Ulepszona produkcja serów dzięki ultradźwiękom mocy

Produkcja różnych rodzajów serów, takich jak sery twarde, miękkie i twarogi, wytwarzanych z różnych rodzajów mleka (np. krowiego, koziego, owczego, bawolego, wielbłądziego itp.) może być skutecznie ulepszona poprzez sonikację. Zastosowanie ultradźwięków o wysokiej intensywności przyspiesza homogenizację, fermentację i dojrzewanie, poprawia stabilność mikrobiologiczną oraz wykazuje pozytywny wpływ na wartość odżywczą i teksturę.

Ultradźwięki o wysokiej intensywności poprawiają produkcję serów

Ultradźwiękowa obróbka żywności jest dobrze znaną technologią poprawy homogenizacji mleka i fermentacji w produkcji serów. Ponadto, sonikacja w połączeniu z łagodną obróbką cieplną – znane jako termosonikacja – jest stosowana jako alternatywa dla tradycyjnej pasteryzacji termicznej, chroniąc w ten sposób składniki odżywcze, takie jak witaminy, aminokwasy i tłuszcze przed degradacją termiczną. Produkcja serów z mleka lub serwatki może być znacznie zintensyfikowana i ulepszona poprzez zastosowanie ultradźwięków o wysokiej intensywności i niskiej częstotliwości.

Ultradźwięki zostały z powodzeniem zastosowane w procesach produkcji serów z mleka bydlęcego / krowiego, owczego, bawolego, koziego, wielbłądziego i końskiego.
Produkcja sera wspomagana ultradźwiękami może być stosowana do różnych rodzajów sera, w tym sera cheddar, sera feta, sera śmietankowego, sera twarogowego, meksykańskiego sera panela, latynoskiego sera miękkiego i innych specjalności serowych.
Wpływ ultradźwięków o niskiej częstotliwości i wysokiej intensywności na mleko w produkcji serów obejmuje zwiększenie wytrzymałości i twardości żelu, przyspieszenie tworzenia żelu, zwiększenie powierzchni właściwej, zmniejszenie twardości skrzepu, mały i równomierny rozkład wielkości cząstek kuleczek tłuszczowych oraz większą zdolność zatrzymywania wody.
Zwiększona ultradźwiękami homogeniczność i bardziej równomierne rozmieszczenie kuleczek tłuszczu mlecznego poprawia również jakość serów. Na przykład, właściwości skrzepu mleka koziego z dodatkiem reniny wykazały po 10 min ultradźwięków gęstszą sieć usieciowanego żelu, co skutkowało bardziej jednorodną mikrostrukturą z licznymi porami. Warto zauważyć, że pory te były znacznie mniejsze niż w skrzepie mleka bez sonikacji. Sugeruje to, że skrzep mleka koziego poddany działaniu ultradźwięków wykazuje większą jędrność, rejestrując wartości G'max (maksymalna wartość modułu spichrzania) powyżej 100 Pa, nawet wyższe niż podawane dla mleka krowiego. Podobny efekt zaobserwowano w adhezyjności (siła wewnętrznych wiązań próbki). Można zatem przyjąć, że ultradźwięki o wysokiej intensywności sprzyjają silnym interakcjom pomiędzy składnikami mleka, poprawiając właściwości wiążące. (por. Carrillo-Lopez i wsp. 2021)

Wpływ ultradźwięków na produkcję różnych serów

Wpływ ultradźwięków o wysokiej intensywności na proces przetwarzania mleka i produkcji serów jest przedmiotem intensywnych badań.
Zwiększona wydajność sera: Sonikacja świeżego mleka surowego za pomocą ultradźwiękowego urządzenia UP400S podczas produkcji serów typu panela, spowodowała wzrost wydajności sera (%), pomimo wzrostu ilości wysięku. Żółte odcienie i zabarwienie w serze jest promowane przez HIU w czasie 10 min. 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 konsystencja sera: W odniesieniu do badań przeprowadzonych na serze, Bermúdez-Aguirre i Barbosa-Cánovas zgłosili, że świeży ser uzyskany z mleka poddanego termosonikacji (przy użyciu metody Hielschera) 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 pożądaną cechą świeżego sera. Autorzy ci wyjaśnili to zachowanie zauważając, że mikrostruktura sera z mleka termosonikowanego miała bardziej jednorodną strukturę w porównaniu z serem z mleka niesonikowanego. Ponadto zauważyli, że termosonikacja poprawiła homogenizację białek i tłuszczu oraz zwiększyła retencję cząsteczek wody w matrycy. Można więc przypuszczać, że HIU sprzyja silnym oddziaływaniom pomiędzy składnikami mleka, poprawiając właściwości wiązania.

Wpływ ultradźwięków na właściwości mleczarskie: Lepkość & Reologia, jednorodność, aktywność mikrobiologiczna

Produkty mleczne są wytwarzane z mleka zwierzęcego, takiego jak np. mleko krowie, owcze, kozie, bawole, końskie lub wielbłądzie. Po zebraniu, mleko może być przetworzone 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 i wsp. 2012].
Serwatka (surowica mleka) jest produktem ubocznym powstającym przy produkcji sera lub kazeiny. Składa się ona głównie z globinstagerów α-laktalbuminy (~65%), β-laktoglobuliny (~25%), jak również z niewielkich ilości albuminy surowiczej (~8%) i immunoglobin. Białka serwatkowe są białkami globularnymi, które mogą być ekstrahowane z serwatki.
Mleko w proszku jest przetwarzane w suszarkach rozpyłowych w celu wysuszenia i odparowania mleka w celu uzyskania czystego, suchego mleka w proszku. Ze względu na bardzo wysokie zużycie energii w suszarkach rozpyłowych, wysoka koncentracja ciała stałego w cieczy jest ważna dla optymalizacji wydajności procesu.

"Próbki świeżego odtłuszczonego mleka, odtworzonej micelarnej kazeiny oraz kazeiny w proszku poddano sonikacji przy częstotliwości 20kHz w celu zbadania wpływu ultradźwięków. W przypadku świeżego mleka chudego, średni rozmiar pozostałych kuleczek tłuszczu został zmniejszony o około 10nm po 60 minutach sonikacji; jednakże rozmiar miceli kazeiny pozostał niezmieniony. W ciągu pierwszych kilku minut sonikacji nastąpił niewielki wzrost zawartości rozpuszczalnych białek serwatkowych oraz odpowiedni spadek lepkości, co można przypisać rozpadowi agregatów kazeina-białko serwatkowe. W ultrawirowanych próbkach mleka chudego, poddanych sonikacji trwającej do 60 min, nie stwierdzono żadnych mierzalnych zmian w zawartości wolnej kazeiny. W wyniku sonikacji nastąpiło niewielkie, przejściowe obniżenie pH, jednak nie zaobserwowano żadnych mierzalnych zmian w stężeniu rozpuszczalnego wapnia. Oznacza to, że micele kazeinowe w świeżym mleku odtłuszczonym były stabilne podczas sonikacji. Podobne wyniki uzyskano dla odtworzonej micelarnej kazeiny, przy czym większe zmiany lepkości obserwowano w miarę zwiększania zawartości białek serwatkowych. Kontrolowane stosowanie ultradźwięków może być użyteczne w celu odwrócenia indukowanej procesem agregacji białek bez wpływu na natywny stan miceli kazeinowych." [Chandrapala i wsp. 2012].

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

Razavi i Kenari (2020) badali wpływ ultradźwięków o wysokiej intensywności w połączeniu z łagodnym procesem obróbki cieplnej na dezaktywację mikrobów i enzymów prowadzących do psucia się żywności i pogorszenia jej bezpieczeństwa. Celem pracy była ocena wpływu ultradźwięków jako alternatywy dla obróbki cieplnej w wysokiej temperaturze na liczbę drobnoustrojów, utlenianie lipidów jako parametr jakościowy oraz witaminy jako cechy odżywcze mleka. Wyniki wykazały, że ultradźwięki były w stanie zmniejszyć obciążenie mikrobiologiczne mleka i spowodowały mniejsze zmiany w zawartości witamin niż w mleku poddanym konwencjonalnej obróbce cieplnej. Pod tym względem sonikacja przy użyciu sondy ultradźwiękowej okazała się lepsza i najbardziej skuteczna przy intensywności 75%. Zastosowanie sondy ultradźwiękowej w temperaturze 55°C i intensywności 75% przez 10 minut jest zalecane jako nieniszczący proces pasteryzacji mleka.

Wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe do produkcji serów

Hielscher Ultrasonics ma długoletnie doświadczenie w stosowaniu ultradźwięków mocy w przemyśle spożywczym. & przemysł napojów jak również wiele innych gałęzi przemysłu. Nasze procesory ultradźwiękowe wyposażone są w łatwe do czyszczenia (clean-in-place CIP / sterilize-in-place SIP) sonotrody i flow-cells (części mokre). Hielscher Ultrasonics’ Przemysłowe procesory ultradźwiękowe mogą dostarczać bardzo wysokie amplitudy. Amplitudy do 200µm mogą być z łatwością stosowane w trybie ciągłym 24/7. Wysokie amplitudy są ważne dla inaktywacji bardziej odpornych mikrobów (np. bakterii gram-dodatnich). Dla jeszcze większych amplitud dostępne są sonotrody ultradźwiękowe dostosowane do potrzeb klienta. Wszystkie sonotrody i ultradźwiękowe reaktory przepływowe mogą pracować w podwyższonych temperaturach i ciśnieniach, co pozwala na niezawodną termo-manosonikację i wysoce efektywną pasteryzację.
Najnowocześniejsza technologia, wysoka wydajność i zaawansowane oprogramowanie sprawiają, że Hielscher Ultrasonics’ Niezawodne konie robocze w Państwa linii do pasteryzacji żywności. Dzięki niewielkim rozmiarom i wszechstronnym możliwościom zabudowy, ultradźwięki firmy Hielscher można łatwo zintegrować lub zamontować w istniejących liniach produkcyjnych.
Prosimy o kontakt z nami, aby dowiedzieć się więcej o funkcjach i możliwościach naszych ultradźwiękowych systemów homogenizacji. Chętnie omówimy z Państwem Państwa aplikację serowarską!

Poniższa tabela daje wskazanie przybliżonej mocy przerobowych naszych ultrasonicators: