Vylepšená výroba sýrů s výkonným ultrazvukem

Výroba různých druhů sýrů, jako jsou tvrdé sýry, měkké sýry a tvaroh, vyrobené z různých druhů mléka (např. kravské, kozí, ovčí, buvolí, velbloudí mléko atd.) lze účinně zlepšit sonikací. Aplikace vysoce intenzivního ultrazvuku urychluje homogenizaci, fermentaci a zrání, zlepšuje mikrobiální stabilitu a vykazuje pozitivní účinky na nutriční hodnotu a texturu.

Ultrazvuk s vysokou intenzitou zlepšuje produkci sýra

Ultrazvukové zpracování potravin je dobře zavedená technologie pro zlepšení homogenizace a fermentace mléka při výrobě sýrů. Kromě toho sonikace v kombinaci s mírným tepelným zpracováním – známý jako termo-sonikace – Používá se jako alternativa k tradiční pasterizaci na bázi tepla, čímž se zabrání tepelné degradaci živin, jako jsou vitamíny, aminokyseliny a tuky. Výroba sýrů z mléka nebo syrovátky může být výrazně zintenzivněna a zlepšena aplikací ultrazvuku s vysokou intenzitou a nízkou frekvencí.

Vliv ultrazvuku o vysoké intenzitě na strukturu mléka a sýřeniny při výrobě sýrů

Ultrazvuk byl úspěšně použit při výrobě sýrů z kravského, ovčího, buvolího, kozího, velbloudího a koňského mléka.
Ultrazvukem podporovanou výrobu sýrů lze využít pro širokou škálu druhů sýrů, včetně sýru čedar, sýru feta, smetanového sýra, tvarohu, mexického sýra panela, hispánského měkkého sýra a dalších speciálních sýrů.
Mezi účinky nízkofrekvenčního ultrazvuku o vysoké intenzitě na mléko při výrobě sýra patří zvýšení pevnosti a tvrdosti gelu, urychlení tvorby gelu, zvýšení specifického povrchu, snížení tuhosti sýřeniny, menší a rovnoměrnější rozdělení tukových kuliček podle velikosti a zvýšení schopnosti zadržovat vodu.
Ultrazvukem vyvolané zlepšení homogenity a rovnoměrnější rozložení kuliček mléčného tuku dále zvyšuje kvalitu sýra. Například studie kozího mléka sraženého renninem ukázaly, že po 10 minutách působení ultrazvuku vykazoval výsledný gel hustší síťovou strukturu. Vznikla tak homogennější mikrostruktura s hojnými póry, které byly výrazně menší než póry pozorované u nesynchronizované mléčné sýřeniny.
Tyto strukturální rozdíly naznačují, že sýřenina kozího mléka ošetřená ultrazvukem vykazuje větší pevnost, přičemž hodnoty G'max (maximální modul skladovatelnosti) přesahují 100 Pa a jsou dokonce vyšší než hodnoty uváděné u kravského mléka. Podobné zlepšení bylo pozorováno i u adhezivity (pevnosti vnitřních vazeb ve vzorku). Celkově tato zjištění naznačují, že ultrazvuk o vysoké intenzitě podporuje silnější interakce mezi složkami mléka, a tím zlepšuje vlastnosti tuhnutí mléka při výrobě sýrů (srov. Carrillo-Lopez et al., 2021).

Sonikace rovněž podporuje syření mléka. Přečtěte si více!

Vliv ultrazvuku na výrobu sýrů

Účinky vysoce intenzivního ultrazvuku na zpracování mléka a sýrů byly intenzivně studovány.
Zvýšená výtěžnost sýra: Sonikace čerstvého syrového mléka pomocí ultrazvukového zesilovače UP400S během výroby sýra panela měla za následek zvýšený výtěžek sýra (%), a to i přes zvýšení exsudátu. Žluté tóny a zbarvení sýrů podporuje HIU v 10 min. Barevné souřadnice L*, a* ani C* však nejsou ovlivněny. pH se zvýšilo z 6,6 na 6,74 po 5 minutách ultrazvuku, ale snížilo se po 10 minutách. (srov. Carrillo-Lopez et al., 2020)
Vylepšená textura sýra: Pokud jde o studie provedené na sýrech, Bermúdez-Aguirre a Barbosa-Cánovas uvedli, že čerstvý sýr získaný z mléka ošetřeného termosonikací (pomocí Hielscher UP400S – 400 W, 24 kHz, 63 °C, 30 min) byl měkčí a křehčí než sýr z kontrolního mléka (bez termosonikace). Tyto vlastnosti vedly k tomu, že se sýr snadněji rozpadal, což je žádoucí vlastnost čerstvého sýra. Tito autoři vysvětlili toto chování tím, že poznamenali, že mikrostruktura tepelně sonikovaného mléčného sýra představovala homogennější strukturu ve srovnání s nesonikovaným mléčným sýrem. Navíc si všimli, že termosonikace zlepšila homogenizaci bílkovin a tuků a zvýšila retenci molekul vody v matrici. Lze tedy předpokládat, že HIU podporuje silné interakce mezi složkami mléka a zlepšuje vlastnosti tuhnutí.

Vliv ultrazvuku na mléčné výrobky: Viskozita & Reologie, homogenita, mikrobiální aktivita

Mléčné výrobky se vyrábějí z mléka živočišných, jako je např. kravské, ovčí, kozí, buvolí, koňské nebo velbloudí mléko. Po sklizni lze mléko zpracovat na různé produkty, jako je homogenizované a odstředěné mléko, jogurt, smetana, máslo, sýr, syrovátka, kasein nebo sušené mléko. Kravské mléko je nejdůležitější surovinou pro mlékárenský průmysl s celosvětovou produkcí 542 069 000 tun ročně. [Gerosa et al. 2012]
Syrovátka (mléčné sérum) je vedlejším produktem při výrobě sýra nebo kaseinu. Skládá se hlavně z globinstagerů α-laktalbuminu (~65 %), β-laktoglobulinu (~25 %), jakož i z malého množství sérového albuminu (~8 %) a imunoglobinů. Syrovátkové proteiny jsou globulární proteiny, které lze extrahovat ze syrovátky.
Sušené mléko se zpracovává rozprašovacími sušičkami, aby se mléko vysušilo a odpařilo, aby se získalo čisté sušené mléko. Vzhledem k extrémně vysoké spotřebě energie rozprašovacích sušiček je pro optimalizaci účinnosti procesu důležitá vysoká koncentrace pevných látek v kapalině.

“Vzorky čerstvého odstředěného mléka, rekonstituovaného micelárního kaseinu a sušeného kaseinu byly sonikovány při frekvenci 20 kHz, aby se zjistil vliv ultrazvuku. U čerstvého odstředěného mléka se průměrná velikost zbývajících tukových kuliček po 60 minutách sonikace zmenšila přibližně o 10 nm; velikost kaseinových micel se však nezměnila. Během prvních několika minut sonikace došlo také k malému nárůstu rozpustné syrovátkové bílkoviny a odpovídajícímu snížení viskozity, což lze přičíst rozpadu agregátů kasein-syrovátkové bílkoviny. U ultracentrifugovaných vzorků odstředěného mléka sonikovaných po dobu až 60 minut nebylo možné zjistit žádné měřitelné změny v obsahu volného kaseinu. V důsledku sonikace došlo k malému, dočasnému poklesu pH; nebyla však pozorována žádná měřitelná změna koncentrace rozpustného vápníku. Kaseinové micely v čerstvém odstředěném mléce byly tedy během působení ultrazvuku stabilní. Podobných výsledků bylo dosaženo i u rekonstituovaného micelárního kaseinu, zatímco při zvýšení obsahu syrovátkových bílkovin byly pozorovány větší změny viskozity. Řízené použití ultrazvuku lze s výhodou použít ke zvrácení procesem indukované agregace bílkovin, aniž by byl ovlivněn nativní stav kaseinových micel.” [Chandrapala et al. 2012]

Účinky ultrazvuku s vysokou intenzitou na živiny v mléce a mikrobiální stabilitu

Razavi a Kenari (2020) zkoumali vliv kombinace ultrazvuku s vysokou intenzitou s mírným procesem tepelného zpracování na deaktivaci mikrobů a enzymů, což vede ke kažení a degradaci bezpečnosti potravin. Cílem jejich studie bylo zhodnotit vliv ultrazvukového procesu jako alternativy vysokoteplotního tepelného procesu na mikrobiální počet, oxidaci lipidů jako kvalitativní parametr a vitamíny jako nutriční charakteristiky mléka. Výsledky ukázaly, že ultrazvuk dokázal snížit mikrobiální zátěž mléka a provedl méně změn ve vitamínech než mléko ošetřené konvenčním tepelným zpracováním. V tomto ohledu bylo zjištěno, že sonikace pomocí ultrazvukové sondy je lepší a nejúčinnější při 75% intenzitě. Jako nedestruktivní proces pasterizace mléka se doporučuje použití ultrazvukové sondy při teplotě 55 °C a 75% intenzitě po dobu 10 minut.

Vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory pro výrobu sýrů

Hielscher Ultrasonics má dlouholeté zkušenosti s aplikací výkonového ultrazvuku v potravinách & nápojový průmysl, ale i mnoho dalších průmyslových odvětví. Naše ultrazvukové procesory jsou vybaveny snadno čistitelnými sonotrodami (čištění na místě CIP / sterilizace na místě SIP) sonotrodami a průtokovými buňkami (mokré části). Hielscher Ultrazvuk’ Průmyslové ultrazvukové procesory mohou dodávat velmi vysoké amplitudy. Amplitudy až 200 μm lze snadno nepřetržitě provozovat v provozu 24/7. Vysoké amplitudy jsou důležité pro inaktivaci odolnějších mikrobů (např. grampozitivních bakterií). Pro ještě vyšší amplitudy jsou k dispozici přizpůsobené ultrazvukové sonotrody. Všechny sonotrody a ultrazvukové reaktory s průtokovými buňkami mohou být provozovány za zvýšených teplot a tlaků, což umožňuje spolehlivou termo-mano-sonikaci a vysoce účinnou pasterizaci.
Díky nejmodernější technologii, vysoce výkonnému a sofistikovanému softwaru je Hielscher Ultrasonics’ Spolehliví tažní koně na vaší pasterizační lince potravin. S malým půdorysem a všestrannými možnostmi instalace lze Hielscher ultrasonicators snadno integrovat nebo dodatečně namontovat do stávajících výrobních linek.
Chcete-li se dozvědět více o funkcích a schopnostech našich ultrazvukových homogenizačních systémů, kontaktujte nás. Rádi s vámi prodiskutujeme vaši aplikaci sýra!

Níže uvedená tabulka vám poskytuje přibližný přehled o zpracovatelské kapacitě našich ultrasonicators: