Η παραγωγή διαφόρων τύπων τυριών, όπως σκληρά τυριά, μαλακά τυριά και τυρόπηγμα, που παρασκευάζεται από διάφορα είδη γάλακτος (π.χ. αγελάδα, κατσίκα, πρόβατα, βουβάλια, γάλα καμήλας κ.λπ.) μπορεί να βελτιωθεί αποτελεσματικά με κατεργασία με υπερήχους. Η εφαρμογή υπερήχων υψηλής έντασης επιταχύνει την ομογενοποίηση, τη ζύμωση και την ωρίμανση, βελτιώνει τη μικροβιακή σταθερότητα και παρουσιάζει θετικές επιπτώσεις στην θρεπτική αξία και υφή.

Ο υπέρηχος υψηλής έντασης βελτιώνει την παραγωγή τυριού

Υπερήχων επεξεργασία τροφίμων είναι μια καλά εδραιωμένη τεχνολογία για τη βελτίωση της ομογενοποίησης του γάλακτος και της ζύμωσης στην παραγωγή τυριού. Επιπλέον, κατεργασία με υπερήχους σε συνδυασμό με ήπια θερμική επεξεργασία – γνωστή ως θερμο-κατεργασία με υπερήχους – χρησιμοποιείται ως εναλλακτική λύση στην παραδοσιακή παστερίωση με βάση τη θερμότητα, αποτρέποντας έτσι θρεπτικά συστατικά όπως βιταμίνες, αμινοξέα και λίπη κατά της θερμικής αποικοδόμησης. Η παραγωγή τυριού με γάλα ή ορό γάλακτος μπορεί να ενταθεί σημαντικά και να βελτιωθεί με την εφαρμογή υπερήχων υψηλής έντασης και χαμηλής συχνότητας.

Υπερήχους έχει εφαρμοστεί με επιτυχία στις διαδικασίες παραγωγής τυριού από βόειο / αγελαδινό γάλα, πρόβειο γάλα, βουβάλι γάλα, κατσικίσιο γάλα, γάλα καμήλας και γάλα αλόγου.
Υπερήχων προωθείται παραγωγή τυριού μπορεί να χρησιμοποιηθεί για διάφορους τύπους τυριών, συμπεριλαμβανομένου του τυριού τσένταρ, φέτα, τυρί κρέμα, τυρί τυρόπηγμα, μεξικάνικο τυρί panela, ισπανικό μαλακό τυρί, και άλλες σπεσιαλιτέ τυρί.
Οι επιδράσεις του υπερήχου χαμηλής συχνότητας, υψηλής έντασης στο γάλα στην παραγωγή τυριού περιλαμβάνουν αύξηση της αντοχής σε τζελ και σκληρότητα πηκτώματος, επιτάχυνση του σχηματισμού πηκτωμάτων, αύξηση της συγκεκριμένης επιφάνειας, μείωση της σφριγηλότητας τυροπήγματος, κατανομή μικρού και ακόμη και μεγέθους σωματιδίων των λιποσφαιρών καθώς και μεγαλύτερη χωρητικότητα συγκράτησης νερού.
Υπερήχων αυξημένη ομοιογένεια και πιο ομοιόμορφη κατανομή του γάλακτος λίπους σφαιρίδια βελτιώνει την ποιότητα του τυριού, πάρα πολύ. Για παράδειγμα, οι ιδιότητες τυροπήγματος του κατσικίσιου γάλακτος με ρενίνη έδειξαν μετά από υπερήχους 10 λεπτών ένα πυκνότερο δίκτυο διασταυρούμένων πηκτωμάτων, με αποτέλεσμα μια πιο ομοιογενή μικροδομή με άφθονους πόρους. Είναι αξιοσημείωτο ότι αυτοί οι πόροι ήταν σημαντικά μικρότεροι από εκείνους στο τυρόπηγμα γάλακτος χωρίς κατεργασία με υπερήχους. Αυτό υποδηλώνει ότι το τυρόπηγμα του κατσικίσιου γάλακτος που υποβάλλεται σε επεξεργασία με υπερήχους ισχύος δείχνει μεγαλύτερη σφριγηλότητα, καταγράφοντας τιμές G'max (μέγιστη τιμή για τον συντελεστή αποθήκευσης) υψηλότερες από 100 Pa, ακόμη υψηλότερες από εκείνες που αναφέρονται στο αγελαδινό γάλα. Παρόμοια επίδραση παρατηρήθηκε στην συγκολλητικότητα (η αντοχή των εσωτερικών δεσμών του δείγματος). Ως εκ τούτου, μπορεί να θεωρηθεί ότι ο υπέρηχος υψηλής έντασης προωθεί ισχυρές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των συστατικών του γάλακτος, βελτιώνοντας τις ιδιότητες ρύθμισης. (πρβλ. Καρίγιο-Λόπεζ κ.ά. 2021)

Υπερηχητικές επιδράσεις στην παραγωγή διαφόρων τυριών

Οι επιδράσεις του υπερήχου υψηλής έντασης κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας γαλακτοκομικών προϊόντων και της παρασκευής τυριών έχουν μελετηθεί έντονα.
Αυξημένη απόδοση τυριού: Η κατεργασία με υπερήχους του νωπού νωπού γάλακτος με τον υπερηχητικό UP400S κατά τη διάρκεια της παραγωγής τυριού panela, είχε ως αποτέλεσμα την αύξηση της απόδοσης τυριού (%), παρά την αύξηση της εξίδωσης. Οι κίτρινοι τόνοι και ο χρωματισμός στο τυρί προωθούνται από την HIU σε 10 λεπτά. Αλλά δεν επηρεάζονται οι χρωματικές συντεταγμένες L*, a*, ούτε C*. Το pH αυξήθηκε από 6,6 σε 6,74 μετά από 5 λεπτά υπερήχων, αλλά μειώθηκε σε 10 λεπτά (πρβλ. Carrillo-Lopez et al., 2020)
Βελτιωμένη υφή τυριού: Όσον αφορά τις μελέτες που πραγματοποιήθηκαν για το τυρί, οι Bermúdez-Aguirre και Barbosa-Cánovas ανέφεραν ότι το νωπό τυρί που λαμβάνεται από γάλα επεξεργασμένο με θερμοηχίωση (με τη χρήση του Hielscher Up400s – 400 W, 24 kHz, 63 °C, 30 λεπτά) ήταν πιο μαλακό και πιο εύθραυστο από το τυρί από το γάλα ελέγχου (χωρίς θερμοηχίωση). Αυτά τα χαρακτηριστικά είχαν ως αποτέλεσμα ένα ευκολότερο τυρί να θρυμματιστεί, το οποίο είναι ένα επιθυμητό χαρακτηριστικό του φρέσκου τυριού. Οι συγγραφείς αυτοί εξήγησαν αυτή τη συμπεριφορά σημειώνοντας ότι η μικροδομή του θερμο-υπερήχου τυριού γάλακτος παρουσίαζε μια πιο ομοιογενή δομή σε σύγκριση με το μη κατεργασία με υπερήχους τυρί γάλακτος. Επιπλέον, σημείωσαν ότι η θερμοηχίωση βελτίωσε την ομογενοποίηση πρωτεϊνών και λίπους και αύξησε την κατακράτηση μορίων νερού στη μήτρα. Ως εκ τούτου, μπορεί να θεωρηθεί ότι η HIU προωθεί ισχυρές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των συστατικών του γάλακτος, βελτιώνοντας τις ιδιότητες ρύθμισης.

Επίδραση των υπερήχων στα γαλακτοκομικά προϊόντα: Ιξώδες & Ρεολογία, Ομοιογένεια, Μικροβιακή Δραστηριότητα

Τα γαλακτοκομικά προϊόντα προέρχονται από ζωικό γάλα, όπως π.χ. γάλα αγελάδας, προβάτων, αιγών, βουβάλων, αλόγων ή καμήλας. Μετά τη συγκομιδή, το γάλα μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία σε διάφορα προϊόντα, όπως ομογενοποιημένο και αποκορυφωμένο γάλα, γιαούρτι, κρέμα γάλακτος, βούτυρο, τυρί, ορό γάλακτος, καζεΐνη ή γάλα σε σκόνη. Το αγελαδινό γάλα είναι η σημαντικότερη πρώτη ύλη για τη γαλακτοβιομηχανία με παγκόσμια παραγωγή 542.069.000 τόνων/έτος. [Γερόσα κ.ά. 2012]
Ο ορός γάλακτος (ορός γάλακτος) είναι υποπροϊόν της παραγωγής τυριού ή καζεΐνης. Αποτελείται κυρίως από σφαιρίνες α-λακαλβουμίνη (~65%), β-λακτοσφαιρίνη (~25%), καθώς και από μικρές ποσότητες αλβουμίνης ορού (~8%) και ανοσοσφαιρίνες. Οι πρωτεΐνες ορού γάλακτος είναι σφαιρωτές πρωτεΐνες που μπορούν να εξαχθούν από τον ορό γάλακτος.
Το γάλα σε σκόνη υποβάλλεται σε επεξεργασία με στεγνωτήρια ψεκασμού για να στεγνώσει και να εξατμιστεί το γάλα σε σχέση με την απόκτηση του καθαρού ξηρού γάλακτος σε σκόνη. Λόγω της εξαιρετικά υψηλής κατανάλωσης ενέργειας των στεγνωτηρίων ψεκασμού, μια υψηλή σταθερή συγκέντρωση του υγρού είναι σημαντική για τη βελτιστοποίηση της απόδοσης της διαδικασίας.

"Δείγματα φρέσκου αποβουτυριστικού γάλακτος, ανασυσταθείς micellar casein, και σκόνη καζεΐνης υποβλήθηκαν σε κατεργασία με υπερήχους στα 20kHz για να διερευνηθεί η επίδραση του υπερήχου. Για το φρέσκο αποβουτυρωμένο γάλα, το μέσο μέγεθος των υπόλοιπων σφαιριδών λίπους μειώθηκε κατά περίπου 10nm μετά από 60 λεπτά κατεργασίας με υπερήχους. Ωστόσο, το μέγεθος των micelles καζεΐνη προσδιορίστηκε ότι παραμένει αμετάβλητο. Μια μικρή αύξηση της διαλυτής πρωτεΐνης ορού γάλακτος και μια αντίστοιχη μείωση του ιξώδους εμφανίστηκαν επίσης μέσα στα πρώτα λεπτά κατεργασίας με υπερήχους, η οποία θα μπορούσε να αποδοθεί στη διάσπαση των πρωτεϊνικών αδρανών καζεΐνης-ορού γάλακτος. Δεν θα μπορούσαν να ανιχνευθούν μετρήσιμες αλλαγές στην περιεκτικότητα σε δωρεάν καζεΐνη σε εξαιρετικά κεντροκεντρικά δείγματα αποβουτυρωμένου γάλακτος με υπερήχους για έως και 60 λεπτά. Μια μικρή, προσωρινή μείωση του pH προέκυψε από κατεργασία με υπερήχους. Ωστόσο, δεν παρατηρήθηκε μετρήσιμη μεταβολή στη διαλυτή συγκέντρωση ασβεστίου. Ως εκ τούτου, καζεΐνη micelles σε φρέσκο αποβουτυρωμένο γάλα ήταν σταθερή κατά τη διάρκεια της έκθεσης σε υπερήχους. Παρόμοια αποτελέσματα επιτεύχθηκαν και για την ανασυσταθείσες ποντικοκλλαρίνη καζεΐνη, ενώ παρατηρήθηκαν μεγαλύτερες αλλαγές ιξώδους καθώς αυξήθηκε η περιεκτικότητα σε πρωτεΐνες ορού γάλακτος. Η ελεγχόμενη εφαρμογή του υπερήχου μπορεί να εφαρμοστεί χρήσιμα για την αντιστροφή της συγκέντρωσης πρωτεϊνών που προκαλείται από τη διαδικασία χωρίς να επηρεάζεται η εγγενής κατάσταση των micelles καζεΐνης." [Chandrapala κ.ά. 2012]

Επιδράσεις υπερήχων υψηλής έντασης στα θρεπτικά συστατικά του γάλακτος και τη μικροβιακή σταθερότητα

Οι Razavi και Kenari (2020) διερεύνησαν την επίδραση του υπερήχου υψηλής έντασης που συνδυάζεται με μια ήπια διαδικασία θερμικής επεξεργασίας για την απενεργοποίηση μικροβίων και ενζύμων που οδηγεί σε αλλοίωση και υποβάθμιση της ασφάλειας στα τρόφιμα. Στόχος της μελέτης τους ήταν να αξιολογήσουν την επίδραση της διαδικασίας υπερήχων ως εναλλακτική λύση για τη διαδικασία θερμότητας υψηλής θερμοκρασίας στον μικροβιακό αριθμό, την οξείδωση των λιπιδίων ως ποιοτική παράμετρο και τις βιταμίνες ως θρεπτικά χαρακτηριστικά του γάλακτος. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι ο υπέρηχος ήταν σε θέση να μειώσει το μικροβιακό φορτίο του γάλακτος και έκανε λιγότερες αλλαγές στις βιταμίνες από το γάλα που αντιμετωπίζεται με συμβατική θερμική επεξεργασία. Από αυτή την άποψη, κατεργασία με υπερήχους χρησιμοποιώντας έναν αισθητήρα υπερήχων βρέθηκε να είναι ανώτερη και πιο αποτελεσματική σε ένταση 75%. Η χρήση του τύπου καθετήρα υπερήχων σε ένταση 55°C και 75% για 10 λεπτά συνιστάται ως μη καταστρεπτική διαδικασία παστερίωσης γάλακτος.

Υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές για την παραγωγή τυριού

Hielscher Υπερήχων είναι πολύ έμπειρος στην εφαρμογή του υπερήχου δύναμη στα τρόφιμα & ποτά, καθώς και πολλούς άλλους βιομηχανικούς κλάδους. Οι επεξεργαστές υπερήχων μας είναι εξοπλισμένοι με εύκολο στον καθαρισμό (καθαρός-στη-θέση CIP / αποστειρώστε-στη θέση SIP) sonotrodes και ροή-κύτταρα (τα υγρά μέρη). Hielscher Υπερήχων’ οι βιομηχανικοί υπερηχητικοί επεξεργαστές μπορούν να παραδώσουν τα πολύ υψηλά πλάτη. Τα πλάτη μέχρι 200μm μπορούν να τρέξουν εύκολα συνεχώς στη λειτουργία 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα. Τα υψηλά πλάτη είναι σημαντικά για την αδρανοποίηση πιο ανθεκτικών μικροβίων (π.χ. gram-θετικά βακτήρια). Για ακόμα υψηλότερα πλάτη, τα προσαρμοσμένα υπερηχητικά sonotrodes είναι διαθέσιμα. Όλα τα sonotrodes και υπερήχων αντιδραστήρες κυττάρων ροής μπορεί να λειτουργήσει κάτω από αυξημένες θερμοκρασίες και πιέσεις, η οποία επιτρέπει μια αξιόπιστη θερμο-mano-υπερήχηση και εξαιρετικά αποτελεσματική παστερίωση.
State-of-the-art τεχνολογία, υψηλής απόδοσης και εξελιγμένο λογισμικό κάνουν Hielscher Υπερήχων’ αξιόπιστα άλογα εργασίας στη γραμμή παστερίωσης τροφίμων σας. Με μικρό αποτύπωμα και ευέλικτες επιλογές εγκατάστασης, οι υπερήχοι Hielscher μπορούν εύκολα να ενσωματωθούν ή να τοποθετηθούν εκ των υστέρων σε υπάρχουσες γραμμές παραγωγής.
Παρακαλούμε επικοινωνήστε μαζί μας για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τα χαρακτηριστικά και την ικανότητα των συστημάτων ομογενοποίησης υπερήχων. Θα χαρούμε να συζητήσουμε μαζί σας την εφαρμογή τυριού σας!

Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη για την κατά προσέγγιση ικανότητα επεξεργασίας των υπερήχων μας: