Ar ultraskaņas apstrādi uzlabota piena recināšana ar siera fermentu

Piena recināšana ar siera fermentu, izmantojot ultraskaņu, ir inovatīva apstrādes metode produktu kvalitātes un ražošanas efektivitātes uzlabošanai. Piena apstrāde ar ultraskaņu pirms koagulācijas ir parādījusi ievērojamu potenciālu recināšanas posma optimizēšanai siera ražošanā. Zemas frekvences lielas jaudas ultraskaņa var mainīt piena olbaltumvielu un kazeīna micellu struktūru, uzlabojot gēla veidošanos recināšanas laikā. Šī iedarbība padara apstrādi ar ultraskaņu par iedarbīgu metodi piena pārstrādes tehnologiem, kuri vēlas uzlabot piena pārstrādes procesus un palielināt siera ražošanas efektivitāti un vienmērīgumu.

Recināšanas ar siera fermentu nozīme siera ražošanā

Recināšana ar siera fermentu ir izšķiroši svarīgs pirmais posms siera ražošanā. Šajā procesā enzīms himozīns šķeļ κ-kazeīna molekulas, ļaujot kazeīna micellām agregēties un veidot trīsdimensiju gēla tīklu, kas kļūst par siera recekli. Šī gēla tīkla kvalitāte tieši ietekmē:

• Gēla veidošanās laiku
• Recekļa stingrību
• Recekļa stingrības pieauguma ātrumu
• Gēla mikrostruktūru un savstarpējo sasaisti

Šie parametri nosaka, cik efektīvi pienu var pārvērst sierā, un galu galā ietekmē iznākumu, tekstūru un pārstrādes efektivitāti.
Tomēr piena recināšanas īpašības var atšķirties atkarībā no tādiem faktoriem kā olbaltumvielu sastāvs, kalcija līdzsvars, pH un kazeīna micellu struktūra. Tādēļ tehnoloģijas, kas uzlabo vai stabilizē šīs īpašības, var sniegt ievērojamus ieguvumus piena pārstrādātājiem.

Kā ultraskaņa uzlabo piena recināšanu ar siera fermentu

Apstrāde ar ultraskaņu darbojas, ievadot zemas frekvences ultraskaņas viļņus (>20 kHz) šķidrā vidē. Tas izraisa akustisko kavitāciju, kuras laikā veidojas un strauji sabrūk mikroskopiski burbuļi, šķidrumā radot lokalizētus mehāniskos spēkus, turbulenci un mikrostrūklas.
Šī mehāniskā iedarbība var mainīt piena olbaltumvielu fizisko struktūru, neprasot augstu temperatūru.
Liu un līdzautoru (2014) pētījums parādīja, ka vājpiena apstrāde ar 20 kHz ultraskaņu pirms recināšanas ar siera fermentu būtiski uzlaboja piena gēla veidošanās īpašības.

Pētījums parādīja, ka apstrāde ar ultraskaņu:

• Saīsināja gēla veidošanās laiku, kas nepieciešams koagulācijai ar siera fermentu
• Palielināja recekļa stingrības pieauguma ātrumu
• Radīja izturīgākus gēlus ar lielāku recekļa stingrību
• Uzlabojusi ar siera fermentu veidotā gēla tīkla savstarpējo sasaisti

Šie uzlabojumi tika skaidroti ar ultraskaņas izraisītām pārmaiņām piena olbaltumvielās un kazeīna micellu struktūrā.
Tie paši konstatējumi ir aprakstīti augšupielādētajā pētījumā, kurā ziņots, ka pienam, kas apstrādāts ar ultraskaņu pie pH 8 un kura pH pēc tam atkārtoti noregulēts līdz 6,7, bija visizteiktākie koagulācijas uzlabojumi.

Galvenās strukturālās pārmaiņas pienā

Apstrāde ar ultraskaņu vairākos veidos maina piena olbaltumvielu mikrostruktūru. Saskaņā ar šo un saistītajiem pētījumiem:

• Kazeīna micellu izmēra samazināšanās kavitācijas izraisīto mehānisko spēku ietekmē
• Mazāku olbaltumvielu agregātu veidošanās
• Kazeīna daļiņu virsmas laukuma palielināšanās
• Pastiprināta olbaltumvielu mijiedarbība koagulācijas laikā

Šīs strukturālās pārmaiņas nodrošina efektīvāku agregāciju pēc siera fermenta pievienošanas.

Pētījumā ziņotie rezultāti liecina par krasiem procesa efektivitātes uzlabojumiem. Piemēram:

1. Gēla veidošanās laiks samazinājās no aptuveni 40 minūtēm neapstrādātā pienā līdz aptuveni 28 minūtēm ar ultraskaņu apstrādātā pienā
2. Recekļa stingrība palielinājās vairākas reizes salīdzinājumā ar neapstrādāto kontrolparaugu
3. Recekļa stingrības pieauguma ātrums būtiski palielinājās

Šīs pārmaiņas tieši nodrošina ātrāku un stabilāku recekļa veidošanos siera ražošanas laikā.

Recināšana ar siera fermentu, izmantojot ultraskaņu: priekšrocības piena produktu un siera ražotājiem

Rūpnieciskajā piena pārstrādē ar ultraskaņu uzlabotas recināšanas iespējamie ieguvumi ir ievērojami.

Ātrāka pārstrāde

Ultraskaņa saīsina gēla veidošanās laiku, kas var paātrināt siera ražošanas sākumposmus.

• Īsāks koagulācijas laiks
• Ātrāka recekļa veidošanās
• Potenciāli lielāka ražošanas līniju caurlaidspēja

Uzlabota recekļa struktūra

Apstrāde ar ultraskaņu veido blīvāku olbaltumvielu tīklu ar ciešākām savstarpējām saitēm, radot stingrākus recekļus.

Tas var veicināt:

• Vieglāku recekļa apstrādi
• Labāku sūkalu atdalīšanu
• Labāku tekstūras kontroli

Paaugstināta ražošanas efektivitāte

Stingrāki geli un ātrāka koagulācija var nodrošināt:

• Lielāku potenciālo siera iznākumu
• Īsāku apstrādes laiku
• Vienmērīgāku produkta kvalitāti

Šīs priekšrocības ir īpaši nozīmīgas siera lielražošanā, kur nelieli procesa efektivitātes uzlabojumi var radīt ievērojamus ekonomiskus ieguvumus.

Ultraskaņa kā netermiska piena produktu apstrādes tehnoloģija

Viens no pievilcīgākajiem piena apstrādes ar ultraskaņu aspektiem ir tas, ka to uzskata par netermisku vai saudzīgu apstrādes tehnoloģiju.
Atšķirībā no tradicionālās termiskās apstrādes ultraskaņa var mainīt olbaltumvielu strukturālās īpašības ar kavitācijas mehānisko iedarbību, nevis augstu temperatūru. Tas palīdz saglabāt piena sastāvdaļu funkcionālās īpašības un uzturvērtību.
Jaunākajos pārskatos ultraskaņa izcelta kā efektīva un uzticama metode olbaltumvielu funkcionālo īpašību un gelu veidošanās procesu kontrolei piena produktu sistēmās, tostarp sierā un raudzētos piena produktos.
Piena pārstrādes tehnologiem tas paver iespējas pielāgot piena funkcionālās īpašības, nepasliktinot produkta kvalitāti.

Rūpnieciska ieviešana piena pārstrādes uzņēmumos

Pētījumiem attīstoties no laboratorijas izpētes līdz rūpnieciskam pielietojumam, iekārtu uzticamība un atbilstība pārtikas nekaitīguma prasībām kļūst par būtiskiem apsvērumiem.
Rūpnieciskās ultraskaņas apstrādes sistēmas, piemēram, Hielscher Ultrasonics izstrādātās sistēmas, ir projektētas, ievērojot higiēniskas konstrukcijas principus un paredzot drošu uzstādīšanu pārtikas pārstrādes vidē. Šādas sistēmas var darbināt atbilstoši cGMP un FDA vadlīnijām, un to pielietojumu pārtikas pārstrādē var validēt un sertificēt, veicot neatkarīgas trešās puses pārbaudes.
Hielscher ultraskaņas iekārtas ir viegli savienojamas ar pārstrādes uzņēmuma programmatūru un nevainojami iekļaujas esošajās ražošanas līnijās. Ultraskaņas procesa parametru datu automātiska reģistrēšana nodrošina uzraudzību un kvalitātes kontroli atbilstoši cGMP vadlīnijām.
Tas padara piena apstrādi ar ultraskaņu par praktisku tehnoloģiju komerciāliem piena pārstrādes uzņēmumiem, kas vēlas ieviest procesu inovācijas.
Piena pārstrādes tehnologiem un siera ražotājiem šī pieeja ir uzticams apstrādes posms ceļā uz efektīvākiem, labāk kontrolējamiem un inovatīvākiem siera ražošanas procesiem.

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

Projektēšana, ražošana un konsultācijas – Vācijā radīta kvalitāte

Hielscher ultraskaņas ierīces ir labi pazīstamas ar visaugstākajiem kvalitātes un konstrukcijas standartiem. Izturība un vienkārša lietošana ļauj mūsu ultraskaņas ierīces viegli integrēt rūpnieciskajās iekārtās. Hielscher ultraskaņas ierīces viegli tiek galā ar skarbiem apstākļiem un prasīgu darba vidi.
Hielscher Ultrasonics ir ISO sertificēts uzņēmums, kas īpašu uzmanību pievērš augstas veiktspējas ultraskaņas ierīcēm ar vismodernākajām tehnoloģijām un lietotājam ērtu vadību. Protams, Hielscher ultraskaņas ierīces atbilst CE prasībām un izpilda UL, CSA un RoHs prasības.