Uzlabota siera ražošana ar jaudas ultraskaņu

Dažādu siera veidu, piemēram, cieto sieru, mīksto sieru un biezpiena, ražošanu no dažādu veidu piena (piemēram, govs, kazas, aitas, bifeļa, kamieļa piena u. c.) var efektīvi uzlabot ar apstrādi ar ultraskaņu. Augstas intensitātes ultraskaņas izmantošana paātrina homogenizāciju, fermentāciju un nogatavināšanu, uzlabo mikrobioloģisko stabilitāti un pozitīvi ietekmē uzturvērtību un tekstūru.

Augstas intensitātes ultraskaņa uzlabo siera ražošanu

Pārtikas apstrāde ar ultraskaņu ir plaši atzīta tehnoloģija piena homogenizācijas un fermentācijas uzlabošanai siera ražošanā. Turklāt apstrādi ar ultraskaņu kombinācijā ar saudzīgu termisko apstrādi – tā dēvēto termosonikāciju – izmanto kā alternatīvu tradicionālajai termiskajai pasterizācijai, tādējādi pasargājot uzturvielas, piemēram, vitamīnus, aminoskābes un taukus, no termiskās noārdīšanās. Siera ražošanu no piena vai sūkalām var ievērojami intensificēt un uzlabot, izmantojot augstas intensitātes zemfrekvences ultraskaņu.

Augstas intensitātes ultraskaņas ietekme uz piena un recekļa struktūru siera ražošanā

Apstrāde ar ultraskaņu ir veiksmīgi izmantota siera ražošanas procesos, kuros izmanto liellopu (govs) pienu, aitas pienu, bifeļa pienu, kazas pienu, kamieļa pienu un ķēves pienu.
Ar ultraskaņu veicinātu siera ražošanu var izmantot plašam siera šķirņu klāstam, tostarp Čedaras sieram, fetas sieram, krēmsieram, biezpiena sieram, Meksikas panelas sieram, spāniski runājošajām zemēm raksturīgajam mīkstajam sieram un citiem īpašajiem sieriem.
Zemfrekvences augstas intensitātes ultraskaņas ietekme uz pienu siera ražošanas laikā ietver palielinātu gela stiprību un cietību, paātrinātu gela veidošanos, palielinātu īpatnējo virsmas laukumu, samazinātu recekļa stingrību, tauku lodīšu izmēru sadalījumu ar mazākiem un vienmērīgākiem izmēriem un uzlabotu ūdens aizturēšanas spēju.
Ultraskaņas izraisītā viendabīguma uzlabošanās un vienmērīgāks piena tauku lodīšu sadalījums vēl vairāk uzlabo siera kvalitāti. Piemēram, pētījumi par kazas pienu, kas sarecināts ar renīnu, parādīja, ka pēc 10 minūšu apstrādes ar ultraskaņu iegūtajam gelam bija blīvāka, šķērssaistīta tīklveida struktūra. Tādējādi izveidojās viendabīgāka mikrostruktūra ar daudzām porām, kas bija ievērojami mazākas par porām kazas piena receklī, kurš nebija apstrādāts ar ultraskaņu.
Šīs strukturālās atšķirības liecina, ka ar jaudas ultraskaņu apstrādātam kazas piena receklim ir lielāka stingrība, un tā G’max vērtības (maksimālais uzkrāšanas modulis) pārsniedz 100 Pa – šīs vērtības ir pat augstākas nekā govs pienam norādītās. Līdzīgs uzlabojums tika novērots adhezivitātē (parauga iekšējo saišu stiprībā). Kopumā šie rezultāti liecina, ka augstas intensitātes ultraskaņa veicina spēcīgāku mijiedarbību starp piena sastāvdaļām, tādējādi uzlabojot piena sarecēšanas īpašības siera ražošanas laikā (sal. Carrillo-Lopez et al., 2021).

Apstrāde ar ultraskaņu veicina arī piena sarecināšanu ar siera fermentu. Lasiet vairāk!

Ultraskaņas ietekme uz sieru ražošanu

Augstas intensitātes ultraskaņas ietekme uz piena produktu pārstrādi un siera ražošanu ir intensīvi pētīta.
Palielināts siera iznākums: Svaiga svaigpiena apstrāde ar ultraskaņas aparātu UP400S panelas siera ražošanas laikā palielināja siera iznākumu (%), lai gan palielinājās arī izdalītā šķidruma daudzums. Augstas intensitātes ultraskaņa (HIU) 10 min ilgas apstrādes laikā veicina dzelteno toņu un krāsojuma veidošanos sierā. Taču netiek ietekmēta neviena no krāsu koordinātām L*, a* un C*. Pēc 5 min ilgas apstrādes ar ultraskaņu pH palielinājās no 6,6 līdz 6,74, bet pēc 10 min samazinājās. (sal. Carrillo-Lopez et al., 2020)
Uzlabota siera tekstūra: Attiecībā uz pētījumiem par sieru Bermúdez-Aguirre un Barbosa-Cánovas ziņoja, ka svaigais siers, kas iegūts no piena, kurš apstrādāts ar termosonikāciju (izmantojot Hielscher UP400S – 400 W, 24 kHz, 63 °C, 30 min), bija mīkstāks un trauslāks nekā siers no kontroles piena (bez termosonikācijas). Šo īpašību dēļ siers bija vieglāk drupināms, kas ir vēlama svaigā siera īpašība. Autori šo uzvedību skaidroja ar to, ka no termosonikācijai pakļauta piena iegūtā siera mikrostruktūra bija viendabīgāka nekā sieram no piena, kas nebija apstrādāts ar ultraskaņu. Turklāt viņi norādīja, ka termosonikācija uzlaboja olbaltumvielu un tauku homogenizāciju un palielināja ūdens molekulu aizturi matricā. Tādējādi var pieņemt, ka augstas intensitātes ultraskaņa (HIU) veicina spēcīgu mijiedarbību starp piena sastāvdaļām, uzlabojot sarecēšanas īpašības.

Ultraskaņas ietekme uz piena produktiem: viskozitāte un reoloģija, viendabīgums, mikroorganismu aktivitāte

Piena produktus ražo no dzīvnieku piena, piemēram, govs, aitas, kazas, bifeļmātes, ķēves vai kamieļmātes piena. Pēc slaukšanas pienu var pārstrādāt dažādos produktos, piemēram, homogenizētā pienā un vājpienā, jogurtā, krējumā, sviestā, sierā, sūkalās, kazeīnā vai piena pulverī. Govs piens ir svarīgākā piena rūpniecības izejviela, un tā ražošanas apjoms pasaulē ir 542 069 000 tonnu gadā.[Gerosa et al. 2012]
Sūkalas (piena serums) ir siera vai kazeīna ražošanas blakusprodukts. Tās galvenokārt sastāv no globulārajiem proteīniem α-laktalbumīna (~65%) un β-laktoglobulīna (~25%), kā arī neliela daudzuma seruma albumīna (~8%) un imūnglobulīnu. Sūkalu olbaltumvielas ir globulāri proteīni, kurus var ekstrahēt no sūkalām.
Piena pulveri ražo izsmidzināšanas kaltēs, kurās pienu žāvē un iztvaicē, lai iegūtu tīru, sausu piena pulveri. Tā kā izsmidzināšanas kaltēm ir ārkārtīgi liels enerģijas patēriņš, procesa efektivitātes optimizēšanai ir svarīga augsta sausnas koncentrācija šķidrumā.

“Svaiga vājpiena, atjaunota micelārā kazeīna un kazeīna pulvera paraugi tika apstrādāti ar ultraskaņu 20kHz frekvencē, lai izpētītu ultraskaņas apstrādes ietekmi. Svaigā vājpienā atlikušo tauku lodīšu vidējais izmērs pēc 60min ilgas apstrādes ar ultraskaņu samazinājās par aptuveni 10nm; tomēr tika konstatēts, ka kazeīna micellu izmērs nemainījās. Pirmajās ultraskaņas apstrādes minūtēs nedaudz palielinājās arī šķīstošo sūkalu olbaltumvielu daudzums un attiecīgi samazinājās viskozitāte, ko varētu saistīt ar kazeīna un sūkalu olbaltumvielu agregātu sadalīšanos. Ultracentrifugētos vājpiena paraugos, kas bija apstrādāti ar ultraskaņu līdz 60min, netika konstatētas izmērāmas brīvā kazeīna satura izmaiņas. Apstrāde ar ultraskaņu izraisīja nelielu, īslaicīgu pH pazemināšanos; tomēr netika novērotas izmērāmas šķīstošā kalcija koncentrācijas izmaiņas. Tādējādi ultraskaņas iedarbības laikā kazeīna micellas svaigā vājpienā saglabājās stabilas. Līdzīgi rezultāti tika iegūti atjaunotam micelārajam kazeīnam, savukārt, palielinoties sūkalu olbaltumvielu saturam, tika novērotas lielākas viskozitātes izmaiņas. Kontrolētu ultraskaņas izmantošanu var lietderīgi izmantot, lai novērstu apstrādes izraisītu olbaltumvielu agregāciju, neietekmējot kazeīna micellu dabisko stāvokli.” [Chandrapala et al. 2012]

Augstas intensitātes ultraskaņas ietekme uz piena uzturvielām un mikrobiālo stabilitāti

Razavi un Kenari (2020) pētīja augstas intensitātes ultraskaņas ietekmi kombinācijā ar saudzīgu termisko apstrādi, lai inaktivētu mikroorganismus un enzīmus, kas izraisa pārtikas bojāšanos un mazina tās drošumu. Pētījuma mērķis bija novērtēt ultraskaņas apstrādes kā alternatīvas augstas temperatūras termiskajai apstrādei ietekmi uz mikroorganismu skaitu, lipīdu oksidāciju kā piena kvalitātes rādītāju un vitamīniem kā piena uzturvērtības raksturlielumiem. Rezultāti parādīja, ka ultraskaņa spēja samazināt piena mikrobiālo slodzi un izraisīja mazākas vitamīnu izmaiņas nekā parastā termiskā apstrāde. Šajā ziņā apstrāde ar ultraskaņas zondi tika atzīta par pārāku un visefektīvāko pie 75% intensitātes. Piena pasterizācijai kā nedestruktīvs process ir ieteikta apstrāde ar ultraskaņas zondi 55°C temperatūrā un pie 75% intensitātes 10 minūtes.

Augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatori siera ražošanai

Hielscher Ultrasonics ir ilggadēja pieredze jaudas ultraskaņas izmantošanā pārtikas un dzērienu rūpniecībā, kā arī daudzās citās rūpniecības nozarēs. Mūsu ultraskaņas procesori ir aprīkoti ar viegli tīrāmām sonotrodēm un plūsmas šūnām (ar produktu saskarē esošajām daļām), ko var tīrīt uz vietas (CIP) un sterilizēt uz vietas (SIP). Hielscher Ultrasonics rūpnieciskie ultraskaņas procesori spēj nodrošināt ļoti augstas amplitūdas. Amplitūdas līdz pat 200µm var viegli uzturēt nepārtrauktā 24/7 darbībā. Augstas amplitūdas ir svarīgas izturīgāku mikroorganismu (piemēram, grampozitīvo baktēriju) inaktivēšanai. Vēl augstāku amplitūdu nodrošināšanai ir pieejamas īpaši pielāgotas ultraskaņas sonotrodes. Visas sonotrodes un ultraskaņas plūsmas šūnu reaktorus var darbināt paaugstinātā temperatūrā un spiedienā, kas ļauj droši veikt apstrādi ar ultraskaņu kombinācijā ar siltumu un spiedienu un nodrošina ļoti efektīvu pasterizāciju.
Modernākās tehnoloģijas, augsta veiktspēja un pārdomāta programmatūra padara Hielscher Ultrasonics iekārtas par uzticamiem darba zirgiem jūsu pārtikas pasterizācijas līnijā. Pateicoties nelielajai aizņemtajai platībai un daudzveidīgajām uzstādīšanas iespējām, Hielscher ultraskaņas iekārtas var viegli integrēt esošajās ražošanas līnijās vai uzstādīt tajās modernizācijas laikā.
Sazinieties ar mums jau tagad, lai uzzinātu vairāk par mūsu ultraskaņas homogenizācijas sistēmu īpašībām un iespējām. Mēs labprāt apspriedīsim ar jums to izmantošanu jūsu siera ražošanas procesā!

Tālāk redzamā tabula sniedz priekšstatu par mūsu ultraskaņas iekārtu aptuveno apstrādes jaudu: