Forbedret ostefremstilling med effektultralyd

Produktionen af forskellige ostetyper såsom hårde oste, bløde oste og ostemasse, fremstillet af forskellige mælketyper (f.eks. komælk, gedemælk, fåremælk, bøffelmælk, kamelmælk osv.), kan effektivt forbedres ved sonikering. Anvendelsen af højintensiv ultralyd fremskynder homogenisering, fermentering og modning, forbedrer den mikrobielle stabilitet og har positive virkninger på næringsværdi og tekstur.

Højintensiv ultralyd forbedrer osteproduktionen

Fødevareforarbejdning med ultralyd er en veletableret teknologi til at forbedre homogenisering og fermentering af mælk ved ostefremstilling. Desuden anvendes sonikering i kombination med mild varmebehandling – kendt som termosonikering – som et alternativ til traditionel varmebaseret pasteurisering, hvorved næringsstoffer såsom vitaminer, aminosyrer og fedtstoffer beskyttes mod termisk nedbrydning. Osteproduktion med mælk eller valle kan intensiveres og forbedres betydeligt ved anvendelse af højintensiv, lavfrekvent ultralyd.

Virkninger af højintensiv ultralyd på mælkens og ostemassens struktur ved osteproduktion

Sonikering er med succes blevet anvendt i osteproduktionsprocesser med mælk fra kvæg (køer), fåremælk, bøffelmælk, gedemælk, kamelmælk og hoppemælk.
Ultralydsfremmet osteproduktion kan anvendes til en lang række ostevarianter, herunder cheddar, feta, flødeost, kvark, mexicansk panelaost, spanskamerikansk blød ost og andre specialoste.
Virkningerne af lavfrekvent, højintensiv ultralyd på mælk under osteproduktion omfatter øget gelstyrke og gelhårdhed, hurtigere geldannelse, øget specifikt overfladeareal, reduceret fasthed af ostemassen, en mindre og mere ensartet partikelstørrelsesfordeling af fedtkugler samt forbedret vandbindingsevne.
Ultralydsinducerede forbedringer af homogeniteten og den mere ensartede fordeling af mælkens fedtkugler forbedrer yderligere ostekvaliteten. For eksempel viste undersøgelser af gedemælk koaguleret med rennin, at den resulterende gel efter 10 minutters sonikering havde en tættere, tværbundet netværksstruktur. Dette gav en mere homogen mikrostruktur med mange porer, som var betydeligt mindre end dem, der blev observeret i ikke-sonikeret ostemasse.
Disse strukturelle forskelle tyder på, at ostemasse af gedemælk behandlet med effektultralyd har større fasthed med G’max-værdier (maksimalt lagringsmodul), der overstiger 100 Pa – værdier, som er endnu højere end dem, der er rapporteret for komælk. En tilsvarende forbedring blev observeret i adhæsiviteten (styrken af de interne bindinger i prøven). Samlet set viser disse resultater, at højintensiv ultralyd fremmer stærkere vekselvirkninger mellem mælkens komponenter og dermed forbedrer mælkens koagulationsegenskaber under osteproduktion (jf. Carrillo-Lopez et al., 2021).

Sonikering fremmer også mælkens løbekoagulering. Læs mere!

Ultralydens virkninger på osteproduktion

Virkningerne af højintensiv ultralyd på mejeriforarbejdning og ostefremstilling er blevet undersøgt indgående.
Øget osteudbytte: Sonikering af frisk råmælk med ultralydsapparatet UP400S under produktion af panelaost resulterede i et øget osteudbytte (%), på trods af en stigning i mængden af udsivet væske. Gule nuancer og farvning i osten fremmes af HIU ved 10 min. Farvekoordinaterne L*, a* og C* påvirkes dog ikke. pH steg fra 6,6 til 6,74 efter 5 min sonikering, men faldt ved 10 min. (jf. Carrillo-Lopez et al., 2020)
Forbedret ostetekstur: I undersøgelser udført på ost rapporterede Bermúdez-Aguirre og Barbosa-Cánovas, at friskost fremstillet af mælk behandlet med termosonikering (med Hielscher UP400S – 400 W, 24 kHz, 63 °C, 30 min) var blødere og mere skør end ost fremstillet af kontrolmælken (uden termosonikering). Disse egenskaber gjorde osten lettere at smuldre, hvilket er en ønskelig egenskab ved friskost. Forfatterne forklarede denne adfærd med, at mikrostrukturen i ost fremstillet af termosonikeret mælk havde en mere homogen struktur sammenlignet med ost fremstillet af ikke-sonikeret mælk. Desuden bemærkede de, at termosonikering forbedrede homogeniseringen af proteiner og fedt og øgede tilbageholdelsen af vandmolekyler i matricen. Derfor kan det antages, at HIU fremmer stærke vekselvirkninger mellem mælkens komponenter og forbedrer koagulationsegenskaberne.

Ultralydens indflydelse på mejeriprodukter: viskositet og reologi, homogenitet, mikrobiel aktivitet

Mejeriprodukter fremstilles af mælk fra dyr, såsom f.eks. komælk, fåremælk, gedemælk, bøffelmælk, hoppemælk eller kamelmælk. Efter malkning kan mælken forarbejdes til forskellige produkter såsom homogeniseret mælk og skummetmælk, yoghurt, fløde, smør, ost, valle, kasein eller mælkepulver. Komælk er den vigtigste råvare for mejeriindustrien med en verdensomspændende produktion på 542.069.000 ton/år.[Gerosa et al. 2012]
Valle (mælkeserum) er et biprodukt fra oste- eller kaseinproduktion. Den består hovedsageligt af globinstagers α-laktalbumin (~65%), β-laktoglobulin (~25%) samt små mængder serumalbumin (~8%) og immunglobuliner. Valleproteiner er globulære proteiner, som kan udvindes af valle.
Mælkepulver fremstilles ved hjælp af spraytørrere, som tørrer mælken og fordamper væsken for at opnå det rene, tørre mælkepulver. På grund af spraytørrernes ekstremt høje energiforbrug er en høj tørstofkoncentration i væsken vigtig for at optimere proceseffektiviteten.

“Prøver af frisk skummetmælk, rekonstitueret micellært kasein og kaseinpulver blev sonikeret ved 20kHz for at undersøge virkningen af sonikering. For frisk skummetmælk blev den gennemsnitlige størrelse af de resterende fedtkugler reduceret med cirka 10nm efter 60min sonikering; størrelsen af kaseinmicellerne blev dog konstateret at være uændret. Der forekom også en lille stigning i opløseligt valleprotein og et tilsvarende fald i viskositeten inden for de første få minutters sonikering, hvilket kunne tilskrives nedbrydningen af kasein-valleproteinaggregater. Der kunne ikke påvises målbare ændringer i indholdet af frit kasein i ultracentrifugerede skummetmælksprøver sonikeret i op til 60min. Sonikering medførte et lille, midlertidigt fald i pH; der blev dog ikke observeret nogen målbar ændring i koncentrationen af opløseligt calcium. Kaseinmicellerne i frisk skummetmælk var derfor stabile under eksponeringen for sonikering. Tilsvarende resultater blev opnået for rekonstitueret micellært kasein, mens større ændringer i viskositeten blev observeret, når valleproteinindholdet blev øget. Kontrolleret anvendelse af ultralyd kan med fordel bruges til at reversere procesinduceret proteinaggregering uden at påvirke kaseinmicellernes native tilstand.” [Chandrapala et al. 2012]

Virkninger af højintensiv ultralyd på mælkens næringsstoffer og mikrobielle stabilitet

Razavi og Kenari (2020) undersøgte indflydelsen af højintensiv ultralyd kombineret med en mild varmebehandlingsproces til at inaktivere mikroorganismer og enzymer, der fører til fordærv og forringet fødevaresikkerhed. Formålet med deres undersøgelse var at evaluere virkningen af ultralydsbehandling som et alternativ til varmebehandling ved høj temperatur på antallet af mikroorganismer, lipidoxidation som kvalitetsparameter og vitaminer som ernæringsmæssige egenskaber ved mælk. Resultaterne viste, at ultralyd kunne reducere mælkens mikrobielle belastning og medførte færre ændringer i vitaminer end konventionel varmebehandling af mælk. I denne sammenhæng viste sonikering med en ultralydssonde sig at være overlegen og mest effektiv ved 75% intensitet. Anvendelse af ultralyd med en sonde ved 55°C og 75% intensitet i 10 minutter anbefales som en ikke-destruktiv proces til pasteurisering af mælk.

Højtydende ultralydshomogenisatorer til osteproduktion

Hielscher Ultrasonics har mange års erfaring med anvendelse af effektultralyd i fødevare- og drikkevareindustrien samt mange andre industribrancher. Vores ultralydsprocessorer er udstyret med sonotroder og flowceller (de væskeberørte dele), som er nemme at rengøre (rengøring på stedet, CIP / sterilisering på stedet, SIP). Hielscher Ultrasonics’ industrielle ultralydsprocessorer kan levere meget høje amplituder. Amplituder på op til 200µm kan uden problemer opretholdes kontinuerligt i 24/7-drift. Høje amplituder er vigtige for at inaktivere mere modstandsdygtige mikroorganismer (f.eks. grampositive bakterier). Til endnu højere amplituder fås specialtilpassede ultralydssonotroder. Alle sonotroder og ultralydsflowcellereaktorer kan anvendes ved forhøjede temperaturer og tryk, hvilket muliggør pålidelig termo-mano-sonikering og yderst effektiv pasteurisering.
Den nyeste teknologi, høj ydeevne og avanceret software gør Hielscher Ultrasonics’ apparater til pålidelige arbejdsheste i din linje til pasteurisering af fødevarer. Med et lille pladsbehov og alsidige installationsmuligheder kan ultralydsapparater fra Hielscher nemt integreres eller eftermonteres i eksisterende produktionslinjer.
Kontakt os nu for at få mere at vide om vores ultralydshomogeniseringssystemers funktioner og kapacitet. Vi drøfter gerne din osteanvendelse med dig!

Tabellen nedenfor giver dig en indikation af vores ultralydsapparaters omtrentlige behandlingskapacitet: