بهبود تولید پنیر با فراصوت توان‌بالا
تولید انواع پنیر، مانند پنیرهای سخت، پنیرهای نرم و دلمهٔ پنیر، از انواع شیر (مانند شیر گاو، بز، گوسفند، گاومیش، شتر و غیره) را می‌توان با فراصوت‌دهی به‌طور مؤثری بهبود بخشید. کاربرد فراصوت با شدت بالا، همگن‌سازی، تخمیر و رسیدن پنیر را تسریع می‌کند، پایداری میکروبی را بهبود می‌بخشد و بر ارزش تغذیه‌ای و بافت تأثیر مثبت دارد.
فراصوت با شدت بالا تولید پنیر را بهبود می‌بخشد
فرآوری فراصوتی مواد غذایی فناوری تثبیت‌شده‌ای برای بهبود همگن‌سازی و تخمیر شیر در تولید پنیر است. افزون بر این، فراصوت‌دهی همراه با تیمار حرارتی ملایم – موسوم به ترموسونیکاسیون – به‌عنوان جایگزینی برای پاستوریزاسیون حرارتی سنتی به کار می‌رود و از تخریب حرارتی مواد مغذی مانند ویتامین‌ها، اسیدهای آمینه و چربی‌ها جلوگیری می‌کند. تولید پنیر با استفاده از شیر یا آب‌پنیر را می‌توان با کاربرد فراصوت با شدت بالا و فرکانس پایین به‌طور چشمگیری تشدید و بهبود بخشید.
- تسریع تولید پنیر
- بهبود کیفیت پنیر
- بازده بیشتر پنیر
- کاهش زمان تخمیر
- مقرون‌به‌صرفه
- استفادهٔ آسان و ایمن
- بهره‌وری بالای انرژی
تیمار فراصوتی درون‌خطی شیر برای تولید پنیر.
تأثیرات فراصوت با شدت بالا بر ساختار شیر و دلمه در تولید پنیر
فراصوت‌دهی با موفقیت در فرآیندهای تولید پنیر از شیر گاو، گوسفند، گاومیش، بز، شتر و اسب به کار رفته است.
تولید پنیر به کمک فراصوت را می‌توان برای طیف گسترده‌ای از انواع پنیر، از جمله پنیر چدار، پنیر فتا، پنیر خامه‌ای، پنیر دلمه‌ای، پنیر پانلای مکزیکی، پنیر نرم هیسپانیک و سایر پنیرهای ویژه به کار گرفت.
تأثیرات فراصوت با فرکانس پایین و شدت بالا بر شیر طی تولید پنیر شامل افزایش استحکام و سختی ژل، تسریع تشکیل ژل، افزایش سطح ویژه، کاهش سفتی دلمه، توزیع اندازهٔ کوچک‌تر و یکنواخت‌تر گویچه‌های چربی و افزایش ظرفیت نگهداری آب است.
بهبود همگنی و توزیع یکنواخت‌تر گویچه‌های چربی شیر بر اثر فراصوت، کیفیت پنیر را بیشتر ارتقا می‌دهد. برای مثال، مطالعات روی شیر بز منعقدشده با رنین نشان داد که پس از 10 دقیقه فراصوت‌دهی، ژل حاصل ساختار شبکه‌ای متراکم‌تر و دارای اتصالات عرضی داشت. این امر ریزساختاری همگن‌تر با منافذ فراوان ایجاد کرد که به‌طور قابل‌توجهی کوچک‌تر از منافذ مشاهده‌شده در دلمهٔ شیر فراصوت‌دهی‌نشده بودند.
این تفاوت‌های ساختاری نشان می‌دهند که دلمهٔ شیر بز تیمارشده با فراصوت توان‌بالا سفتی بیشتری دارد و مقادیر G’max (حداکثر مدول ذخیره) آن از 100 Pa فراتر می‌رود – مقادیری حتی بالاتر از مقادیر گزارش‌شده برای شیر گاو. بهبود مشابهی در چسبندگی (استحکام پیوندهای داخلی نمونه) مشاهده شد. در مجموع، این یافته‌ها نشان می‌دهند که فراصوت با شدت بالا، برهم‌کنش‌های قوی‌تری میان اجزای شیر ایجاد می‌کند و در نتیجه ویژگی‌های بستن شیر را طی تولید پنیر بهبود می‌بخشد (ر.ک. Carrillo-Lopez et al., 2021).
فراصوت‌دهی همچنین انعقاد شیر با مایه‌پنیر را تقویت می‌کند. بیشتر بخوانید!
سونیکاتور صنعتی UIP4000hdT برای فرآوری لبنیات
تأثیرات فراصوت بر تولید انواع پنیر
تأثیرات فراصوت با شدت بالا بر فرآوری لبنیات و تولید پنیر به‌طور گسترده مطالعه شده است.
افزایش بازده پنیر: فراصوت‌دهی شیر خام تازه با دستگاه فراصوت UP400S طی تولید پنیر پانلا، با وجود افزایش مایع تراوش‌شده، موجب افزایش بازده پنیر (%) شد. HIU در مدت 10 min ته‌رنگ‌های زرد و رنگ‌گیری پنیر را تقویت می‌کند. اما هیچ‌یک از مختصات رنگی L*، a* و C* تحت تأثیر قرار نمی‌گیرند. پس از 5 min فراصوت‌دهی، pH از 6٫6 به 6٫74 افزایش یافت، اما در 10 min کاهش پیدا کرد. (ر.ک. Carrillo-Lopez et al., 2020)
بهبود بافت پنیر: در مطالعات انجام‌شده روی پنیر، Bermúdez-Aguirre و Barbosa-Cánovas گزارش کردند که پنیر تازهٔ حاصل از شیر تیمارشده با ترموسونیکاسیون (با استفاده از دستگاه Hielscher UP400S – 400 W، 24 kHz، 63 °C، 30 min) نرم‌تر و شکننده‌تر از پنیر حاصل از شیر شاهد (بدون ترموسونیکاسیون) بود. این ویژگی‌ها باعث شدند پنیر آسان‌تر خرد شود که برای پنیر تازه ویژگی مطلوبی است. این نویسندگان در توضیح این رفتار اشاره کردند که ریزساختار پنیر حاصل از شیر ترموسونیکاسیون‌شده، در مقایسه با پنیر حاصل از شیر فراصوت‌دهی‌نشده، همگن‌تر بود. همچنین خاطرنشان کردند که ترموسونیکاسیون، همگن‌سازی پروتئین‌ها و چربی را بهبود داده و نگهداشت مولکول‌های آب را در ماتریس افزایش داده است. بنابراین می‌توان فرض کرد که HIU برهم‌کنش‌های قوی میان اجزای شیر را تقویت می‌کند و ویژگی‌های بستن آن را بهبود می‌بخشد.
تأثیر فراصوت بر لبنیات: گرانروی و رئولوژی، همگنی، فعالیت میکروبی
محصولات لبنی از شیر حیوانات، مانند گاو، گوسفند، بز، گاومیش، اسب یا شتر تولید می‌شوند. پس از دوشیدن، شیر را می‌توان به محصولات گوناگونی مانند شیر همگن‌شده و شیر بدون چربی، ماست، خامه، کره، پنیر، آب‌پنیر، کازئین یا شیر خشک فرآوری کرد. شیر گاو، با تولید جهانی 542٬069٬000 تن در سال، مهم‌ترین مادهٔ اولیهٔ صنعت لبنیات است.[Gerosa et al. 2012]
آب‌پنیر (سرم شیر) محصول جانبی تولید پنیر یا کازئین است. این ماده عمدتاً از globinstagers شامل α-لاکتالبومین (~65%)، β-لاکتوگلوبولین (~25%) و نیز مقادیر کمی آلبومین سرم (~8%) و ایمونوگلوبولین‌ها تشکیل شده است. پروتئین‌های آب‌پنیر، پروتئین‌های کروی هستند که می‌توان آن‌ها را از آب‌پنیر استخراج کرد.
شیر خشک با استفاده از خشک‌کن‌های پاششی تولید می‌شود که شیر را خشک و تبخیر می‌کنند تا پودر خالص و خشک شیر به دست آید. به دلیل مصرف بسیار بالای انرژی در خشک‌کن‌های پاششی، غلظت بالای مواد جامد در مایع برای بهینه‌سازی کارایی فرآیند اهمیت دارد.
«نمونه‌های شیر بدون چربی تازه، کازئین میسلی بازسازی‌شده و پودر کازئین در فرکانس 20kHz فراصوت‌دهی شدند تا تأثیر فراصوت‌دهی بررسی شود. در شیر بدون چربی تازه، میانگین اندازهٔ گویچه‌های چربی باقی‌مانده پس از 60min فراصوت‌دهی تقریباً 10nm کاهش یافت؛ بااین‌حال، مشخص شد که اندازهٔ میسل‌های کازئین تغییری نکرده است. در چند دقیقهٔ نخست فراصوت‌دهی، افزایش اندکی در پروتئین محلول آب‌پنیر و کاهش متناظری در گرانروی نیز رخ داد که می‌توان آن را به گسستن تجمعات پروتئینی کازئین–آب‌پنیر نسبت داد. در نمونه‌های شیر بدون چربی اولتراسانتریفیوژشده که تا 60min فراصوت‌دهی شده بودند، هیچ تغییر قابل‌اندازه‌گیری در محتوای کازئین آزاد تشخیص داده نشد. فراصوت‌دهی کاهش اندک و موقتی در pH ایجاد کرد؛ بااین‌حال، هیچ تغییر قابل‌اندازه‌گیری در غلظت کلسیم محلول مشاهده نشد. بنابراین، میسل‌های کازئین در شیر بدون چربی تازه طی مواجهه با فراصوت‌دهی پایدار بودند. برای کازئین میسلی بازسازی‌شده نیز نتایج مشابهی به دست آمد، درحالی‌که با افزایش محتوای پروتئین آب‌پنیر، تغییرات بیشتری در گرانروی مشاهده شد. کاربرد کنترل‌شدهٔ فراصوت می‌تواند به‌طور مؤثر برای معکوس کردن تجمع پروتئینی ناشی از فرآیند، بدون تأثیر بر حالت طبیعی میسل‌های کازئین، به کار رود.» [Chandrapala et al. 2012]
تأثیرات فراصوت با شدت بالا بر مواد مغذی شیر و پایداری میکروبی
Razavi و Kenari (2020) تأثیر فراصوت با شدت بالا همراه با یک فرآیند تیمار حرارتی ملایم را برای غیرفعال‌سازی میکروب‌ها و آنزیم‌هایی بررسی کردند که موجب فساد و کاهش ایمنی مواد غذایی می‌شوند. هدف مطالعهٔ آن‌ها ارزیابی تأثیر فرآیند فراصوت، به‌عنوان جایگزینی برای فرآیند حرارتی با دمای بالا، بر شمار میکروبی، اکسیداسیون لیپیدها به‌عنوان شاخص کیفیت و ویتامین‌ها به‌عنوان ویژگی‌های تغذیه‌ای شیر بود. نتایج نشان داد که فراصوت توانسته است بار میکروبی شیر را کاهش دهد و در مقایسه با شیر تیمارشده با روش حرارتی متداول، تغییرات کمتری در ویتامین‌ها ایجاد کند. در این زمینه مشخص شد که فراصوت‌دهی با پروب فراصوتی برتری دارد و در شدت 75% بیشترین اثربخشی را نشان می‌دهد. استفاده از فراصوت نوع پروبی در دمای 55°C و شدت 75% به مدت 10 دقیقه، به‌عنوان فرآیندی غیرمخرب برای پاستوریزاسیون شیر توصیه می‌شود.
هموژنایزر فراصوتی صنعتی 4kW مدل UIP4000hdT برای فرآوری لبنیات و پنیر.
هموژنایزرهای فراصوتی با عملکرد بالا برای تولید پنیر
Hielscher Ultrasonics تجربه‌ای طولانی در کاربرد فراصوت توان‌بالا در صنعت غذا و نوشیدنی و بسیاری از شاخه‌های صنعتی دیگر دارد. پردازشگرهای فراصوتی ما به سونوتْرودها و سلول‌های جریان (قطعات در تماس با سیال) با قابلیت تمیزکاری آسان مجهز هستند (شست‌وشو در محل CIP / استریل‌سازی در محل SIP). پردازشگرهای فراصوتی صنعتی Hielscher Ultrasonics می‌توانند دامنه‌های بسیار بالایی ایجاد کنند. کارکرد پیوسته با دامنه‌هایی تا 200µm در حالت 24/7 به‌آسانی امکان‌پذیر است. دامنه‌های بالا برای غیرفعال‌سازی میکروب‌های مقاوم‌تر (مانند باکتری‌های گرم‌مثبت) اهمیت دارند. برای دامنه‌های بالاتر نیز سونوتْرودهای فراصوتی سفارشی در دسترس هستند. همهٔ سونوتْرودها و راکتورهای سلول جریان فراصوتی قابلیت کار در دماها و فشارهای بالا را دارند که امکان فراصوت‌دهی هم‌زمان با گرما و فشار به‌شکلی قابل‌اعتماد و پاستوریزاسیون بسیار مؤثر را فراهم می‌کند.
فناوری روز، عملکرد بالا و نرم‌افزار پیشرفته، تجهیزات Hielscher Ultrasonics را به دستگاه‌هایی قابل‌اعتماد برای کار سنگین در خط پاستوریزاسیون مواد غذایی شما تبدیل می‌کنند. دستگاه‌های فراصوت Hielscher با فضای اشغال‌شدهٔ کم و گزینه‌های متنوع نصب، به‌آسانی در خطوط تولید موجود ادغام می‌شوند یا برای ارتقای این خطوط به آن‌ها افزوده می‌شوند.
برای آشنایی بیشتر با ویژگی‌ها و قابلیت‌های سامانه‌های همگن‌سازی فراصوتی ما، همین حالا با ما تماس بگیرید. خوشحال می‌شویم دربارهٔ کاربرد موردنظر شما در تولید پنیر گفت‌وگو کنیم!
جدول زیر نمایی از ظرفیت تقریبی فرآوری دستگاه‌های فراصوت ما ارائه می‌دهد:
| حجم بچ | دبی | دستگاه‌های پیشنهادی |
|---|---|---|
| 10 تا 2000mL | 20 تا 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0٫1 تا 20L | 0٫2 تا 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 تا 100L | 2 تا 10L/min | UIP4000hdT |
| قابل‌اعمال نیست | 10 تا 100L/min | UIP16000 |
| قابل‌اعمال نیست | بیشتر | مجموعه‌ای از دستگاه‌های UIP16000 |
با ما تماس بگیرید! / از ما بپرسید!
Hielscher Ultrasonics هموژنایزرهای فراصوتی با عملکرد بالا را برای کاربردهای اختلاط، پراکنده‌سازی، امولسیون‌سازی و استخراج در مقیاس آزمایشگاهی، پایلوت و صنعتی تولید می‌کند.
منابع علمی / مراجع
- Luis M. Carrillo-Lopez, Ivan A. Garcia-Galicia, Juan M. Tirado-Gallegos, Rogelio Sanchez- Vega, Mariana Huerta-Jimenez, Muthupandian Ashokkumar, Alma D. Alarcon-Rojo (2021): Recent advances in the application of ultrasound in dairy products: Effect on functional, physical, chemical, microbiological and sensory properties. Ultrasonics Sonochemistry 2021.
- Daniela Bermúdez-Aguirre, Guustavo V. Barbosa-Cánovas (2010): Processing of Soft Hispanic Cheese (“Queso Fresco”) Using Thermo-Sonicated Milk: A Study of Physicochemical Characteristics and Storage Life. Journal of Food Science 75, 2010. S548–S558.
- Carrillo-Lopez L.M., Juarez-Morales M.G., Garcia-Galicia I.A., Alarcon-Rojo A.D., Huerta-Jimenez M. (2020): The effect of high-intensity ultrasound on the physicochemical and microbiological properties of Mexican panela cheese. Foods 9, 2020. 1–14.
- Chandrapala, Jayani et al. (2012): The effect of ultrasound on casein micelle integrity. Journal of Dairy Science 95/12, 2012. 6882-6890.
- Chandrapala, Jayani et al. (2011): Effects of ultrasound on the thermal and structural characteristics of proteins in reconstituted whey protein concentrate. Ultrasonics Sonochemistry 18/5, 2011. 951-957.
- Fahmi, Ronak et al. (2011): Effect of Ultrasound Assisted Extraction upon the Protein Content and Rheological Properties of the Resultant Soymilk. Advance Journal of Food Science and Technology 3/4, 2011. 245-249.
- Gerosa, Stefano et al. (2012): Milk availability. Trends in production and demand and medium-term outlook. ESA Working paper No. 12-01 February 2012.
- Razavi, Razie; Kenari, Reza (2020): Comparative effect of thermo sonication and conventional heat process on lipid oxidation, vitamins and microbial count of milk. Journal of Food Researches Vol.30, No.1, 2020. 167-182.
Hielscher Ultrasonics هموژنایزرهای فراصوتی با عملکرد بالا را در مقیاس‌های آزمایشگاهی تا صنعتی تولید می‌کند.