Подобрено производство на сирене с мощен ултразвук

Производството на различни видове сирена като твърди сирена, меки сирена и извара, произведени от различни видове мляко (напр. краве, козе, овче, биволско, камилско мляко и др.), може да бъде ефективно подобрено чрез ултразвук. Прилагането на високоинтензивен ултразвук ускорява хомогенизацията, ферментацията и узряването, подобрява микробната стабилност и показва положителен ефект върху хранителната стойност и текстура.

Високоинтензивният ултразвук подобрява производството на сирене

Ултразвуковата обработка на храни е добре утвърдена технология за подобряване на хомогенизацията и ферментацията на млякото в производството на сирене. Освен това, ултразвук в комбинация с лека термична обработка – известен като термоултразвук – се използва като алтернатива на традиционната пастьоризация на топлинна основа, като по този начин предотвратява термичното разграждане на хранителни вещества като витамини, аминокиселини и мазнини. Производството на сирене с мляко или суроватка може да бъде значително засилено и подобрено чрез прилагане на високоинтензивен нискочестотен ултразвук.

Ултразвукът е успешно приложен в процесите на производство на сирене от говеждо / краве мляко, овче мляко, биволско мляко, козе мляко, камилско мляко и конско мляко.
Ултразвуково насърчаваното производство на сирене може да се използва за различни видове сирена, включително сирене чедър, сирене фета, крема сирене, извара, мексиканско сирене панела, испаноезично меко сирене и други специалитети със сирене.
Ефектите на нискочестотен ултразвук с висока интензивност върху млякото при производството на сирене включват увеличаване на здравината на гела и твърдостта на гела, ускоряване на образуването на гел, увеличаване на специфичната повърхност, намаляване на твърдостта на изварата, малко и равномерно разпределение на размера на мастните глобули, както и по-голям капацитет за задържане на вода.
Ултразвуково повишената хомогенност и по-равномерното разпределение на топчетата млечна мазнина също подобряват качеството на сиренето. Например, свойствата на изварата на козето мляко с ренин показват след 10 минути ултразвук по-плътна гел омрежена мрежа, което води до по-хомогенна микроструктура с изобилие от пори. Забележително е, че тези пори са значително по-малки от тези в млечната извара без ултразвук. Това предполага, че изварата от козе мляко, обработена с мощен ултразвук, показва по-голяма твърдост, регистрирайки стойности на G'max (максимална стойност за модула на съхранение) по-високи от 100 Pa, дори по-високи от тези, отчетени в кравето мляко. Подобен ефект се наблюдава и в адхезивността (здравината на вътрешните връзки на пробата). Следователно може да се предположи, че ултразвукът с висока интензивност насърчава силни взаимодействия между компонентите на млякото, подобрявайки свойствата на настройката. (срв. Carrillo-Lopez et al. 2021)

Ултразвукови ефекти върху производството на различни сирена

Ефектите на високоинтензивния ултразвук върху преработката на млечни продукти и производството на сирене са интензивно проучени.
Повишен добив на сирене: Ултразвукът на прясно сурово мляко с ултразвука UP400S по време на производството на сирене панела доведе до повишен добив на сирене (%), въпреки увеличаването на ексудат. Жълтите тонове и оцветяването в сиренето се насърчават от HIU на 10 минути. Но не се засягат цветовите координати L*, a* или C*. рН се повишава от 6,6 на 6,74 след 5 минути ултразвук, но намалява на 10 мин.
Подобрена текстура на сиренето: Що се отнася до изследванията, проведени върху сиренето, Bermúdez-Aguirre и Barbosa-Cánovas съобщават, че прясното сирене, получено от мляко, обработено с термоозвучаване (с помощта на Hielscher UP400S – 400 W, 24 kHz, 63 °C, 30 мин) е по-меко и по-чупливо от сиренето от контролното мляко (без термозвук). Тези характеристики доведоха до по-лесно разпадане на сиренето, което е желан атрибут на прясното сирене. Тези автори обясняват това поведение, като отбелязват, че микроструктурата на термозвуковото млечно сирене има по-хомогенна структура в сравнение с млечното сирене без ултразвук. Освен това те отбелязват, че термозвукът подобрява хомогенизацията на протеини и мазнини и увеличава задържането на водни молекули в матрицата. Следователно може да се предположи, че HIU насърчава силни взаимодействия между компонентите на млякото, подобрявайки свойствата на втвърдяване.

Влияние на ултразвука върху млечните продукти: вискозитет & Реология, хомогенност, микробна активност

Млечните продукти се произвеждат от животинско мляко, като например краве, овче, козе, биволско, конско или камилско мляко. След прибиране на реколтата млякото може да бъде преработено до 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 с световно производство от 542 069 000 тона годишно. [Gerosa et al. 2012]
Суроватката (млечен серум) е страничен продукт от производството на сирене или казеин. Състои се главно в глобинстагери α-лакталбумин (~65%), β-лактоглобулин (~25%), както и от малки количества серумен албумин (~8%) и имуноглобини. Суроватъчните протеини са кълбовидни протеини, които могат да бъдат извлечени от суроватка.
Млякото на прах се обработва от спрей сушилни за изсушаване и изпаряване на млякото, за да се получи чисто сухо мляко на прах. Поради изключително високата консумация на енергия на спрей сушилните, високата концентрация на твърдо вещество в течността е важна за оптимизиране на ефективността на процеса.

"Проби от прясно обезмаслено мляко, възстановен мицеларен казеин и казеин на прах бяха ултразвукови при 20kHz, за да се изследва ефектът от ултразвука. За прясно обезмаслено мляко средният размер на останалите мастни глобули е намален с приблизително 10 nm след 60 минути ултразвук; Въпреки това, размерът на мицелите на казеина е определен като непроменен. Малко увеличение на разтворимия суроватъчен протеин и съответно намаляване на вискозитета също се наблюдават през първите няколко минути след ултразвука, което може да се дължи на разпадането на казеин-суроватъчните протеинови агрегати. Не могат да бъдат открити измерими промени в съдържанието на свободен казеин в ултрацентрофугирани проби от обезмаслено мляко, ултразвукови до 60 минути. Малко, временно намаляване на рН е резултат от ултразвук; обаче не се наблюдава измерима промяна в концентрацията на разтворим калций. Следователно казеиновите мицели в прясно обезмаслено мляко са стабилни по време на излагане на ултразвук. Подобни резултати са получени за възстановен мицеларен казеин, докато по-големи промени във вискозитета се наблюдават с увеличаване на съдържанието на суроватъчен протеин. Контролираното прилагане на ултразвук може да бъде полезно да се приложи за обратна индуцирана от процеса протеинова агрегация, без да се засяга естественото състояние на казеиновите мицели." [Chandrapala et al. 2012]

Ефекти на високоинтензивния ултразвук върху хранителните вещества на млякото и микробната стабилност

Разави и Кенари (2020) изследват влиянието на високоинтензивните ултразвукови комбинации с мек процес на термична обработка за деактивиране на микроби и ензими, водещи до разваляне и влошаване на безопасността в храните. Целта на тяхното изследване е да се оцени ефектът на ултразвуковия процес като алтернатива на високотемпературния топлинен процес върху микробния брой, липидното окисление като качествен параметър и витамините като хранителни характеристики на млякото. Резултатите показват, че ултразвукът е в състояние да намали микробното натоварване на млякото и прави по-малко промени във витамините от млякото, третирано с конвенционална термична обработка. В това отношение беше установено, че ултразвуковата сонда е по-добра и най-ефективна при 75% интензивност. Използването на ултразвукова сонда тип при 55°C и 75% интензитет за 10 минути се препоръчва като неразрушителен процес за пастьоризация на млякото.

Високоефективни ултразвукови хомогенизатори за производство на сирене

Hielscher Ultrasonics има дългогодишен опит в прилагането на мощен ултразвук в храните & индустрията за напитки, както и много други индустриални отрасли. Нашите ултразвукови процесори са оборудвани с лесни за почистване (почистване на място CIP / стерилизиране на място SIP) сонотроди и проточни клетки (мокрите части). Ултразвук на Hielscher’ Индустриалните ултразвукови процесори могат да осигурят много високи амплитуди. Амплитуди до 200 μm могат лесно да работят непрекъснато в режим на работа 24/7. Високите амплитуди са важни за инактивиране на по-резистентни микроби (напр. грам-положителни бактерии). За още по-високи амплитуди се предлагат персонализирани ултразвукови сонотроди. Всички сонотроди и реактори с ултразвукови поточни клетки могат да работят при повишени температури и налягания, което позволява надеждна термо-мано-ултразвук и високоефективна пастьоризация.
Най-съвременна технология, високопроизводителен и усъвършенстван софтуер правят Hielscher Ultrasonics’ надеждни работни коне във вашата линия за пастьоризация на храни. С малък отпечатък и разнообразни възможности за монтаж, ултразвуковите апарати Hielscher могат лесно да бъдат интегрирани или преоборудвани в съществуващи производствени линии.
Моля, свържете се с нас, за да научите повече за характеристиките и възможностите на нашите системи за ултразвукова хомогенизация. Ще се радваме да обсъдим вашето приложение за сирене с вас!

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