超音波ジャム滅菌技術

超音波ジャム滅菌技術

超音波エネルギーを利用した非熱処理技術で、高温を使わず、または最小限の加熱でジャムなどの液状食品を殺菌・保存できるように設計されています。

コアコンセプト：超音波ジャム滅菌技術とは？

超音波ジャム滅菌技術は、超音波補助滅菌または音響キャビテーション滅菌とも呼ばれ、高強度の低周波超音波 (通常 20kHz ～ 100kHz の範囲) を利用して液体媒体 (ジャムなど) に強力な物理的および化学的効果を生成し、それによって微生物 (細菌、酵母、カビなど) の構造を破壊し、滅菌を達成するか、微生物の数を大幅に減らします。微生物。

穏やかな加熱 (50°C ～ 60°C) または適度な加圧と組み合わせて相乗効果を生み出し、滅菌効率を大幅に向上させることがよくあります。

動作原理: 音響キャビテーション効果

この技術の核心は音響キャビテーション効果です。プロセス全体は次のステップに分類できます。

超音波注入: 高密度の超音波がトランスデューサーを通じて詰まりに送信されます。

キャビテーション気泡の形成: 超音波は、圧縮と希薄化が交互に起こる縦波です。負圧相（希相）では、液体が引き伸ばされ、内部に存在する微小な気体核（キャビテーション核）が急速に膨張し、微小な気泡が形成されます。

キャビテーション気泡崩壊: 直後の正圧段階 (圧縮段階) では、これらの新しく膨張した気泡は急速に圧縮され、非常に短い時間 (マイクロ秒、さらにはナノ秒) 以内に崩壊し、崩壊して崩壊します。

エネルギーの放出: この爆縮プロセスにより、非常に極端な局所環境が作成されます。

非常に高い温度: 崩壊の震源地では、理論上の温度は 5000K 以上に達する可能性があります (太陽の表面温度に近づきます)。

極度の高圧: 局所的な圧力は 1000 気圧を超える場合があります。

強烈な衝撃波とマイクロジェット：気泡の非対称崩壊により、高速のマイクロジェットと強力な衝撃波が発生します。

殺菌のメカニズム：キャビテーション効果はどのようにして微生物を殺すのでしょうか？

キャビテーション気泡の崩壊中に放出される極度のエネルギーはさまざまな形で作用し、微生物細胞の不活性化につながります。

機械的および物理的損傷:

細胞膜の破裂: 強烈な衝撃波とマイクロジェットは「小型発射体」のように作用し、微生物の細胞壁と膜に直接衝撃を与えて引き裂き、細胞内容物の漏出と細胞構造の完全な破壊を引き起こします。これが主な滅菌メカニズムです。

化学的影響 (フリーラジカル攻撃):

キャビテーション気泡の崩壊により発生する高温高圧下では水分子が分解し、・OH（ヒドロキシルラジカル）や・H（水素ラジカル）などのフリーラジカルが大量に生成されます。

これらのフリーラジカルは非常に強い酸化特性を持っています。それらは微生物の細胞膜、酵素、遺伝物質（DNA/RNA）を攻撃し、代謝機能障害や死につながります。

熱の影響:

キャビテーション点の局所温度は非常に高いですが、その範囲と継続時間は非常に短いため、ジャム システム全体の巨視的な温度にはほとんど影響を与えません。この局所的な高温は、崩壊点のすぐ近くにいる微生物に致死的な影響を与えます。

技術的利点 (従来の加熱滅菌と比較)

従来の高温殺菌や超高温 (UHT) 瞬間殺菌と比較して、超音波殺菌技術には次のような大きな利点があります。

栄養素と風味のより良い保存：低い加工温度（補助加熱を使用しても従来の高温よりもはるかに低い）により、熱に弱いビタミン（ビタミンCなど）、天然色素、芳香物質、ジャム中の風味成分が最大限に保存されます。

優れた色と食感: メイラード反応やカラメル化による過度の褐変を回避し、ジャムはより鮮やかな自然な色と新鮮な食感を保ちます。

エネルギー効率: 超音波エネルギーは微生物に直接作用するため、エネルギー利用率が高く、処理時間が比較的短くなります。