Ar ultraskaņas apstrādi uzlabota piena šķelšanās

Piena sasmalcināšana ar ultraskaņu ir inovatīvs pārstrādes paņēmiens, kas uzlabo produktu kvalitāti un ražošanas efektivitāti. Piena apstrāde ar ultraskaņu pirms koagulācijas ir pierādījusi, ka tā var optimizēt siera siera ražošanas saturošo posmu. Zemas frekvences un lielas jaudas ultraskaņa var mainīt piena olbaltumvielu un kazeīna micellu struktūru, tādējādi uzlabojot gēla veidošanos siera recināšanas laikā. Šī iedarbība padara sonikāciju par iedarbīgu metodi piena tehnoloģiju speciālistiem, kas cenšas uzlabot piena pārstrādes operācijas un palielināt siera ražošanas efektivitāti un konsekvenci.

Siera ražošanas siera recināšanas nozīme

Siera ražošanas pirmais posms ir siera recināšanas pirmais posms. Šī procesa laikā enzīms himozīns sašķeļ κ-kazeīna molekulas, ļaujot kazeīna micelām agregēties un veidot trīsdimensiju gēla tīklu, kas kļūst par siera recekli. Šī gēla tīkla kvalitāte tieši ietekmē:

• Želetēšanas laiks
• Biezpiena cietība
• Biezpiena sacietēšanas ātrums
• Gēla mikrostruktūra un savienojamība

Šie parametri nosaka, cik efektīvi pienu var pārvērst sierā, un galu galā ietekmē iznākumu, konsistenci un pārstrādes rādītājus.
Tomēr piena sasmalcināšanas īpašības var atšķirties tādu faktoru dēļ kā olbaltumvielu sastāvs, kalcija līdzsvars, pH un kazeīna micelārā struktūra. Tāpēc tehnoloģijas, kas uzlabo vai stabilizē šīs īpašības, piena pārstrādātājiem var sniegt ievērojamu vērtību.

Kā ultraskaņa uzlabo piena ievilkšanu

Ultrasound processing works by transmitting low-frequency ultrasound waves (>20 kHz) into liquid media. This generates acoustic cavitation, where microscopic bubbles form and collapse rapidly, creating localized mechanical forces, turbulence, and microjets in the liquid.
Ar šo mehānisko iedarbību var mainīt piena olbaltumvielu fizikālo struktūru, neizmantojot augstas temperatūras.
Liu et al. (2014) pētījumi pierādīja, ka vājpiena ultraskaņas iedarbība ar 20 kHz frekvenci pirms siera fermentācijas ievērojami uzlabo piena želejveida īpašības.

Pētījums parādīja, ka ultraskaņas terapija:

• Samazināts siera fermenta koagulācijai nepieciešamais želejas veidošanās laiks.
• Palielināts biezpiena cietēšanas ātrums
• Izgatavoti spēcīgāki želejas veidi ar augstāku biezpiena stingrību.
• Uzlabota himozīna gela tīkla savienojamība

Šie uzlabojumi tika skaidroti ar ultraskaņas izraisītām piena olbaltumvielu un kazeīna micelārās struktūras izmaiņām.
Tādi paši secinājumi ir aprakstīti augšupielādētajā pētījumā, kurā ziņots, ka ar ultraskaņu apstrādātam pienam, kura pH vērtība ir 8, un atkārtoti noregulētam līdz pH 6,7, tika novēroti visizteiktākie koagulācijas rādītāju uzlabojumi.

Galvenie strukturālie efekti pienā

Ultraskaņas apstrāde vairākos veidos izmaina piena olbaltumvielu mikrostruktūru. Saskaņā ar pētījumu un saistītajiem pētījumiem:

• Kazeīna micel izmēru samazināšanās kavitācijas izraisīto mehānisko spēku ietekmē
• Mazāku olbaltumvielu agregātu veidošanās
• Lielāka kazeīna daļiņu virsmas platība
• Pastiprināta proteīnu mijiedarbība koagulācijas laikā

Šīs strukturālās izmaiņas nodrošina efektīvāku agregāciju pēc himozīna pievienošanas.

Pētījumā minētie rezultāti liecina par ievērojamiem veiktspējas uzlabojumiem. Piemēram:

1. Želetēšanas laiks samazinājās no aptuveni 40 minūtēm neapstrādātā pienā līdz aptuveni 28 minūtēm ultraskaņu apstrādātā pienā.
2. Biezpiena cietība palielinājās vairākas reizes, salīdzinot ar neapstrādātu kontroli.
3. Bieži vien ievērojami palielinājās biezpiena cietēšanas ātrums

Šīs izmaiņas tieši izpaužas kā ātrāka un izturīgāka recekļa veidošanās siera ražošanas laikā.

Ultraskaņas renetēšana: Priekšrocības piena un siera ražotājiem

Rūpnieciskajā piena pārstrādē ultraskaņas uzlabotas sālīšanas potenciālās priekšrocības ir ievērojamas.

ātrāka apstrāde

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

• Īsāks koagulācijas laiks
• Ātrāka biezpiena veidošanās
• Potenciāli lielāka ražošanas līniju caurlaides spēja

Uzlabota biezpiena struktūra

Ultraskaņas iedarbības rezultātā veidojas blīvāks un savstarpēji ciešāk saistīts olbaltumvielu tīkls, kas ļauj iegūt biezpienu.

Tas var veicināt:

• Uzlabota biezpiena apstrāde
• Labāka sūkalu atdalīšana
• Uzlabota tekstūras kontrole

Lielāka ražošanas efektivitāte

Spēcīgāki želejas un ātrāka koagulācija var nodrošināt:

• Lielāks siera ražas potenciāls
• Samazināts apstrādes laiks
• Konsekventāka produktu kvalitāte

Šīs priekšrocības ir īpaši svarīgas liela mēroga siera ražošanā, kur nelieli procesa efektivitātes uzlabojumi var radīt ievērojamus ekonomiskos ieguvumus.

Ultraskaņa kā beztermiska piena pārstrādes tehnoloģija

Viens no vispievilcīgākajiem ultraskaņas piena apstrādes aspektiem ir tas, ka to uzskata par netermisku vai maigu apstrādes tehnoloģiju.
Atšķirībā no tradicionālās termiskās apstrādes ultraskaņa var mainīt proteīnu strukturālās īpašības, izmantojot nevis augstas temperatūras, bet gan mehānisku kavitācijas efektu. Tas palīdz saglabāt piena komponentu funkcionālās un uzturvērtības īpašības.
Jaunākajos pārskatos uzsvērts, ka ultraskaņa ir efektīvs un uzticams paņēmiens proteīnu funkcionalitātes un želejēšanas procesu kontrolei piena sistēmās, tostarp siera un raudzētu piena produktu ražošanā.
Piena produktu tehnologiem tas paver iespējas pielāgot piena funkcionalitāti, neapdraudot produkta kvalitāti.

Rūpnieciskā ieviešana piena pārstrādes uzņēmumos

Tā kā pētniecība no laboratorijas pētījumiem virzās uz rūpniecisko pielietojumu, iekārtu uzticamība un atbilstība pārtikas nekaitīguma prasībām kļūst par būtiskiem apsvērumiem.
Rūpnieciskās sonikācijas sistēmas, piemēram, Hielscher Ultrasonics izstrādātās sistēmas, ir izstrādātas, lai nodrošinātu higiēnisku dizainu un drošu uzstādīšanu pārtikas pārstrādes vidē. Šādas sistēmas var darboties saskaņā ar cGMP un FDA vadlīnijām, un pārtikas pārstrādes lietojumus var validēt un sertificēt, izmantojot neatkarīgu trešo pušu testus.
Hielscher sonikatori ir viegli savienojami ar tehnoloģisko iekārtu programmatūru un vienmērīgi integrējas esošajās ražošanas līnijās. Automatizēta ultraskaņas procesa parametru datu reģistrēšana nodrošina uzraudzību un kvalitātes kontroli saskaņā ar cGMP vadlīnijām.
Tas padara ultraskaņas piena apstrādi par praktisku tehnoloģiju komerciālām piena pārstrādes rūpnīcām, kas meklē procesu inovācijas.
Piena tehnoloģiju speciālistiem un siera ražotājiem šī pieeja ir uzticams solis ceļā uz efektīvākiem, kontrolējamākiem un inovatīvākiem siera ražošanas procesiem.

Zemāk redzamajā tabulā ir sniegta norāde par mūsu ultrasonikatoru aptuveno apstrādes jaudu:

Projektēšana, ražošana un konsultācijas – Kvalitāte ražots Vācijā

Hielscher ultrasonikatori ir labi pazīstami ar saviem augstākajiem kvalitātes un dizaina standartiem. Robustums un viegla darbība ļauj vienmērīgi integrēt mūsu ultrasonikatorus rūpnieciskajās iekārtās. Hielscher ultrasonikatori viegli apstrādā neapstrādātus apstākļus un prasīgu vidi.
Hielscher Ultrasonics ir ISO sertificēts uzņēmums un īpašu uzsvaru liek uz augstas veiktspējas ultrasonikatoriem, kas piedāvā vismodernākās tehnoloģijas un lietotājdraudzīgumu. Protams, Hielscher ultrasonikatori atbilst CE prasībām un atbilst UL, CSA un RoHs prasībām.