Validation of UV coiled tube reactor for fresh juices

摘要

The objective of this study was to validate the performance of a coiled ultraviolet (UV) module with 24 lamps for fresh juice pasteurization. Escherichia coli K12 at an inoculation level of 106 cfu mL-1 was chosen as a target microorganism for biodosimetry. All tested fruit juices highly absorbed UV light, with absorption coefficients ranging from 11 cm-1 to 78 cm-1 for lillikoi and pineapple juice, respectively. Of the juices examined, pineapple juice appeared to be the worst case scenario in terms of UV absorptivity and high viscosity. A caramel model solution was developed to mimic juice absorption properties and was used for inoculation studies. The 5-log₁₀ reduction standard under turbulent flow required by the FDA was achievable in Newtonian liquids with absorption coefficient less than 15 cm-1 after one pass. Turbulent flow was not developed in more viscous orange and pineapple juices at the flow rates tested. A biodosimetry technique that utilizes E. coli as a tracer showed no distribution of UV dose in liquids with absorption coefficient lower than 26 cm-1. The proposed technique may assist in validating the performance of UV reactors and improve efficiency of UV pasteurization. Key words: coiled ultraviolet module, fruit juices, caramel model, E. coli K12, biodosimetry.L'objectif de cette étude était de valider le rendement d'un module UV spiralé contenant 24 lampes pour la pasteurisation de jus frais. Escherichia coli K12 à un niveau d'inoculation de 106 cfu mL-1 a été choisie comme microorganisme cible pour la biodosimétrie. Tous les jus de fruits testés ont grandement absorbé la lumière UV; les coefficients d'absorption variaient entre 11 cm-1 à 78 cm-1 respectivement pour les jus de lilikoi et d'ananas. De tous les jus examinés, le jus d'ananas semblait être le « pire scénario » en ce qui a trait à l'absorptivité UV et la viscosité élevée. Un modèle utilisant du caramel a été mis au point afin d'imiter les propriétés d'absorption du jus et il a été utilisé lors des études d'inoculation. Le standard de réduction 5-log₁₀ sous régime d'écoulement turbulent requis par la FDA pouvait être atteint dans les liquides newtoniens ayant un coefficient d'absorption inférieur à 15 cm-1 après un passage. L'écoulement turbulent ne s'est pas développé dans les jus plus visqueux d'orange et d'ananas aux débits testés. Une technique de biodosimétrie utilisant E. coli comme élément indicateur a montré qu'il n'y avait aucune distribution de la dose UV dans les liquides présentant un coefficient d'absorption inférieur à 26 cm-1. La technique proposée peut aider à valider le rendement des réacteurs UV et améliorer l'efficacité de la pasteurisation UV. Mots-clés : module UV spiralé, jus de fruits, modèle utilisant du caramel, E. coli K12, biodosimétrie.[Traduit par la rédaction]