पावर अल्ट्रासोनिक्स से बेहतर चीज़ निर्माण

विभिन्न प्रकार के दूध (जैसे गाय, बकरी, भेड़, भैंस, ऊँट आदि के दूध) से बनाए जाने वाले हार्ड चीज़, सॉफ्ट चीज़ और कर्ड जैसे विभिन्न प्रकार के चीज़ के उत्पादन को सोनिकेशन द्वारा कुशलतापूर्वक बेहतर बनाया जा सकता है। उच्च तीव्रता वाले अल्ट्रासाउंड का उपयोग समांगीकरण, किण्वन और परिपक्वन को तेज़ करता है, सूक्ष्मजीवी स्थिरता में सुधार करता है और पोषण मूल्य तथा बनावट पर सकारात्मक प्रभाव दिखाता है।

उच्च तीव्रता वाला अल्ट्रासाउंड चीज़ उत्पादन में सुधार करता है

अल्ट्रासोनिक खाद्य प्रसंस्करण, चीज़ निर्माण में दूध के समांगीकरण और किण्वन को बेहतर बनाने की एक सुस्थापित तकनीक है। इसके अतिरिक्त, हल्के ताप उपचार के साथ सोनिकेशन – जिसे थर्मो-सोनिकेशन कहा जाता है – का उपयोग पारंपरिक ताप-आधारित पाश्चुरीकरण के विकल्प के रूप में किया जाता है, जिससे विटामिन, अमीनो अम्ल और वसा जैसे पोषक तत्व तापीय अपघटन से सुरक्षित रहते हैं। उच्च तीव्रता वाले, निम्न आवृत्ति के अल्ट्रासाउंड का उपयोग करके दूध या मट्ठे से चीज़ उत्पादन को उल्लेखनीय रूप से तीव्र और बेहतर बनाया जा सकता है।

चीज़ उत्पादन में दूध और कर्ड की संरचना पर उच्च तीव्रता वाले अल्ट्रासाउंड के प्रभाव

गोवंशीय (गाय के) दूध, भेड़ के दूध, भैंस के दूध, बकरी के दूध, ऊँट के दूध और घोड़ी के दूध का उपयोग करने वाली चीज़ उत्पादन प्रक्रियाओं में अल्ट्रासोनिकेशन का सफलतापूर्वक उपयोग किया गया है।
अल्ट्रासाउंड द्वारा संवर्धित चीज़ उत्पादन का उपयोग चीज़ की अनेक किस्मों के लिए किया जा सकता है, जिनमें चेडर चीज़, फेटा चीज़, क्रीम चीज़, कर्ड चीज़, मैक्सिकन पनेला चीज़, हिस्पैनिक सॉफ्ट चीज़ और अन्य विशिष्ट चीज़ शामिल हैं।
चीज़ उत्पादन के दौरान दूध पर निम्न आवृत्ति वाले, उच्च तीव्रता के अल्ट्रासाउंड के प्रभावों में जेल की मज़बूती और कठोरता में वृद्धि, जेल निर्माण में तेज़ी, विशिष्ट पृष्ठीय क्षेत्रफल में वृद्धि, कर्ड की दृढ़ता में कमी, वसा गोलिकाओं के कण आकार का छोटा और अधिक एकसमान वितरण तथा जल धारण क्षमता में वृद्धि शामिल हैं।
अल्ट्रासाउंड के कारण समांगता में सुधार और दूध की वसा गोलिकाओं का अधिक एकसमान वितरण चीज़ की गुणवत्ता को और बेहतर बनाते हैं। उदाहरण के लिए, रेनिन से जमाए गए बकरी के दूध पर किए गए अध्ययनों से पता चला कि 10 मिनट के अल्ट्रासोनिकेशन के बाद बने जेल में अधिक सघन, परस्पर जुड़ी हुई जालिका संरचना थी। इससे अधिक समांगी सूक्ष्मसंरचना बनी, जिसमें अनेक छिद्र थे और उनका आकार सोनिकेशन के बिना बने दूध के कर्ड में देखे गए छिद्रों से उल्लेखनीय रूप से छोटा था।
ये संरचनात्मक अंतर संकेत देते हैं कि पावर अल्ट्रासाउंड से उपचारित बकरी के दूध का कर्ड अधिक दृढ़ होता है और इसके G’max मान (अधिकतम भंडारण मापांक) 100 Pa से अधिक होते हैं – ये मान गाय के दूध के लिए रिपोर्ट किए गए मानों से भी अधिक हैं। आसंजकता (नमूने के भीतर आंतरिक बंधों की मज़बूती) में भी इसी प्रकार का सुधार देखा गया। समग्र रूप से, ये निष्कर्ष दर्शाते हैं कि उच्च तीव्रता वाला अल्ट्रासाउंड दूध के घटकों के बीच अधिक मज़बूत अंतःक्रियाओं को बढ़ावा देता है, जिससे चीज़ उत्पादन के दौरान दूध के जमने के गुणों में सुधार होता है (देखें Carrillo-Lopez et al., 2021)।

सोनिकेशन दूध को रेनेट से जमाने की प्रक्रिया को भी बढ़ावा देता है। और पढ़ें!

चीज़ उत्पादन पर अल्ट्रासोनिक्स के प्रभाव

डेयरी प्रसंस्करण और चीज़ निर्माण पर उच्च तीव्रता वाले अल्ट्रासाउंड के प्रभावों का गहन अध्ययन किया गया है।
चीज़ की बढ़ी हुई उपज: पनेला चीज़ उत्पादन के दौरान अल्ट्रासोनिकेटर UP400S से ताज़े कच्चे दूध के सोनिकेशन के परिणामस्वरूप, रिसकर निकलने वाले द्रव की मात्रा बढ़ने के बावजूद चीज़ की उपज (%) बढ़ी। 10 min पर HIU चीज़ में पीले रंग की छटाओं और रंगत को बढ़ावा देता है। लेकिन L*, a* और C* में से कोई भी रंग निर्देशांक प्रभावित नहीं होता। 5 min के अल्ट्रासोनिकेशन के बाद pH 6.6 से बढ़कर 6.74 हो गया, लेकिन 10 min पर घट गया। (देखें Carrillo-Lopez et al., 2020)
चीज़ की बेहतर बनावट: चीज़ पर किए गए अध्ययनों के संबंध में, Bermúdez-Aguirre और Barbosa-Cánovas ने बताया कि थर्मोसोनिकेशन (Hielscher UP400S – 400 W, 24 kHz, 63 °C, 30 min का उपयोग करके) से उपचारित दूध से प्राप्त ताज़ा चीज़, नियंत्रण नमूने के दूध (थर्मोसोनिकेशन के बिना) से बनी चीज़ की तुलना में अधिक मुलायम और अधिक भंगुर थी। इन विशेषताओं के कारण चीज़ को चूरा करना आसान हो गया, जो ताज़ा चीज़ का एक वांछनीय गुण है। इन लेखकों ने इस व्यवहार की व्याख्या करते हुए बताया कि थर्मोसोनिकेशन से उपचारित दूध से बनी चीज़ की सूक्ष्मसंरचना, सोनिकेशन के बिना दूध से बनी चीज़ की तुलना में अधिक समरूप थी। इसके अलावा, उन्होंने पाया कि थर्मोसोनिकेशन ने प्रोटीन और वसा के समांगीकरण में सुधार किया और मैट्रिक्स में जल अणुओं का धारण बढ़ाया। इसलिए, यह माना जा सकता है कि HIU दूध के घटकों के बीच मज़बूत अंतःक्रियाओं को बढ़ावा देता है, जिससे उसके जमने के गुणों में सुधार होता है।

डेयरी उत्पादों पर अल्ट्रासोनिक्स का प्रभाव: श्यानता और प्रवाहिकी, समरूपता, सूक्ष्मजीवी गतिविधि

डेयरी उत्पाद पशुओं के दूध से बनाए जाते हैं, जैसे गाय, भेड़, बकरी, भैंस, घोड़ी या ऊँटनी का दूध। दुहने के बाद, दूध को प्रसंस्कृत करके विभिन्न उत्पाद बनाए जा सकते हैं, जैसे समांगीकृत और वसारहित दूध, दही, क्रीम, मक्खन, चीज़, मट्ठा, कैसीन या दूध पाउडर। दुनिया भर में 54,20,69,000 टन/वर्ष के उत्पादन के साथ गाय का दूध डेयरी उद्योग के लिए सबसे महत्वपूर्ण कच्चा माल है।[Gerosa et al. 2012]
मट्ठा (दुग्ध सीरम) चीज़ या कैसीन उत्पादन का एक उपोत्पाद है। इसमें मुख्य रूप से globinstagers α-lactalbumin (~65%), β-lactoglobulin (~25%), तथा थोड़ी मात्रा में सीरम एल्ब्यूमिन (~8%) और इम्युनोग्लोबुलिन होते हैं। मट्ठा प्रोटीन गोलाकार प्रोटीन होते हैं, जिन्हें मट्ठे से निकाला जा सकता है।
दूध पाउडर का प्रसंस्करण स्प्रे-ड्रायरों द्वारा किया जाता है, ताकि दूध को सुखाकर और वाष्पित करके शुद्ध शुष्क दूध पाउडर प्राप्त किया जा सके। स्प्रे-ड्रायरों की अत्यधिक ऊर्जा खपत के कारण, प्रक्रिया की दक्षता को अनुकूलित करने के लिए तरल में ठोस पदार्थों की उच्च सांद्रता महत्वपूर्ण है।

“अल्ट्रासोनिकेशन के प्रभाव की जाँच के लिए ताज़े वसारहित दूध, पुनर्गठित माइसेलीय कैसीन और कैसीन पाउडर के नमूनों का 20kHz पर सोनिकेशन किया गया। ताज़े वसारहित दूध में, 60min के सोनिकेशन के बाद शेष वसा गोलिकाओं का औसत आकार लगभग 10nm कम हो गया; हालाँकि, कैसीन माइसेलों का आकार अपरिवर्तित पाया गया। सोनिकेशन के शुरुआती कुछ मिनटों के भीतर घुलनशील मट्ठा प्रोटीन में थोड़ी वृद्धि और उसके अनुरूप श्यानता में कमी भी हुई, जिसका कारण कैसीन और मट्ठा प्रोटीन के समुच्चयों का टूटना हो सकता है। 60min तक सोनिकेशन किए गए, अल्ट्रासेंट्रीफ्यूज किए हुए वसारहित दूध के नमूनों में मुक्त कैसीन की मात्रा में कोई मापने योग्य परिवर्तन नहीं पाया जा सका। सोनिकेशन के परिणामस्वरूप pH में थोड़ी, अस्थायी कमी हुई; हालाँकि, घुलनशील कैल्शियम की सांद्रता में कोई मापने योग्य परिवर्तन नहीं देखा गया। इसलिए, ताज़े वसारहित दूध में कैसीन माइसेल अल्ट्रासोनिकेशन के संपर्क के दौरान स्थिर रहे। पुनर्गठित माइसेलीय कैसीन के लिए भी समान परिणाम प्राप्त हुए, जबकि मट्ठा प्रोटीन की मात्रा बढ़ने पर श्यानता में अधिक बड़े परिवर्तन देखे गए। कैसीन माइसेलों की मूल अवस्था को प्रभावित किए बिना, प्रसंस्करण से उत्पन्न प्रोटीन समुच्चयन को उलटने के लिए अल्ट्रासाउंड का नियंत्रित अनुप्रयोग उपयोगी हो सकता है।” [Chandrapala et al. 2012]

दूध के पोषक तत्वों और सूक्ष्मजीवी स्थिरता पर उच्च तीव्रता वाले अल्ट्रासाउंड के प्रभाव

Razavi और Kenari (2020) ने खाद्य पदार्थों को खराब करने और उनकी सुरक्षा घटाने वाले सूक्ष्मजीवों तथा एंजाइमों को निष्क्रिय करने के लिए हल्के ताप उपचार के साथ संयुक्त उच्च तीव्रता वाले अल्ट्रासाउंड के प्रभाव की जाँच की। उनके अध्ययन का उद्देश्य उच्च तापमान वाले ताप उपचार के विकल्प के रूप में अल्ट्रासाउंड प्रक्रिया के प्रभाव का मूल्यांकन करना था, जिसमें सूक्ष्मजीवों की संख्या, गुणवत्ता के मापदंड के रूप में लिपिड ऑक्सीकरण और दूध की पोषण संबंधी विशेषताओं के रूप में विटामिनों को देखा गया। परिणामों से पता चला कि अल्ट्रासाउंड दूध के सूक्ष्मजीवी भार को कम कर सका और पारंपरिक ताप उपचार से उपचारित दूध की तुलना में विटामिनों में कम बदलाव हुए। इस संबंध में, अल्ट्रासोनिक प्रोब का उपयोग करके किया गया सोनिकेशन बेहतर पाया गया और 75% तीव्रता पर सबसे अधिक प्रभावी था। दूध के पाश्चुरीकरण की एक अविनाशी प्रक्रिया के रूप में 55°C और 75% तीव्रता पर 10 मिनट तक प्रोब प्रकार के अल्ट्रासाउंड के उपयोग की अनुशंसा की जाती है।

चीज़ उत्पादन के लिए उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र

Hielscher Ultrasonics को खाद्य एवं पेय उद्योग के साथ-साथ कई अन्य औद्योगिक क्षेत्रों में पावर अल्ट्रासाउंड के अनुप्रयोग का लंबा अनुभव है। हमारे अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर आसानी से साफ किए जा सकने वाले (स्थापित अवस्था में सफाई CIP / स्थापित अवस्था में निर्जीवीकरण SIP) सोनोट्रोड और प्रवाह सेल (द्रव के संपर्क में आने वाले हिस्से) से सुसज्जित हैं। Hielscher Ultrasonics के औद्योगिक अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर बहुत उच्च आयाम प्रदान कर सकते हैं। 200µm तक के आयामों पर 24/7 संचालन में आसानी से लगातार काम किया जा सकता है। अधिक प्रतिरोधी सूक्ष्मजीवों (जैसे, ग्राम-पॉज़िटिव बैक्टीरिया) को निष्क्रिय करने के लिए उच्च आयाम महत्वपूर्ण हैं। इससे भी अधिक आयामों के लिए आवश्यकतानुसार अनुकूलित अल्ट्रासोनिक सोनोट्रोड उपलब्ध हैं। सभी सोनोट्रोड और अल्ट्रासोनिक प्रवाह सेल रिएक्टर उच्च तापमान और दबाव पर संचालित किए जा सकते हैं, जिससे विश्वसनीय थर्मो-मैनो-सोनिकेशन और अत्यधिक प्रभावी पाश्चुरीकरण संभव होता है।
अत्याधुनिक प्रौद्योगिकी, उच्च प्रदर्शन और परिष्कृत सॉफ़्टवेयर Hielscher Ultrasonics के उपकरणों को आपकी खाद्य पाश्चुरीकरण लाइन में भरोसेमंद कार्यसाधक बनाते हैं। कम जगह घेरने और स्थापना के विविध विकल्पों के कारण Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर को मौजूदा उत्पादन लाइनों में आसानी से एकीकृत किया जा सकता है या बाद में जोड़ा जा सकता है।
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नीचे दी गई तालिका हमारे अल्ट्रासोनिकेटर की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है: