Amélioration de la fabrication des fromages grâce aux ultrasons de puissance

La production de différents types de fromages tels que les fromages à pâte dure, les fromages à pâte molle et le caillé, fabriqués à partir de différents types de lait (par exemple, lait de vache, de chèvre, de brebis, de bufflonne, de chamelle, etc.) peut être améliorée efficacement par sonication. L’application d’ultrasons de haute intensité accélère l’homogénéisation, la fermentation et la maturation, améliore la stabilité microbienne et montre des effets positifs sur la valeur nutritive et la texture.

Les ultrasons de haute intensité améliorent la production de fromage

La transformation des aliments par ultrasons est une technologie bien établie pour améliorer l’homogénéisation et la fermentation du lait dans la fabrication du fromage. De plus, la sonication en combinaison avec un traitement thermique doux – Connue sous le nom de thermo-sonication – est utilisé comme alternative à la pasteurisation traditionnelle à base de chaleur, empêchant ainsi les nutriments tels que les vitamines, les acides aminés et les graisses de se dégrader thermiquement. La production de fromage à partir de lait ou de lactosérum peut être considérablement intensifiée et améliorée par l’application d’ultrasons de haute intensité et de basse fréquence.

Les ultrasons ont été appliqués avec succès aux processus de production de fromage à partir de lait de vache / bovin, de brebis, de bufflonne, de chèvre, de chamelle et de jument.
La production de fromage promue par ultrasons peut être utilisée pour divers types de fromages, notamment le cheddar, le fromage feta, le fromage à la crème, le fromage caillé, le fromage panela mexicain, le fromage à pâte molle hispanique et d’autres spécialités fromagères.
Les effets des ultrasons à basse fréquence et à haute intensité sur le lait dans la production de fromage comprennent une augmentation de la résistance et de la dureté du gel, l’accélération de la formation de gel, l’augmentation de la surface spécifique, la réduction de la fermeté du caillé, la distribution granulométrique petite et uniforme des globules gras ainsi qu’une plus grande capacité de rétention d’eau.
L’homogénéité accrue par ultrasons et la répartition plus uniforme des globules gras du lait améliorent également la qualité du fromage. Par exemple, les propriétés du caillé du lait de chèvre avec de la rénine ont montré après 10 minutes d’échographie un réseau de gel réticulé plus dense, ce qui a entraîné une microstructure plus homogène avec des pores abondants. Il est à noter que ces pores étaient significativement plus petits que ceux du caillé de lait sans sonication. Cela suggère que le caillé de lait de chèvre traité par ultrasons puissants présente une plus grande fermeté, enregistrant des valeurs de G’max (valeur maximale pour le module de stockage) supérieures à 100 Pa, encore plus élevées que celles rapportées dans le lait de vache. Un effet similaire a été observé dans l’adhérence (la force des liaisons internes de l’échantillon). Par conséquent, on peut supposer que les ultrasons de haute intensité favorisent de fortes interactions entre les composants du lait, améliorant ainsi les propriétés de prise. (cf. Carrillo-Lopez et al. 2021)

Effets des ultrasons sur la production de divers fromages

Les effets des ultrasons de haute intensité sur la transformation laitière et la fabrication du fromage ont été intensément étudiés.
Augmentation de la production de fromage : La sonication du lait cru frais avec l’ultrasoniseur UP400S pendant la production de fromage panela, a entraîné une augmentation du rendement en fromage ( %), malgré une augmentation de l’exsudat. Les tons jaunes et la coloration du fromage sont favorisés par HIU à 10 min. Mais les coordonnées de couleur L*, a* ou C* ne sont pas affectées. Le pH a augmenté de 6,6 à 6,74 après 5 min d’échographie mais a diminué à 10 min. (cf. Carrillo-Lopez et al., 2020)
Amélioration de la texture du fromage : En ce qui concerne les études réalisées sur le fromage, Bermúdez-Aguirre et Barbosa-Cánovas ont signalé que le fromage frais obtenu à partir de lait traité par thermosonication (à l’aide du Hielscher UP400S – 400 W, 24 kHz, 63 °C, 30 min) était plus mou et plus cassant que le fromage du lait témoin (sans thermosonication). Ces caractéristiques ont permis d’obtenir un fromage plus facile à émietter, ce qui est un attribut souhaitable du fromage frais. Ces auteurs ont expliqué ce comportement en notant que la microstructure du fromage au lait thermo-sonique présentait une structure plus homogène que celle du fromage au lait non soniqué. De plus, ils ont noté que la thermosonication améliorait l’homogénéisation des protéines et des graisses et augmentait la rétention des molécules d’eau dans la matrice. Par conséquent, on peut supposer que l’HIU favorise de fortes interactions entre les composants du lait, améliorant ainsi les propriétés de prise.

Influence des ultrasons sur les produits laitiers : Viscosité & Rhéologie, homogénéité, activité microbienne

Les produits laitiers sont produits à partir de lait animal, comme par exemple le lait de vache, de brebis, de chèvre, de bufflonne, de cheval ou de chamelle. Après la récolte, le lait peut être transformé en divers produits, tels que du lait homogénéisé et écrémé, du yogourt, de la crème, du beurre, du fromage, du lactosérum, de la caséine ou du lait en poudre. Le lait de vache est la matière première la plus importante pour l’industrie laitière avec une production mondiale de 542 069 000 tonnes/an. [Gerosa et al. 2012]
Le lactosérum (sérum de lait) est un sous-produit de la production de fromage ou de caséine. Il s’agit principalement de globinstagers α-lactalbumine (~65 %), β-lactoglobuline (~25 %), ainsi que de petites quantités d’albumine sérique (~8 %) et d’immunoglobines. Les protéines de lactosérum sont des protéines globulaires qui peuvent être extraites du lactosérum.
Le lait en poudre est traité par des séchoirs par atomisation pour sécher et vaporiser le lait afin d’obtenir le lait en poudre pur et sec. En raison de la consommation d’énergie extrêmement élevée des sécheurs-atomiseurs, une concentration élevée de solides du liquide est importante pour optimiser l’efficacité du processus.

"Des échantillons de lait écrémé frais, de caséine micellaire reconstituée et de poudre de caséine ont été soniqués à 20 kHz pour étudier l’effet des ultrasons. Pour le lait écrémé frais, la taille moyenne des globules gras restants a été réduite d’environ 10 nm après 60 minutes de sonication ; Cependant, il a été déterminé que la taille des micelles de caséine était inchangée. Une légère augmentation de la protéine de lactosérum soluble et une diminution correspondante de la viscosité se sont également produites dans les premières minutes de sonication, ce qui pourrait être attribué à la rupture des agrégats de protéines de caséine et de lactosérum. Aucun changement mesurable de la teneur en caséine libre n’a pu être détecté dans des échantillons de lait écrémé ultracentrifugé soniqué pendant une durée allant jusqu’à 60 min. Une légère diminution temporaire du pH a résulté de la sonication ; Cependant, aucun changement mesurable de la concentration de calcium soluble n’a été observé. Par conséquent, les micelles de caséine dans le lait écrémé frais étaient stables pendant l’exposition aux ultrasons. Des résultats similaires ont été obtenus pour la caséine micellaire reconstituée, tandis que des changements de viscosité plus importants ont été observés à mesure que la teneur en protéines de lactosérum augmentait. L’application contrôlée d’ultrasons peut être utilement appliquée à l’agrégation de protéines induite par le processus inverse sans affecter l’état natif des micelles de caséine. [Chandrapala et al., 2012]

Effets des ultrasons de haute intensité sur les nutriments du lait et la stabilité microbienne

Razavi et Kenari (2020) ont étudié l’influence des combinaisons d’ultrasons de haute intensité avec un processus de traitement thermique doux pour désactiver les microbes et les enzymes, entraînant la détérioration et la dégradation de la sécurité des aliments. Le but de leur étude était d’évaluer l’effet du procédé par ultrasons comme alternative au processus de chaleur à haute température sur le nombre de microbes, l’oxydation des lipides comme paramètre qualitatif et les vitamines comme caractéristiques nutritionnelles du lait. Les résultats ont montré que les ultrasons ont été en mesure de réduire la charge microbienne du lait et qu’ils ont apporté moins de changements aux vitamines que le lait traité avec un traitement thermique conventionnel. À cet égard, la sonication à l’aide d’une sonde à ultrasons s’est avérée supérieure et plus efficace à une intensité de 75 %. L’utilisation d’une sonde à ultrasons à 55 °C et d’une intensité de 75 % pendant 10 minutes est recommandée comme procédé non destructif pour la pasteurisation du lait.

Homogénéisateurs à ultrasons haute performance pour la production de fromage

Hielscher Ultrasonics a une longue expérience dans l’application des ultrasons de puissance dans l’alimentation & l’industrie des boissons ainsi que de nombreuses autres branches industrielles. Nos processeurs à ultrasons sont équipés de sonotrodes et de cellules d’écoulement (les parties humides) faciles à nettoyer (CIP de nettoyage en place / SEP de stérilisation en place). Échographies Hielscher’ Les processeurs à ultrasons industriels peuvent fournir des amplitudes très élevées. Des amplitudes allant jusqu’à 200 μm peuvent être facilement exécutées en continu en fonctionnement 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7. Des amplitudes élevées sont importantes pour inactiver les microbes plus résistants (par exemple, les bactéries à Gram positif). Pour des amplitudes encore plus élevées, des sonotrodes à ultrasons personnalisées sont disponibles. Tous les réacteurs à sonotrodes et à cellules à ultrasons peuvent fonctionner à des températures et des pressions élevées, ce qui permet une thermo-mano-sonication fiable et une pasteurisation très efficace.
Une technologie de pointe, des performances élevées et un logiciel sophistiqué font de Hielscher Ultrasonics’ Des bêtes de somme fiables dans votre ligne de pasteurisation alimentaire. Avec un faible encombrement et des options d’installation polyvalentes, les ultrasons Hielscher peuvent être facilement intégrés ou modernisés dans les lignes de production existantes.
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Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasons :