Forbedret ostefremstilling med Power Ultrasonics

Produktionen af forskellige ostetyper såsom hårde oste, bløde oste og ostemasse, fremstillet af forskellige mælkesorter (f.eks. ko, ged, får, bøffelmælk, kamelmælk osv.) kan forbedres effektivt ved sonikering. Anvendelsen af ultralyd med høj intensitet accelererer homogenisering, fermentering og modning, forbedrer mikrobiel stabilitet og viser positive virkninger på næringsstofværdi og tekstur.

Ultralyd med høj intensitet forbedrer osteproduktionen

Ultralydsfødevareforarbejdning er en veletableret teknologi til forbedring af mælke homogenisering og gæring i ostefremstilling. Desuden er sonikering i kombination med mild varmebehandling – kendt som termo-sonikering – bruges som alternativ til traditionel varmebaseret pasteurisering, hvorved næringsstoffer som vitaminer, aminosyrer og fedtstoffer forhindres mod termisk nedbrydning. Osteproduktionen ved hjælp af mælk eller valle kan intensiveres og forbedres betydeligt ved anvendelse af ultralyd med høj intensitet og lav frekvens.

Ultralydbehandling er med succes blevet anvendt på osteproduktionsprocesser fra kvæg / komælk, fåremælk, bøffelmælk, gedemælk, kamelmælk og hestemælk.
Ultralyd fremmes ost produktion kan bruges til forskellige ost typer, herunder cheddarost, fetaost, flødeost, ostemasse ost, mexicansk panela ost, spansktalende blød ost, og andre ost specialiteter.
Virkningerne af lavfrekvent ultralyd med høj intensitet på mælk i osteproduktionen omfatter en stigning i gelstyrke og gelhårdhed, acceleration af geldannelse, stigning i det specifikke overfladeareal, reduktion af ostemasse fasthed, den lille og lige partikelstørrelsesfordeling af fedtkugler samt en større vandholdningskapacitet.
Ultralyd øget homogenitet og mere jævn fordeling af mælkefedt globules forbedrer også ostekvaliteten. For eksempel viste ostemasse egenskaber gedemælk med renin efter 10 min ultralydsføring en tættere gel crosslinked netværk, hvilket resulterer i en mere homogen mikrostruktur med rigelige porer. Det er bemærkelsesværdigt, at disse porer var betydeligt mindre end dem i mælkemassen uden sonikering. Dette tyder på, at ostemassen af gedemælk behandlet med effekt ultralyd viser større fasthed, registrering af værdier af G'max (maksimal værdi for opbevaring modulus) højere end 100 Pa, endnu højere end dem, der rapporteres i komælk. Lignende virkning blev observeret i klæbeevnen (styrken af prøvens interne bindinger). Derfor kan det antages, at ultralyd med høj intensitet fremmer stærke interaktioner mellem mælkens komponenter og forbedrer indstillingsegenskaberne. (jf. Carrillo-Lopez m.fl. 2021)

Ultralydseffekter på produktionen af forskellige oste

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

Ultralyds indflydelse på mejeri: Viskositet & Rheologi, Homogenitet, Mikrobiel Aktivitet

Mejeriprodukter fremstilles af animalsk mælk, f.eks. 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 for mejeriindustrien med en verdensomspændende produktion på 542.069.000 tons om året. [Gerosa et al. 2012]
Valle (mælkeserum) er et biprodukt af oste- eller kaseinproduktionen. Den består hovedsageligt af globinstagers α-lactalbumin (~65%), β-lactoglobulin (~25%) samt af små mængder serumalbumin (~8%) immunglobiner. Valleproteiner er kugleformede proteiner, som kan udvindes af valle.
Mælkepulver forarbejdes af sprøjtetørrere for at tørre og fordampe mælken for at opnå det rene tørre mælkepulver. På grund af det ekstremt høje energiforbrug af sprøjtetørrere er en høj fast koncentration af væsken vigtig for at optimere proceseffektiviteten.

"Prøver af frisk skummetmælk, rekonstitueret micellar kasein, og kasein pulver blev sonikeret ved 20kHz for at undersøge effekten af ultralyd. For frisk skummetmælk blev den gennemsnitlige størrelse af de resterende fedtkugler reduceret med ca. 10nm efter 60 minutters sonikering; sagsakternes størrelse blev imidlertid fastslået at være uændret. En lille stigning i opløseligt valleprotein og et tilsvarende fald i viskositeten fandt også sted inden for de første par minutter af sonikering, hvilket kunne tilskrives opløsningen af kasein-valleproteinaggregater. Der kunne ikke påvises målelige ændringer i indholdet af fri kasein i ultracentrifuged skummetmælksprøver, der var sonikeret i op til 60 minutter. Et lille, midlertidigt fald i pH skyldtes sonikering; der blev dog ikke observeret nogen målelig ændring i opløselig calciumkoncentration. Derfor var kaseinmikronellerne i frisk skummetmælk stabile under udsættelsen for ultralydbehandling. Lignende resultater blev opnået for rekonstitueret micellar casein, mens større viskositetsændringer blev observeret, da valleproteinindholdet blev øget. Kontrolleret anvendelse af ultralyd kan med fordel anvendes til omvendt procesinduceret proteinsammenlægning uden at påvirke kaseinmikronellernes oprindelige tilstand." [Chandrapala et al. 2012]

Virkninger af ultralyd med høj intensitet på mælkenæringsstoffer og mikrobiel stabilitet

Razavi og Kenari (2020) undersøgte indflydelsen af ultralyd med høj intensitet kombineres med en mild varmebehandlingsproces for at deaktivere mikrober og enzymer, der fører til fordærv og nedbrydning af sikkerheden i fødevarer. Formålet med deres undersøgelse var at evaluere effekten af ultralydsprocessen som et alternativ til højtemperaturvarmeproces på mikrobielle 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 gjorde færre ændringer i vitaminer end mælk behandlet med konventionel varmebehandling. I denne henseende blev sonikering ved hjælp af en ultralydsonde fundet overlegen og mest effektiv ved 75% intensitet. Brugen af ultralydsondetype ved 55 °C og 75% intensitet i 10 minutter anbefales som en ikke-destruktiv proces for mælke pasteurisering.

Højtydende ultralyd homogenisatorer til osteproduktion

Hielscher Ultrasonics har længe erfaring med anvendelse af effektlys i maden & drikkevareindustrien samt mange andre industrigrene. Vores ultralydsprocessorer er udstyret med let at rengøre (clean-in-place CIP / sterilisere-in-place SIP) sonotroder og flow-celler (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 gram-positive bakterier). For endnu højere amplituder, tilpassede ultralydssonotroder er tilgængelige. Alle sonotroder og ultralyd flow celle reaktorer kan betjenes under forhøjede temperaturer og tryk, hvilket giver mulighed for en pålidelig termo-mano-sonikering og meget effektiv pasteurisering.
Topmoderne teknologi, højtydende og avanceret software gør Hielscher Ultrasonics’ pålidelige arbejdsheste i din mad pasteurisering linje. Med et lille fodaftryk og alsidige installationsmuligheder kan Hielscher ultralydsenheder nemt integreres eller monteres i eksisterende produktionslinjer.
Kontakt os ved at lære mere om funktionerne og kapaciteten i vores ultralyd homogeniseringssystemer. Vi vil med glæde diskutere din osteansøgning med dig!

Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater: