Kontinuirani transporter može omogućiti neprekidan protok prehrambenog proizvoda kroz komoru za obradu, tako da tretman može biti na maloj (0,45-2,27kg/sat) (1-5 lb./sat)), srednjoj (2,27-227 kg/sat (5-500 lb./sat)) ili velikoj skali (>227 kg/sat (>500 lb./sat)). U daljem otelotvorenju, ovde opisane metode i sistemi mogu se prilagoditi za uklanjanje pesticida iz prehrambenih proizvoda.
[0025] U otelotvorenju, komora ima kapacitet da čuva najmanje 0,45, najmanje 4,5, najmanje 45 ili najmanje 90 kg (najmanje 1, najmanje 10, najmanje 100 ili najmanje 200 lb.) prehrambenog proizvoda.
[0026] U otelotvorenju metode kao što je ovde opisano, bakterija je Listeria. U drugom otelotvorenju, bakterija je Salmonella ili E.Coli.
[0027] U jednom otelotvorenju, prehrambeni proizvod je voće ili povrće. U drugom otelotvorenju, prehrambeni proizvod je jabuka, dinja, zelena salata, pečurka, tikvica ili krastavac (ceo ili jezgro). U drugom otelotvorenju, prehrambeni proizvod je avokado, breskva, limun, dinja, biber, paradajz ili mango. U još jednom otelotvorenju, prehrambeni proizvod je seme, začin, čaj ili zrno.
[0028] U jednom otelotvorenju, komora za obradu se održava na unapred utvrđenoj vlažnosti tokom tretmana prehrambenog proizvoda, čija je vlažnost 60-100%. U drugom otelotvorenju, sistem je konfigurisan tako da proizvod ima vreme zadržavanja u komori za obradu od 5 sekundi do 2 minuta, ili više.
[0029] U otelotvorenju, procesni parametri navedene metode za inaktivaciju bakterija na prehrambenom proizvodu osetljivom na prisustvo mikroba su sledeći:
UV svetlo: Ukupna snaga može biti do 10.000W. Na primer, UV svetla se mogu konfigurisati na sledeći način: do 400 x UV-C 23W lampi koje emituju na 254nm (opseg talasne dužine između 290nm i 100nm); ili 3 x 17W = 51W ukupno, ili 4 sijalice x 46W 2 sijalice sa strane x 34W po sijalici = 252W ukupno. Ozon: (ako postoji) do 400 x ozonskih sijalica koje emituju na 174 nm (opseg talasne dužine ±50%). Približno 95% ultraljubičaste energije koju emituju germicidne lampe koje koriste istraživači nalazi se na talasnoj dužini rezonancije žive od 254 nanometra. Ova talasna dužina je u regionu maksimalne germicidne efikasnosti i veoma je smrtonosna za viruse, bakterije, protozoe i buđ. Ultraljubičaste talasne dužine kraće od 200 nanometara mogu da proizvedu ozon iz kiseonika (O2) u vazduhu. Ozonske lampe koje koriste istraživači, pored emitovanja germicidnog ultraljubičastog izlaza na talasnoj dužini od 254 nanometara, takođe emituju zrake koji proizvode ozon na talasnoj dužini od 185 nanometara.
[0030] Iako ima samo 7% ukupne izlazne energije lampe, energija talasne dužine od 185 nanometara ima jedinstvenu sposobnost da uništi organske materije oksidacijom organskog u ugljen dioksidni gas. Obim redukcije mikroba zavisi od veličine oba ultraljubičasta prečišćivača (izraženo kao jedinice nivoa doze u mikrovat-sekundama po kvadratnom centimetru).
[0031] Udaljenost prehrambenog proizvoda od sijalica: između 1cm i 200cm.
[0032] Koncentracija vodonik peroksida: između 1% i 12% zapremine/zapremine vodenog rastvora, po mogućnosti 1-6 %, a poželjnije 2-4%.
[0033] Brzina protoka vodonik peroksida: između 0 i 10 litara u minuti.
[0034] Temperatura u komori za obradu: između 22°C i 60°C, poželjnije 40-55°C, najpoželjnije oko 48°C.
[0035] Vreme zadržavanja komore za obradu: između 5 sekundi i 2 minuta.
[0036] Vlažnost u komori za obradu: između 60% do 100%.
[0037] Veličina komore za obradu: 30,5cm x 15,24cm x 15,24cm do 18,28m x 9,14m x 6,9m (1' x 6"x 6" do 60' x 30' x 20').
[0038] U prostoriju se može opciono ugraditi ozonski monitor, koji je programiran da automatski isključi komoru i pokrene izduvni ventilator ako se detektuje ozon od 0,1 ppm.
[0039] Sistemi i metode ovog predmetnog pronalaska su povoljni u odnosu na prethodno poznate sanitarne metode po tome što su ekološki prihvatljivi. Konkretno, metoda predmetnog pronalaska ne koristi vodu, čime se čuva sveža voda i izbegava stvaranje hemijskih otpadnih voda sa oštrim dezinfekcionim hemikalijama kao što su hlor ili amonijak. Pored toga, ozonski gas se razlaže u kiseonik, ne ostavljajući opasne ili štetne nusproizvode.
Eksperimenti
Materijali i metode
Pogodnost Lactobacillus fructivorans kao surogata za Listeria monocytogenes
[0040] Relativna otpornost bakterije Lactobacillus na ozon u poređenju sa L. monocytogenes, procenjena je korišćenjem inokulisanih jabuka postavljenih u biobubble u koji je uveden antimikrobni gas. Utvrđeno je da stepen inaktivacije Lactobacillus i L. monocytogenes ozonom zavisi od primenjenog vremena (koncentracije ozona). U relativnom smislu nije bilo značajne razlike (P>0,05) u log redukcijama L. monocytogenes u poređenju sa bakterijom Lactobacillus koja je bila izložena istom ozonu. Stoga je Lactobacillus soj pogodan surogat za L. monocytogenes koji se može primeniti u komercijalnim ispitivanjima za pristup efikasnosti tretmana ozonom.
Korišćene bakterije i inokulacija jabuka
[0041] Suspenzija inokulacije Listeria monocytogenes pripremljena je na sledeći način:Listeria monocytogenes serotip 4b (izolovan iz svežeg proizvoda) i bakterija Lactobacillus fructivorans (izolovana iz vina) korišćeni su tokom celog ispitivanja. L. monocytogenes je kultivisana u triptikaznoj sojinoj čorbi (TSB) od 50 ml tokom 24 sata na 30°C a Lactobacillus je kultivisana u MRS čorbi na 30°C tokom 48 sati. Ćelije su sakupljene centrifugiranjem (5000g tokom 10 min) i pelet je resuspendovan u fiziološkom rastvoru do konačne gustine ćelija od 8 log cfu/ml.
[0042] Za jedan set eksperimenata, kriška jabuke (30g) je isečena iz celog ploda i površina kože je inokulisana sa 0,1 ml kulture Listeria da bi se dobila konačna gustina ćelija od 7 log cfu. Kriške jabuke su inkubirane na 4°C 16 sati pre tretmana UV zračenjem ili UV zračenjem i vodonik peroksidom. Nakon tretmana, Listeria je prikupljena sa kriške jabuke potapanjem u fiziološki rastvor da bi se dobio konačni odnos od 1:10, a zatim homogenizovane u blenderu. Serija razblaživanja je pripremljena u fiziološkom rastvoru, a zatim prebačena na agar modifikovane oksfordske (MOX) formule koji je inkubiran na 30°C tokom 48 sati.
[0043] Za cele jabuke, plod je inokulisan u suspenzijama koje sadrže 7 log cfu/ml tokom 20 minuta. Jabuke su zatim uklonjene i stavljene u vakuumsku komoru, a zatim podvrgnute ciklusima od 3 x 30 s kako bi se Listeria infiltrirala u površinu jezgra. Jabuke su uklonjene i uskladištene preko noći na 4°C, a zatim upotrebljene sledećeg dana. Da bi se ćelije oporavile od tretiranih jabuka, jezgro je prvobitno uklonjeno pomoću sterilnog uređaja za uklanjanje jezgra i stavljeno u sterilnu vreću zajedno sa fiziološkim rastvorom da bi se dobilo razblaživanje 1:10. Jezgro je homogenizovano u blenderu u trajanju od 30s, a zatim serijskim razblaživanjem pripremljenim u fiziološkom rastvoru. Ostatak jabuke je stavljen u drugu sterilnu vrećicu koja je sadržala 100 ml fiziološkog rastvora i bakteriju Listeria oslobođenu masiranjem. Ponovo, serija razblaživanja je pripremljena u fiziološkom rastvoru koji je nanet na MOx agar, a zatim inkubiran na 30°C tokom 48 sati.
UV reaktor
[0044] UV reaktor uključuje ultraljubičasti uređaj (Sani-Ray<™>- nerđajući čelik, 61cm x 22.9cm x 12.7cm (24" x 9" x 5"), 120v 50/60Hz) koji se sastoji od 4 x 23W lampi (mereno na 254nm pri 100 sati i 80°C) koje su bile dužine 61 cm (24") i prečnika 15 mm sa UV izlazom od 8,5, emitujući na 254nm koje su stajale na udaljenosti od 16 ml od površine transportera. Korišćene su standardne UV lampe (serijski broj 05-1348) i ozonske lampe (broj 05-1349, izlaz ozona 2,3) (po 2 od svake). Za praćenje intenziteta lampi korišćen je UVX radiometar (UVP<™>kalibrisan na /- 5% prema uputstvima proizvođača) kako bi se osigurala konzistentnost.
[0045] Vodonik peroksid (dobijen iz Sigma-Aldrich<™>, 30% rastvora) pripremljen je u različitim koncentracijama (2-4% v/v) i prethodno zagrejan u toplom vodenom kupatilu na 22 ili 48°C, a zatim stavljen u rezervoar atomizera/isparivača. Komora za obradu je prethodno zagrejana grejačem ventilatora koji je isključen neposredno pre postavljanja inokulisanih jabuka u jedinicu. Jabuke čuvane u centru jedinice tokom određenog vremenskog perioda uklonjene su na suprotnom kraju. Podešavanje se može videti iz šeme na slici 1. Pozivajući se na sliku 1, oznake na slici označavaju sledeće elemente:
1: Isparivač vodonik peroksida.
2: UV svetlo.
3: Posuda sa jabukama.
4: Grejani tunel.
5: Transporter.
Persirćetna kiselina
[0046] Persirćetna kiselina (dobijena iz Sigma-Aldrich<™>, 40% u sirćetnoj kiselini: voda) je razblažena do različitih koncentracija od 20-70 ppm i korišćena je ili za pranje ili kao sprej.
Verifikacija kombinacije ozona i AOP procesa za kontrolu L. monocytogenes
[0047] Jabuke su tačkasto inokulisane (5 log10CFU/jabuka) na kaliks jabuka koktelom od pet sojeva L. monocytogenes kao što je gore opisano. Jabuke su prebačene u hladnu prostoriju i čuvane preko noći pre tretmana. U ozonski reaktor stavljene su šarže od 13 jabuka i tretirane 40 minuta. Jabuke su zatim sušene još 50 minuta bez ozona, a zatim direktno prebačene u AOP jedinicu. AOP tretman je izvršen postavljanjem jabuka u komoru sa kaliksom okrenutim ka UV-C: ozonskoj lampi. Para vodonik peroksida je generisana iz rastvora od 6% v/v prethodno zagrejanog na 48°C. Tretman je obavljen u trajanju od 30 sekundi nakon čega je u kaliks umetnut drveni štapić pre premazivanja karamelom održavane na 80°C. Za crvene jabuke dodat je dodatni sloj čokolade. Jabuke su zatim uskladištene na posudama u prostoriji održavanoj na 22°C. Kontrolne grupe jabuka su pripremljene istovremeno sa jabukama koje se tretiraju i skladište na isti način. Međutim, umesto da se tretiraju ozonom i vodonik peroksidom, bile su izložene samo vazduhu i vodi (pri inače istim brzinama protoka i temperaturama kako bi se imitirao proces).
[0048] Periodično su karamelizovane jabuke (n=3) prebačene na mikrobiološku analizu. Ovde je jezgro uklonjeno sterilnim uređajem za uklanjanje jezgra i stavljeno u sterilnu vreću, a zatim ponovo suspendovano u čorbu za obogaćivanje u jednom koraku do razblaživanja 1:10. Jezgro je homogenizovano u blenderu u trajanju od 60 sekundi. Deo štapića koji je bio zaboden u jabuku ručno je masiran u homogenatu da bi se oslobodila bilo koja pričvršćena Listeria. Ostatak jabuke je potopljen u 100 ml čorbe za obogaćivanje u jednom koraku i ručno masiran da bi se oslobodili slojevi šećera:karamele.
[0049] Uzorci su naneti na MOX formulu koja je inkubirana na 30°C tokom 48 sati.
Paralelno sa tim, homogenati su obogaćeni na 37°C tokom 24 sata, a zatim dodati na MOx agar koji je inkubiran na 30°C tokom 48 sati. Pretpostavljena pozitivna kolonija sa svake pločice je podvrgnuta potvrdi korišćenjem API test traka.
Prikupljanje i prebrojavanje bakterija
Zelena salata
[0050] Nakon tretmana, glavice zelene salate su iseckane, suspendovane u 500 ml fiziološkog rastvora i homogenizovane 1 minut, serija razblaživanja je pripremljena u fiziološkom rastvoru. Da bi se nabrojao STEC, uzorci su zatim naneti na MacConkey Sorbitol agar (CT-SMAC) i hromogeni medijum za kulturu (CHROMagar) koji su inkubirani na 37°C tokom 24 sata. L. monocytogenes je naneta na MOX Agar inkubiran na 35°C tokom 24 - 48 sati.
Jabuke
[0051] Nakon što su se pojavili izazovi sa prikupljanjem patogena sa jabuka na isti način kao kod zelene salate, sprovedena su osnovna ispitivanja kako bi se odredila optimalna metoda za prikupljanje bakterije Listeria sa površine jabuka. Jabuke su tačkasto inokulisane sa 100 µl bakterije Listeria [8-log CFU] a zatim ostavljene da se vežu 4 sata. Bakterija Listeria je zatim prikupljena jednom od tri metode za procenu efikasnosti svake metode. Metode su bile sledeće: metoda (1) cele jabuke su stavljene u sterilne plastične vrećice i suspendovane u 100 ml fiziološkog rastvora i ručno utrljane 1 minut. Za metod (2) korišćena je ljuštilica za uklanjanje kore jabuke koja je zatim stavljena u 50 ml fiziološkog rastvora i snažno protresena 1 minut. Na kraju, metoda (3) je bila ista kao što je opisano pod (2), osim što je kora homogenizovana pomoću laboratorijskog blendera. Bez obzira na metod oporavka, serija razblaživanja je pripremljena u fiziološkom rastvoru, a zatim naneta na MOX Agar inkubiran na 35°C tokom 24 - 48 sati. Pretpostavljene pozitivne kolonije bile su brojke koje su prijavljene kao log CFU.
Efekat temperature inkubacije bakterije Listeria na vezivanje
[0052] Da bi se utvrdilo da li je temperatura inkubacije bakterije Listeria važna za njeno vezivanje za jabuke, bakterije su kultivisane i na 25°C (pri čemu je Listeria izrazila flagele) i na 37°C (tj. bez izraženih flagela). Bakterijama je ostavljeno vreme da se vežu za jabuku pre uklanjanja (metoda 1) kao što je gore opisano.
Statistička analiza
[0053] Svaki eksperiment je ponovljen najmanje tri puta sa trostrukim uzorcima koji su analizirani. Brojevi bakterija transformisani u vrednosti log10sa razlikama između srednjih vrednosti izvršenih korišćenjem ANOVA u kombinaciji sa Tukey testom.
EKSPERIMENT 1: Tretman UV:vodonik peroksid
[0054] Osnovna istraživanja su utvrdila efekat vremena, koncentracije vodonik peroksida (1-1,5%) i temperature (22°C do 48°C) na dekontaminaciju jabuka inokulisanih bakterijom L. monocytogenes. Da bi se povećala osetljivost testa i izbegli geometrijski efekti, umesto celih jabuka korišćene su polovine jabuka. Iz rezultata je utvrđeno da samo UV zračenje podržava visoku log redukciju bakterije Listeria u poređenju sa niskim koncentracijama vodonik peroksida (tabela 1). Rezultati se mogu pripisati direktnoj inaktivaciji bakterije Listeria u odsustvu efekata senčenja.
[0055] Samo sa vodonik peroksidom, primećena je zanemarljiva log redukcija bakterije Listeria, iako se efikasnost može poboljšati radom jedinice na 48°C u poređenju sa 22°C. Izrazitiji efekat temperature primećen je kada je UV zračenje kombinovano sa vodonik peroksidom (tabela 1). Ovde je došlo do značajno većih log redukcija kada je jedinica radila na 48°C u poređenju sa 22°C. Najveća log redukcija dobijena je korišćenjem koncentracije vodonik peroksida od 1,5% v/v uvedene u jedinicu na 48°C sa vremenom zadržavanja od 30s. Rezultati se mogu objasniti postupkom AOP u većoj meri na 48°C u poređenju sa 22°C. Pri nižim koncentracijama vodonik peroksida niža uočena smrtnost je posledica nedovoljnog formiranja radikala usled UV razgradnje H2O2. Ipak, prisustvo vodonik peroksida bilo je dovoljno da apsorbuje UV fotone i tako obezbedi zaštitni efekat bakteriji Listeria na površini jabuke.
Tabela 1: Inaktivacija bakterije Listeria monocytogenes na inokulisanim polovinama jabuke korišćenjem različitih kombinacija UV:vodonik peroksida.
Inaktivacija bakterije Listeria monocitogenes unesene na i unutar celih jabuka [0056] U praktičnom smislu, tretman celih jabuka je izazovan zbog senčenja uzrokovanog fizičkim oblikom jabuke, pored toga što je Listeria potencijalno prisutna unutar podpovršine jezgra. Zbog gore pomenutih efekata senčenja, upotreba samo UV zračenja bi bila ograničena. Ovo je zaista utvrđeno u trenutnom slučaju kada je UV zračenje primenjeno na inokulisane cele jabuke rezultiralo redukcijom < 1 log cfu bakterije Listeria na površini jabuka i bez prosečne redukcije nivoa patogena unutar unutrašnjeg jezgra (-0,21±0,69). Kada je UV zračenje korišćeno u kombinaciji sa vodonik peroksidom, LCR bakterije Listeria je povećana do 4% v/v H2O2, nakon čega nije podržana veća redukcija patogena (slika 2). Međutim, postojala je korelacija između koncentracije vodonik peroksida i redukcije bakterije Listeria uvedene u tkivo jezgra jabuka (slika 2). Ovde je utvrđeno da 6% vodonik peroksid koji se koristi u kombinaciji sa UV zračenjem može podržati redukciju od 0,86 log cfu u nivoima bakterije Listeria, što predstavlja redukciju od 84% prvobitne populacije. EKSPERIMENT 2: Efikasnost kombinacije UV zračenja, vodonik peroksida i ozona za dekontaminaciju jabuka
[0057] Ozon je generisan zamenom jedne od UV-C lampi onom koja emituje na 174 nm vodonik peroksidom koji se uvodi putem pare na 48°C. Utvrđeno je da je za vreme tretmana od 30s redukcija bakterije Listeria na površini jabuka bila značajno veća kada se primenjivao tretman UV:ozon:peroksid u poređenju sa tretmanom UV:ozon. Kada su primenjena duža vremena tretmana, stepen inaktivacije bakterije Listeria na površini jabuka nije se značajno razlikovao između UV:ozon:peroksid i UV:ozon (slika 3). Log redukcija bakterije Listeria na površini jabuka bilo je nezavisno od vremena tretmana, što ukazuje na to da su preostale preživele bakterije bile u zaštitnim nišama.
[0058] Slično trendu log redukcije na površini jabuka, inaktivacija patogena unutar jezgra bila je značajno veća za UV:ozon: peroksid u poređenju sa UV:ozonom na 30s tretmana (sl.
12). Međutim, obim inaktivacije bakterije Listeria tretmanom UV:ozon:peroksid nije se povećavao sa produženim vremenom tretmana. Nasuprot tome, log redukcija bakterije Listeria u jezgru tretmanom UV:ozon se vremenom povećavala i nije se značajno razlikovala od tretmana UV:ozon:peroksid na 120s.
[0059] Rezultati sugerišu da dejstvo UV:ozon:peroksida rezultira brzom inaktivacijom bakterije Listeria u poređenju sa UV:ozonom koji se primenjuje bez H2O2.
Zaključci
[0060] Tretman UV:vodonik peroksidom upotrebom 6% H2O2na 48°C tokom 60s može značajno redukovati bakteriju Listeria monocytogenes na površini i u jezgru jabuka. Tretman se može poboljšati kombinovanjem UV:peroksida sa ozonom.
EKSPERIMENT 3: Verifikacija kombinacije ozona i AOP procesa za kontrolu Listeria monocytogenes na karamelizovanim jabukama
[0061] Cilj ovog eksperimenta je procena kombinovanog efekta ozona i AOP procesa (UV:vodonik peroksid: ozon) za kontrolu bakterije L. monocytogenes na jabukama i sudbine preživelih bakterija na karamelizovanim jabukama uskladištenim na 22°C.
Materijali i metode
[0062] Jabuke su tačkasto inokulisane (5 log cfu/jabuka) na kaliks jabuka koktelom od pet sojeva L. monocytogenes. Jabuke su prebačene u hladnu prostoriju i čuvane preko noći pre tretmana. U ozonski reaktor stavljene su šarže od 13 jabuka i tretirane 40 minuta. Jabuke su zatim sušene još 50 minuta bez ozona, a zatim direktno prebačene u AOP jedinicu. AOP tretman je izvršen postavljanjem jabuka u komoru sa kaliksom okrenutim ka UV-C:ozonskoj lampi. Para vodonik peroksida je generisana iz rastvora od 6% v/v prethodno zagrejanog na 48°C. Tretman je obavljen u trajanju od 30s nakon čega je u kaliks umetnut drveni štapić pre premazivanja karamelom održavane na 80°C. Za crvene jabuke dodat je dodatni sloj čokolade. Jabuke su zatim uskladištene na posudama u prostoriji održavanoj na 22°C.
[0063] Periodično su karamelizovane jabuke (n=3) prebačene na mikrobiološku analizu. Ovde je jezgro uklonjeno sterilnim uređajem za uklanjanje jezgra i stavljeno u sterilnu vreću, a zatim ponovo suspendovano u čorbu za obogaćivanje u jednom koraku do razblaživanja 1:10. Jezgro je homogenizovano u blenderu u trajanju od 60s. Deo štapića koji je bio zaboden u jabuku ručno je masiran u homogenatu da bi se oslobodila bilo koja
pričvršćena Listeria. Ostatak jabuke je potopljen u 100 ml čorbe za obogaćivanje u jednom koraku i ručno masiran da bi se oslobodili slojevi šećera:karamele.
[0064] Uzorci su naneti na MOX formulu koja je inkubirana na 30°C tokom 48 sati.
Paralelno sa tim, homogenati su obogaćeni na 37°C tokom 24 sata, a zatim dodati na MOx agar koji je inkubiran na 30°C tokom 48 sati. Pretpostavljena pozitivna kolonija sa svake pločice je podvrgnuta potvrdi korišćenjem API test traka.
Rezultati
[0065] Rezultati ovog eksperimenta prikazani su na slici 4 i tabelama 2A i 2B u nastavku. Tabela 2A i 2B: Listeria monocytogenes prikupljena sa karamelizovanih jabuka tokom roka trajanja od 19 dana na 22°C. Podaci sa slike 4.
Tabela 2A (karamela čokolada - crvena jabuka)
Tabela 2B (karamela - zelena jabuka)
[0066] Nivoi bakterije Listeria na kontrolnim netretiranim jabukama (zelenim i crvenim) bili su 5 log cfu i brojevi su se smanjili za 0,4- 0,9 log cfu postupkom oblaganja karamelom. Kod karamelizovanih jabuka pripremljenih od netretiranih zelenih jabuka, broj
bakterije Listeria na kraju roka trajanja od 19 dana nije se značajno razlikovao (P>0,05) u odnosu na 1. dan (slika 4A; tabela 2A). Međutim, Listeria u jezgru netretiranih jabuka se povećala u nivoima nakon perioda zadržavanja od 3 dana i bila je značajno (P<0,05) viša na kraju roka trajanja od 19 dana (slika 4A; tabela 2A)
[0067] Broj bakterije Listeria na površini karamelizovanih jabuka pripremljenih od netretiranih zelenih jabuka smanjio se za približno 1 log cfu tokom početnog roka trajanja od 3 dana, ali je zatim ostao konstantan tokom preostalog perioda skladištenja od 16 dana (slika 4B; tabela 2B). Broj bakterije L. monocytogenes u jezgru karamelizovanih jabuka uskladištenih na 22°C fluktuirao je tokom roka trajanja od 19 dana bez ukupne značajne promene u broju na kraju, u poređenju sa 1. danom (slika 4B; tabela 2B).
[0068] Nijedna Listeria nije prikupljena sa karamelizovanih jabuka pripremljenih od zelenog ili crvenog ploda tretiranog ozonom, a zatim AOP procesom (slika 4; tabela 2). Što se tiče uzoraka jezgra, za crvene i zelene jabuke, dva od tri ponavljanja su bila negativna na bakteriju Listeria obogaćivanjem nakon tretiranja ozonom i AOP procesom (slika 4; tabela 2). Stoga je ukupna log redukcija bakterije Listeria bila 4-5 log cfu/jabuka u slučaju obe sorte karamelizovanih jabuka.
[0069] Tokom skladištenja, Listeria je sporadično prikupljena sa površine karamelizovanih jabuka pripremljenih od tretiranih crvenih jabuka, ali nivoi patogena se nisu
povećali. Listeria u jezgru crvenih jabuka sporadično se prikupljala tokom perioda skladištenja od 19 dana bez uočenog ukupnog povećanja broja (slika 4A; tabela 2A). Kod tretiranih zelenih jabuka, broj na površinama karamelizovanih jabuka se povećao nakon 5. dana skladištenja, dostigavši 1 log cfu/jabuka na kraju perioda skladištenja od 19 dana (slika 4B; tabela 2B). Nasuprot tome, preživela Listeria u jezgru zelenih jabuka se smanjila tokom roka trajanja, pri čemu nijedan od uzetih uzoraka nije prošao 8. dan testiranja pozitivnosti na patogen (slika 4B; tabela 2B).
Dekontaminacija glavica zelene salate korišćenjem intervencija gasne faze
[0070] Obrazloženje istraživačkog pristupa bilo je inaktiviranje patogena na glavicama zelene salate uz pretpostavku da će kontaminacija biti ograničena na površinu. To bi umanjilo oslanjanje na pranje nakon branja i takođe minimiziralo rizik od širenja patogena kroz liniju za obradu. Dva procenjena tretmana bila su tretman ozonom i tretman zasnovan na korišćenju kombinacije vodonik peroksida i UV zračenja (AOP).
Vodonik peroksid: UV
[0071] Glavice zelene salate su postavljene u komoru UV reaktora i poprskane vodonik peroksidom (2 ili 4%) sa i bez UV-C osvetljenja. Kao kontrolna grupa, inokulisane jabuke su tretirane parom H2O umesto H2O2. Tačnu količinu pare koja dolazi u kontakt sa proizvodom nemoguće je precizno odrediti zbog prirode sistema tipa transportera za proizvode gde para ulazi u komoru odozgo dok proizvod prolazi. Međutim, nakon završetka procesa, proizvod se suši pomoću cirkulacionih ventilatora. Iako je 4% H2O2efikasniji u redukciji E. coli na celim glavicama zelene salate za kraće tretmane, 2% je postigao veću redukciju nakon 2 minuta (slika 5). Prilikom zamene H2O2vodom, kao kontrolna grupa, tretman je podjednako efikasan. Osvetljenje samo UV zračenjem podržalo je najniže log redukcije bez povećanja efikasnosti sa vremenom tretmana > 60 sekundi. Ispitivanjem tretiranih jabuka katalaznim testom, nije bilo detektabilnih ostataka vodonik peroksida (nivo detekcije >10 ppm).
Ozon
[0072] Ozon primenjen u uslovima visoke vlažnosti rezultirao je najvećom log redukcijom (nešto više od 1 log CFU/g), nešto više od AOP procesa u istim uslovima vlažnosti (slika 6). Sve u svemu, tretman je postigao minimalnu log redukciju.
Efikasnost kombinacije UV zračenja, vodonik peroksida, ozona i hlor dioksida za dekontaminaciju zelene salate
[0073] Kombinovani sekvencijalni tretman ozonom, 6 % H2O2i 50 ppm hlor dioksidom postigao je redukciju od skoro 4 log CFU/g (slika 7). Kombinovani proces tretmana (slika 8) rezultirao je zelenom salatom sa veoma niskim nivoima E. coli , koji se održavao tokom 10-dnevnog roka trajanja, u poređenju sa netretiranom grupom koja je održavala stabilan nivo patogena (slika 8).
Zaključak/Diskusija
[0074] Na karamelizovanim jabukama pripremljenim od jabuka koje su inokulisane bakterijom Listeria ali nisu tretirane, nivoi patogena su se smanjili, nisu se značajno promenili ili povećali tokom perioda skladištenja od 19 dana na 22°C. Utvrđeno je da se L. monocytogenes povećava u jezgru netretiranih crvenih jabuka i dostiže nivoe od >6 log cfu/jabuka.
[0075] Korišćenjem kombinacije ozona i AOP procesa bilo je moguće postići redukciju od 4-5 log cfu za bakteriju Listeria monocytogenes. Kod karamelizovanih jabuka pripremljenih od crvenih jabuka, broj bakterije Listeria unutar jezgra ili na površini karamelizovane jabuke nije se značajno promenila kada su karamelizovane jabuke čuvane na 22°C 19 dana. Na sličan način, Listeria u jezgru tretiranih zelenih jabuka smanjila se tokom roka trajanja.
Postojali su dokazi o prikupljanju bakterije Listeria sa površine karamelizovanih jabuka pripremljenih od tretiranih zelenih jabuka. Međutim, nivoi su bili niski i otkriveni su samo obogaćivanjem uzoraka.
[0076] Iz istraživanja koja su sprovedena zajedno sa onima koje su objavili drugi, sudbina bakterije L. monocytogenes na karamelizovanim jabukama zavisi od nekoliko faktora.
Konkretno, najveći rizik koji predstavlja L. monocytogenes je uvođenje u jezgro za razliku od površine jabuka.
[0077] U kojoj meri L. monocytogenes raste na/unutar karamelizovanih jabuka, više zavisi od toga da li je patogen prethodno izložen stresu nego od temperature skladištenja. U tom smislu, primena ozonskog gasa, a zatim i AOP procesa, dovela bi do povećanog stresa bakterije L. monocytogenes što bi moglo da objasni ograničeni porast patogena sa karamelizovanim jabukama koje se čuvaju na sobnoj temperaturi.
[0078] U zaključku, primenom tretmana ozonskim gasom i AOP procesa moguće je smanjiti nivoe L. monocytogenes na i unutar jabuka namenjenih za proizvodnju karamelozovanih jabuka. Na osnovu činjenice da su obe intervencije bez vode, postoji mali rizik od aktivnog porasta bakterije L. monocytogenes koja kontaminira proizvod. Stoga, kolektivno predstavljeni dokazi ukazuju na to da skladištenje jabuka na 4°C za razliku od sobne temperature ne donosi značajne koristi kontrolnoj grupi bakterije L. monocytogenes . Shodno tome, karamelizovane jabuke pripremljene na opisani način mogu se skladištiti na sobnoj temperaturi bez ikakvog dodatnog rizika od kontaminacije ili podrške porastu bakterije L. monocytogenes.
EKSPERIMENT 4: Dekontaminacija različitog voća i povrća korišćenjem kombinacije UV/ozona/vodonik peroksida
[0079] Ovaj eksperiment je sproveden kako bi se utvrdila log redukcija bakterije Listeria monocytogenes uvedene na različite vrste proizvoda i tretirane kombinacijom UV/ozona/vodonik peroksida.
Metode
Uslovi za bakterije i kulturu
[0080] Listeria monocytogenes (serotipovi 4a, 4b, 1/2b, 1/2a i 3a) kultivisana je preko noći u TSB na 37°C i ćelijama sakupljenim centrifugiranjem. Pelet je suspendovan u fiziološkom rastvoru do konačne gustine ćelija od 8 log cfu/ml (OD600- 0.2). Suspenzija ćelije je držana na 4°C do 12 sati pre upotrebe.
[0081] Test povrće i voće su inokulisani na površini do kože, oko vrha ploda, sa 100 µl test bakterije u koncentraciji od 8-log 10 CFU/ml. Jabuke su zatim sušene u kabinetu za biološku bezbednost 20 minuta do 4 sata, pre nego što su prebačene u skladište na 4°C najviše 24 sata. Da bi se bakterije internalizovale, 1 ml suspenzije je dodato u pukotinu stabljike i stavljeno pod vakuum 1 minut, izvađeno iz vakuuma i ostavljeno 1 minut, pre nego što je ponovo vakuumirano još jedan minut.
Reaktor
[0082] UV reaktor se sastoji od ultraljubičastog uređaja (Sani-Ray<™>- nerđajući čelik, 61cm x 22,9cm x 12,7cm (24" x 9" x 5"), 120v 50/60Hz) koji sadrži 4 x 25W lampe (mereno na 254 nm pri 100 sati i 80°C) koje su bile dužine 61 cm (24") i prečnika 15 mm sa UV izlazom od 8,5 održavane su na udaljenosti od 16 cm od površine transportera. Korišćene su standardne UV lampe (serijski broj 05-1348) i ozonske lampe (broj 05-1349, izlaz ozona 2,3) (po 2 od svake). Za praćenje intenziteta lampi korišćen je UVX radiometar (UVP<™>kalibrisan na /-5% prema uputstvima proizvođača) kako bi se osigurala konzistentnost. Vodonik peroksid (dobijen iz Sigma-Aldrich<™>, 30% rastvora) pripremljen je u različitim koncentracijama (2-4% v/v) i prethodno zagrejan u toplom vodenom kupatilu na 22 ili 48°C, a zatim stavljen u rezervoar atomizera/isparivača. Komora za obradu je prethodno zagrejana grejačem ventilatora koji je isključen neposredno pre postavljanja inokulisanih jabuka u jedinicu. Jabuke čuvane u centru jedinice tokom određenog vremenskog perioda uklonjene su na suprotnom kraju.
Rezultati
[0083] Rezultati su prikazani u tabeli 3.
TABELA 3

Claims (13)

Patentni zahtevi
1. Metoda za inaktivaciju bakterija i/ili smanjenje broja mikroba na prehrambenom proizvodu osetljivom na prisustvo mikroba, metoda koja obuhvata
prenošenje prehrambenog proizvoda na transporteru u komoru za kontinuiranu obradu/tretman i izlaganje prehrambenog proizvoda tretmanima u okviru komore za kontinuiranu obradu/tretman tokom vremena zadržavanja obrade kroz komoru za kontinuiranu obradu/tretman između 5-120 sekundi,
pri čemu
su tretmani bez vodene pare i obuhvataju ultraljubičasto C (UV-C) svetlo, paru vodonik peroksida, ozon i toplotu,
para vodonik peroksida je prisutna u do 12% v/v rastvoru,
temperatura termičke obrade unutar komore za obradu/tretman održava se između oko 22°C i 60°C,
komora za kontinuiranu obradu/tretman ima ozonske lampe koje se nalaze u njoj, i ozonske lampe emituju na talasnoj dužini od 125-225 nm kako bi proizvele ozon iz kiseonika prisutnog u vazduhu.
2. Metoda iz patentnog zahteva 1, pri čemu je bakterija Listeria.
3. Metoda iz patentnih zahteva 1 ili 2, pri čemu je prehrambeni proizvod voće.
4. Metoda iz bilo kog od prethodnih patentnih zahteva, pri čemu je opseg talasne dužine UV-C svetlosti između 290nm i 100nm.
5. Metoda iz bilo kog od prethodnih patentnih zahteva, pri čemu je koncentracija pare vodonik peroksida između 2-6% v/v.
6. Metoda iz bilo kog od prethodnih patentnih zahteva, pri čemu je protok pare vodonik peroksida između 0 i 10 litara u minuti.
7. Metoda iz bilo kog od prethodnih patentnih zahteva, pri čemu se vlažnost unutar komore za obradu/tretman održava na između 60% i 100% relativne vlažnosti.
8. Metoda iz patentnog zahteva 1, navedena metoda isključujući korak kontakta tečnosti koja sadrži ozon sa prehrambenim proizvodom.
9. Sistem za inaktivaciju bakterija i/ili smanjenje broja mikroba na prehrambenom proizvodu osetljivom na prisustvo mikroba, pri čemu se navedeni sistem sastoji od komore za obradu/tretman i sredstava za kontinuirani transport prehrambenog proizvoda kroz komoru za obradu/tretman,
i) sredstvo za generisanje UV-C svetlosti,
ii) sredstvo za generisanje pare vodonik peroksida,
iii) sredstvo za generisanje ozona, i
iv) izvor toplote
pri čemu
je svaki od i)-iv) operativno povezan sa komorom za obradu/tretman i
komora za obradu/tretman ima sredstva za generisanje ozona koja se u njoj nalaze.
10. Sistem iz patentnog zahteva 9, pri čemu su sredstva za generisanje pare vodonik peroksida i sredstva za generisanje ozona odvojena.
11. Sistem iz patentnih zahteva 9 ili 10, koji dalje obuhvata sredstva za održavanje vlažnosti u komori za obradu/tretman.
12. Sistem iz patentnih zahteva 9-11, konfigurisan tako da udaljenost prehrambenog proizvoda od sredstva za generisanje UV-C svetlosti u komori za obradu/tretman bude između 1 cm i 200 cm.
13. Sistem iz patentnih zahteva 9-12, koji se sastoji od lampi koje emituju opseg talasnih dužina između 290nm i 100nm za generisanje UV zračenja i lampi koje emituju talasnu dužinu manju od 200 nm, po mogućnosti oko 185 nm, za generisanje ozona.
RS20240261A 2017-04-24 2017-07-06 Napredni oksidacioni proces i sistem za mikrobnu redukciju RS65260B1 (sr)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762489180P 2017-04-24 2017-04-24
PCT/CA2017/050818 WO2018195643A1 (en) 2017-04-24 2017-07-06 Advanced oxidative process for microbial reduction
EP17907916.5A EP3468374B1 (en) 2017-04-24 2017-07-06 Advanced oxidative process and system for microbial reduction

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RS65260B1 true RS65260B1 (sr) 2024-03-29

Family

ID=63852165

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RS20240261A RS65260B1 (sr) 2017-04-24 2017-07-06 Napredni oksidacioni proces i sistem za mikrobnu redukciju

Country Status (18)

Country Link
US (1) US11178890B2 (sr)
EP (1) EP3468374B1 (sr)
JP (1) JP2020517231A (sr)
KR (1) KR20190141222A (sr)
CN (1) CN109843071A (sr)
AU (1) AU2017411157B2 (sr)
BR (1) BR112019001309B1 (sr)
CA (1) CA3030573C (sr)
CL (1) CL2019000350A1 (sr)
ES (1) ES2972502T3 (sr)
IL (1) IL264292B2 (sr)
MX (1) MX2019002707A (sr)
PE (1) PE20191350A1 (sr)
PL (1) PL3468374T3 (sr)
PT (1) PT3468374T (sr)
RS (1) RS65260B1 (sr)
WO (1) WO2018195643A1 (sr)
ZA (1) ZA201903384B (sr)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210235728A1 (en) * 2017-12-31 2021-08-05 Purogen Laboratories, Llc Systems and methods for extending shelf lives of botanical and food products
GB2579783B (en) * 2018-12-13 2023-05-03 Westfalia Fruit International Ltd Method
CN111196619B (zh) * 2020-02-13 2020-11-03 南京大学盐城环保技术与工程研究院 一种多段式废水高级氧化处理装备及工艺
AU2024339162A1 (en) * 2023-09-07 2026-03-26 CleanWorks Inc. Systems for improved bacterial and microbial reduction, equipment comprising said systems and methods of utilizing said systems and equipment to improve bacterial and microbial reduction on foods, food products, and produce
CN120523239B (zh) * 2025-07-18 2025-09-23 上海上源水务科技集团有限公司 直饮水臭氧紫外线联合消毒的智能化精准控制方法

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4549477A (en) * 1984-09-10 1985-10-29 Mccabe Jr Barkman C Ozone treatment system for food
GB8810603D0 (en) * 1988-05-05 1988-06-08 Elopak Systems Sterilization
US5213759A (en) * 1988-05-05 1993-05-25 Elopak Systems A.G. Sterilization
US6039922A (en) * 1997-08-15 2000-03-21 Tetra Laval Holdings & Finance, Sa UV radiation and vapor-phase hydrogen peroxide sterilization packaging
FR2774264B1 (fr) 1998-02-04 2000-03-03 Air Liquide Procede et installation de traitement a l'ozone de produits alimentaires
US6120822A (en) * 1998-02-04 2000-09-19 Lynntech, Inc. Apparatus and method of food decontamination by treatment with ozone
JP2000004782A (ja) 1998-06-22 2000-01-11 Yanmar Agricult Equip Co Ltd 食材料の殺菌方法及び殺菌装置
US6066348A (en) 1998-09-23 2000-05-23 American Air Liquide Inc. Method of disinfecting a foodstuff using gaseous ozone
US7569180B2 (en) * 2004-10-12 2009-08-04 Ethicon, Inc. Sterilization system and method and orifice inlet control apparatus therefor
JP4144122B2 (ja) 1999-07-06 2008-09-03 株式会社Ｉｈｉ 連結処理型滅菌バッグとその滅菌方法
US6485769B2 (en) * 2000-03-10 2002-11-26 Air Liquide Canada, Inc. Food disinfection using ozone
GB2409958B (en) 2001-08-09 2006-03-01 Telfer Foods Ltd Method for disinfecting vegetable material
EA008233B1 (ru) * 2002-08-19 2007-04-27 Испано Сюиса Де Патентес С. Л. Способ продления срока хранения скоропортящихся сельскохозяйственных продуктов и/или пищевых продуктов
ES2298747T3 (es) * 2003-04-25 2008-05-16 Hanspeter Steffen Procedimiento y realizacion tecnica para la desinfeccion y la conservacion de alimentos y de otros productos mediante o3, o2, co2, argon, luz uv-c, ultrasonido y vacio.
US7401469B2 (en) 2004-12-20 2008-07-22 General Electric Company System and method for preserving food
US20080220133A1 (en) 2007-03-05 2008-09-11 Gary Bruce Carman Food sanitation system
JP4853812B2 (ja) 2007-05-18 2012-01-11 株式会社エミネット 青果物表皮の殺菌装置
CN101167592B (zh) * 2007-10-19 2010-06-23 海通食品集团股份有限公司 一种臭氧、紫外和纳米银涂膜对冻干食品保质的联合杀菌方法
US20100323072A1 (en) * 2009-06-19 2010-12-23 Donald Bernstein Antimicrobial treatment system and method for food processing
AR078060A1 (es) * 2009-07-14 2011-10-12 Novartis Ag Descontaminacion de superficie de contenedores previamente llenados en empaque secundario
WO2012037678A1 (en) * 2010-09-20 2012-03-29 Medizone International Inc. Process for sterilization of air spaces and surfaces using advanced oxidation stress
TR201201992A2 (tr) * 2012-02-22 2012-09-21 İlhan Kadi̇r Yaş sebze ve meyvelere nem ozon ve çeşitli kimyasalların birlikte uygulanması.
US20130251864A1 (en) 2012-03-20 2013-09-26 The Ohio State University Research Foundation Method for Treating Shell Eggs with Gas
CN104749656A (zh) 2013-12-28 2015-07-01 哈尔滨理大晟源科技开发有限公司 恶劣气象条件下的高速公路实时监测系统
US10449263B2 (en) 2014-12-11 2019-10-22 Microlin, Llc Devices for disinfection, deodorization, and/or sterilization of objects
CN105056266B (zh) 2015-08-27 2019-06-07 江苏爱雅康舟电器科技有限公司 多功能消毒杀菌装置及其使用方法
CN204889204U (zh) 2015-08-27 2015-12-23 成都鑫盛农业有限公司 一种新型蔬菜保鲜柜
CN205602416U (zh) 2016-05-12 2016-09-28 安徽亿海农业发展有限公司 一种智能化蔬菜保鲜配送箱

Also Published As

Publication number Publication date
AU2017411157B2 (en) 2023-04-27
KR20190141222A (ko) 2019-12-23
US11178890B2 (en) 2021-11-23
MX2019002707A (es) 2019-08-01
CA3030573C (en) 2024-06-04
IL264292A (en) 2019-02-28
NZ749901A (en) 2024-08-30
EP3468374A4 (en) 2019-11-13
PE20191350A1 (es) 2019-10-01
PL3468374T3 (pl) 2024-06-24
PT3468374T (pt) 2024-02-28
CL2019000350A1 (es) 2019-08-09
IL264292B (en) 2022-11-01
US20180303133A1 (en) 2018-10-25
CA3030573A1 (en) 2018-11-01
EP3468374B1 (en) 2023-12-06
WO2018195643A1 (en) 2018-11-01
JP2020517231A (ja) 2020-06-18
EP3468374A1 (en) 2019-04-17
BR112019001309A2 (pt) 2020-02-04
CN109843071A (zh) 2019-06-04
AU2017411157A1 (en) 2019-01-31
ES2972502T3 (es) 2024-06-13
IL264292B2 (en) 2023-03-01
BR112019001309B1 (pt) 2023-03-28
ZA201903384B (en) 2020-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nam et al. Efficacy of gaseous chlorine dioxide in inactivating Bacillus cereus spores attached to and in a biofilm on stainless steel
Murray et al. Inactivation of Listeria monocytogenes on and within apples destined for caramel apple production by using sequential forced air ozone gas followed by a continuous advanced oxidative process treatment
McKeen Introduction to food irradiation and medical sterilization
ES2972502T3 (es) Procedimiento oxidativo avanzado y sistema para la reducción microbiana
Vurma et al. Inactivation of Escherichia coli O157: H7 and natural microbiota on spinach leaves using gaseous ozone during vacuum cooling and simulated transportation
Hasani et al. Inactivation of Salmonella and Listeria monocytogenes on dried fruit, pistachio nuts, cornflakes and chocolate crumb using a peracetic acid-ethanol based sanitizer or Advanced Oxidation Process
Gómez‐lópez Chlorine dioxide
Tzortzakis Ozone: A powerful tool for the fresh produce preservation
World Health Organization Prevention and control of microbiological hazards in fresh fruits and vegetables–Part 4: specific commodities. Meeting report
US20060019003A1 (en) Novel synergistic rapid-sanitization method
Alexandre et al. Emerging technologies to improve the safety and quality of fruits and vegetables
AU2017294807A1 (en) Forced air ozone reactor for microbial reduction
WO2006097634A1 (fr) Procede systemique d&#39;hygiene rapprochee et dispositif avec cellule d&#39;aseptisation a basse temperature notamment pour denrees alimentaires
Lee et al. Control measures to reduce Salmonella spp. and L. monocytogenes contamination in mung bean seeds and managing their growth during sprouting
Monica et al. Novel disinfectant technologies applications for the food industries
CN112544857A (zh) 一种全方位果蔬杀菌方法
Abthiyar Effect of UV-C treatment on sanitised and unsanitised ready-to-eat leafy green vegetables, produced in New Zealand: a thesis presented in partial fulfilment of the requirements for the degree of Master of Food Technology, Massey University, Albany Campus, New Zealand
CN109329408A (zh) 一种结合乳酸菌发酵和联合氧化冷杀菌技术的鲜切果蔬保鲜方法
Kandasamy Pukazhendhi Development of a surface decontamination method based on UV-Light Emitting Diode (LED) mediated photo-oxidation of hydrogen peroxide
Guo Application of water-assited ultraviolet light processing on the inactivation of Salmonella on fresh produce
Nida et al. Applications of Ozone in Food Processing
LT5567B (lt) Maisto ir su maistu susietų paviršių nukenksminimo būdas
Monica et al. 19 Novel Disinfectant
Lee Commercial and novel solutions for fresh produce safety
Murray Improving the microbiological safety of candy apples and shredded lettuce through applying sequential intervention steps