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.

Učinci visokointenzivnog ultrazvuka na strukturu mlijeka i gruša u proizvodnji sira

Ultrazvuk je uspješno primijenjen u procesima proizvodnje sira koristeći goveđe (kravlje) mlijeko, ovčije mlijeko, bivolje mlijeko, kozje mlijeko, deva mlijeko i konjsko mlijeko.
Ultrazvučno promovirana proizvodnja sireva može se koristiti za širok raspon vrsta sireva, uključujući cheddar sir, feta, krem sir, sir od jogurta, meksički panela sir, hispanski mekani sir i druge specijalne sireve.
Učinci niskofrekventnog, visokointenzivnog ultrazvuka na mlijeko tijekom proizvodnje sira uključuju povećanu čvrstoću gela i tvrdoću gela, ubrzano formiranje gela, povećanu specifičnu površinu, smanjenu čvrstoću gruša, manju i ujednačeniju raspodjelu masnih kuglica te povećanu sposobnost zadržavanja vode.
Poboljšanja homogenosti izazvana ultrazvukom i ravnomjernija raspodjela kuglica mliječne masti dodatno poboljšavaju kvalitetu sira. Na primjer, studije kozjeg mlijeka zgrušanog reninom pokazale su da nakon 10 minuta ultrazvuka dobiveni gel pokazuje gušću, međusobno povezanu mrežnu strukturu. To je proizvelo homogeniju mikrostrukturu s obiljem pora koje su bile značajno manje nego one opažene u nesonikiranom mliječnom grušu.
Ove strukturne razlike sugeriraju da kozji mliječni gruš tretiran snažnim ultrazvukom pokazuje veću čvrstoću, s G'max vrijednostima (maksimalni modul skladištenja) koje prelaze 100 Pa–vrijednosti čak i više od onih prijavljenih za kravlje mlijeko. Slično poboljšanje zabilježeno je u ljepljivosti (čvrstoći unutarnjih veza unutar uzorka). Sveukupno, ovi nalazi ukazuju da visokointenzivni ultrazvuk potiče jače interakcije među komponentama mlijeka, čime se poboljšavaju svojstva stvrdnjavanja mlijeka tijekom proizvodnje sira (usp. Carrillo-Lopez i sur., 2021).

Sonikacija također potiče obnavljanje mlijeka. Pročitajte više!

Ultrazvučni učinci na proizvodnju 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 sonikirani su na 20kHz kako bi se istražio učinak ultrazvuka. Za svježe obrano mlijeko, prosječna veličina preostalih masnih kuglica smanjena je za otprilike 10 nm nakon 60 minuta sonikacije; međutim, veličina kazeinskih micela ostala je nepromijenjena. Mali porast topljivog whey proteina i odgovarajući pad viskoznosti također su se dogodili unutar prvih nekoliko minuta sonikacije, što bi se moglo pripisati razbijanju agregata kazein-whey proteina. U ultracentrifugiranim uzorcima obranog mlijeka sonikiranim do 60 minuta nisu se mogle detektirati mjerljive promjene u sadržaju slobodnog kazeina. Mali, privremeni pad pH nastao je zbog sonikacije; međutim, nije uočena mjerljiva promjena u koncentraciji topljivog kalcija. Stoga su kazeinske micele u svježem obranom mlijeku bile stabilne tijekom izlaganja ultrazvuku. Slični rezultati dobiveni su za rekonstituirani micelarni kazein, dok su veće promjene viskoznosti zabilježene kako se povećavao sadržaj proteina sirutke. Kontrolirana primjena ultrazvuka može se korisno primijeniti za obrtanje agregacije proteina inducirane procesom bez utjecaja na izvorno stanje kazeinskih micela.” [Chandrapala i sur. 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: