การยับยั้งเชื้อ E. coli สำหรับการพาสเจอร์ไรซ์ชานมโดยสนามไฟฟ้าพัลส์

Abstract

บทคัดย่อ

วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้คือเพื่อศึกษาความเป็นไปได้ออกแบบและสร้างระบบการยับยั้งเชื้อ E. coli ด้วยสนามไฟฟ้าพัลส์สำหรับกระบวนการพาสเจอร์ไรซ์เครื่องดื่มอุตสาหกรรม ระบบการยับยั้งเชื้อจุลินทรีย์ประกอบด้วย แหล่งจ่ายไฟฟ้าแรงดันสูงแบบพัลส์ห้องยับยั้งเชื้อจุลินทรีย์ และระบบการไหลของของไหล การทำงานของระบบจะเริ่มต้นโดยการใช้ปั๊มไหลเวียนเครื่องดื่มจากถังเก็บผลผลิต เข้าสู่ห้องยับยั้งเชื้อจุลินทรีย์ที่มีลักษณะเป็นท่อทรงกระบอกซ้อนแกนร่วม และที่ขั้วอิเล็กโทรดด้านในจะถูกจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงแบบพัลส์เพื่อสร้างสนามไฟฟ้าที่มีความเข้มสูงภายในห้องยับยั้งเชื้อประมาณ 20 kV/cm ส่งผลให้จุลินทรีย์ที่อยู่ในอาหารเหลวหรือเครื่องดื่มที่ผ่านเข้าไปในห้องยับยั้งเชื้อถูกทำลายด้วยกระบวนการอิเล็กโตรโพเรชัน หลังจากผ่านห้องยับยั้งเชื้อแล้วเครื่องดื่มจะถูกนำไปเก็บไว้ในถังเก็บผลผลิต ในการศึกษานี้ได้ทดสอบประสิทธิภาพการยับยั้งเชื้อ E. coli ในชานมแบบไหลหมุนเวียนอย่างต่อเนื่องผ่านห้องยับยั้งเชื้ออาหารเหลว ซึ่งจากการทดสอบพบว่าประสิทธิภาพการยับยั้งเชื้อจุลินทรีย์เพิ่มขึ้นเมื่อความเข้มสนามไฟฟ้าและจำนวนพัลส์เพิ่มขึ้น การเพิ่มอัตราการไหลของชานมมีผลทำให้ประสิทธิภาพการยับยั้งเชื้อลดลงโดยอุณหภูมิของชานมเพิ่มขึ้นหลังจากผ่านห้องยับยั้งเชื้อ 2 - 3°C จากอุณหภูมิของชานมก่อนเข้าห้องยับยั้งเชื้อโดยการลดลงของเชื้อ E. coli ในชานมหลังผ่านสนามไฟฟ้าพัลส์มากสุดคือ 1.64 log CFU/mL ที่ระยะเวลาในการยับยั้งเชื้อ 30 นาที

คำสำคัญ: สนามไฟฟ้าพัลส์จุลินทรีย์การพาสเจอร์ไรซ์เครื่องดื่ม ชานม

Abstract

The aim of this study was to investigate the feasibility, design and construct a microorganisms inactivation system by pulsed electric field for industrial beverage pasteurization processes. The microorganism inactivation system consists of the DC pulsed high voltage power supply, the treatment chamber and the fluid flow system. The system is operated by using a pump to recirculate the beverage from the product tank into the coaxial treatment chamber of which the inner electrode is supplied with the DC pulsed voltage while the outer electrode is grounded in order to create the high pulsed electric field strength (20 kV/cm) inside this chamber. This electric field brings about the inactivation of microorganisms in the beverage inside the chamber by electroporation process. After the inactivation process, the treated beverage is pumped into the storage tank. In this study, the developed system was tested for the efficiency of E. coli inactivation with milk tea in a continuous recirculation system through liquid diet inactivation chamber. It was shown that the higher pulsed electric field and higher number of pulses resulted in higher inactivation efficiency. Increase in the flow rate of the milk tea resulted in the decrease in the inactivation efficiency. After the treatment, the milk tea temperature increased by about 2 - 3°C. Finally, the reduction of E. coli in the milk tea was found to be about 1.64 log CFU/mL with the treatment time of 30 min.

Keywords: Pulsed Electric Field, Microorganisms, Pasteurization, Beverage, Milk Tea