Poboljšana proizvodnja sira uz Power Ultrasonics

Proizvodnja raznih vrsta sireva kao što su tvrdi sirevi, meki sirevi i skuta, napravljeni od različitih vrsta mlijeka (npr. kravlje, kozje, ovčje, bivolje, devino mlijeko itd.) može se učinkovito poboljšati sonikacijom. Primjena ultrazvuka visokog intenziteta ubrzava homogenizaciju, fermentaciju i zrenje, poboljšava mikrobnu stabilnost i pokazuje pozitivne učinke na hranjivu vrijednost i teksturu.

Ultrazvuk visokog intenziteta poboljšava proizvodnju sira

Ultrazvučna obrada hrane dobro je uspostavljena tehnologija za poboljšanje homogenizacije mlijeka i fermentacije u proizvodnji sira. Nadalje, ultrazvuk u kombinaciji s blagom toplinskom obradom – poznat kao termosonizacija – koristi se kao alternativa tradicionalnoj pasterizaciji temeljenoj na toplini, čime se sprječava toplinska razgradnja hranjivih tvari poput vitamina, aminokiselina i masti. Proizvodnja sira pomoću mlijeka ili sirutke može se značajno intenzivirati i poboljšati primjenom ultrazvuka visokog intenziteta i niske frekvencije.

Ultrasonication je uspješno primijenjen na procese proizvodnje sira od goveđeg / kravljeg mlijeka, ovčjeg mlijeka, bivoljeg mlijeka, kozjeg mlijeka, devinog mlijeka i konjskog mlijeka.
Ultrazvučno promicana proizvodnja sira može se koristiti za razne vrste sireva uključujući cheddar sir, feta sir, krem sir, skutu, meksički sir panela, latinoamerički meki sir i druge specijalitete od sira.
Učinci ultrazvuka niske frekvencije visokog intenziteta na mlijeko u proizvodnji sira uključuju povećanje čvrstoće i tvrdoće gela, ubrzanje stvaranja gela, povećanje specifične površine, smanjenje čvrstoće gruša, malu i ravnomjernu veličinu čestica raspodjelu masnih kuglica kao i veći kapacitet zadržavanja vode.
Ultrazvučno povećana homogenost i ravnomjernija raspodjela kuglica mliječne masti poboljšava i kvalitetu sira. Na primjer, svojstva skute kozjeg mlijeka s reninom pokazala su nakon 10 minuta ultrazvučne obrade gušću gel umreženu mrežu, što je rezultiralo homogenijom mikrostrukturom s obilnim porama. Primjetno je da su te pore bile znatno manje od onih u mliječnoj gruši bez sonikacije. Ovo sugerira da gruš kozjeg mlijeka tretiran snažnim ultrazvukom pokazuje veću čvrstoću, bilježeći vrijednosti G'max (maksimalna vrijednost za modul skladištenja) veće od 100 Pa, čak više od onih prijavljenih u kravljem mlijeku. Sličan učinak primijećen je i kod adhezivnosti (snage unutarnjih veza uzorka). Stoga se može pretpostaviti da ultrazvuk visokog intenziteta potiče jake interakcije između komponenti mlijeka, poboljšavajući svojstva stvrdnjavanja. (usp. Carrillo-Lopez i dr. 2021.)

Ultrazvučni učinci na proizvodnju raznih sireva

Učinci ultrazvuka visokog intenziteta na preradu mliječnih proizvoda i proizvodnju sira intenzivno su proučavani.
Povećani prinos sira: Sonikacija svježeg sirovog mlijeka ultrazvučnim uređajem UP400S tijekom proizvodnje panela sira rezultirala je povećanim prinosom sira (%), unatoč povećanju eksudata. Žuti tonovi i obojenost sira pospješuje HIU nakon 10 minuta. Ali to ne utječe na koordinate boja L*, a* ni C*. pH se povećao sa 6,6 na 6,74 nakon 5 minuta ultrazvučne obrade, ali se smanjio nakon 10 minuta. (usp. Carrillo-Lopez et al., 2020.)
Poboljšana tekstura sira: Što se tiče studija provedenih na siru, Bermúdez-Aguirre i Barbosa-Cánovas izvijestili su da je svježi sir dobiven iz mlijeka tretiranog termosonifikacijom (koristeći Hielscher UP400S – 400 W, 24 kHz, 63 °C, 30 min) bio je mekši i lomljiviji od sira iz kontrolnog mlijeka (bez termosonifikacije). Te karakteristike rezultirale su lakšim mrvljenjem sira, što je poželjan atribut svježeg sira. Ti su autori objasnili ovo ponašanje napominjući da je mikrostruktura termosonificiranog mliječnog sira homogenija u usporedbi s mliječnim sirom koji nije sonificiran. Štoviše, primijetili su da je termosonifikacija poboljšala homogenizaciju proteina i masti i povećala zadržavanje molekula vode u matrici. Stoga se može pretpostaviti da HIU potiče jake interakcije između komponenti mlijeka, poboljšavajući svojstva stvrdnjavanja.

Utjecaj ultrazvuka na mlijeko: viskoznost & Reologija, homogenost, mikrobna aktivnost

Mliječni proizvodi se proizvode od životinjskog mlijeka, kao što je npr. kravlje, ovčje, kozje, bivolje, konjsko ili devino mlijeko. Nakon žetve, mlijeko se može preraditi u različite proizvode, kao što su homogenizirano i obrano mlijeko, jogurt, vrhnje, maslac, sir, sirutka, kazein ili mlijeko u prahu. Kravlje mlijeko najvažnija je sirovina za mliječnu industriju sa svjetskom proizvodnjom od 542 069 000 tona godišnje.[Gerosa et al. 2012.]
Sirutka (mliječni serum) je nusproizvod proizvodnje sira ili kazeina. Sastoji se uglavnom od globinskih α-laktalbumina (~65%), β-laktoglobulina (~25%), kao i od malih količina serumskog albumina (~8%) i imunoglobina. Proteini sirutke su globularni proteini koji se mogu ekstrahirati iz sirutke.
Mlijeko u prahu obrađuje se sušionicama za sušenje i isparavanje mlijeka kako bi se dobilo čisto suho mlijeko u prahu. Zbog iznimno visoke potrošnje energije sušara za raspršivanje, visoka koncentracija krute tekućine važna je za optimizaciju učinkovitosti procesa.

“Uzorci svježeg obranog mlijeka, rekonstituiranog micelarnog kazeina i kazeinskog praha obrađeni su ultrazvukom na 20 kHz kako bi se istražio učinak ultrazvuka. Za svježe obrano mlijeko, prosječna veličina preostalih masnih kuglica smanjena je za približno 10 nm nakon 60 minuta sonikacije; međutim, utvrđeno je da je veličina micela kazeina nepromijenjena. Malo povećanje topljivog proteina sirutke i odgovarajuće smanjenje viskoznosti također se dogodilo unutar prvih nekoliko minuta sonikacije, što se može pripisati raspadanju agregata proteina kazeina i sirutke. Nikakve mjerljive promjene u sadržaju slobodnog kazeina nisu se mogle otkriti u ultracentrifugiranim uzorcima obranog mlijeka soniciranim do 60 minuta. Mali, privremeni pad pH rezultat je sonikacije; međutim, nije primijećena mjerljiva promjena koncentracije topljivog kalcija. Stoga su micele kazeina u svježem obranom mlijeku bile stabilne tijekom izlaganja ultrazvuku. Slični rezultati dobiveni su za rekonstituirani micelarni kazein, dok su primijećene veće promjene viskoznosti kako se povećavao sadržaj proteina sirutke. Kontrolirana primjena ultrazvuka može se korisno primijeniti za poništavanje procesom izazvane agregacije proteina bez utjecaja na prirodno stanje kazeinskih micela.” [Chandrapala et al. 2012]

Učinci ultrazvuka visokog intenziteta na hranjive sastojke mlijeka i mikrobnu stabilnost

Razavi i Kenari (2020.) istraživali su utjecaj ultrazvuka visokog intenziteta u kombinaciji s blagim postupkom toplinske obrade za deaktiviranje mikroba i enzima koji dovode do kvarenja i degradacije sigurnosti hrane. Cilj njihove studije bio je procijeniti učinak ultrazvučnog procesa kao alternative visokotemperaturnom toplinskom procesu na broj mikroba, oksidaciju lipida kao kvalitativni parametar i vitamine kao nutritivna svojstva mlijeka. Rezultati su pokazali da je ultrazvuk uspio smanjiti mikrobno opterećenje mlijeka i napravio je manje promjena u vitaminima nego mlijeko tretirano konvencionalnom toplinskom obradom. U tom smislu, sonikacija pomoću ultrazvučne sonde pokazala se superiornom i najučinkovitijom pri intenzitetu od 75%. Upotreba tipa ultrazvučne sonde na 55°C i 75% intenziteta tijekom 10 minuta preporučuje se kao nedestruktivni proces za pasterizaciju mlijeka.

Visokoučinkoviti ultrazvučni homogenizatori za proizvodnju sira

Hielscher Ultrasonics ima dugogodišnje iskustvo u primjeni snažnog ultrazvuka u hrani & industriji pića kao i mnogim drugim industrijskim granama. Naši ultrazvučni procesori opremljeni su sonotrodama i protočnim ćelijama (mokri dijelovi) koje se lako čiste (clean-in-place CIP / sterilize-in-place SIP). Hielscher Ultrasonics’ industrijski ultrazvučni procesori mogu isporučiti vrlo visoke amplitude. Amplitude do 200 µm mogu se lako neprekidno izvoditi u radu 24/7. Visoke amplitude su važne za inaktivaciju otpornijih mikroba (npr. gram-pozitivnih bakterija). Za još veće amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Sve sonotrode i ultrazvučne protočne ćelije reaktori mogu raditi pod povišenim temperaturama i pritiscima, što omogućuje pouzdanu termo-mano-sonication i vrlo učinkovitu pasterizaciju.
Najsuvremenija tehnologija, visoke performanse i sofisticirani softver čine Hielscher Ultrasonics’ pouzdani radni konji u vašoj liniji za pasterizaciju hrane. S malom površinom i raznovrsnim mogućnostima ugradnje, Hielscher ultrasonicators se mogu lako integrirati ili retro-ugraditi u postojeće proizvodne linije.
Kontaktirajte nas kako biste saznali više o značajkama i mogućnostima naših ultrazvučnih sustava za homogenizaciju. Bilo bi nam drago razgovarati s vama o vašoj prijavi za sir!

Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja: