Coagulação do leite por coalho melhorada pelo processamento ultrassónico
A coagulação ultrassónica do leite por coalho é uma técnica de processamento inovadora para melhorar a qualidade do produto e a eficiência da produção. O tratamento por ultrassons aplicado ao leite antes da coagulação demonstrou um forte potencial para otimizar a etapa de coagulação por coalho no fabrico de queijo. Os ultrassons de baixa frequência e alta potência podem alterar a estrutura das proteínas do leite e das micelas de caseína, melhorando a formação do gel durante a coagulação por coalho. Estes efeitos tornam a sonicação um método poderoso para os tecnólogos do setor dos lacticínios que procuram melhorar as operações de processamento do leite e aumentar a eficiência e a consistência da produção de queijo.
A importância da coagulação por coalho no fabrico de queijo
A coagulação por coalho é a primeira etapa crucial na produção de queijo. Durante este processo, a enzima quimosina cliva as moléculas de κ-caseína, permitindo que as micelas de caseína se agreguem e formem uma rede tridimensional de gel que se transforma na coalhada do queijo. A qualidade desta rede de gel influencia diretamente:
- Tempo de gelificação
- Firmeza da coalhada
- Velocidade de endurecimento da coalhada
- Microestrutura e conectividade do gel
Estes parâmetros determinam a eficiência com que o leite pode ser convertido em queijo e, em última análise, influenciam o rendimento, a textura e o desempenho do processamento.
No entanto, o comportamento do leite durante a coagulação por coalho pode variar devido a fatores como a composição proteica, o equilíbrio de cálcio, o pH e a estrutura das micelas de caseína. As tecnologias que melhoram ou estabilizam estas propriedades podem, por isso, oferecer um valor significativo aos processadores de lacticínios.
Sonicador industrial UIP4000hdT para o processamento de lacticínios
Como os ultrassons melhoram a coagulação do leite por coalho
O processamento por ultrassons funciona através da transmissão de ondas ultrassónicas de baixa frequência (>20 kHz) para meios líquidos. Isto gera cavitação acústica, na qual bolhas microscópicas se formam e colapsam rapidamente, criando forças mecânicas localizadas, turbulência e microjatos no líquido.
Estes efeitos mecânicos podem modificar a estrutura física das proteínas do leite sem exigir temperaturas elevadas.
A investigação de Liu et al. (2014) demonstrou que a sonicação do leite magro a 20 kHz antes da coagulação por coalho melhorou significativamente as características de gelificação do leite.
O estudo mostrou que o tratamento por ultrassons:
- Reduziu o tempo de gelificação necessário para a coagulação por coalho
- Aumentou a velocidade de endurecimento da coalhada
- Produziu géis mais resistentes com maior firmeza da coalhada
- Melhorou a conectividade da rede de gel formado por coalho
Estas melhorias foram atribuídas a alterações induzidas pelos ultrassons nas proteínas do leite e na estrutura das micelas de caseína.
Os mesmos resultados são descritos no estudo carregado, que indica que o leite tratado com ultrassons a pH 8 e reajustado para pH 6,7 apresentou as melhorias mais acentuadas no desempenho da coagulação.
Principais efeitos estruturais no leite
O tratamento ultrassónico altera a microestrutura das proteínas do leite de várias formas. De acordo com o estudo e a investigação relacionada:
- Redução do tamanho das micelas de caseína devido às forças mecânicas induzidas pela cavitação
- Formação de agregados proteicos mais pequenos
- Aumento da área superficial das partículas de caseína
- Intensificação das interações proteicas durante a coagulação
Estas alterações estruturais permitem uma agregação mais eficiente após a adição do coalho.
Os resultados apresentados no estudo destacam melhorias acentuadas no desempenho. Por exemplo:
- O tempo de gelificação diminuiu de cerca de 40 minutos no leite não tratado para aproximadamente 28 minutos no leite submetido a sonicação
- A firmeza da coalhada aumentou várias vezes em comparação com o controlo não tratado
- A velocidade de endurecimento da coalhada aumentou substancialmente
Estas alterações traduzem-se diretamente numa formação de coalhada mais rápida e mais robusta durante o fabrico de queijo.
Célula de fluxo ultrassónica em vidro para ensaios de bancada, por exemplo, para a sonicação do leite
Coagulação ultrassónica por coalho: vantagens para os produtores de lacticínios e queijo
No processamento industrial de lacticínios, os potenciais benefícios da coagulação por coalho melhorada por ultrassons são consideráveis.
Processamento mais rápido
Os ultrassons reduzem o tempo de gelificação, o que pode acelerar as primeiras etapas do fabrico de queijo.
- Tempo de coagulação mais curto
- Formação mais rápida da coalhada
- Capacidade de processamento potencialmente superior nas linhas de produção
Estrutura da coalhada melhorada
O tratamento ultrassónico resulta numa rede proteica mais densa e mais interligada, produzindo coalhadas mais resistentes.
Isto pode contribuir para:
- Melhor manuseamento da coalhada
- Melhor separação do soro
- Melhor controlo da textura
Maior eficiência de fabrico
Géis mais resistentes e uma coagulação mais rápida podem permitir:
- Maior potencial de rendimento em queijo
- Redução do tempo de processamento
- Qualidade do produto mais consistente
Estas vantagens são particularmente relevantes para a produção de queijo em grande escala, na qual pequenas melhorias na eficiência do processo podem traduzir-se em ganhos económicos significativos.
Processador ultrassónico industrial UIP4000hdT para o processamento de leite à escala industrial.
Os ultrassons como tecnologia não térmica de processamento de lacticínios
Um dos aspetos mais atrativos do processamento ultrassónico do leite é ser considerado uma tecnologia de processamento não térmico ou suave.
Ao contrário dos tratamentos térmicos tradicionais, os ultrassons podem modificar as propriedades estruturais das proteínas através dos efeitos mecânicos da cavitação, em vez de temperaturas elevadas. Isto ajuda a preservar as características funcionais e nutricionais dos componentes do leite.
Revisões recentes destacam os ultrassons como uma técnica eficaz e fiável para controlar a funcionalidade das proteínas e os processos de gelificação em sistemas lácteos, incluindo queijo e produtos lácteos fermentados.
Para os tecnólogos do setor dos lacticínios, isto abre oportunidades para adaptar a funcionalidade do leite sem comprometer a qualidade do produto.
Implementação industrial em unidades de produção de lacticínios
À medida que a investigação avança dos estudos laboratoriais para a aplicação industrial, a fiabilidade dos equipamentos e o cumprimento dos requisitos de segurança alimentar tornam-se considerações essenciais.
Os sistemas industriais de sonicação, como os desenvolvidos pela Hielscher Ultrasonics, são concebidos segundo princípios de conceção higiénica e para uma instalação segura em ambientes de processamento alimentar. Estes sistemas podem ser operados em conformidade com as diretrizes cGMP e da FDA, e as aplicações de processamento alimentar podem ser validadas e certificadas através de ensaios realizados por entidades terceiras independentes.
Os sonicadores Hielscher ligam-se facilmente ao software das instalações de processamento e integram-se sem dificuldades nas linhas de produção existentes. O registo automático dos dados dos parâmetros do processo ultrassónico assegura a monitorização e o controlo de qualidade de acordo com as diretrizes cGMP.
Isto torna o processamento ultrassónico do leite uma tecnologia prática para unidades comerciais de produção de lacticínios que procuram inovar nos processos.
Para os tecnólogos do setor dos lacticínios e os fabricantes de queijo, esta abordagem representa uma etapa de processamento fiável rumo a processos de produção de queijo mais eficientes, controláveis e inovadores.
Conclusão
A sonicação pode ser aplicada ao leite antes da produção de diversos produtos lácteos, como queijo e outros alimentos coagulados por coalho, para melhorar as suas propriedades funcionais e estruturais. Ao modificar as características físicas das proteínas do leite e dos glóbulos de gordura, o tratamento ultrassónico de lacticínios pode melhorar o comportamento de coagulação, a estrutura da coalhada e a qualidade global do produto. Além disso, a sonicação pode ser utilizada para fracionar os componentes lácteos, permitindo a separação ou modificação dos constituintes do leite para melhorar a funcionalidade do produto, a eficiência do processamento e o rendimento.
A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade aproximada de processamento dos nossos sonicadores:
| Volume do lote | Caudal | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 10 a 2000mL | 20 a 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 a 20L | 0,2 a 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 a 100L | 2 a 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 a 150L | 3 a 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 a 100L/min | UIP16000hdT |
| n.a. | superior | conjunto de UIP16000hdT |
Conceção, fabrico e consultoria – qualidade fabricada na Alemanha
Os sonicadores Hielscher são bem conhecidos pelos seus padrões de qualidade e conceção do mais alto nível. A robustez e a facilidade de operação permitem a integração sem dificuldades dos nossos sonicadores em instalações industriais. Os sonicadores Hielscher lidam facilmente com condições adversas e ambientes exigentes.
A Hielscher Ultrasonics é uma empresa com certificação ISO e dá especial atenção a sonicadores de elevado desempenho com tecnologia de ponta e facilidade de utilização. Naturalmente, os sonicadores Hielscher estão em conformidade com os requisitos CE e cumprem os requisitos de UL, CSA e RoHs.
Homogeneizador ultrassónico alimentar UIP16000hdT melhora a coagulação do leite por coalho
Bibliografia / Referências
- Liu, Zheng; Juliano, Pablo; Williams, Roderick; Niere, Julie; Augustin, Mary Ann (2014): Ultrasound improves the renneting properties of milk. Ultrasonic Sonochemistry 21(6), 2014.
- 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 2020, 9, 313.
- Bermúdez-Aguirre, D., Mawson, R. and Barbosa-Cánovas, G.V. (2008): Microstructure of Fat Globules in Whole Milk after Thermosonication Treatment. Journal of Food Science 73, 2008. E325-E332.
Perguntas frequentes
O que é a coagulação do leite por coalho?
A coagulação do leite por coalho é o processo de coagulação enzimática no qual a enzima quimosina (o componente ativo do coalho) cliva a κ-caseína na superfície das micelas de caseína. Isto desestabiliza as micelas, permitindo que se agreguem e formem uma rede tridimensional de gel proteico que se transforma na coalhada do queijo.
O que é o coalho?
O coalho é um complexo de enzimas coagulantes do leite utilizado no fabrico de queijo para induzir a coagulação do leite. O seu principal componente ativo é a quimosina (EC 3.4.23.4), uma protease aspártica que cliva especificamente a κ-caseína no leite. Esta reação enzimática desestabiliza as micelas de caseína, permitindo que se agreguem e formem uma rede de gel que se separa em coalhada e soro.
Tradicionalmente, o coalho é extraído do abomaso (quarto estômago) de vitelos não desmamados, onde a enzima é produzida naturalmente para digerir as proteínas do leite. Atualmente, o fabrico comercial de queijo utiliza habitualmente quimosina microbiana ou recombinante, produzida por fermentação, que proporciona uma atividade enzimática consistente e é amplamente utilizada no processamento industrial de lacticínios.
Porque se adiciona coalho ao leite?
O coalho é adicionado ao leite para iniciar a coagulação das proteínas de caseína. Ao clivar a κ-caseína, o coalho permite que as micelas de caseína se agreguem e formem uma estrutura de coalhada que se separa do soro, permitindo a transformação do leite líquido em queijo.
Como se dá a coagulação do leite e a formação da coalhada?
O leite coagula e forma coalhada quando a estabilidade das micelas de caseína no leite é perturbada, fazendo com que as proteínas do leite se agreguem e formem uma rede tridimensional de gel. No leite fresco, as proteínas de caseína estão organizadas em micelas que permanecem dispersas devido à ação estabilizadora da κ-caseína na sua superfície. Quando esta estabilidade diminui, as micelas agregam-se e formam coalhada.
A coagulação pode ocorrer por ação enzimática, mais frequentemente pela enzima quimosina presente no coalho, que cliva especificamente a κ-caseína. Esta clivagem remove a camada estabilizadora em torno das micelas de caseína, permitindo que se agreguem através de interações hidrofóbicas e ligações mediadas pelo cálcio, formando uma estrutura firme de gel.
O leite também pode formar coalhada por acidificação, na qual o ácido láctico produzido por bactérias reduz o pH do leite em direção ao ponto isoelétrico da caseína (aproximadamente pH 4,6). A este pH, a repulsão eletrostática entre as partículas de caseína diminui, levando à agregação e precipitação das proteínas.
Em ambos os mecanismos, a agregação das proteínas de caseína retém gordura e água na rede proteica em formação, resultando na separação da coalhada sólida do soro líquido, que constitui a etapa fundamental na produção de queijo e de outros produtos lácteos fermentados.
A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassónicos de elevado desempenho desde a escala laboratorial até à escala industrial.