Poboljšana proizvodnja sira uz pomoć Power Ultrasonics

Proizvodnja različitih vrsta sireva, kao što su tvrdi sirevi, meki sirevi i skuta, napravljeni od različitih vrsta mlijeka (npr. kravlje, kozje, ovčje, bivolje, kamilje mlijeko itd.) može se efikasno poboljšati sonikacijom. Primjena ultrazvuka visokog intenziteta ubrzava homogenizaciju, fermentaciju i sazrijevanje, poboljšava mikrobnu stabilnost i pokazuje pozitivne efekte na hranjivu vrijednost i teksturu.

Ultrazvuk visokog intenziteta poboljšava proizvodnju sira

Ultrazvučna obrada hrane je dobro uspostavljena tehnologija za poboljšanje homogenizacije mlijeka i fermentacije u proizvodnji sira. Nadalje, sonikacija u kombinaciji s blagom toplinskom obradom – poznato kao termo-sonifikacija – koristi se kao alternativa tradicionalnoj pasterizaciji zasnovanoj na toploti, čime se sprečava termička degradacija nutrijenata kao što su vitamini, aminokiseline i masti. Proizvodnja sira korištenjem mlijeka ili surutke može se značajno intenzivirati i poboljšati primjenom ultrazvuka visokog intenziteta, niske frekvencije.

Efekti visokointenzivnog ultrazvuka na strukturu mlijeka i gruša u proizvodnji sira

Ultrazvuk je uspješno primijenjen u procesima proizvodnje sira koristeći goveđe (kravlje) mlijeko, ovčije mlijeko, bivolje mlijeko, kozje mlijeko, kamilije mlijeko i konjsko mlijeko.
Ultrazvučno promovisana proizvodnja sireva može se koristiti za širok spektar vrsta sireva, uključujući cheddar sir, feta sir, krem sir, sir od jogurta, meksički panela sir, hispanski mekani sir i druge specijalne sireve.
Efekti niskofrekventnog, visokointenzivnog ultrazvuka na mlijeko tokom proizvodnje sira uključuju povećanu čvrstoću gela i tvrdoću gela, ubrzano formiranje gela, povećanu specifičnu površinu, smanjenu čvrstoću gruša, manju i ujednačeniju raspodjelu masnih kuglica i povećanu sposobnost zadržavanja vode.
Poboljšanja homogenosti izazvana ultrazvukom i ravnomjernija raspodjela kuglica mliječne masti dodatno poboljšavaju kvalitet sira. Na primjer, studije na kozjem mlijeku zgrušanom reninom pokazale su da nakon 10 minuta ultrazvuka dobijeni gel pokazuje gušću, umreženu mrežnu strukturu. To je proizvelo homogeniju mikrostrukturu sa obiljem pora koje su bile značajno manje nego kod nesonikiranog mliječnog gruša.
Ove strukturne razlike sugerišu da gruš kozjeg mlijeka tretiran snagom ultrazvuka pokazuje veću čvrstoću, pri čemu G'max vrijednosti (maksimalni modul skladištenja) prelaze 100 Pa–vrijednosti čak i veće od onih prijavljenih za kravlje mlijeko. Slično poboljšanje zabilježeno je u adhezivnosti (čvrstoći unutrašnjih veza unutar uzorka). Sveukupno, ovi nalazi ukazuju da visokointenzivni ultrazvuk podstiče jače interakcije među komponentama mlijeka, čime se poboljšavaju svojstva stvrdnjavanja mlijeka tokom proizvodnje sira (usp. Carrillo-Lopez i dr., 2021).

Sonikacija također podstiče obnavljanje mlijeka. Pročitajte više!

Ultrazvučni efekti na proizvodnju sireva

Učinci ultrazvuka visokog intenziteta na preradu mlijeka i proizvodnju sira intenzivno su proučavani.
Povećani prinos sira: Sonikacija svježeg sirovog mlijeka ultrasonikatorom UP400S tokom proizvodnje sira panela, rezultirala je povećanim prinosom sira (%), uprkos povećanju eksudata. Žute tonove i boju sira promovira HIU na 10 min. Ali to ne utiče na koordinate boja L*, a* ili C*. pH se povećao sa 6,6 na 6,74 nakon 5 minuta ultrazvučne obrade, ali se smanjio za 10 minuta. (usp. Carrillo-Lopez et al., 2020.)
Poboljšana tekstura sira: Što se tiče studija provedenih na siru, Bermúdez-Aguirre i Barbosa-Cánovas su izvijestili da je svježi sir dobiven od mlijeka tretiranog termosonifikacijom (koristeći Hielscher UP400S – 400 W, 24 kHz, 63 °C, 30 min) bio je mekši i krhkiji od sira iz kontrolnog mlijeka (bez termosonikacije). Te karakteristike rezultirale su lakšim mrvljenjem sira, što je poželjan atribut svježeg sira. Ovi autori su objasnili ovo ponašanje napomenom da je mikrostruktura termički obrađenog mlečnog sira predstavljala homogeniju strukturu u odnosu na nesonični sir. Osim toga, primijetili su da je termosonizacija poboljšala homogenizaciju proteina i masti i povećala zadržavanje molekula vode u matriksu. Stoga se može pretpostaviti da HIU potiče snažne interakcije između komponenti mlijeka, poboljšavajući svojstva vezivanja.

Utjecaj ultrazvuka na mliječne proizvode: viskoznost & Reologija, Homogenost, Mikrobna aktivnost

Mliječni proizvodi se proizvode od životinjskog mlijeka, poput kravljeg, ovčjeg, kozjeg, bivoljeg, konjskog ili kamiljeg mlijeka. Nakon berbe, mlijeko se može preraditi u različite proizvode, kao što su homogenizirano i obrano mlijeko, jogurt, kajmak, puter, sir, surutka, kazein ili mlijeko u prahu. Kravlje mlijeko je najvažnija sirovina za mliječnu industriju sa svjetskom proizvodnjom od 542.069.000 tona godišnje.[Gerosa et al. 2012]
Whey (mliječni serum) je nusproizvod proizvodnje sira ili kazeina. Sastoji se uglavnom od globinstagera α-laktalbumina (~65%), β-laktoglobulina (~25%), kao i od malih količina serumskog albumina (~8%) i imunoglobina. Proteini surutke su globularni proteini koji se mogu ekstrahovati iz surutke.
Mlijeko u prahu se obrađuje u sušačima za raspršivanje kako bi se osušilo i isparilo mlijeko kako bi se dobilo čisto suho mlijeko u prahu. Zbog izuzetno velike potrošnje energije kod sušara za raspršivanje, visoka koncentracija čvrste supstance tečnosti je važna za optimizaciju efikasnosti procesa.

“Uzorci svježeg obranog mlijeka, rekonstituisanog micelarnog kazeina i kazeina u prahu su sonikirani na 20kHz kako bi se istražio efekat ultrazvuka. Za svježe obrano mlijeko, prosječna veličina preostalih masnih kuglica smanjena je za otprilike 10nm nakon 60 minuta sonikacije; međutim, veličina kazeinskih micela nije promijenjena. Mali porast rastvorljivog whey proteina i odgovarajući pad viskoznosti također su se desili u prvih nekoliko minuta sonikacije, što se može pripisati razbijanju agregata kazein-whey proteina. Nisu se mogle detektovati mjerljive promjene u sadržaju slobodnog kazeina u ultracentrifugiranim uzorcima obranog mlijeka koji su sonikirani do 60 minuta. Mali, privremeni pad pH nastao je zbog sonikacije; međutim, nije uočena mjerljiva promjena u koncentraciji rastvorljivog kalcija. Stoga su kazeinske micele u svježem obranom mlijeku bile stabilne tokom izlaganja ultrazvuku. Slični rezultati su dobijeni za rekonstituisani micelarni kazein, dok su veće promjene viskoznosti zabilježene kako se povećavao sadržaj proteina sirutke. Kontrolisana primjena ultrazvuka može se korisno primijeniti za obrtanje agregacije proteina inducirane procesom bez utjecaja na izvorno stanje kazeinskih micela.” [Chandrapala i dr. 2012]

Efekti ultrazvuka visokog intenziteta na hranljive materije mleka i stabilnost mikroba

Razavi i Kenari (2020) istraživali su utjecaj ultrazvuka visokog intenziteta u kombinaciji s blagim procesom toplinske obrade kako bi se deaktivirali mikrobi i enzimi koji dovode do kvarenja i degradacije sigurnosti hrane. Cilj njihovog istraživanja bio je procijeniti učinak ultrazvučnog procesa kao alternative visokotemperaturnom toplotnom procesu na broj mikroba, oksidaciju lipida kao kvalitativni parametar i vitamine kao nutritivne karakteristike mlijeka. Rezultati su pokazali da je ultrazvuk uspio smanjiti mikrobno opterećenje mlijeka i napravio je manje promjena u vitaminima nego mlijeko tretirano konvencionalnom toplinskom obradom. S tim u vezi, ultrazvučna obrada ultrazvučnom sondom je bila superiorna i najefikasnija pri 75% intenziteta. Preporučuje se upotreba ultrazvučne sonde na 55°C i 75% intenziteta u trajanju od 10 minuta kao nedestruktivni proces za pasterizaciju mlijeka.

Ultrazvučni homogenizatori visokih performansi za proizvodnju sira

Hielscher Ultrasonics ima dugogodišnje iskustvo u primjeni ultrazvuka snage u hrani & industriju pića kao i mnoge druge industrijske grane. Naši ultrazvučni procesori opremljeni su sonotrodama i protočnim ćelijama (mokrim dijelovima) koje se lako čiste (CIP za čišćenje na mjestu / sterilizacija na mjestu SIP). Hielscher Ultrasonics’ industrijski ultrazvučni procesori mogu isporučiti vrlo velike amplitude. Amplitude do 200 µm mogu se lako raditi kontinuirano u radu 24 sata dnevno. Visoke amplitude su važne za inaktivaciju otpornijih mikroba (npr. gram-pozitivne bakterije). Za još veće amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Sve sonotrode i reaktori ultrazvučnih protočnih ćelija mogu raditi pod povišenim temperaturama i pritiscima, što omogućava pouzdanu termo-mano-sonizaciju i visoko efikasnu pasterizaciju.
Najmodernija tehnologija, visoke performanse i sofisticirani softver čine Hielscher Ultrasonics’ pouzdani radni konji u vašoj liniji za pasterizaciju hrane. Uz mali otisak i raznovrsne mogućnosti ugradnje, Hielscher ultrasonikatori se mogu lako integrirati ili naknadno ugraditi u postojeće proizvodne linije.
Molimo kontaktirajte nas kako biste saznali više o karakteristikama i mogućnostima naših ultrazvučnih sistema za homogenizaciju. Bilo bi nam drago da razgovaramo o vašoj prijavi sira s vama!

Tabela ispod daje vam indikaciju približnih kapaciteta obrade naših ultrazvučnih aparata: