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.

Ultrazvuku bylo úspěšně aplikováno na procesy výroby sýrů z hovězího / kravského mléka, ovčího mléka, buvolího mléka, kozího mléka, velbloudího mléka a koňského mléka.
Ultrazvukem propagovaná výroba sýrů může být použita pro různé druhy sýrů včetně sýra čedar, sýra feta, smetanového sýra, tvarohu, mexického sýra panela, hispánského měkkého sýra a dalších sýrových specialit.
Účinky nízkofrekvenčního, vysoce intenzivního ultrazvuku na mléko při výrobě sýrů zahrnují zvýšení pevnosti a tvrdosti gelu, urychlení tvorby gelu, zvětšení specifického povrchu, snížení pevnosti sýřeniny, malou a rovnoměrnou distribuci velikosti částic tukových kuliček a také větší schopnost zadržovat vodu.
Ultrazvukem zvýšená homogenita a rovnoměrnější rozložení kuliček mléčného tuku také zlepšuje kvalitu sýra. Například tvarohové vlastnosti kozího mléka s reninem ukázaly po 10 minutách ultrazvuku hustší gelovou zesíťovanou síť, což vedlo k homogennější mikrostruktuře s bohatými póry. Je pozoruhodné, že tyto póry byly výrazně menší než póry v mléčném tvarohu bez sonikace. To naznačuje, že tvaroh z kozího mléka ošetřený výkonovým ultrazvukem vykazuje větší pevnost a registruje hodnoty G'max (maximální hodnota modulu pro skladování) vyšší než 100 Pa, dokonce vyšší než ty, které jsou uváděny v kravském mléce. Podobný efekt byl pozorován u adheze (pevnost vnitřních vazeb vzorku). Lze tedy předpokládat, že ultrazvuk s vysokou intenzitou podporuje silné interakce mezi složkami mléka a zlepšuje vlastnosti tuhnutí. (srov. Carrillo-Lopez et al. 2021)

Ultrazvukové účinky na výrobu různých 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 kaseinového prášku byly sonikovány při 20 kHz, aby se prozkoumal účinek ultrazvuku. U čerstvého odstředěného mléka se průměrná velikost zbývajících tukových kuliček snížila přibližně o 10 nm po 60 minutách sonikace; Velikost kaseinových micel však byla stanovena jako nezměněná. K malému zvýšení rozpustného syrovátkového proteinu a odpovídajícímu snížení viskozity došlo také během prvních několika minut sonikace, což lze připsat rozpadu agregátů kasein-syrovátkového proteinu. Žádné měřitelné změny v obsahu volného kaseinu nebyly detekovány v ultracentrifugovaných vzorcích odstředěného mléka sonikovaných po dobu až 60 minut. Malý, dočasný pokles pH byl důsledkem sonikace; Nebyla však pozorována žádná měřitelná změna koncentrace rozpustného vápníku. Proto byly micely kaseinu v čerstvém odstředěném mléce stabilní během expozice ultrazvuku. Podobné výsledky byly získány u rekonstituovaného micelárního kaseinu, zatímco větší změny viskozity byly pozorovány se zvyšujícím se obsahem syrovátkového proteinu. Řízená aplikace ultrazvuku může být užitečně aplikována k reverzní procesně indukované agregaci proteinů, aniž by to ovlivnilo 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: