Produzione di formaggio migliorata con ultrasuoni di potenza

La produzione di vari tipi di formaggio, come formaggi a pasta dura, formaggi a pasta molle e cagliata, ottenuti da diversi tipi di latte (ad esempio, latte vaccino, caprino, ovino, di bufala, di cammella ecc.), può essere migliorata efficacemente mediante sonicazione. L’applicazione di ultrasuoni ad alta intensità accelera l’omogeneizzazione, la fermentazione e la maturazione, migliora la stabilità microbiologica e ha effetti positivi sul valore nutrizionale e sulla consistenza.

Gli ultrasuoni ad alta intensità migliorano la produzione di formaggio

Il trattamento degli alimenti con ultrasuoni è una tecnologia consolidata per migliorare l’omogeneizzazione e la fermentazione del latte nella produzione di formaggio. Inoltre, la sonicazione combinata con un trattamento termico moderato – nota come termosonicazione – viene utilizzata come alternativa alla pastorizzazione termica tradizionale, proteggendo così nutrienti come vitamine, amminoacidi e grassi dalla degradazione termica. La produzione di formaggio a partire da latte o siero di latte può essere significativamente intensificata e migliorata mediante l’applicazione di ultrasuoni ad alta intensità e bassa frequenza.

Effetti degli ultrasuoni ad alta intensità sulla struttura del latte e della cagliata nella produzione di formaggio

La sonicazione è stata applicata con successo nei processi di produzione di formaggio utilizzando latte bovino (vaccino), ovino, di bufala, caprino, di cammella ed equino.
La produzione di formaggio favorita dagli ultrasuoni può essere impiegata per un’ampia gamma di varietà, tra cui cheddar, feta, formaggio cremoso, formaggio di cagliata, panela messicano, formaggio ispanico a pasta molle e altri formaggi speciali.
Gli effetti degli ultrasuoni a bassa frequenza e ad alta intensità sul latte durante la produzione di formaggio comprendono una maggiore resistenza e durezza del gel, una formazione accelerata del gel, un aumento della superficie specifica, una riduzione della compattezza della cagliata, una distribuzione dimensionale dei globuli di grasso più fine e uniforme e una maggiore capacità di ritenzione idrica.
I miglioramenti dell’omogeneità indotti dagli ultrasuoni e la distribuzione più uniforme dei globuli di grasso del latte migliorano ulteriormente la qualità del formaggio. Ad esempio, studi sul latte caprino coagulato con chimosina hanno mostrato che, dopo 10 minuti di sonicazione, il gel risultante presentava una struttura reticolare più densa e interconnessa. Ne risultava una microstruttura più omogenea, con numerosi pori significativamente più piccoli rispetto a quelli osservati nella cagliata di latte non sottoposto a sonicazione.
Queste differenze strutturali suggeriscono che la cagliata di latte caprino trattata con ultrasuoni di potenza presenta una maggiore compattezza, con valori di G’max (modulo di conservazione massimo) superiori a 100 Pa – valori persino più elevati di quelli riportati per il latte vaccino. Un miglioramento analogo è stato osservato nell’adesività (la forza dei legami interni al campione). Nel complesso, questi risultati indicano che gli ultrasuoni ad alta intensità favoriscono interazioni più forti tra i componenti del latte, migliorandone così le proprietà di coagulazione durante la produzione di formaggio (cfr. Carrillo-Lopez et al., 2021).

La sonicazione favorisce anche la coagulazione presamica del latte. Scopri di più!

Effetti degli ultrasuoni sulla produzione di formaggi

Gli effetti degli ultrasuoni ad alta intensità sulla lavorazione lattiero-casearia e sulla produzione di formaggio sono stati studiati approfonditamente.
Maggiore resa casearia: La sonicazione del latte crudo fresco con il sonicatore UP400S durante la produzione di formaggio panela ha determinato un aumento della resa casearia (%), nonostante un aumento dell’essudato. Gli ultrasuoni ad alta intensità (HIU) favoriscono le tonalità gialle e la colorazione del formaggio a 10 min. Tuttavia, le coordinate cromatiche L*, a* e C* non vengono influenzate. Il pH è aumentato da 6,6 a 6,74 dopo 5 min di sonicazione, ma è diminuito a 10 min. (cfr. Carrillo-Lopez et al., 2020)
Consistenza del formaggio migliorata: Per quanto riguarda gli studi condotti sul formaggio, Bermúdez-Aguirre e Barbosa-Cánovas hanno riportato che il formaggio fresco ottenuto da latte trattato con termosonicazione (utilizzando il dispositivo Hielscher UP400S – 400 W, 24 kHz, 63 °C, 30 min) era più morbido e friabile rispetto al formaggio ottenuto dal latte di controllo (senza termosonicazione). Queste caratteristiche rendevano il formaggio più facile da sbriciolare, una proprietà desiderabile per il formaggio fresco. Gli autori hanno spiegato questo comportamento osservando che la microstruttura del formaggio ottenuto da latte termosonicato presentava una struttura più omogenea rispetto a quella del formaggio ottenuto da latte non sottoposto a sonicazione. Inoltre, hanno osservato che la termosonicazione migliorava l’omogeneizzazione delle proteine e del grasso e aumentava la ritenzione delle molecole d’acqua nella matrice. Si può quindi presumere che gli ultrasuoni ad alta intensità (HIU) favoriscano forti interazioni tra i componenti del latte, migliorandone le proprietà di coagulazione.

Influenza degli ultrasuoni sui prodotti lattiero-caseari: viscosità e reologia, omogeneità, attività microbica

I prodotti lattiero-caseari sono ottenuti da latte animale, ad esempio latte vaccino, ovino, caprino, di bufala, equino o di cammella. Dopo la raccolta, il latte può essere trasformato in vari prodotti, come latte omogeneizzato e scremato, yogurt, panna, burro, formaggio, siero di latte, caseina o latte in polvere. Il latte vaccino è la materia prima più importante per l’industria lattiero-casearia, con una produzione mondiale di 542.069.000 tonnellate/anno.[Gerosa et al. 2012]
Il siero di latte è un sottoprodotto della produzione di formaggio o caseina. È costituito principalmente da «globinstagers» α-lattoalbumina (~65%), β-lattoglobulina (~25%), nonché da piccole quantità di albumina sierica (~8%) e immunoglobuline. Le proteine del siero di latte sono proteine globulari che possono essere estratte dal siero.
Il latte in polvere viene prodotto mediante essiccatori a spruzzo, che essiccano e vaporizzano il latte per ottenere latte in polvere puro e secco. A causa del consumo energetico estremamente elevato degli essiccatori a spruzzo, un’elevata concentrazione di solidi nel liquido è importante per ottimizzare l’efficienza del processo.

“Campioni di latte scremato fresco, caseina micellare ricostituita e caseina in polvere sono stati sottoposti a sonicazione a 20kHz per studiarne gli effetti. Per il latte scremato fresco, la dimensione media dei globuli di grasso residui si è ridotta di circa 10nm dopo 60min di sonicazione; tuttavia, la dimensione delle micelle di caseina è risultata invariata. Nei primi minuti di sonicazione si sono verificati anche un lieve aumento delle proteine solubili del siero di latte e una corrispondente diminuzione della viscosità, che potrebbero essere attribuiti alla disgregazione degli aggregati di caseina e proteine del siero di latte. Nei campioni di latte scremato ultracentrifugati e sottoposti a sonicazione fino a 60min non sono state rilevate variazioni misurabili del contenuto di caseina libera. La sonicazione ha determinato una lieve diminuzione temporanea del pH; tuttavia, non è stata osservata alcuna variazione misurabile della concentrazione di calcio solubile. Pertanto, le micelle di caseina nel latte scremato fresco sono rimaste stabili durante l’esposizione alla sonicazione. Risultati simili sono stati ottenuti per la caseina micellare ricostituita, mentre sono state osservate variazioni maggiori della viscosità all’aumentare del contenuto di proteine del siero di latte. L’applicazione controllata degli ultrasuoni può essere utilmente impiegata per invertire l’aggregazione proteica indotta dal processo senza alterare lo stato nativo delle micelle di caseina.” [Chandrapala et al. 2012]

Effetti degli ultrasuoni ad alta intensità sui nutrienti del latte e sulla stabilità microbiologica

Razavi e Kenari (2020) hanno studiato l’influenza degli ultrasuoni ad alta intensità combinati con un trattamento termico moderato per inattivare microrganismi ed enzimi responsabili del deterioramento degli alimenti e della riduzione della loro sicurezza. Lo scopo dello studio era valutare l’effetto del trattamento a ultrasuoni, come alternativa al trattamento termico ad alta temperatura, sulla conta microbica, sull’ossidazione lipidica come parametro qualitativo e sulle vitamine come caratteristiche nutrizionali del latte. I risultati hanno mostrato che gli ultrasuoni erano in grado di ridurre la carica microbica del latte e determinavano minori alterazioni delle vitamine rispetto al trattamento termico convenzionale. A questo proposito, la sonicazione mediante una sonda a ultrasuoni è risultata superiore e più efficace al 75% di intensità. L’utilizzo di una sonda a ultrasuoni a 55°C e al 75% di intensità per 10 minuti è raccomandato come processo non distruttivo per la pastorizzazione del latte.

Omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni per la produzione di formaggio

Hielscher Ultrasonics vanta una lunga esperienza nell’applicazione degli ultrasuoni di potenza nell’industria alimentare e delle bevande, nonché in molti altri settori industriali. I nostri processori a ultrasuoni sono dotati di sonotrodi e celle di flusso (le parti a contatto con il liquido) facili da pulire (pulizia in loco CIP / sterilizzazione in loco SIP). I processori a ultrasuoni industriali di Hielscher Ultrasonics possono erogare ampiezze molto elevate. Ampiezze fino a 200µm possono essere facilmente mantenute in funzionamento continuo 24/7. Le ampiezze elevate sono importanti per inattivare microrganismi più resistenti (ad esempio, batteri Gram-positivi). Per ampiezze ancora maggiori sono disponibili sonotrodi a ultrasuoni personalizzati. Tutti i sonotrodi e i reattori a ultrasuoni con cella di flusso possono funzionare a temperature e pressioni elevate, consentendo una termomanosonicazione affidabile e una pastorizzazione altamente efficace.
Tecnologia all’avanguardia, prestazioni elevate e software sofisticato rendono i dispositivi di Hielscher Ultrasonics strumenti di lavoro affidabili nella vostra linea di pastorizzazione alimentare. Grazie all’ingombro ridotto e alle versatili possibilità di installazione, i sonicatori Hielscher possono essere facilmente integrati nelle linee di produzione esistenti o installati per aggiornarle.
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La tabella seguente fornisce un’indicazione della capacità di trattamento approssimativa dei nostri sonicatori: