ייצור גבינות משופר עם אולטרסאונד חשמלי

ייצור סוגי גבינות שונים כגון גבינות קשות, גבינות רכות וגבן, העשויים מסוגי חלב שונים (למשל, פרה, עז, כבשים, תאו, חלב גמלים וכו ') ניתן לשפר ביעילות על ידי סוניקציה. היישום של אולטרסאונד בעוצמה גבוהה מאיץ הומוגניזציה, תסיסה והבשלה, משפר את יציבות החיידקים ומראה השפעות חיוביות על הערך והמרקם התזונתי.

אולטרסאונד בעוצמה גבוהה משפר את ייצור הגבינה

עיבוד מזון קולי הוא טכנולוגיה מבוססת היטב כדי לשפר הומוגניזציה חלב ותסיסה בייצור גבינה. יתר על כן, סוניקציה בשילוב עם טיפול בחום מתון – ידוע בשם תרמו-סוניקציה – משמש כחלופה לפסטור מסורתי מבוסס חום, ובכך מונע חומרים מזינים כגון ויטמינים, חומצות אמינו ושומנים מפני השפלה תרמית. ייצור גבינה באמצעות חלב או מי גבינה יכול להיות מוגבר באופן משמעותי ומשופר על ידי יישום של אולטרסאונד אינטנסיבי בתדר נמוך.

השפעות של אולטרסאונד בעוצמה גבוהה על מבנה החלב והגבינה בייצור גבינה

אולטראסוניקציה יושמה בהצלחה בתהליכי ייצור גבינה מחלב בקר (פרה), חלב כבשים, חלב תאו, חלב עזים, חלב גמלים וחלב סוסים.
ייצור גבינה המופעל באמצעות אולטרסאונד יכול לשמש למגוון רחב של סוגי גבינה, כולל גבינת צ'דר, גבינת פטה, גבינת שמנת, גבינת קוטג', גבינת פנלה מקסיקנית, גבינה רכה היספנית וגבינות מיוחדות אחרות.
ההשפעות של אולטרסאונד בתדר נמוך ובעוצמה גבוהה על חלב במהלך ייצור גבינה כוללות עלייה בחוזק ובקשיות הג'ל, האצת היווצרות הג'ל, עלייה בשטח הפנים הסגולי, ירידה בקשיות הגבן, פיזור חלקיקים קטן ואחיד יותר של גבישי השומן, ושיפור ביכולת החזקת המים.
שיפורים בהומוגניות ובפיזור אחיד יותר של גבישי שומן החלב, המושגים באמצעות אולטרסאונד, משפרים עוד יותר את איכות הגבינה. לדוגמה, מחקרים על חלב עזים שהחמיץ באמצעות רנין הראו כי לאחר 10 דקות של טיפול באולטרסאונד, הג'ל שהתקבל הציג מבנה רשת צפוף יותר ומקושר. כך נוצר מיקרו-מבנה הומוגני יותר עם נקבוביות רבות, שהיו קטנות משמעותית מאלה שנצפו בגבינת חלב שלא טופלה באולטרסאונד.
הבדלים מבניים אלה מצביעים על כך שגבינת עיזים שעברה טיפול באולטרסאונד בעל עוצמה גבוהה מציגה קשיות רבה יותר, עם ערכי G'max (מודולוס אחסון מרבי) העולים על 100 Pa – ערכים גבוהים אף יותר מאלה שדווחו עבור חלב פרה. שיפור דומה נצפה גם בהדבקות (חוזק הקשרים הפנימיים בתוך הדגימה). בסך הכל, ממצאים אלה מצביעים על כך שאולטרסאונד בעוצמה גבוהה מקדם אינטראקציות חזקות יותר בין מרכיבי החלב, ובכך משפר את תכונות ההתקשות של החלב במהלך ייצור הגבינה (ראו Carrillo-Lopez et al., 2021).

סוניקציה מקדמת גם את תהליך החמצת החלב. קרא עוד!

השפעות אולטרה-סוניות על ייצור גבינות

ההשפעות של אולטרסאונד בעוצמה גבוהה על עיבוד חלב וייצור גבינות נחקרו באופן אינטנסיבי.
תנובת גבינות מוגברת: הסוניק של חלב גולמי טרי עם האולטרה-סוניקטור UP400S במהלך ייצור גבינת פאנלה, הביא לעלייה בתפוקת הגבינה (%), למרות עלייה בהפרשה. גוונים צהובים וצבע בגבינה מקודם על ידי HIU ב 10 דקות. אך לא קואורדינטות הצבע L*, a* או C* מושפעות. ה-pH עלה מ-6.6 ל-6.74 לאחר 5 דקות של אולטרסוניקציה אך ירד לאחר 10 דקות (ראה: Carrillo-Lopez et al., 2020)
מרקם גבינה משופר: לגבי מחקרים שבוצעו על גבינה, Bermúdez-Aguirre ו Barbosa-Cánovas דיווחו כי גבינה טרייה המתקבלת חלב מטופל thermosonication (באמצעות Hielscher UP400S – 400 W, 24 kHz, 63 ° C, 30 דקות) היה רך ושביר יותר מאשר גבינה מחלב הבקרה (ללא thermosonication). מאפיינים אלה הביאו לגבינה קלה יותר לפירור, שהיא תכונה רצויה של גבינה טרייה. מחברים אלה הסבירו התנהגות זו בכך שציינו כי המיקרו-מבנה של גבינת חלב תרמו-סונית הציג מבנה הומוגני יותר בהשוואה לגבינת חלב לא סונית. יתר על כן, הם ציינו כי תרמוסוניקציה שיפרה הומוגניזציה של חלבונים ושומן והגדילה את שימור מולקולות המים במטריצה. לפיכך, ניתן להניח כי HIU מקדם אינטראקציות חזקות בין מרכיבי החלב, שיפור תכונות ההגדרה.

השפעת אולטרסאונד על מוצרי חלב: צמיגות & ריאולוגיה, הומוגניות, פעילות מיקרוביאלית

מוצרי חלב מיוצרים מחלב מן החי, כגון חלב פרה, כבשים, עזים, תאו, סוס או גמלים. לאחר הקציר, החלב יכול להיות מעובד למוצרים שונים, כגון חלב הומוגני דל שומן, יוגורט, שמנת, חמאה, גבינה, מי גבינה, קזאין או אבקת חלב. חלב פרה הוא חומר הגלם החשוב ביותר לתעשיית החלב עם ייצור עולמי של 542,069,000 טון בשנה. [Gerosa et al. 2012]
מי גבינה (סרום חלב) הוא תוצר לוואי של ייצור גבינה או קזאין. זה מורכב בעיקר globinstagers α-lactalbumin (~ 65%), β-lactoglobulin (~ 25%), כמו גם של כמויות קטנות של אלבומין בסרום (~ 8%) ואימונוגלובינים. חלבוני מי גבינה הם חלבונים כדוריים שניתן להפיק ממי גבינה.
אבקת חלב מעובדת על ידי מייבשי שיער כדי לייבש ולאדות את החלב על מנת לקבל את אבקת החלב היבש הטהור. בשל צריכת האנרגיה הגבוהה במיוחד של מייבשי ספריי, ריכוז מוצק גבוה של הנוזל חשוב כדי לייעל את יעילות התהליך.

“דגימות של חלב רזה טרי, קזאין מיצלי משוחזר ואבקת קזאין עברו תהליך סוניקציה בתדר 20 קילוהרץ כדי לבחון את השפעת האולטראסוניקציה. בחלב רזה טרי, הגודל הממוצע של גושי השומן שנותרו הצטמצם בכ-10 ננומטר לאחר 60 דקות של סוניקציה; עם זאת, גודל המיצלים של הקזאין נותר ללא שינוי. עלייה קטנה בחלבון מי גבינה מסיס וירידה מקבילה בצמיגות התרחשו גם הן בדקות הראשונות של הסוניקציה, אשר ניתן לייחס אותן לפירוק מצבורי חלבון קזאין-מי גבינה. לא נצפו שינויים מדידים בתכולת הקזאין החופשי בדגימות חלב דל שומן שעברו סונקציה במשך 60 דקות. הסונקציה גרמה לירידה זמנית קלה ב-pH, אך לא נצפה שינוי מדיד בריכוז הסידן המסיס. לפיכך, מיצלות הקזאין בחלב דל שומן טרי היו יציבות במהלך החשיפה לעיבוד קולי. תוצאות דומות התקבלו עבור קזאין מיצלי משוחזר, בעוד ששינויים גדולים יותר בצמיגות נצפו עם העלייה בתכולת חלבון הוויי. יישום מבוקר של אולטרסאונד יכול להיות שימושי להפוך את תהליך הצטברות החלבונים הנגרם על ידי התהליך מבלי להשפיע על המצב הטבעי של מיצלות הקזאין.” [Chandrapala et al. 2012]

השפעות אולטרסאונד בעוצמה גבוהה על חומרים מזינים בחלב ויציבות מיקרוביאלית

Razavi and Kenari (2020) חקרו את ההשפעה של אולטרסאונד בעוצמה גבוהה בשילוב עם תהליך טיפול בחום מתון כדי להשבית חיידקים ואנזימים המוביל לקלקול ופגיעה בבטיחות במזון. מטרת המחקר שלהם הייתה להעריך את ההשפעה של תהליך אולטרסאונד כחלופה לתהליך חום בטמפרטורה גבוהה על ספירת חיידקים, חמצון שומנים כפרמטר איכותי וויטמינים כמאפיינים תזונתיים של חלב. התוצאות הראו כי אולטרסאונד הצליח להפחית את העומס המיקרוביאלי של חלב והוא עשה פחות שינויים בויטמינים מאשר חלב שטופל עם טיפול חום קונבנציונאלי. בהקשר זה, סוניקציה באמצעות בדיקה קולית נמצאה עדיפה ויעילה ביותר בעוצמה של 75%. השימוש בסוג בדיקת אולטרסאונד בעוצמה של 55 מעלות צלזיוס ו -75% במשך 10 דקות מומלץ כתהליך לא הרסני לפסטור חלב.

הומוגנייזרים קוליים בעלי ביצועים גבוהים לייצור גבינה

Hielscher Ultrasonics הוא זמן רב מנוסה ביישום של אולטרסאונד כוח במזון & תעשיית המשקאות, כמו גם ענפי תעשייה רבים אחרים. המעבדים העל-קוליים שלנו מצוידים בסונוטרודים קלים לניקוי (CIP במקום / SIP מעוקר במקום), סונוטרודים ותאי זרימה (החלקים הרטובים). Hielscher Ultrasonics’ מעבדים קוליים תעשייתיים יכולים לספק אמפליטודות גבוהות מאוד. אמפליטודות של עד 200μm ניתנות להפעלה רציפה בקלות בפעולה 24/7. אמפליטודות גבוהות חשובות כדי להשבית חיידקים עמידים יותר (למשל, חיידקים גראם-חיוביים). עבור אמפליטודות גבוהות עוד יותר, sonotrodes קולי מותאם אישית זמינים. ניתן להפעיל את כל הסונוטרודים וכורי תאי הזרימה העל-קוליים תחת טמפרטורות ולחצים גבוהים, מה שמאפשר תרמו-מנו-סוניקציה אמינה ופסטור יעיל ביותר.
טכנולוגיה חדישה, ביצועים גבוהים ותוכנה מתוחכמת להפוך את Hielscher Ultrasonics’ סוסי עבודה אמינים בקו פסטור המזון שלך. עם טביעת רגל קטנה ואפשרויות התקנה רב-תכליתיות, ניתן לשלב בקלות אולטרסאונד Hielscher או להתאים רטרו לקווי ייצור קיימים.
אנא צרו איתנו קשר כדי ללמוד עוד על התכונות והיכולת של מערכות ההומוגניזציה העל-קוליות שלנו. נשמח לדון איתך בבקשת הגבינה שלך!

הטבלה הבאה נותנת לך אינדיקציה ליכולת העיבוד המשוערת של האולטרסאונד שלנו: