パワー超音波によるチーズ製造の改善
様々な牛乳の種類(例えば、牛、山羊、羊、水牛、ラクダの乳など)から作られた、ハードチーズ、ソフトチーズ、カードなどの様々なチーズタイプの生産は、超音波処理によって効率的に改善することができます。高強度超音波の適用は、均質化、発酵、熟成を促進し、微生物の安定性を改善し、栄養素の価値と食感にプラスの効果を示します。
高強度超音波がチーズ生産を改善
超音波食品加工は、チーズ製造における牛乳の均質化と発酵を改善するための確立された技術です。さらに、穏やかな熱処理と組み合わせた超音波処理 – サーモソニケーションとして知られている – は、従来の熱ベースの低温殺菌の代替として使用され、それによってビタミン、アミノ酸、脂肪などの栄養素を熱劣化から保護します。牛乳やホエーを使用したチーズ製造は、高強度の低周波超音波を適用することで大幅に強化および改善できます。
- チーズ生産の加速
- チーズの品質向上
- チーズの収量が増加
- 発酵時間の短縮
- 費用 対 効果
- シンプルで安全に使用できます
- エコ
超音波処理は、ウシ/牛乳、羊乳、水牛乳、山羊乳、ラクダ乳および馬乳からのチーズ製造工程に首尾よく適用されてきた。
超音波で促進されたチーズ生産は、チェダーチーズ、フェタチーズ、クリームチーズ、カードチーズ、メキシコのパネラチーズ、ヒスパニックのソフトチーズ、その他のチーズスペシャリティなど、さまざまな種類のチーズに使用できます。
チーズ製造における牛乳に対する低周波、高強度超音波の影響には、ゲル強度とゲル硬度の増加、ゲル形成の加速、比表面積の増加、カード硬さの低下、脂肪球の小さく均一な粒度分布、およびより大きな保水能力が含まれます。
超音波で均質性が向上し、乳脂肪球がより均一に分布すると、チーズの品質も向上します。例えば、山羊乳とレニンのカード特性は、10分間の超音波処理後に、より密度の高いゲル架橋ネットワークを示し、その結果、豊富な細孔を有するより均質な微細構造が得られた。これらの細孔が超音波処理なしの乳豆腐の孔よりも著しく小さかったことは注目に値します。これは、パワー超音波で処理されたヤギのミルクのカードがより大きな硬さを示し、G'max(貯蔵弾性率の最大値)の値が100 Paを超え、牛乳で報告されているものよりもさらに高いことを示唆しています。同様の影響は、接着性(サンプルの内部結合の強度)にも観察されました。したがって、高強度超音波は、牛乳の成分間の強い相互作用を促進し、設定特性を改善すると想定できます。(cf. Carrillo-Lopez et al. 2021)

チーズ製造のための牛乳の超音波インライン処理。
さまざまなチーズの生産に対する超音波効果
乳製品加工とチーズ製造に対する高強度超音波の影響は、熱心に研究されてきました。
チーズの歩留まりの増加: 超音波装置による新鮮な生乳の超音波処理 UP400S パネラチーズ製造中に、滲出液の増加にもかかわらず、チーズ収量(%)が増加しました。チーズの黄色の色調と着色は、10分でHIUによって促進されます。ただし、L*、a*、C*の色座標は影響を受けません。pHは、5分間の超音波処理後に6.6から6.74に上昇しましたが、10分で減少しました(cf. Carrillo-Lopez et al., 2020)
改善されたチーズの食感: チーズについて行われた研究に関して、Bermúdez-AguirreとBarbosa-Cánovasは、サーモソニケーションで処理された牛乳から得られたフレッシュチーズを報告しました(ヒールシャーを使用して UP400Sの – 400 W、24 kHz、63°C、30分)は、対照牛乳(サーモソニケーションなし)のチーズよりも柔らかく、もろかった。これらの特性により、チーズが崩れやすくなり、これはフレッシュチーズの望ましい特性です。これらの著者らは、サーモソニクス処理されたミルクチーズの微細構造が、ソニック処理されていないミルクチーズと比較してより均質な構造を示すことに注目することによって、この挙動を説明しました。さらに、彼らは、サーモソニケーションがタンパク質および脂肪の均質化を改善し、マトリックス中の水分子の保持を増加させることに留意した。したがって、HIUは牛乳の成分間の強い相互作用を促進し、設定特性を改善すると想定できます。
乳製品に対する超音波の影響:粘度 & レオロジー、均質性、微生物活性
乳製品は、牛、羊、山羊、水牛、馬、ラクダの乳などの動物性乳から製造されます。収穫後、牛乳は均質化および脱脂乳、ヨーグルト、クリーム、バター、チーズ、ホエー、カゼイン、粉乳など、さまざまな製品に加工できます。牛乳は、世界中で年間542,069,000トンの生産量を誇る酪農業界にとって最も重要な原料です。[Gerosa et al. 2012]
ホエイ(ミルクセラム)は、チーズやカゼインの製造の副産物です。主にグロビンステージのα-ラクトアルブミン(~65%)、β-ラクトグロブリン(~25%)、および少量の血清アルブミン(~8%)と免疫グロビンで構成されています。ホエイタンパク質は、ホエイから抽出できる球状タンパク質です。
粉乳は、噴霧乾燥機によって処理され、純粋な粉乳を得るためにミルクを乾燥させ、気化させます。噴霧乾燥機はエネルギー消費量が非常に高いため、プロセス効率を最適化するためには、液体の固体濃度を高くすることが重要です。
「新鮮なスキムミルク、再構成ミセルカゼイン、およびカゼイン粉末のサンプルを20kHzで超音波処理して、超音波処理の影響を調査しました。新鮮なスキムミルクの場合、残りの脂肪球の平均サイズは、60分の超音波処理後に約10nm減少した。しかし、カゼインミセルのサイズは変わらないと判断されました。可溶性ホエイタンパク質のわずかな増加およびそれに対応する粘度の低下も、超音波処理の最初の数分以内に起こり、これはカゼイン - ホエイタンパク質凝集体の分解に起因する可能性がある。遊離カゼイン含有量の測定可能な変化は、最大60分間超音波処理された超遠心分離されたスキムミルクサンプルでは検出されませんでした。超音波処理により、pHのわずかな一時的な低下が生じました。しかし、可溶性カルシウム濃度の測定可能な変化は観察されませんでした。したがって、新鮮なスキムミルク中のカゼインミセルは、超音波への曝露中に安定していた。再構成されたミセルカゼインについても同様の結果が得られましたが、ホエイタンパク質含有量が増加するにつれて、より大きな粘度変化が観察されました。超音波の制御された適用は、カゼインミセルの天然状態に影響を与えることなく、逆プロセスによって誘発されるタンパク質凝集に有用に適用できます。」[Chandrapala et al. 2012]
高強度超音波が乳栄養素と微生物の安定性に及ぼす影響
Razavi and Kenari(2020)は、高強度超音波と穏やかな熱処理プロセスの組み合わせが微生物と酵素を不活性化し、食品の腐敗と安全性の低下につながる影響を調査しました。彼らの研究の目的は、高温加熱プロセスの代替として、微生物数、定性的パラメータとしての脂質酸化、および牛乳の栄養特性としてのビタミンに対する超音波プロセスの影響を評価することでした。その結果、超音波は牛乳の微生物負荷を減らすことができ、従来の熱処理で処理された牛乳よりもビタミンの変化が少ないことが示されました。これに関して、超音波プローブを用いた超音波処理は、75%の強度で優れており、最も効果的であることがわかった。牛乳の低温殺菌の非破壊プロセスとして、55°C、強度75%で10分間の超音波プローブタイプの使用をお勧めします。

工業用4kW超音波ホモジナイザーUIP4000hdT 乳製品およびチーズ加工用。牛乳は、微生物の安定性を改善し、チーズの発酵、収率および品質を向上させるために、連続的なフロースループロセスで超音波反応器に供給されます。
チーズ製造用の高性能超音波ホモジナイザー
ヒールシャー超音波は、食品中のパワー超音波の応用に長年の経験があります & 飲料業界だけでなく、他の多くの産業部門。当社の超音波プロセッサには、洗浄が容易な(定置洗浄CIP/定置滅菌SIP)ソノトロードとフローセル(ウェットパーツ)が装備されています。ヒールシャー超音波’ 産業用超音波プロセッサは、非常に高い振幅を提供できます。最大200μmの振幅は、24/7操作で簡単に連続運転できます。高振幅は、より耐性のある微生物(グラム陽性菌など)を不活性化するために重要です。さらに高い振幅のために、カスタマイズされた超音波ソノトロードが利用可能です。すべてのソノトロードおよび超音波フローセルリアクターは、高い温度および圧力下で運転することができ、これにより信頼性の高い熱マノソニケーションおよび非常に効果的な低温殺菌が可能になる。
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当社の超音波均質化システムの特徴と能力の詳細については、お問い合わせください。私たちはあなたとあなたのチーズのアプリケーションについて話し合うことをうれしく思います!
以下の表は、当社の超音波装置のおおよその処理能力を示しています。
バッチボリューム | 流量 | 推奨デバイス |
---|---|---|
1〜500mL | 10〜200mL/分 | UP100Hの |
10〜2000mL | 20〜400mL/分 | UP200HTの, UP400セント |
0.1〜20L | 0.2 から 4L/min | UIP2000hdT |
10〜100L | 2〜10L/分 | UIP4000hdTの |
N.A. | 10〜100L/min | UIP16000 |
N.A. | 大きい | クラスタ UIP16000 |
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文献/参考文献
- Luis M. Carrillo-Lopez, Ivan A. Garcia-Galicia, Juan M. Tirado-Gallegos, Rogelio Sanchez- Vega, Mariana Huerta-Jimenez, Muthupandian Ashokkumar, Alma D. Alarcon-Rojo (2021): Recent advances in the application of ultrasound in dairy products: Effect on functional, physical, chemical, microbiological and sensory properties. Ultrasonics Sonochemistry 2021.
- Daniela Bermúdez-Aguirre, Guustavo V. Barbosa-Cánovas (2010): Processing of Soft Hispanic Cheese (“Queso Fresco”) Using Thermo-Sonicated Milk: A Study of Physicochemical Characteristics and Storage Life. Journal of Food Science 75, 2010. S548–S558.
- Carrillo-Lopez L.M., Juarez-Morales M.G., Garcia-Galicia I.A., Alarcon-Rojo A.D., Huerta-Jimenez M. (2020): The effect of high-intensity ultrasound on the physicochemical and microbiological properties of Mexican panela cheese. Foods 9, 2020. 1–14.
- Chandrapala, Jayani et al. (2012): The effect of ultrasound on casein micelle integrity. Journal of Dairy Science 95/12, 2012. 6882-6890.
- Chandrapala, Jayani et al. (2011): Effects of ultrasound on the thermal and structural characteristics of proteins in reconstituted whey protein concentrate. Ultrasonics Sonochemistry 18/5, 2011. 951-957.
- Fahmi, Ronak et al. (2011): Effect of Ultrasound Assisted Extraction upon the Protein Content and Rheological Properties of the Resultant Soymilk. Advance Journal of Food Science and Technology 3/4, 2011. 245-249.
- Gerosa, Stefano et al. (2012): Milk availability. Trends in production and demand and medium-term outlook. ESA Working paper No. 12-01 February 2012.
- Razavi, Razie; Kenari, Reza (2020): Comparative effect of thermo sonication and conventional heat process on lipid oxidation, vitamins and microbial count of milk. Journal of Food Researches Vol.30, No.1, 2020. 167-182.