Forbedret ostefremstilling med Power Ultrasonics

Produktion af forskellige ostetyper såsom hårde oste, bløde oste og ostemasse, fremstillet af forskellige mælkesorter (f.eks. Ko, ged, får, bøffel, kamelmælk osv.) Kan effektivt forbedres ved sonikering. Anvendelsen af ultralyd med høj intensitet fremskynder homogenisering, gæring og modning, forbedrer mikrobiel stabilitet og viser positive effekter på næringsværdi og tekstur.

Ultralyd med høj intensitet forbedrer osteproduktionen

Ultralyd fødevareforarbejdning er en veletableret teknologi til forbedring af mælkehomogenisering og gæring i ostefremstilling. Desuden sonikering i kombination med mild varmebehandling – kendt som termo-sonikering – bruges som alternativ til traditionel varmebaseret pasteurisering og forhindrer derved næringsstoffer som vitaminer, aminosyrer og fedtstoffer mod termisk nedbrydning. Osteproduktion ved hjælp af mælk eller valle kan intensiveres og forbedres betydeligt ved anvendelse af højintensiv, lavfrekvent ultralyd.

Effekter af højintensiv ultralyd på mælke- og ostemassestruktur i osteproduktion

Ultralydbehandling er blevet anvendt med succes i osteproduktionsprocesser med kvægmælk (ko), fåremælk, bøffelmælk, gedemælk, kamelmælk og hestemælk.
Ultralydsstøttet osteproduktion kan bruges til en bred vifte af ostesorter, herunder cheddarost, fetaost, flødeost, ostemasse, mexicansk panelaost, spansk blød ost og andre specialoste.
Virkningerne af lavfrekvent, højintensiv ultralyd på mælk under osteproduktion omfatter øget gelstyrke og gelhårdhed, accelereret geldannelse, øget specifikt overfladeareal, reduceret ostemassefasthed, en mindre og mere ensartet partikelstørrelsesfordeling af fedtkugler og forbedret vandholdende kapacitet.
Ultralydsinducerede forbedringer i homogenitet og den mere ensartede fordeling af mælkefedtkugler forbedrer ostekvaliteten yderligere. For eksempel viste undersøgelser af gedemælk curdled med rennin, at efter 10 minutters ultralydbehandling udviste den resulterende gel en tættere, tværbundet netværksstruktur. Dette gav en mere homogen mikrostruktur med mange porer, der var betydeligt mindre end dem, der blev observeret i ikke-sonikeret ostemasse.
Disse strukturelle forskelle tyder på, at gedeost behandlet med power-ultralyd udviser større fasthed med G'max-værdier (maksimal lagringsmodul) på over 100 Pa - værdier, der er endnu højere end dem, der er rapporteret for komælk. En lignende forbedring blev observeret i klæbeevne (styrken af de interne bindinger i prøven). Samlet set indikerer disse resultater, at højintensiv ultralyd fremmer stærkere interaktioner mellem mælkekomponenter og derved forbedrer mælkens hærdningsegenskaber under osteproduktion (jf. Carrillo-Lopez et al., 2021).

Sonikering fremmer også mælkens løbning. Læs mere om dette!

Ultralydseffekter på produktionen af oste

Virkningerne af ultralyd med høj intensitet på mejeriforarbejdning og ostefremstilling er blevet undersøgt intenst.
Øget osteudbytte: Sonikering af frisk rå mælk med ultralydsapparatet UP400S under panelaostproduktion resulterede i et øget osteudbytte (%), på trods af en stigning i ekssudat. Gule toner og farve i ost promoveres af HIU efter 10 min. Men ikke L*, a* eller C* farvekoordinater påvirkes. pH steg fra 6,6 til 6,74 efter 5 minutters ultralydbehandling, men reduceret efter 10 minutter. (jf. Carrillo-Lopez et al., 2020)
Forbedret ostetekstur: Med hensyn til undersøgelser udført på ost rapporterede Bermúdez-Aguirre og Barbosa-Cánovas, at frisk ost fremstillet af mælk behandlet med termosonikering (ved hjælp af Hielscher UP400S – 400 W, 24 kHz, 63 °C, 30 min) var blødere og mere skør end ost fra kontrolmælken (uden termosonikering). Disse egenskaber resulterede i en lettere ost at smuldre, hvilket er en ønskværdig egenskab ved frisk ost. Disse forfattere forklarede denne adfærd ved at bemærke, at mikrostrukturen af termosonikeret mælkeost præsenterede en mere homogen struktur sammenlignet med ikke-sonikeret mælkeost. Desuden bemærkede de, at termosonikering forbedrede homogenisering af proteiner og fedt og øgede tilbageholdelse af vandmolekyler i matrixen. Derfor kan det antages, at HIU fremmer stærke interaktioner mellem mælkens komponenter, hvilket forbedrer indstillingsegenskaberne.

Indflydelse af ultralyd på mejeriprodukter: viskositet & Reologi, homogenitet, mikrobiel aktivitet

Mejeriprodukter er produceret af animalsk mælk, såsom f.eks. ko-, fåre-, gede-, bøffel-, heste- eller kamelmælk. Efter høst kan mælken forarbejdes til forskellige produkter, såsom homogeniseret og skummetmælk, yoghurt, fløde, smør, ost, valle, kasein eller mælkepulver. Komælk er det vigtigste råmateriale til mejeriindustrien med en verdensomspændende produktion på 542.069.000 tons/år. [Gerosa et al. 2012]
Valle (mælkeserum) er et biprodukt fra oste- eller kaseinproduktion. Det består hovedsageligt af globinstagere α-lactalbumin (~65%), β-lactoglobulin (~25%) samt af små mængder serumalbumin (~8%) og immunglobiner. Valleproteiner er kugleformede proteiner, som kan udvindes fra valle.
Mælkepulver behandles af spraytørrere for at tørre og fordampe mælken med hensyn til at opnå det rene tørmælkspulver. På grund af spraytørreres ekstremt høje energiforbrug er en høj faststofkoncentration af væsken vigtig for at optimere proceseffektiviteten.

“Prøver af frisk skummetmælk, rekonstitueret micellært kasein og kaseinpulver blev sonikeret ved 20 kHz for at undersøge effekten af ultralydbehandling. For frisk skummetmælk blev den gennemsnitlige størrelse af de resterende fedtkugler reduceret med ca. 10 nm efter 60 minutters sonikering; størrelsen af kaseinmicellerne blev dog bestemt til at være uændret. Der skete også en lille stigning i opløseligt valleprotein og et tilsvarende fald i viskositeten inden for de første par minutter af sonikering, hvilket kunne tilskrives nedbrydningen af kasein-valleproteinaggregater. Der kunne ikke påvises nogen målbare ændringer i indholdet af frit kasein i ultracentrifugerede skummetmælksprøver, der blev sonikeret i op til 60 minutter. Et lille, midlertidigt fald i pH-værdien var resultatet af sonikering, men der blev ikke observeret nogen målbar ændring i koncentrationen af opløseligt calcium. Derfor var kaseinmiceller i frisk skummetmælk stabile under udsættelse for ultralydbehandling. Lignende resultater blev opnået for rekonstitueret micellær kasein, mens større viskositetsændringer blev observeret, da valleproteinindholdet blev øget. Kontrolleret anvendelse af ultralyd kan med fordel anvendes til at vende procesinduceret proteinaggregering uden at påvirke kaseinmicellernes oprindelige tilstand.” [Chandrapala et al. 2012].

Effekter af ultralyd med høj intensitet på mælkenæringsstoffer og mikrobiel stabilitet

Razavi og Kenari (2020) undersøgte indflydelsen af ultralyd med høj intensitet kombineret med en mild varmebehandlingsproces for at deaktivere mikrober og enzymer, hvilket fører til fordærv og nedbrydning af sikkerheden i fødevarer. Formålet med deres undersøgelse var at evaluere effekten af ultralydsproces som et alternativ til højtemperatur varmeproces på mikrobielt tal, lipidoxidation som kvalitativ parameter og vitaminer som ernæringsmæssige egenskaber ved mælk. Resultaterne viste, at ultralyd har været i stand til at reducere den mikrobielle belastning af mælk, og det foretog færre ændringer i vitaminer end mælk behandlet med konventionel varmebehandling. I denne henseende blev sonikering ved hjælp af en ultralydssonde fundet at være overlegen og mest effektiv ved 75% intensitet. Brugen af ultralydssondetype ved 55°C og 75% intensitet i 10 minutter anbefales som en ikke-destruktiv proces til mælkepasteurisering.

Højtydende ultralydshomogenisatorer til osteproduktion

Hielscher Ultrasonics har lang erfaring med anvendelse af ultralyd i maden & drikkevareindustrien samt mange andre industrielle grene. Vores ultralydsprocessorer er udstyret med let at rengøre (ren-på-stedet CIP / steriliser-i-stedet SIP) sonotroder og flowceller (de våde dele). Hielscher Ultralyd’ Industrielle ultralydsprocessorer kan levere meget høje amplituder. Amplituder på op til 200 μm kan nemt køres kontinuerligt i 24/7 drift. Høje amplituder er vigtige for at inaktivere mere resistente mikrober (f.eks. grampositive bakterier). For endnu højere amplituder er tilpassede ultralydssonotroder tilgængelige. Alle sonotroder og ultralydsflowcellereaktorer kan betjenes under forhøjede temperaturer og tryk, hvilket giver mulighed for en pålidelig termo-mano-sonikering og yderst effektiv pasteurisering.
Avanceret teknologi, højtydende og sofistikeret software gør Hielscher Ultrasonics’ pålidelige arbejdsheste i din madpasteuriseringslinje. Med et lille fodaftryk og alsidige installationsmuligheder kan Hielscher ultralydapparater let integreres eller eftermonteres i eksisterende produktionslinjer.
Kontakt os venligst for at lære mere om funktionerne og kapaciteten i vores ultralydshomogeniseringssystemer. Vi vil med glæde diskutere din osteansøgning med dig!

Nedenstående tabel giver dig en indikation af den omtrentlige behandlingskapacitet for vores ultralydapparater: