Ulepszona produkcja sera za pomocą ultradźwięków mocy

Produkcja różnych rodzajów sera, takich jak twarde sery, miękkie sery i twaróg, wykonane z różnych rodzajów mleka (np. krowy, kozy, owce, bawoły, mleko wielbłądzie itp.) może być skutecznie poprawiona przez sonikację. Zastosowanie ultradźwięków o wysokiej intensywności przyspiesza homogenizację, fermentację i dojrzewanie, poprawia stabilność mikrobiologiczną i wykazuje pozytywny wpływ na wartość odżywczą i teksturę.

Ultradźwięki o wysokiej intensywności poprawiają produkcję sera

Ultradźwiękowe przetwarzanie żywności jest dobrze ugruntowaną technologią poprawiającą homogenizację mleka i fermentację w produkcji sera. Ponadto, sonikacja w połączeniu z łagodną obróbką cieplną – znany jako termosonikacja – jest stosowany jako alternatywa dla tradycyjnej pasteryzacji termicznej, zapobiegając w ten sposób degradacji termicznej składników odżywczych, takich jak witaminy, aminokwasy i tłuszcze. Produkcja sera z mleka lub serwatki może być znacznie zintensyfikowana i ulepszona dzięki zastosowaniu ultradźwięków o wysokiej intensywności i niskiej częstotliwości.

Wpływ ultradźwięków o wysokiej intensywności na strukturę mleka i skrzepu w produkcji sera

Ultradźwięki zostały z powodzeniem zastosowane w procesach produkcji sera przy użyciu mleka krowiego, owczego, bawolego, koziego, wielbłądziego i końskiego.
Ultradźwiękowo promowana produkcja sera może być wykorzystywana do produkcji szerokiej gamy odmian sera, w tym sera cheddar, sera feta, sera śmietankowego, twarogu, meksykańskiego sera panela, hiszpańskiego sera miękkiego i innych serów specjalnych.
Wpływ ultradźwięków o niskiej częstotliwości i wysokiej intensywności na mleko podczas produkcji sera obejmuje zwiększoną wytrzymałość i twardość żelu, przyspieszone tworzenie żelu, zwiększoną powierzchnię właściwą, zmniejszoną jędrność skrzepu, mniejszy i bardziej jednolity rozkład wielkości cząstek kuleczek tłuszczu oraz zwiększoną zdolność zatrzymywania wody.
Wywołana ultradźwiękami poprawa jednorodności i bardziej równomierny rozkład kuleczek tłuszczu mlecznego dodatkowo poprawiają jakość sera. Na przykład badania nad kozim mlekiem zsiadłym z renniną wykazały, że po 10 minutach ultradźwięków powstały żel wykazywał gęstszą, usieciowaną strukturę sieci. Spowodowało to powstanie bardziej jednorodnej mikrostruktury z licznymi porami, które były znacznie mniejsze niż te obserwowane w zsiadłym mleku nie poddanym działaniu ultradźwięków.
Te różnice strukturalne sugerują, że zsiadłe mleko kozie poddane działaniu ultradźwięków wykazuje większą jędrność, z wartościami G'max (maksymalny moduł magazynowania) przekraczającymi 100 Pa - wartościami nawet wyższymi niż te zgłaszane dla mleka krowiego. Podobną poprawę zaobserwowano w przyczepności (siła wewnętrznych wiązań w próbce). Ogólnie rzecz biorąc, wyniki te wskazują, że ultradźwięki o wysokiej intensywności promują silniejsze interakcje między składnikami mleka, poprawiając w ten sposób właściwości wiązania mleka podczas produkcji sera (por. Carrillo-Lopez i in., 2021).

Sonikacja wspomaga również zaprawianie mleka podpuszczką. Czytaj więcej!

Wpływ ultradźwięków na produkcję serów

Wpływ ultradźwięków o wysokiej intensywności na przetwarzanie mleka i produkcję sera był intensywnie badany.
Zwiększona wydajność sera: Sonikacja świeżego surowego mleka za pomocą ultrasonografu UP400S podczas produkcji sera panela spowodowała wzrost wydajności sera (%), pomimo wzrostu wysięku. Żółte odcienie i zabarwienie sera są promowane przez HIU po 10 minutach. Ale nie ma to wpływu na współrzędne kolorów L *, a * ani C *. pH wzrosło z 6,6 do 6,74 po 5 minutach ultradźwięków, ale zmniejszyło się po 10 minutach (por. Carrillo-Lopez i in., 2020).
Poprawiona tekstura sera: W odniesieniu do badań przeprowadzonych na serze, Bermúdez-Aguirre i Barbosa-Cánovas poinformowali, że świeży ser uzyskany z mleka poddanego termosonikacji (przy użyciu metody Hielscher UP400S – 400 W, 24 kHz, 63 °C, 30 min) był bardziej miękki i kruchy niż ser z mleka kontrolnego (bez termosonikacji). Te cechy spowodowały, że ser łatwiej się kruszył, co jest pożądanym atrybutem świeżego sera. Autorzy wyjaśnili to zachowanie, zauważając, że mikrostruktura sera z mleka poddanego termosonizacji miała bardziej jednorodną strukturę w porównaniu do sera z mleka niepoddanego termosonizacji. Ponadto zauważyli, że termosonikacja poprawiła homogenizację białek i tłuszczu oraz zwiększyła retencję cząsteczek wody w matrycy. W związku z tym można założyć, że HIU promuje silne interakcje między składnikami mleka, poprawiając właściwości wiązania.

Wpływ ultradźwięków na nabiał: Lepkość & Reologia, jednorodność, aktywność drobnoustrojów

Produkty mleczne są wytwarzane z mleka zwierzęcego, np. krowiego, owczego, koziego, bawolego, końskiego lub wielbłądziego. Po zebraniu mleko może być przetwarzane na różne produkty, takie jak mleko homogenizowane i odtłuszczone, jogurt, śmietana, masło, ser, serwatka, kazeina lub mleko w proszku. Mleko krowie jest najważniejszym surowcem dla przemysłu mleczarskiego, którego światowa produkcja wynosi 542 069 000 ton/rok.[Gerosa et al. 2012].
Serwatka (surowica mleczna) jest produktem ubocznym produkcji sera lub kazeiny. Składa się głównie z globinstagenów α-laktoalbuminy (~65%), β-laktoglobuliny (~25%), a także z niewielkich ilości albuminy surowicy (~8%) i immunoglobin. Białka serwatkowe są białkami kulistymi, które mogą być ekstrahowane z serwatki.
Mleko w proszku jest przetwarzane za pomocą suszarek rozpyłowych w celu wysuszenia i odparowania mleka w celu uzyskania czystego, suchego mleka w proszku. Ze względu na niezwykle wysokie zużycie energii przez suszarki rozpyłowe, wysokie stężenie substancji stałych w cieczy jest ważne dla optymalizacji wydajności procesu.

“Próbki świeżego mleka odtłuszczonego, odtworzonej kazeiny micelarnej i kazeiny w proszku poddano działaniu ultradźwięków o częstotliwości 20 kHz w celu zbadania wpływu ultradźwięków. W przypadku świeżego odtłuszczonego mleka średnia wielkość pozostałych kuleczek tłuszczu została zmniejszona o około 10 nm po 60 minutach sonikacji; jednak wielkość miceli kazeiny została określona jako niezmieniona. Niewielki wzrost rozpuszczalnego białka serwatkowego i odpowiadający mu spadek lepkości również wystąpił w ciągu pierwszych kilku minut sonikacji, co można przypisać rozpadowi agregatów kazeina-białko serwatkowe. W ultrawirowanych próbkach odtłuszczonego mleka poddanych sonikacji przez okres do 60 minut nie wykryto żadnych mierzalnych zmian w zawartości wolnej kazeiny. Niewielki, tymczasowy spadek pH wynikał z sonikacji; jednak nie zaobserwowano mierzalnej zmiany stężenia rozpuszczalnego wapnia. Dlatego micele kazeinowe w świeżym odtłuszczonym mleku były stabilne podczas ekspozycji na ultradźwięki. Podobne wyniki uzyskano dla odtworzonej kazeiny micelarnej, podczas gdy większe zmiany lepkości obserwowano wraz ze wzrostem zawartości białka serwatkowego. Kontrolowane zastosowanie ultradźwięków może być z powodzeniem stosowane do odwrócenia agregacji białek wywołanej procesem bez wpływu na natywny stan miceli kazeinowych.” [Chandrapala et al. 2012].

Wpływ ultradźwięków o wysokiej intensywności na składniki odżywcze mleka i stabilność drobnoustrojów

Razavi i Kenari (2020) zbadali wpływ ultradźwięków o wysokiej intensywności w połączeniu z łagodnym procesem obróbki cieplnej w celu dezaktywacji drobnoustrojów i enzymów prowadzących do psucia się i degradacji bezpieczeństwa żywności. Celem ich badania była ocena wpływu procesu ultradźwiękowego jako alternatywy dla procesu ogrzewania w wysokiej temperaturze na liczbę drobnoustrojów, utlenianie lipidów jako parametr jakościowy i witaminy jako właściwości odżywcze mleka. Wyniki wykazały, że ultradźwięki były w stanie zmniejszyć obciążenie mikrobiologiczne mleka i spowodowały mniej zmian w witaminach niż mleko poddane konwencjonalnej obróbce cieplnej. Pod tym względem sonikacja za pomocą sondy ultradźwiękowej okazała się lepsza i najbardziej skuteczna przy intensywności 75%. Zaleca się stosowanie sondy ultradźwiękowej w temperaturze 55°C i intensywności 75% przez 10 minut jako nieniszczącego procesu pasteryzacji mleka.

Wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe do produkcji sera

Firma Hielscher Ultrasonics posiada wieloletnie doświadczenie w stosowaniu ultradźwięków w przemyśle spożywczym. & przemysł napojów, a także wiele innych gałęzi przemysłu. Nasze procesory ultradźwiękowe są wyposażone w łatwe do czyszczenia (czyszczenie na miejscu CIP / sterylizacja na miejscu SIP) sonotrody i komory przepływowe (części mokre). Hielscher Ultrasonics’ Przemysłowe procesory ultradźwiękowe mogą dostarczać bardzo wysokie amplitudy. Amplitudy do 200 µm mogą być łatwo stale uruchamiane w trybie 24/7. Wysokie amplitudy są ważne dla inaktywacji bardziej odpornych drobnoustrojów (np. bakterii Gram-dodatnich). Dla jeszcze wyższych amplitud dostępne są dostosowane sonotrody ultradźwiękowe. Wszystkie sonotrody i ultradźwiękowe reaktory przepływowe mogą pracować w podwyższonych temperaturach i ciśnieniach, co pozwala na niezawodną termo-mano-sonikację i wysoce skuteczną pasteryzację.
Najnowocześniejsza technologia, wysoka wydajność i zaawansowane oprogramowanie sprawiają, że Hielscher Ultrasonics’ niezawodne konie robocze w linii pasteryzacji żywności. Dzięki niewielkim rozmiarom i wszechstronnym opcjom instalacji, ultradźwięki Hielscher można łatwo zintegrować lub zamontować w istniejących liniach produkcyjnych.
Skontaktuj się z nami, aby dowiedzieć się więcej o funkcjach i możliwościach naszych ultradźwiękowych systemów homogenizacji. Chętnie omówimy z Tobą Twoje zastosowanie sera!

Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania naszych ultradźwiękowców: