Заквасване на млякото, подобрено чрез ултразвукова обработка

Ултразвуковото подсирване на млякото е иновативна техника за подобряване на качеството на продукта и ефективността на производството. Ултразвуковото третиране на млякото преди коагулацията е показало силен потенциал за оптимизиране на етапа на подсирване при производството на сирене. Нискочестотният ултразвук с висока мощност може да промени структурата на млечните протеини и казеиновите мицели, което води до подобряване на образуването на гел по време на подсирването. Тези ефекти превръщат соникацията в мощен метод за млечните технолози, които се стремят да подобрят операциите по преработка на мляко и да повишат ефективността и консистенцията на производството на сирене.

Значението на подквасването при производството на сирене

Подквасването е първият важен етап от производството на сирене. По време на този процес ензимът химозин разцепва молекулите на κ-казеина, което позволява на казеиновите мицели да се агрегират и да образуват триизмерна гел мрежа, която се превръща в сирене. Качеството на тази гелообразна мрежа оказва пряко влияние върху:

• Време за желиране
• Твърдост на изварата
• Степен на втвърдяване на изварата
• Микроструктура и свързаност на гела

Тези параметри определят доколко ефективно млякото може да се превърне в сирене и в крайна сметка влияят върху добива, текстурата и ефективността на преработката.
Въпреки това поведението на млякото при сирище може да варира поради фактори като протеинов състав, калциев баланс, рН и мицелна структура на казеина. Затова технологиите, които подобряват или стабилизират тези свойства, могат да предложат значителна стойност на млекопреработвателите.

Как ултразвукът подобрява подхранването на млякото

Ultrasound processing works by transmitting low-frequency ultrasound waves (>20 kHz) into liquid media. This generates acoustic cavitation, where microscopic bubbles form and collapse rapidly, creating localized mechanical forces, turbulence, and microjets in the liquid.
Тези механични ефекти могат да променят физическата структура на млечните протеини, без да се налага използването на високи температури.
Изследване на Liu et al. (2014) показва, че ултразвуковото въздействие върху обезмаслено мляко при 20 kHz преди подсирване значително подобрява характеристиките на желиране на млякото.

Проучването показва, че лечението с ултразвук:

• Намаляване на времето за желиране, необходимо за коагулация на сирището
• Увеличаване на степента на втвърдяване на сиренето
• Произвеждат се по-здрави гелове с по-висока твърдост на сиренето
• Подобрена свързаност на мрежата от сирищни гелове

Тези подобрения се дължат на предизвиканите от ултразвука промени в структурата на млечните протеини и казеиновите мицели.
Същите констатации са описани в натовареното проучване, в което се съобщава, че млякото, третирано с ултразвук при рН 8 и коригирано до рН 6,7, показва най-изразените подобрения в коагулационните характеристики.

Основни структурни ефекти в млякото

Ултразвуковата обработка променя микроструктурата на млечните протеини по няколко начина. Според проучването и свързаните с него изследвания:

• Намаляване на размера на казеиновите мицели поради механични сили, предизвикани от кавитация
• Образуване на по-малки протеинови агрегати
• Увеличена повърхност на казеиновите частици
• Засилени взаимодействия между протеините по време на коагулация

Тези структурни промени позволяват по-ефективно агрегиране след добавянето на сирище.

Резултатите, отчетени в проучването, показват драстични подобрения в производителността. Например:

1. Времето за желиране намалява от около 40 минути в необработеното мляко до около 28 минути в млякото, обработено с ултразвук.
2. Твърдостта на изварата се увеличава няколко пъти в сравнение с нетретираната контрола
3. Степента на втвърдяване на изварата се увеличава значително

Тези промени се отразяват пряко на по-бързото и по-стабилно образуване на сиренината при производството на сирене.

Ултразвуково ренетиране: Предимства за производителите на млечни продукти и сирене

Потенциалните ползи от подобреното чрез ултразвук сирищно подсирване са значителни за промишлената млекопреработка.

По-бърза обработка

Ултразвукът намалява времето за желиране, което може да ускори ранните етапи на производството на сирене.

• По-кратко време на коагулация
• По-бързо образуване на извара
• Потенциално по-висока производителност на производствените линии

Подобрена структура на изварата

Ултразвуковото третиране води до по-плътна и по-свързана протеинова мрежа, което води до по-здрава извара.

Това може да допринесе за:

• Подобрена обработка на изварата
• По-добро отделяне на суроватката
• Усъвършенстван контрол на текстурата

Повишена ефективност на производството

По-силните гелове и по-бързата коагулация могат да позволят:

• По-голям потенциал за добив на сирене
• Намалено време за обработка
• По-постоянно качество на продуктите

Тези предимства са от особено значение за мащабното производство на сирене, където малките подобрения в ефективността на процеса могат да доведат до значителни икономически ползи.

Ултразвукът като нетермична технология за преработка на млечни продукти

Един от най-привлекателните аспекти на ултразвуковата обработка на мляко е, че тя се счита за нетермична или мека технология за обработка.
За разлика от традиционната топлинна обработка, ултразвукът може да променя структурните свойства на протеините чрез механични кавитационни ефекти, а не чрез високи температури. Това спомага за запазване на функционалните и хранителните характеристики на млечните компоненти.
Последните прегледи подчертават, че ултразвукът е ефективна и надеждна техника за контрол на функционалността на протеините и процесите на желиране в млечните системи, включително сирене и ферментирали млечни продукти.
За млечните технолози това открива възможности за адаптиране на функционалността на млякото, без да се прави компромис с качеството на продукта.

Промишлено внедряване в млекопреработвателни предприятия

С напредването на научните изследвания от лабораторни изследвания към промишлено приложение надеждността на оборудването и спазването на изискванията за безопасност на храните стават съществени фактори.
Промишлените системи за сониране, като тези, разработени от Hielscher Ultrasonics, са проектирани за хигиеничен дизайн и безопасен монтаж в хранително-вкусовата промишленост. Такива системи могат да се експлоатират в съответствие с указанията на cGMP и FDA, а приложенията за преработка на храни могат да бъдат валидирани и сертифицирани чрез тестване от независими трети страни.
Соникаторите на Hielscher се свързват лесно със софтуера на технологичната инсталация и се интегрират безпроблемно в съществуващите производствени линии. Автоматизираното записване на данни за параметрите на ултразвуковия процес осигурява мониторинг и контрол на качеството в съответствие с насоките на cGMP.
Това прави ултразвуковата обработка на млякото практична технология за търговските млекопреработвателни предприятия, които търсят иновации в процеса.
За млечните технолози и производителите на сирене този подход представлява надеждна стъпка към по-ефективни, контролируеми и иновативни процеси на производство на сирене.

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

Проектиране, производство и консултиране – Качество, произведено в Германия

Ултразвуковите апарати Hielscher са добре известни със своите най-високи стандарти за качество и дизайн. Здравината и лесната работа позволяват безпроблемното интегриране на нашите ултразвукови апарати в промишлени съоръжения. Тежките условия и взискателните условия се справят лесно с ултразвуковите апарати на Hielscher.
Hielscher Ultrasonics е сертифицирана по ISO компания и поставя специален акцент върху високопроизводителните ултразвукови уреди, отличаващи се с най-съвременна технология и удобство за потребителя. Разбира се, ултразвуковите апарати на Hielscher са съвместими с CE и отговарят на изискванията на UL, CSA и RoHs.