Miglioramento della produzione di formaggio con gli ultrasuoni di potenza

La produzione di vari tipi di formaggio, come formaggi a pasta dura, a pasta molle e cagliata, ottenuti da diversi tipi di latte (ad esempio, latte di mucca, capra, pecora, bufala, cammello, ecc.) può essere efficacemente migliorata mediante la sonicazione. L'applicazione di ultrasuoni ad alta intensità accelera l'omogeneizzazione, la fermentazione e la maturazione, migliora la stabilità microbica e mostra effetti positivi sul valore nutritivo e sulla consistenza.

Gli ultrasuoni ad alta intensità migliorano la produzione di formaggio

Il trattamento alimentare a ultrasuoni è una tecnologia consolidata per migliorare l'omogeneizzazione del latte e la fermentazione nella produzione del formaggio. Inoltre, la sonicazione in combinazione con un leggero trattamento termico – nota come termosonorizzazione – viene utilizzato come alternativa alla tradizionale pastorizzazione a caldo, evitando così che nutrienti come vitamine, aminoacidi e grassi si degradino termicamente. La produzione di formaggio con latte o siero di latte può essere notevolmente intensificata e migliorata con l'applicazione di ultrasuoni ad alta intensità e bassa frequenza.

Gli ultrasuoni sono stati applicati con successo ai processi di produzione di formaggio a partire da latte bovino, ovino, bufalino, caprino, di cammello e di cavallo.
La produzione di formaggio promossa dagli ultrasuoni può essere utilizzata per vari tipi di formaggio, tra cui il formaggio cheddar, la feta, il formaggio cremoso, il formaggio cagliato, il formaggio panela messicano, il formaggio molle ispanico e altre specialità casearie.
Gli effetti degli ultrasuoni a bassa frequenza e ad alta intensità sul latte nella produzione di formaggio includono l'aumento della forza e della durezza del gel, l'accelerazione della formazione del gel, l'aumento dell'area superficiale specifica, la riduzione della compattezza della cagliata, la distribuzione granulometrica piccola e uniforme dei globuli di grasso e una maggiore capacità di trattenere l'acqua.
L'aumento dell'omogeneità e la distribuzione più uniforme dei globuli di grasso del latte, ottenuta con gli ultrasuoni, migliora anche la qualità del formaggio. Ad esempio, le proprietà della cagliata di latte di capra con renina hanno mostrato, dopo 10 minuti di ultrasuoni, una rete reticolata di gel più densa, con conseguente microstruttura più omogenea e pori abbondanti. È da notare che questi pori erano significativamente più piccoli di quelli presenti nella cagliata del latte senza sonicazione. Ciò suggerisce che la cagliata del latte di capra trattata con ultrasuoni di potenza mostra una maggiore compattezza, registrando valori di G'max (valore massimo del modulo di conservazione) superiori a 100 Pa, persino più alti di quelli riportati nel latte vaccino. Un effetto simile è stato osservato nell'adesività (la forza dei legami interni del campione). Si può quindi ipotizzare che gli ultrasuoni ad alta intensità promuovano forti interazioni tra i componenti del latte, migliorando le proprietà di presa. (cfr. Carrillo-Lopez et al. 2021)

Effetti degli ultrasuoni sulla produzione di vari formaggi

Gli effetti degli ultrasuoni ad alta intensità sulla lavorazione dei prodotti lattiero-caseari e sulla produzione di formaggio sono stati studiati intensamente.
Aumento della resa del formaggio: La sonicazione del latte crudo fresco con l'ultrasuonatore UP400S durante la produzione di formaggio panela ha portato a un aumento della resa casearia (%), nonostante l'aumento dell'essudato. I toni gialli e la colorazione del formaggio sono promossi dall'HIU a 10 minuti. Il pH è aumentato da 6,6 a 6,74 dopo 5 minuti di ultrasuoni, ma si è ridotto a 10 minuti (cfr. Carrillo-Lopez et al., 2020).
Miglioramento della consistenza del formaggio: 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 metodo Hielscher UP400S – 400 W, 24 kHz, 63 °C, 30 min) è risultato più morbido e friabile del formaggio ottenuto dal latte di controllo (senza termosonicazione). Queste caratteristiche si traducevano in un formaggio più facile da sbriciolare, che è un attributo desiderabile del formaggio fresco. Gli autori hanno spiegato questo comportamento osservando che la microstruttura del formaggio di latte termosonato presentava una struttura più omogenea rispetto al formaggio di latte non termosonato. Inoltre, hanno notato che la termosonorizzazione ha migliorato l'omogeneizzazione delle proteine e del grasso e ha aumentato la ritenzione delle molecole d'acqua nella matrice. Si può quindi ipotizzare che l'HIU promuova forti interazioni tra i componenti del latte, migliorando le proprietà di presa.

Influenza degli ultrasuoni sui prodotti lattiero-caseari: Viscosità & Reologia, omogeneità, attività microbica

I prodotti lattiero-caseari si ottengono dal latte animale, come quello di mucca, pecora, capra, bufala, cavallo o cammello. 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 (siero di latte) è un sottoprodotto della produzione di formaggio o di caseina. È costituito principalmente da globinstagori α-lattoalbumina (~65%), β-lattoglobulina (~25%), nonché da piccole quantità di sieroalbumina (~8%) e immunoglobine. Le proteine del siero sono proteine globulari che possono essere estratte dal siero di latte.
Il latte in polvere viene trattato con essiccatori a spruzzo per essiccare e vaporizzare il latte in modo da ottenere latte in polvere secco e puro. 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 sonicati a 20kHz per studiare l'effetto degli ultrasuoni. Nel latte scremato fresco, la dimensione media dei globuli di grasso rimanenti si è ridotta di circa 10 nm dopo 60 minuti di sonicazione; tuttavia, la dimensione delle micelle di caseina è rimasta invariata. Nei primi minuti di sonicazione si è verificato anche un piccolo aumento delle proteine del siero solubili e una corrispondente diminuzione della viscosità, che potrebbe essere attribuita alla rottura degli aggregati caseina-proteine del siero. Non è stato possibile rilevare cambiamenti misurabili nel contenuto di caseina libera in campioni di latte scremato ultracentrifugato sonicato per un massimo di 60 minuti. Una piccola e temporanea diminuzione del pH è risultata dalla sonicazione; tuttavia, non è stata osservata alcuna variazione misurabile nella concentrazione di calcio solubile. Pertanto, le micelle di caseina nel latte scremato fresco erano stabili durante l'esposizione agli ultrasuoni. Risultati simili sono stati ottenuti per la caseina micellare ricostituita, mentre sono state osservate maggiori variazioni di viscosità all'aumentare del contenuto di proteine del siero di latte. L'applicazione controllata degli ultrasuoni può essere utile per invertire l'aggregazione proteica indotta dal processo senza influenzare lo stato nativo delle micelle di caseina." [Chandrapala et al. 2012].

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

Razavi e Kenari (2020) hanno studiato l'influenza degli ultrasuoni ad alta intensità combinati con un processo di trattamento termico delicato per disattivare i microbi e gli enzimi che portano al deterioramento e alla degradazione della sicurezza degli alimenti. Lo scopo del loro studio era valutare l'effetto del processo a ultrasuoni come alternativa al processo termico ad alta temperatura sulla conta microbica, sull'ossidazione dei lipidi come parametro qualitativo e sulle vitamine come caratteristiche nutrizionali del latte. I risultati hanno mostrato che gli ultrasuoni sono stati in grado di ridurre la carica microbica del latte e hanno apportato minori modifiche alle vitamine rispetto al latte trattato con un trattamento termico convenzionale. A questo proposito, la sonicazione con sonda a ultrasuoni è risultata superiore e più efficace al 75% di intensità. L'uso 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 formaggi

Hielscher Ultrasonics ha una lunga esperienza nell'applicazione degli ultrasuoni di potenza nel settore alimentare. & l'industria delle bevande e molti altri settori industriali. I nostri processori a ultrasuoni sono dotati di sonotrodi e celle di flusso (le parti umide) facili da pulire (clean-in-place CIP / sterilize-in-place SIP). Hielscher Ultrasonics’ I processori industriali a ultrasuoni possono fornire ampiezze molto elevate. Ampiezze fino a 200 µm possono essere facilmente gestite in modo continuo, 24 ore su 24, 7 giorni su 7. Le ampiezze elevate sono importanti per inattivare i microbi più resistenti (ad esempio, i batteri gram-positivi). Per ampiezze ancora maggiori, sono disponibili sonotrodi a ultrasuoni personalizzati. Tutti i sonotrodi e i reattori a celle a flusso ultrasonico possono funzionare a temperature e pressioni elevate, il che consente una termomano-sonorizzazione affidabile e una pastorizzazione altamente efficace.
Tecnologia all'avanguardia, alte prestazioni e software sofisticato fanno di Hielscher Ultrasonics’ affidabili cavalli di battaglia della vostra linea di pastorizzazione alimentare. Con un ingombro ridotto e opzioni di installazione versatili, gli ultrasonici Hielscher possono essere facilmente integrati o adattati alle linee di produzione esistenti.
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La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasonori: