Подобрено производство на сирене с мощен ултразвук

Производството на различни видове сирене, като твърди сирена, меки сирена и извара, от различни видове мляко (напр. краве, козе, овче, биволско, камилско мляко и др.) може да бъде ефективно подобрено чрез ултразвукова обработка. Прилагането на ултразвук с висок интензитет ускорява хомогенизацията, ферментацията и зреенето, подобрява микробната стабилност и оказва положително въздействие върху хранителната стойност и текстурата.

Ултразвукът с висок интензитет подобрява производството на сирене

Ултразвуковата обработка на храни е утвърдена технология за подобряване на хомогенизацията и ферментацията на млякото при производството на сирене. Освен това ултразвуковата обработка в комбинация с умерена топлинна обработка – известна като термоултразвукова обработка – се използва като алтернатива на традиционната термична пастьоризация, като по този начин предпазва хранителни вещества като витамини, аминокиселини и мазнини от термично разграждане. Производството на сирене от мляко или суроватка може да бъде значително интензифицирано и подобрено чрез прилагане на нискочестотен ултразвук с висок интензитет.

Въздействие на ултразвука с висок интензитет върху структурата на млякото и млечния съсирек при производството на сирене

Ултразвуковата обработка се прилага успешно в процеси за производство на сирене от говеждо (краве), овче, биволско, козе, камилско и конско мляко.
Производството на сирене, подпомагано чрез ултразвук, може да се използва за широк набор от разновидности на сирене, включително чедър, фета, крема сирене, изварено сирене, мексиканско сирене панела, меко сирене от испаноезичните страни и други специални сирена.
Въздействието на нискочестотния ултразвук с висок интензитет върху млякото при производството на сирене включва повишена якост и твърдост на гела, ускорено образуване на гел, увеличена специфична повърхност, намалена твърдост на млечния съсирек, по-малки размери и по-равномерно разпределение по размер на мастните глобули и подобрена водозадържаща способност.
Предизвиканите от ултразвука подобрения в хомогенността и по-равномерното разпределение на млечните мастни глобули допълнително подобряват качеството на сиренето. Например изследвания на козе мляко, подсирено с ренин, показват, че след 10 минути ултразвукова обработка полученият гел има по-плътна мрежова структура с напречни връзки. Това води до по-хомогенна микроструктура с множество пори, които са значително по-малки от наблюдаваните в млечния съсирек без ултразвукова обработка.
Тези структурни различия предполагат, че съсирекът от козе мляко, обработен с мощен ултразвук, има по-голяма твърдост, със стойности на G’max (максимален модул на съхранение), надвишаващи 100 Pa – стойности, които са дори по-високи от съобщените за краве мляко. Подобно подобрение е наблюдавано и в адхезивността (якостта на вътрешните връзки в пробата). Като цяло тези резултати показват, че ултразвукът с висок интензитет насърчава по-силни взаимодействия между компонентите на млякото, като по този начин подобрява способността му да се съсирва при производството на сирене (вж. Carrillo-Lopez et al., 2021).

Ултразвуковата обработка подпомага и сирищното подсирване на млякото. Прочетете повече!

Въздействие на ултразвука върху производството на сирена

Въздействието на ултразвука с висок интензитет върху преработката на мляко и млечни продукти и производството на сирене е подробно изследвано.
Повишен добив на сирене: Ултразвуковата обработка на прясно сурово мляко с ултразвуковия апарат UP400S при производството на сирене панела води до повишен добив на сирене (%), въпреки увеличеното отделяне на течност. Ултразвукът с висок интензитет (HIU) засилва жълтите тонове и оцветяването на сиренето при обработка за 10 min. Цветовите координати L*, a* и C* обаче не се повлияват. pH се повишава от 6,6 на 6,74 след 5 min ултразвукова обработка, но се понижава при 10 min. (вж. Carrillo-Lopez et al., 2020)
Подобрена текстура на сиренето: Във връзка с изследванията върху сирене Bermúdez-Aguirre и Barbosa-Cánovas съобщават, че прясното сирене, получено от мляко, подложено на термоултразвукова обработка (с използване на Hielscher UP400S – 400 W, 24 kHz, 63 °C, 30 min), е по-меко и по-крехко от сиренето от контролното мляко (без термоултразвукова обработка). Тези характеристики водят до по-лесно ронене на сиренето, което е желано свойство на прясното сирене. Авторите обясняват това поведение с наблюдението, че микроструктурата на сиренето от мляко, подложено на термоултразвукова обработка, е по-хомогенна в сравнение със сиренето от мляко без ултразвукова обработка. Освен това те отбелязват, че термоултразвуковата обработка подобрява хомогенизацията на белтъците и мазнините и увеличава задържането на водни молекули в матрицата. Следователно може да се предположи, че ултразвукът с висок интензитет (HIU) насърчава силни взаимодействия между компонентите на млякото, като подобрява способността му да се съсирва.

Влияние на ултразвука върху млякото и млечните продукти: вискозитет и реология, хомогенност, микробна активност

Млечните продукти се произвеждат от животинско мляко, например краве, овче, козе, биволско, конско или камилско мляко. След добиването млякото може да бъде преработено в различни продукти, като хомогенизирано и обезмаслено мляко, кисело мляко, сметана, масло, сирене, суроватка, казеин или мляко на прах. Кравето мляко е най-важната суровина за млечната промишленост със световно производство от 542 069 000 тона/година.[Gerosa et al. 2012]
Суроватката (млечният серум) е страничен продукт от производството на сирене или казеин. Тя се състои основно от globinstagers α-лакталбумин (~65%), β-лактоглобулин (~25%), както и от малки количества серумен албумин (~8%) и имуноглобулини. Суроватъчните белтъци са глобуларни белтъци, които могат да бъдат извлечени от суроватката.
Млякото на прах се произвежда чрез разпръсквателни сушилни, в които млякото се суши и изпарява, за да се получи чисто сухо мляко на прах. Поради изключително високото потребление на енергия от разпръсквателните сушилни високата концентрация на сухо вещество в течността е важна за оптимизиране на ефективността на процеса.

„Проби от прясно обезмаслено мляко, възстановен мицеларен казеин и казеин на прах бяха подложени на ултразвукова обработка при 20kHz, за да се изследва въздействието на ултразвуковата обработка. При прясното обезмаслено мляко средният размер на останалите мастни глобули намаля с приблизително 10nm след 60min ултразвукова обработка; установено беше обаче, че размерът на казеиновите мицели остава непроменен. През първите няколко минути на ултразвуковата обработка се наблюдаваха и леко увеличение на разтворимите суроватъчни белтъци и съответно намаляване на вискозитета, което би могло да се дължи на разрушаването на агрегатите от казеин и суроватъчни белтъци. В ултрацентрофугираните проби от обезмаслено мляко, подложени на ултразвукова обработка до 60min, не можаха да бъдат установени измерими промени в съдържанието на свободен казеин. Ултразвуковата обработка доведе до малко, временно понижение на pH; не беше наблюдавана обаче измерима промяна в концентрацията на разтворимия калций. Следователно казеиновите мицели в прясното обезмаслено мляко бяха стабилни по време на ултразвуковата обработка. Подобни резултати бяха получени за възстановения мицеларен казеин, като при увеличаване на съдържанието на суроватъчни белтъци се наблюдаваха по-големи промени във вискозитета. Контролираното прилагане на ултразвук може да се използва успешно за обръщане на предизвиканата от технологичните процеси агрегация на белтъци, без да се засяга нативното състояние на казеиновите мицели.“ [Chandrapala et al. 2012]

Въздействие на ултразвука с висок интензитет върху хранителните вещества в млякото и микробната стабилност

Razavi и Kenari (2020) изследват влиянието на ултразвука с висок интензитет в комбинация с умерена топлинна обработка за инактивиране на микроорганизми и ензими, които водят до разваляне на храните и намаляване на тяхната безопасност. Целта на изследването им е да се оцени въздействието на ултразвуковата обработка като алтернатива на високотемпературната топлинна обработка върху броя на микроорганизмите, окислението на липидите като показател за качество и витамините като характеристика на хранителната стойност на млякото. Резултатите показват, че ултразвукът успява да намали микробното натоварване на млякото и води до по-малко промени във витамините в сравнение с млякото, обработено чрез конвенционална топлинна обработка. В това отношение е установено, че ултразвуковата обработка с ултразвукова сонда дава по-добри резултати и е най-ефективна при интензитет 75%. Използването на ултразвукова сонда при 55°C и интензитет 75% за 10 минути се препоръчва като неразрушителен процес за пастьоризация на мляко.

Високопроизводителни ултразвукови хомогенизатори за производство на сирене

Hielscher Ultrasonics има дългогодишен опит в прилагането на мощен ултразвук в хранително-вкусовата промишленост и производството на напитки, както и в много други промишлени отрасли. Нашите ултразвукови процесори са оборудвани с лесни за почистване (почистване на място CIP / стерилизация на място SIP) сонотроди и проточни клетки (частите в контакт с течността). Промишлените ултразвукови процесори на Hielscher Ultrasonics могат да осигуряват много високи амплитуди. Амплитуди до 200µm могат лесно да се поддържат непрекъснато при работа 24/7. Високите амплитуди са важни за инактивирането на по-устойчиви микроорганизми (напр. грам-положителни бактерии). За още по-високи амплитуди се предлагат ултразвукови сонотроди, изработени по поръчка. Всички сонотроди и ултразвукови реактори с проточни клетки могат да работят при повишени температури и налягания, което позволява надеждна термоманоултразвукова обработка и високоефективна пастьоризация.
Най-съвременната технология, високата производителност и усъвършенстваният софтуер превръщат устройствата на Hielscher Ultrasonics в надеждни работни машини във вашата линия за пастьоризация на храни. Благодарение на малката заемана площ и разнообразните възможности за монтаж ултразвуковите апарати на Hielscher могат лесно да бъдат интегрирани или допълнително монтирани в съществуващи производствени линии.
Свържете се с нас сега, за да научите повече за характеристиките и възможностите на нашите системи за ултразвукова хомогенизация. Ще се радваме да обсъдим с вас приложението им във вашето производство на сирене!

Таблицата по-долу дава представа за приблизителния капацитет за обработка на нашите ултразвукови апарати: