Optimisation of high-power ultrasound technology for the production of safe and high quality liquid food products

Abstract

This thesis investigates the optimisation of sonication technologies for liquid food product decontamination, with a specific focus on manothermosonication (MTS) for pasteurising liquid whole egg (LWE). Initially, microbial inactivation studies targeting Salmonella Enteritidis were conducted to develop a mathematical model for determining the optimal processing conditions while prioritising food safety as a primary objective. Following the identification of the optimal conditions, the physico-chemical attributes of MTS-treated LWE were evaluated and compared with those of thermally treated and untreated LWE samples. Similarly, a derived egg product (omelette) made of LWE that was treated by MTS, was subjected to further characterisation regarding the market potential. Finally,the potential sustainable benefits of MTS were assessed through energy balance and lifecycle assessment (LCA) methodologies. The current research on MTS highlights its potential as an alternative to traditional thermal treatments in the egg industry, addressing inherent limitations associated with conventional methods.

Η παρούσα διατριβή μελετά τη βελτιστοποίηση των τεχνολογιών υπερήχων για τηναπολύμανση υγρών τροφίμων, με ιδιαίτερη έμφαση στους πιεσο-θερμο-υπέρηχους(manothermosonication MTS) με σκοπό την παστερίωση ολόκληρων υγρών αυγών(liquid whole egg LWE). Αρχικά, διεξήχθησαν μελέτες μικροβιακής αδρανοποίησης μεστόχο τη αδρανοποίησης της Salmonella Enteritidis και την ανάπτυξη μαθηματικούμοντέλου για τον προσδιορισμό των βέλτιστων συνθηκών επεξεργασίας, έχοντας ωςπρωταρχικό στόχο την μικροβιολογική ασφάλεια του τροφίμου. Μετά τον προσδιορισμότων βέλτιστων συνθηκών, αξιολογήθηκαν τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά τουεπεξεργασμένου με MTS LWE δείγματος και συγκρίθηκαν με εκείνα των θερμικάεπεξεργασμένων και μη επεξεργασμένων δειγμάτων LWE. Ομοίως, ένα παράγωγοπροϊόν αυγού από LWE, η ομελέτα, που είχε υποστεί επεξεργασία με MTS υποβλήθηκεσε περαιτέρω χαρακτηρισμό όσον αφορά την εμπορική της αξία. Τέλος, τα δυνητικάβιώσιμα οφέλη της MTS αξιολογήθηκαν μέσω των μεθοδολογιών του ενεργειακούισοζυγίου και της αξιολόγησης του κύκλου ζωής (Life Cycle Assessment LCA). Η τρέχουσα έρευνα για την MTS αναδεικνύει τις δυνατότητές της ως εναλλακτική λύση στιςπαραδοσιακές θερμικές επεξεργασίες στη βιομηχανία αυγών, αντιμετωπίζοντας τουςεγγενείς περιορισμούς που συνδέονται με τις συμβατικές μεθόδους.