Zlepšení syřitelnosti mléka pomocí ultrazvukového zpracování

Ultrazvukové syření mléka je inovativní technika zpracování, která zlepšuje kvalitu výrobků a efektivitu výroby. Ultrazvukové ošetření mléka před srážením prokázalo velký potenciál pro optimalizaci fáze sýření při výrobě sýrů. Nízkofrekvenční ultrazvuk o vysokém výkonu může změnit strukturu mléčných bílkovin a kaseinových micel, což vede ke zlepšení tvorby gelu během syření. Díky těmto účinkům je sonikace účinnou metodou pro mlékárenské technology, kteří se snaží zlepšit operace zpracování mléka a zvýšit účinnost a konzistenci výroby sýrů.

Význam sýření při výrobě sýrů

První kritickou fází výroby sýra je sýření. Během tohoto procesu enzym chymosin štěpí molekuly κ-kaseinu, čímž se kaseinové micely shlukují a vytvářejí trojrozměrnou gelovou síť, která se stává sýřeninou. Kvalita této gelové sítě přímo ovlivňuje:

• Doba gelování
• Pevnost tvarohu
• Rychlost ztuhnutí sýřeniny
• Mikrostruktura a konektivita gelu

Tyto parametry určují, jak efektivně lze mléko přeměnit na sýr, a v konečném důsledku ovlivňují výtěžnost, strukturu a zpracovatelský výkon.
Chování mléka při syření se však může lišit v závislosti na faktorech, jako je složení bílkovin, rovnováha vápníku, pH a struktura kaseinových micel. Technologie, které tyto vlastnosti zlepšují nebo stabilizují, mohou proto zpracovatelům mléka nabídnout významnou hodnotu.

Jak ultrazvuk zlepšuje sání mléka

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.
Tyto mechanické účinky mohou změnit fyzikální strukturu mléčných bílkovin, aniž by k tomu byly zapotřebí vysoké teploty.
Výzkum Liu et al. (2014) prokázal, že ultrazvuková úprava odstředěného mléka při frekvenci 20 kHz před syřením významně zlepšila želírovací vlastnosti mléka.

Studie ukázala, že léčba ultrazvukem:

• Zkrácení doby gelování potřebné pro srážení syřidla
• Zvýšená rychlost ztuhnutí sýřeniny
• Vytváří silnější gely s vyšší pevností sýřeniny
• Lepší propojení sítě syřidlového gelu

Tato zlepšení byla přičítána změnám mléčných bílkovin a struktury kaseinových micel vyvolaným ultrazvukem.
Stejná zjištění jsou popsána v nahrané studii, která uvádí, že u mléka ošetřeného ultrazvukem při pH 8 a upraveného na pH 6,7 došlo k nejvýraznějšímu zlepšení koagulačních vlastností.

Klíčové strukturální účinky v mléce

Ošetření ultrazvukem mění mikrostrukturu mléčných bílkovin několika způsoby. Podle studie a souvisejících výzkumů:

• Zmenšení velikosti kaseinových micel v důsledku mechanických sil vyvolaných kavitací
• Tvorba menších proteinových agregátů
• Zvýšená plocha povrchu částic kaseinu
• Zesílené interakce proteinů během koagulace

Tyto strukturální změny umožňují účinnější agregaci po přidání syřidla.

Výsledky uvedené ve studii poukazují na dramatické zlepšení výkonu. Například:

1. Doba želírování se zkrátila z přibližně 40 minut u neošetřeného mléka na zhruba 28 minut u mléka ošetřeného ultrazvukem.
2. Pevnost sýřeniny se několikanásobně zvýšila ve srovnání s neošetřenou kontrolou.
3. Rychlost tuhnutí sýřeniny se výrazně zvýšila

Tyto změny se přímo promítají do rychlejší a pevnější tvorby sýřeniny při výrobě sýra.

Ultrazvukové renetování: Výhody pro výrobce mléka a sýrů

Pro průmyslové zpracování mléka jsou potenciální přínosy ultrazvukově vylepšeného syření značné.

rychlejší zpracování

Ultrazvuk zkracuje dobu želírování, což může urychlit počáteční fáze výroby sýra.

• Kratší doba koagulace
• Rychlejší tvorba sýřeniny
• Potenciálně vyšší propustnost výrobních linek

Zlepšená struktura tvarohu

Při ošetření ultrazvukem vzniká hustší a propojenější síť bílkovin, která vytváří pevnější sýřeninu.

To může přispět k:

• Zlepšená manipulace s tvarohem
• Lepší separace syrovátky
• Vylepšené ovládání textury

Zvýšení efektivity výroby

Silnější gely a rychlejší koagulace mohou umožnit:

• Vyšší potenciál výtěžnosti sýrů
• Zkrácená doba zpracování
• Konzistentnější kvalita výrobků

Tyto výhody jsou zvláště důležité pro velkovýrobu sýrů, kde i malé zlepšení účinnosti procesu může znamenat výrazný ekonomický přínos.

Ultrazvuk jako netepelná technologie zpracování mléka a mléčných výrobků

Jedním z nejatraktivnějších aspektů ultrazvukového zpracování mléka je to, že je považováno za netepelnou nebo mírnou technologii zpracování.
Na rozdíl od tradičních tepelných úprav může ultrazvuk měnit strukturní vlastnosti proteinů spíše mechanickými kavitačními účinky než vysokými teplotami. To pomáhá zachovat funkční a nutriční vlastnosti složek mléka.
Nedávné recenze zdůrazňují ultrazvuk jako účinnou a spolehlivou techniku pro kontrolu funkčnosti bílkovin a procesů želírování v mléčných systémech, včetně sýrů a fermentovaných mléčných výrobků.
Mlékárenským technologům se tak otevírají možnosti, jak přizpůsobit funkčnost mléka, aniž by byla ohrožena kvalita výrobku.

Průmyslová implementace v mlékárnách

Jak výzkum postupuje od laboratorních studií k průmyslovým aplikacím, stává se spolehlivost zařízení a dodržování bezpečnosti potravin zásadním hlediskem.
Průmyslové sonikační systémy, jako jsou systémy vyvinuté společností Hielscher Ultrasonics, jsou navrženy pro hygienický design a bezpečnou instalaci v prostředí zpracování potravin. Takové systémy lze provozovat v souladu se směrnicemi cGMP a FDA a aplikace pro zpracování potravin lze validovat a certifikovat prostřednictvím testování nezávislými třetími stranami.
Sonikátory Hielscher se snadno připojují k softwaru procesního zařízení a hladce se integrují do stávajících výrobních linek. Automatické zaznamenávání dat ultrazvukových procesních parametrů zajišťuje monitorování a kontrolu kvality v souladu se směrnicemi cGMP.
Díky tomu je ultrazvukové zpracování mléka praktickou technologií pro komerční mlékárny, které usilují o inovaci procesů.
Pro mlékárenské technology a výrobce sýrů představuje tento přístup spolehlivý krok směrem k efektivnějším, kontrolovatelnějším a inovativnějším procesům výroby sýrů.

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

Projekce, výroba a poradenství – Kvalita Made in Germany

Hielscher ultrasonicators jsou dobře známí pro své nejvyšší standardy kvality a designu. Robustnost a snadná obsluha umožňují hladkou integraci našich ultrazvukových zařízení do průmyslových zařízení. Drsné podmínky a náročná prostředí jsou snadno zvládnutelné Hielscher ultrasonikators.
Hielscher Ultrasonics je společnost certifikovaná ISO a klade zvláštní důraz na vysoce výkonné ultrasonicators s nejmodernější technologií a uživatelskou přívětivostí. Samozřejmě, Hielscher ultrasonicators jsou v souladu s CE a splňují požadavky UL, CSA a RoHs.