Verbeterde kaasproductie met Power Ultrasonics

De productie van verschillende soorten kaas, zoals harde kazen, zachte kazen en wrongel, gemaakt van verschillende soorten melk (zoals koe-, geiten-, schapen-, buffel- en kamelenmelk) kan efficiënt worden verbeterd door middel van sonisatie. De toepassing van ultrageluid met hoge intensiteit versnelt de homogenisatie, fermentatie en rijping, verbetert de microbiële stabiliteit en heeft positieve effecten op de voedingswaarde en textuur.

Ultrasoon geluid met hoge intensiteit verbetert de kaasproductie

Ultrasone voedselverwerking is een gevestigde technologie om de homogenisatie van melk en de fermentatie bij de productie van kaas te verbeteren. Bovendien kan sonicatie in combinatie met milde warmtebehandeling – bekend als thermosonicatie – wordt gebruikt als alternatief voor traditionele pasteurisatie op basis van hitte, waardoor voedingsstoffen zoals vitaminen, aminozuren en vetten worden beschermd tegen thermische degradatie. De kaasproductie op basis van melk of wei kan aanzienlijk worden geïntensiveerd en verbeterd door de toepassing van ultrasoon geluid met een hoge intensiteit en lage frequentie.

Ultrasoon is met succes toegepast op kaasproductieprocessen van runder-? koemelk, schapenmelk, buffelmelk, geitenmelk, kamelenmelk en paardenmelk.
Ultrasoon gestimuleerde kaasproductie kan worden gebruikt voor verschillende kaassoorten, waaronder cheddarkaas, feta, roomkaas, kwark, Mexicaanse panela kaas, Latijns-Amerikaanse zachte kaas en andere kaasspecialiteiten.
De effecten van laagfrequent ultrageluid met hoge intensiteit op melk bij de kaasproductie omvatten een toename in gelsterkte en gelhardheid, de versnelling van gelvorming, toename van het specifieke oppervlak, vermindering van de hardheid van de wrongel, de kleine en gelijkmatige deeltjesgrootteverdeling van vetbolletjes en een groter watervasthoudend vermogen.
Ook de ultrasoon verhoogde homogeniteit en de gelijkmatigere verdeling van de melkvetbolletjes verbeteren de kaaskwaliteit. Zo vertoonden wrongeleigenschappen van geitenmelk met renine na 10 minuten ultrasoonbehandeling een dichter gel-verknoopt netwerk, wat resulteerde in een meer homogene microstructuur met overvloedige poriën. Het is opmerkelijk dat deze poriën aanzienlijk kleiner waren dan die in de melkwrongel zonder sonicatie. Dit suggereert dat de wrongel van geitenmelk die met ultrageluid is behandeld, een grotere stevigheid vertoont en waarden van G'max (maximale waarde voor de opslagmodulus) registreert die hoger zijn dan 100 Pa, zelfs hoger dan die gerapporteerd in koemelk. Een soortgelijk effect werd waargenomen in de kleefkracht (de sterkte van de interne bindingen van het monster). Daarom kan worden aangenomen dat echografie met hoge intensiteit sterke interacties tussen de componenten van de melk bevordert, waardoor de instellingseigenschappen worden verbeterd. (cf. Carrillo-Lopez et al. 2021)

Ultrasone effecten op de productie van verschillende kazen

De effecten van ultrageluid met hoge intensiteit op zuivelverwerking en kaasproductie zijn intensief bestudeerd.
Verhoogde kaasopbrengst: De sonificatie van verse rauwe melk met de ultrasone UP400S tijdens de productie van panela kaas resulteerde in een verhoogde kaasopbrengst (%), ondanks een toename van het exsudaat. Gele tinten en kleuring in kaas wordt bevorderd door HIU bij 10 min. Maar L*-, a*- en C*-kleurcoördinaten worden niet beïnvloed. De pH steeg van 6,6 naar 6,74 na 5 minuten ultrasoonbehandeling, maar daalde na 10 minuten (vgl. Carrillo-Lopez et al., 2020).
Verbeterde kaastextuur: Wat betreft onderzoeken op kaas, meldden Bermúdez-Aguirre en Barbosa-Cánovas dat verse kaas van melk die thermosonisch is behandeld (met behulp van de Hielscher UP400S – 400 W, 24 kHz, 63 °C, 30 minuten) was zachter en brosser dan kaas van de controlemelk (zonder thermosonisatie). Deze eigenschappen resulteerden in een gemakkelijker te verkruimelen kaas, wat een gewenst kenmerk is van verse kaas. Deze auteurs verklaarden dit gedrag door op te merken dat de microstructuur van thermosonische melkkaas een homogenere structuur vertoonde in vergelijking met niet-gethermoniseerde melkkaas. Bovendien merkten ze op dat thermosonicatie de homogenisatie van eiwitten en vet verbeterde en de retentie van watermoleculen in de matrix verhoogde. Er kan dus worden aangenomen dat HIU sterke interacties tussen de bestanddelen van de melk bevordert, waardoor de zeteigenschappen verbeteren.

Invloed van ultrasoon op zuivel: Viscositeit & Reologie, homogeniteit, microbiële activiteit

Zuivelproducten worden gemaakt van dierlijke melk, zoals koeien-, schapen-, geiten-, buffel-, paarden- of kamelenmelk. Na het oogsten kan de melk verwerkt worden tot verschillende producten, zoals gehomogeniseerde en magere melk, yoghurt, room, boter, kaas, wei, caseïne of melkpoeder. Koemelk is de belangrijkste grondstof voor de zuivelindustrie met een wereldwijde productie van 542.069.000 ton/jaar.[Gerosa et al. 2012].
Wei (melkserum) is een bijproduct van kaas- of caseïneproductie. Het bestaat voornamelijk uit globinevormers α-lactalbumine (~65%), β-lactoglobuline (~25%), evenals kleine hoeveelheden serumalbumine (~8%) en immunoglobines. Wei-eiwitten zijn bolvormige eiwitten die kunnen worden geëxtraheerd uit wei.
Melkpoeder wordt verwerkt door sproeidrogers om de melk te drogen en te verdampen en zo zuiver melkpoeder te verkrijgen. Vanwege het extreem hoge energieverbruik van sproeidrogers is een hoge vaste concentratie van de vloeistof belangrijk om de efficiëntie van het proces te optimaliseren.

“Monsters van verse magere melk, gereconstitueerde micellaire caseïne en caseïnepoeder werden gesonificeerd bij 20 kHz om het effect van ultrasone trillingen te onderzoeken. Voor verse magere melk was de gemiddelde grootte van de resterende vetbolletjes na 60 minuten sonicatie met ongeveer 10 nm verminderd; Er werd echter vastgesteld dat de grootte van de caseïnemicellen ongewijzigd bleef. Een kleine toename van oplosbaar wei-eiwit en een overeenkomstige afname van de viscositeit trad ook op binnen de eerste paar minuten van sonicatie, wat kan worden toegeschreven aan het uiteenvallen van caseïne-wei-eiwitaggregaten. Er konden geen meetbare veranderingen in het gehalte aan vrije caseïne worden gedetecteerd in ultragecentrifugeerde magere melkmonsters die tot 60 minuten werden gesoniseerd. Een kleine, tijdelijke daling van de pH was het gevolg van sonicatie; Er werd echter geen meetbare verandering in de concentratie van oplosbaar calcium waargenomen. Daarom waren caseïnemicellen in verse magere melk stabiel tijdens de blootstelling aan ultrasone trilling. Vergelijkbare resultaten werden verkregen voor gereconstitueerde micellaire caseïne, terwijl grotere viscositeitsveranderingen werden waargenomen naarmate het wei-eiwitgehalte werd verhoogd. Gecontroleerde toepassing van ultrageluid kan nuttig worden toegepast om procesgeïnduceerde eiwitaggregatie om te keren zonder de oorspronkelijke toestand van caseïnemicellen te beïnvloeden.” [Chandrapala et al. 2012]

Effecten van ultrageluid met hoge intensiteit op voedingsstoffen en microbiële stabiliteit van melk

Razavi en Kenari (2020) onderzochten de invloed van ultrageluid met hoge intensiteit in combinatie met een mild warmtebehandelingsproces om microben en enzymen te deactiveren die leiden tot bederf en aantasting van de veiligheid in voedingsmiddelen. Het doel van hun onderzoek was het evalueren van het effect van ultrageluid als alternatief voor hittebehandeling bij hoge temperatuur op het aantal bacteriën, lipideoxidatie als kwalitatieve parameter en vitaminen als voedingskenmerken van melk. De resultaten toonden aan dat ultrageluid in staat was om de microbiële belasting van melk te verminderen en minder veranderingen in vitaminen teweegbracht dan melk die werd behandeld met conventionele hittebehandeling. In dit opzicht bleek sonificatie met een ultrasone sonde superieur en het meest effectief te zijn bij een intensiteit van 75%. Het gebruik van een ultrasone sonde bij 55°C en 75% intensiteit gedurende 10 minuten wordt aanbevolen als een niet-destructief proces voor melkpasteurisatie.

Ultrasone homogenisatoren met hoge prestaties voor kaasproductie

Hielscher Ultrasonics heeft jarenlange ervaring in de toepassing van ultrageluid in de voedingsmiddelenindustrie. & drankenindustrie en vele andere industriële branches. Onze ultrasoonprocessoren zijn uitgerust met eenvoudig te reinigen (clean-in-place CIP? sterilize-in-place SIP) sonotrodes en flowcellen (de natte delen). Hielscher ultrasoontechniek’ Industriële ultrasone processoren kunnen zeer hoge amplitudes leveren. Amplitudes tot 200 µm kunnen gemakkelijk continu worden gebruikt in een 24/7 bedrijf. Hoge amplitudes zijn belangrijk om resistente microben te inactiveren (bijv. Gram-positieve bacteriën). Voor nog hogere amplitudes zijn op maat gemaakte ultrasone sonotroden beschikbaar. Alle sonotrodes en ultrasone flowcelreactoren kunnen onder verhoogde temperaturen en druk werken, wat een betrouwbare thermo-mano-sonisatie en zeer effectieve pasteurisatie mogelijk maakt.
Geavanceerde technologie, hoge prestaties en geavanceerde software maken Hielscher Ultrasonics’ betrouwbare werkpaarden in uw voedselpasteurisatielijn. Met een kleine voetafdruk en veelzijdige installatiemogelijkheden kunnen Hielscher ultrasoonapparaten eenvoudig worden geïntegreerd of achteraf worden ingebouwd in bestaande productielijnen.
Neem contact met ons op voor meer informatie over de functies en mogelijkheden van onze ultrasone homogenisatiesystemen. We bespreken graag uw kaastoepassing met u!

De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines: