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.
- Przyspieszona produkcja sera
- Lepsza jakość sera
- Wyższa wydajność sera
- Skrócony czas fermentacji
- Opłacalność
- Prosty i bezpieczny w użyciu
- energooszczędny
Ultradźwięki zostały z powodzeniem zastosowane w procesach produkcji sera z mleka krowiego, owczego, bawolego, koziego, wielbłądziego i końskiego.
Ultradźwiękowo promowana produkcja sera może być stosowana do różnych rodzajów sera, w tym sera cheddar, sera feta, sera śmietankowego, twarogu, meksykańskiego sera panela, hiszpańskiego sera miękkiego i innych specjałów serowych.
Wpływ ultradźwięków o niskiej częstotliwości i wysokiej intensywności na mleko w produkcji sera obejmuje wzrost wytrzymałości i twardości żelu, przyspieszenie tworzenia się żelu, zwiększenie powierzchni właściwej, zmniejszenie twardości skrzepu, mały i równomierny rozkład wielkości cząstek kuleczek tłuszczu, a także większą zdolność zatrzymywania wody.
Ultradźwiękowo zwiększona jednorodność i bardziej równomierny rozkład kuleczek tłuszczu mlecznego poprawia również jakość sera. Na przykład, właściwości skrzepu mleka koziego z reniną wykazały po 10 minutach ultradźwięków gęstszą sieć usieciowaną żelem, co skutkowało bardziej jednorodną mikrostrukturą z obfitymi 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 magazynowania) wyższe niż 100 Pa, nawet wyższe niż te odnotowane w mleku krowim. Podobny efekt zaobserwowano w przyczepności (siła wewnętrznych wiązań próbki). W związku z tym można założyć, że ultradźwięki o wysokiej intensywności sprzyjają silnym interakcjom między składnikami mleka, poprawiając właściwości wiązania. (por. Carrillo-Lopez et al. 2021)
Wpływ ultradźwięków na produkcję różnych 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:
Wielkość partii | natężenie przepływu | Polecane urządzenia |
---|---|---|
1 do 500mL | 10-200mL/min | UP100H |
10 do 2000mL | 20-400mL/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
10-100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
b.d. | 10-100L/min | UIP16000 |
b.d. | większe | klaster UIP16000 |
Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!
Literatura / Referencje
- Luis M. Carrillo-Lopez, Ivan A. Garcia-Galicia, Juan M. Tirado-Gallegos, Rogelio Sanchez- Vega, Mariana Huerta-Jimenez, Muthupandian Ashokkumar, Alma D. Alarcon-Rojo (2021): Recent advances in the application of ultrasound in dairy products: Effect on functional, physical, chemical, microbiological and sensory properties. Ultrasonics Sonochemistry 2021.
- Daniela Bermúdez-Aguirre, Guustavo V. Barbosa-Cánovas (2010): Processing of Soft Hispanic Cheese (“Queso Fresco”) Using Thermo-Sonicated Milk: A Study of Physicochemical Characteristics and Storage Life. Journal of Food Science 75, 2010. S548–S558.
- Carrillo-Lopez L.M., Juarez-Morales M.G., Garcia-Galicia I.A., Alarcon-Rojo A.D., Huerta-Jimenez M. (2020): The effect of high-intensity ultrasound on the physicochemical and microbiological properties of Mexican panela cheese. Foods 9, 2020. 1–14.
- Chandrapala, Jayani et al. (2012): The effect of ultrasound on casein micelle integrity. Journal of Dairy Science 95/12, 2012. 6882-6890.
- Chandrapala, Jayani et al. (2011): Effects of ultrasound on the thermal and structural characteristics of proteins in reconstituted whey protein concentrate. Ultrasonics Sonochemistry 18/5, 2011. 951-957.
- Fahmi, Ronak et al. (2011): Effect of Ultrasound Assisted Extraction upon the Protein Content and Rheological Properties of the Resultant Soymilk. Advance Journal of Food Science and Technology 3/4, 2011. 245-249.
- Gerosa, Stefano et al. (2012): Milk availability. Trends in production and demand and medium-term outlook. ESA Working paper No. 12-01 February 2012.
- Razavi, Razie; Kenari, Reza (2020): Comparative effect of thermo sonication and conventional heat process on lipid oxidation, vitamins and microbial count of milk. Journal of Food Researches Vol.30, No.1, 2020. 167-182.