Peningkatan Pembuatan Keju dengan Ultrasonik Berdaya Tinggi

Produksi berbagai jenis keju seperti keju keras, keju lunak, dan dadih, yang dibuat dari berbagai jenis susu (misalnya susu sapi, kambing, domba, kerbau, unta, dll.) dapat ditingkatkan secara efisien melalui sonikasi. Penerapan ultrasonik berintensitas tinggi mempercepat homogenisasi, fermentasi, dan pematangan, meningkatkan stabilitas mikrobiologis, serta memberikan efek positif pada nilai gizi dan tekstur.

Ultrasonik Berintensitas Tinggi Meningkatkan Produksi Keju

Pengolahan pangan dengan ultrasonik merupakan teknologi yang telah mapan untuk meningkatkan homogenisasi dan fermentasi susu dalam pembuatan keju. Selain itu, sonikasi yang dikombinasikan dengan perlakuan panas ringan – dikenal sebagai termosonikasi – digunakan sebagai alternatif pasteurisasi tradisional berbasis panas, sehingga melindungi zat gizi seperti vitamin, asam amino, dan lemak dari degradasi termal. Produksi keju menggunakan susu atau whey dapat diintensifkan dan ditingkatkan secara signifikan melalui penerapan ultrasonik berintensitas tinggi dan berfrekuensi rendah.

Efek Ultrasonik Berintensitas Tinggi pada Struktur Susu dan Dadih dalam Produksi Keju

Ultrasonikasi telah berhasil diterapkan dalam proses produksi keju menggunakan susu bovina (sapi), susu domba, susu kerbau, susu kambing, susu unta, dan susu kuda.
Produksi keju yang dibantu ultrasonik dapat digunakan untuk berbagai varietas keju, termasuk keju cheddar, keju feta, keju krim, keju dadih, keju panela Meksiko, keju lunak Hispanik, dan keju khusus lainnya.
Efek ultrasonik berfrekuensi rendah dan berintensitas tinggi pada susu selama produksi keju meliputi peningkatan kekuatan dan kekerasan gel, percepatan pembentukan gel, peningkatan luas permukaan spesifik, penurunan kekokohan dadih, distribusi ukuran partikel globula lemak yang lebih kecil dan lebih seragam, serta peningkatan kapasitas menahan air.
Peningkatan homogenitas dan distribusi globula lemak susu yang lebih seragam akibat ultrasonik semakin meningkatkan kualitas keju. Sebagai contoh, penelitian pada susu kambing yang digumpalkan dengan renin menunjukkan bahwa setelah ultrasonikasi selama 10 menit, gel yang dihasilkan memiliki struktur jaringan berikatan silang yang lebih padat. Hal ini menghasilkan mikrostruktur yang lebih homogen dengan banyak pori yang secara signifikan lebih kecil dibandingkan dengan pori yang diamati pada dadih susu tanpa sonikasi.
Perbedaan struktural ini menunjukkan bahwa dadih susu kambing yang diberi perlakuan ultrasonik berdaya tinggi memiliki kekokohan lebih besar, dengan nilai G’max (modulus penyimpanan maksimum) melebihi 100 Pa – nilai yang bahkan lebih tinggi daripada yang dilaporkan untuk susu sapi. Peningkatan serupa diamati pada daya lekat (kekuatan ikatan internal di dalam sampel). Secara keseluruhan, temuan ini menunjukkan bahwa ultrasonik berintensitas tinggi mendorong interaksi yang lebih kuat antarkomponen susu, sehingga meningkatkan sifat pembentukan gel susu selama produksi keju (bandingkan Carrillo-Lopez et al., 2021).

Sonikasi juga membantu penggumpalan susu dengan rennet. Baca selengkapnya!

Efek Ultrasonik pada Produksi Keju

Efek ultrasonik berintensitas tinggi pada pengolahan susu dan pembuatan keju telah diteliti secara intensif.
Peningkatan rendemen keju: Sonikasi susu mentah segar dengan sonikator ultrasonik UP400S selama produksi keju panela menghasilkan peningkatan rendemen keju (%), meskipun terjadi peningkatan eksudat. Nuansa dan pewarnaan kuning pada keju ditingkatkan oleh HIU pada 10 min. Namun, koordinat warna L*, a*, maupun C* tidak terpengaruh. pH meningkat dari 6,6 menjadi 6,74 setelah ultrasonikasi selama 5 min, tetapi menurun pada 10 min. (bandingkan Carrillo-Lopez et al., 2020)
Peningkatan tekstur keju: Mengenai penelitian yang dilakukan pada keju, Bermúdez-Aguirre dan Barbosa-Cánovas melaporkan bahwa keju segar yang diperoleh dari susu yang diberi perlakuan termosonikasi (menggunakan Hielscher UP400S – 400 W, 24 kHz, 63 °C, 30 min) lebih lunak dan lebih rapuh dibandingkan dengan keju dari susu kontrol (tanpa termosonikasi). Karakteristik tersebut menghasilkan keju yang lebih mudah diremukkan, yang merupakan sifat yang diinginkan pada keju segar. Para penulis ini menjelaskan perilaku tersebut dengan mencatat bahwa mikrostruktur keju dari susu yang diberi termosonikasi memiliki struktur yang lebih homogen dibandingkan dengan keju dari susu tanpa sonikasi. Selain itu, mereka mencatat bahwa termosonikasi meningkatkan homogenisasi protein dan lemak serta meningkatkan retensi molekul air dalam matriks. Oleh karena itu, dapat diasumsikan bahwa HIU mendorong interaksi yang kuat antarkomponen susu, sehingga meningkatkan sifat pembentukan gel.

Pengaruh Ultrasonik pada Produk Susu: Viskositas & Reologi, Homogenitas, Aktivitas Mikroba

Produk susu dibuat dari susu hewan, seperti susu sapi, domba, kambing, kerbau, kuda, atau unta. Setelah diperah, susu dapat diolah menjadi berbagai produk, seperti susu homogenisasi dan susu skim, yoghurt, krim, mentega, keju, whey, kasein, atau susu bubuk. Susu sapi merupakan bahan baku terpenting bagi industri susu dengan produksi di seluruh dunia sebesar 542.069.000 ton/tahun.[Gerosa et al. 2012]
Whey (serum susu) merupakan produk samping produksi keju atau kasein. Komposisinya terutama terdiri atas globinstagers α-laktalbumin (~65%), β-laktoglobulin (~25%), serta sejumlah kecil albumin serum (~8%) dan imunoglobulin. Protein whey merupakan protein globular yang dapat diekstraksi dari whey.
Susu bubuk diproses dengan pengering semprot untuk mengeringkan susu dan menguapkan cairannya guna memperoleh susu bubuk kering murni. Karena konsumsi energi pengering semprot sangat tinggi, konsentrasi padatan yang tinggi dalam cairan penting untuk mengoptimalkan efisiensi proses.

“Sampel susu skim segar, kasein miselar yang direkonstitusi, dan bubuk kasein disonikasi pada 20kHz untuk menyelidiki efek ultrasonikasi. Untuk susu skim segar, ukuran rata-rata globula lemak yang tersisa berkurang sekitar 10nm setelah sonikasi selama 60min; namun, ukuran misel kasein diketahui tidak berubah. Sedikit peningkatan protein whey terlarut dan penurunan viskositas yang menyertainya juga terjadi dalam beberapa menit pertama sonikasi, yang dapat dikaitkan dengan pecahnya agregat protein kasein-whey. Tidak ada perubahan terukur pada kandungan kasein bebas yang dapat dideteksi pada sampel susu skim yang diultrasentrifugasi dan disonikasi hingga 60min. Sonikasi menyebabkan sedikit penurunan pH yang bersifat sementara; namun, tidak diamati perubahan terukur pada konsentrasi kalsium terlarut. Oleh karena itu, misel kasein dalam susu skim segar tetap stabil selama paparan ultrasonikasi. Hasil serupa diperoleh untuk kasein miselar yang direkonstitusi, sedangkan perubahan viskositas yang lebih besar diamati ketika kandungan protein whey ditingkatkan. Penerapan ultrasonik secara terkendali dapat dimanfaatkan untuk membalikkan agregasi protein akibat proses tanpa memengaruhi keadaan alami misel kasein.” [Chandrapala et al. 2012]

Efek Ultrasonik Berintensitas Tinggi pada Zat Gizi Susu dan Stabilitas Mikrobiologis

Razavi dan Kenari (2020) menyelidiki pengaruh ultrasonik berintensitas tinggi yang dikombinasikan dengan proses perlakuan panas ringan untuk menonaktifkan mikroba dan enzim yang menyebabkan pembusukan dan penurunan keamanan pangan. Tujuan penelitian mereka adalah mengevaluasi efek proses ultrasonik sebagai alternatif proses pemanasan bersuhu tinggi terhadap jumlah mikroba, oksidasi lipid sebagai parameter mutu, dan vitamin sebagai karakteristik gizi susu. Hasilnya menunjukkan bahwa ultrasonik mampu mengurangi beban mikroba susu dan menyebabkan lebih sedikit perubahan pada vitamin dibandingkan dengan susu yang diberi perlakuan panas konvensional. Dalam hal ini, sonikasi menggunakan probe ultrasonik terbukti lebih unggul dan paling efektif pada intensitas 75%. Penggunaan ultrasonik tipe probe pada 55°C dan intensitas 75% selama 10 menit direkomendasikan sebagai proses nondestruktif untuk pasteurisasi susu.

Homogenizer Ultrasonik Berkinerja Tinggi untuk Produksi Keju

Hielscher Ultrasonics memiliki pengalaman panjang dalam penerapan ultrasonik berdaya tinggi di industri makanan & minuman serta berbagai cabang industri lainnya. Prosesor ultrasonik kami dilengkapi dengan sonotrode dan sel alir (bagian yang bersentuhan dengan cairan) yang mudah dibersihkan (pembersihan di tempat CIP / sterilisasi di tempat SIP). Prosesor ultrasonik industri Hielscher Ultrasonics dapat menghasilkan amplitudo yang sangat tinggi. Amplitudo hingga 200µm dapat dengan mudah dijalankan secara terus-menerus dalam pengoperasian 24/7. Amplitudo tinggi penting untuk menonaktifkan mikroba yang lebih resisten (misalnya bakteri gram positif). Untuk amplitudo yang lebih tinggi lagi, tersedia sonotrode ultrasonik yang dibuat khusus. Semua sonotrode dan reaktor sel alir ultrasonik dapat dioperasikan pada suhu dan tekanan tinggi, sehingga memungkinkan termo-mano-sonikasi yang andal dan pasteurisasi yang sangat efektif.
Teknologi mutakhir, kinerja tinggi, dan perangkat lunak canggih menjadikan perangkat Hielscher Ultrasonics andalan yang dapat dipercaya dalam lini pasteurisasi pangan Anda. Dengan kebutuhan ruang yang kecil dan pilihan pemasangan yang beragam, sonikator ultrasonik Hielscher dapat dengan mudah diintegrasikan atau dipasang sebagai tambahan pada lini produksi yang sudah ada.
Silakan hubungi kami sekarang untuk mengetahui lebih lanjut tentang fitur dan kemampuan sistem homogenisasi ultrasonik kami. Kami dengan senang hati mendiskusikan aplikasi keju Anda bersama Anda!

Tabel di bawah ini memberikan gambaran perkiraan kapasitas pemrosesan sonikator ultrasonik kami: