Piima kalgendamine, mida täiustab ultraheli töötlus

Piima ultraheli abil kalgendamine on uuenduslik töötlusmeetod toote kvaliteedi ja tootmise efektiivsuse parandamiseks. Enne koagulatsiooni piimale rakendatud ultraheli töötlus on näidanud suurt potentsiaali juustutootmise kalgendamisetapi optimeerimisel. Madalsageduslik suure võimsusega ultraheli võib muuta piimavalkude ja kaseiinimitsellide struktuuri, mis parandab geeli teket kalgendamise ajal. Tänu nendele mõjudele on sonikeerimine tõhus meetod piimatehnoloogidele, kes soovivad parandada piima töötlemise protsesse ning suurendada juustutootmise efektiivsust ja stabiilsust.

Kalgendamise tähtsus juustutootmises

Kalgendamine on juustutootmise kriitiline esimene etapp. Selle protsessi käigus lõikab ensüüm kümosiin κ-kaseiini molekule, võimaldades kaseiinimitsellidel agregeeruda ja moodustada kolmemõõtmelise geelivõrgustiku, millest saab juustukalgend. Selle geelivõrgustiku kvaliteet mõjutab otseselt järgmist:

• Geeliumisaeg
• Kalgendi tugevus
• Kalgendi tugevnemise kiirus
• Geeli mikrostruktuur ja sidusus

Need parameetrid määravad, kui tõhusalt saab piima juustuks muuta, ja mõjutavad lõppkokkuvõttes saagist, tekstuuri ning töötlemise jõudlust.
Siiski võib piima kalgendumisomadus varieeruda selliste tegurite tõttu nagu valgu koostis, kaltsiumi tasakaal, pH ja kaseiinimitselli struktuur. Tehnoloogiad, mis neid omadusi parandavad või stabiliseerivad, võivad seetõttu pakkuda piimatöötlejatele märkimisväärset väärtust.

Kuidas ultraheli parandab piima kalgendamist

Ultraheli töötlus põhineb madalsageduslike ultraheli lainete (>20 kHz) juhtimisel vedelsöötmesse. See tekitab akustilise kavitatsiooni, mille käigus mikroskoopilised mullid tekivad ja kollapseeruvad kiiresti, luues vedelikus lokaalseid mehaanilisi jõude, turbulentsi ja mikrojuge.
Need mehaanilised mõjud võivad muuta piimavalkude füüsikalist struktuuri ilma kõrgeid temperatuure kasutamata.
Liu jt (2014) uuring näitas, et lõssi ultrahelitöötlus sagedusel 20 kHz enne kalgendamist parandas oluliselt piima geeliumisomadusi.

Uuring näitas, et ultraheli töötlus:

• lühendas kalgendi koagulatsiooniks vajalikku geeliumisaega
• suurendas kalgendi tugevnemise kiirust
• andis tugevamad geelid suurema kalgendi tugevusega
• parandas kalgendi geelivõrgustiku sidusust

Neid paranemisi seostati ultraheli põhjustatud muutustega piimavalkudes ja kaseiinimitselli struktuuris.
Samu tulemusi kirjeldatakse üleslaaditud uuringus, mille kohaselt ultrahelitöödeldud piim, mille pH oli 8 ja mis seejärel viidi tagasi pH 6,7-le, näitas koagulatsiooni toimivuses kõige selgemaid paranemisi.

Peamised struktuurimõjud piimas

Ultraheli töötlus muudab piimavalkude mikrostruktuuri mitmel viisil. Uuringu ja sellega seotud teadustööde kohaselt:

• kaseiinimitselli suuruse vähenemine kavitatsioonist tingitud mehaaniliste jõudude toimel
• väiksemate valguagregaatide teke
• kaseiiniosakeste suurenenud pindala
• tugevnenud valkude vastasmõjud koagulatsiooni ajal

Need struktuurimuutused võimaldavad tõhusamat agregeerumist, kui kalgendi on lisatud.

Uuringus esitatud tulemused toovad esile dramaatilisi jõudluse paranemisi. Näiteks:

1. Geeliumisaeg lühenes töötlemata piima umbes 40 minutilt ultrahelitöödeldud piima ligikaudu 28 minutile
2. Kalgendi tugevus suurenes töötlemata kontrolliga võrreldes mitu korda
3. Kalgendi tugevnemise kiirus suurenes oluliselt

Need muutused tähendavad otseselt kiiremat ja töökindlamat kalgendi teket juustutootmise ajal.

Ultraheli abil kalgendamine: eelised piima- ja juustutootjatele

Tööstuslikus piimatöötluses on ultraheli abil täiustatud kalgendamise võimalikud eelised märkimisväärsed.

Kiirem töötlemine

Ultraheli lühendab geeliumisaega, mis võib kiirendada juustutegemise algetappe.

• Lühem koagulatsiooniaeg
• Kiirem kalgendi teke
• Potentsiaalselt suurem läbilaskevõime tootmisliinides

Parem kalgendi struktuur

Ultraheli töötlus annab tihedama ja tugevamalt omavahel seotud valguvõrgustiku, mis moodustab tugevama kalgendi.

See võib aidata kaasa järgmisele:

• parem kalgendi käsitsemine
• parem herase eraldumine
• parem tekstuuri kontroll

Suurem tootmise efektiivsus

Tugevamad geelid ja kiirem koagulatsioon võivad võimaldada:

• suuremat juustu saagise potentsiaali
• lühemat töötlemisaega
• ühtlasemat toote kvaliteeti

Need eelised on eriti olulised suuremahulises juustutootmises, kus protsessi efektiivsuse väikesed parandused võivad anda märkimisväärset majanduslikku kasu.

Ultraheli kui mittetermiline piimatöötlustehnoloogia

Üks ultraheli abil toimuva piimatöötluse atraktiivsemaid külgi on see, et seda peetakse mittetermiliseks ehk õrnaks töötlustehnoloogiaks.
Erinevalt traditsioonilistest kuumtöötlustest võib ultraheli muuta valkude struktuurseid omadusi mehaaniliste kavitatsiooniefektide, mitte kõrgete temperatuuride abil. See aitab säilitada piimakomponentide funktsionaalseid ja toiteväärtuslikke omadusi.
Hiljutised ülevaated toovad ultraheli esile tõhusa ja usaldusväärse meetodina valkude funktsionaalsuse ja geelistumisprotsesside kontrollimiseks piimasüsteemides, sealhulgas juustus ja kääritatud piimatoodetes.
Piimatehnoloogidele avab see võimalusi kohandada piima funktsionaalsust toote kvaliteeti kahjustamata.

Tööstuslik rakendamine piimatööstustes

Kui uuringud liiguvad laborist tööstuslikku rakendusse, muutuvad seadmete töökindlus ja toiduohutusnõuetele vastavus oluliseks kaalutluseks.
Tööstuslikud sonikeerimissüsteemid, näiteks need, mida arendab Hielscher Ultrasonics, on projekteeritud hügieeniliseks ja ohutuks paigaldamiseks toidutöötluskeskkondades. Selliseid süsteeme saab kasutada vastavuses cGMP ja FDA juhistega ning toidutöötluse rakendusi saab valideerida ja sertifitseerida sõltumatu kolmanda osapoole testimise kaudu.
Hielscher sonikaatorid ühenduvad hõlpsasti tootmisjaama tarkvaraga ja integreeruvad sujuvalt olemasolevatesse tootmisliinidesse. Ultraheliprotsessi parameetrite automaatne andmete salvestamine tagab jälgimise ja kvaliteedikontrolli vastavalt cGMP juhistele.
See teeb ultraheli abil toimuva piimatöötluse praktiliseks tehnoloogiaks kaubanduslikele piimatööstustele, mis otsivad protsessiuuendusi.
Piimatehnoloogidele ja juustutootjatele on see lähenemine usaldusväärne töötlusetapp tõhusamate, paremini kontrollitavate ja uuenduslikumate juustutootmisprotsesside suunas.

Allolev tabel annab ülevaate meie ultraheliseadmete ligikaudsest töötlemisvõimsusest:

Projekteerimine, tootmine ja nõustamine – Saksamaal valmistatud kvaliteet

Hielscheri ultraheliseadmed on tuntud oma kõrgeima kvaliteedi ja disainistandardite poolest. Töökindlus ja lihtne kasutus võimaldavad meie ultraheliseadmeid sujuvalt integreerida tööstuslikesse rajatistesse. Hielscheri ultraheliseadmed tulevad raskete tingimuste ja nõudlike keskkondadega hõlpsasti toime.
Hielscher Ultrasonics on ISO-sertifitseeritud ettevõte ja paneb erilist rõhku suure jõudlusega ultraheliseadmetele, mis on varustatud tipptasemel tehnoloogia ja kasutajasõbralikkusega. Loomulikult vastavad Hielscheri ultraheliseadmed CE nõuetele ning täidavad UL-i, CSA ja RoHs-i nõudeid.