Fabricarea îmbunătățită a brânzeturilor cu ultrasunete de putere

Producția diferitelor tipuri de brânză, precum brânzeturile tari, brânzeturile moi și cașul, obținute din diverse tipuri de lapte (de ex., lapte de vacă, capră, oaie, bivoliță, cămilă etc.), poate fi îmbunătățită eficient prin sonicare. Aplicarea ultrasunetelor de intensitate ridicată accelerează omogenizarea, fermentația și maturarea, îmbunătățește stabilitatea microbiană și are efecte pozitive asupra valorii nutritive și a texturii.

Ultrasunetele de intensitate ridicată îmbunătățesc producția de brânză

Procesarea alimentelor cu ultrasunete este o tehnologie bine consacrată pentru îmbunătățirea omogenizării și fermentației laptelui în fabricarea brânzeturilor. În plus, sonicarea în combinație cu un tratament termic blând – cunoscută sub denumirea de termo-sonicare – este utilizată ca alternativă la pasteurizarea tradițională bazată pe căldură, protejând astfel nutrienți precum vitaminele, aminoacizii și grăsimile împotriva degradării termice. Producția de brânză din lapte sau zer poate fi intensificată și îmbunătățită semnificativ prin aplicarea ultrasunetelor de intensitate ridicată și frecvență joasă.

Efectele ultrasunetelor de intensitate ridicată asupra structurii laptelui și a coagulului în producția de brânză

Ultrasonicarea a fost aplicată cu succes în procesele de producție a brânzei folosind lapte bovin (de vacă), lapte de oaie, lapte de bivoliță, lapte de capră, lapte de cămilă și lapte de iapă.
Producția de brânză asistată de ultrasunete poate fi utilizată pentru o gamă largă de soiuri de brânză, inclusiv brânză cheddar, brânză feta, cremă de brânză, brânză de vaci, brânză mexicană panela, brânză moale hispanică și alte brânzeturi speciale.
Efectele ultrasunetelor de frecvență joasă și intensitate ridicată asupra laptelui în timpul producției de brânză includ creșterea rezistenței și durității gelului, accelerarea formării gelului, creșterea suprafeței specifice, reducerea fermității coagulului, o distribuție mai mică și mai uniformă a dimensiunii particulelor globulelor de grăsime și o capacitate îmbunătățită de reținere a apei.
Îmbunătățirile omogenității induse de ultrasunete și distribuția mai uniformă a globulelor de grăsime din lapte sporesc în continuare calitatea brânzei. De exemplu, studiile asupra laptelui de capră coagulat cu renină au arătat că, după 10 minute de ultrasonicare, gelul rezultat a prezentat o structură de rețea mai densă, reticulată. Aceasta a produs o microstructură mai omogenă, cu pori abundenți, semnificativ mai mici decât cei observați în coagulul din lapte nesonicat.
Aceste diferențe structurale sugerează că coagulul din lapte de capră tratat cu ultrasunete de putere prezintă o fermitate mai mare, cu valori G’max (modulul de stocare maxim) de peste 100 Pa – valori chiar mai mari decât cele raportate pentru laptele de vacă. O îmbunătățire similară a fost observată în ceea ce privește adezivitatea (rezistența legăturilor interne din probă). În ansamblu, aceste constatări indică faptul că ultrasunetele de intensitate ridicată favorizează interacțiuni mai puternice între componentele laptelui, îmbunătățind astfel proprietățile de închegare ale laptelui în timpul producției de brânză (cf. Carrillo-Lopez et al., 2021).

Sonicarea favorizează, de asemenea, închegarea laptelui cu cheag. Citiți mai mult!

Efectele ultrasunetelor asupra producției de brânzeturi

Efectele ultrasunetelor de intensitate ridicată asupra procesării produselor lactate și a fabricării brânzeturilor au fost studiate intens.
Randament crescut de brânză: Sonicarea laptelui crud proaspăt cu ultrasonicatorul UP400S în timpul producției de brânză panela a avut ca rezultat un randament crescut de brânză (%), în ciuda unei creșteri a exsudatului. Tonurile galbene și colorația brânzei sunt favorizate de HIU la 10 min. Însă coordonatele de culoare L*, a* și C* nu sunt afectate. pH-ul a crescut de la 6,6 la 6,74 după 5 min de ultrasonicare, dar a scăzut la 10 min. (cf. Carrillo-Lopez et al., 2020)
Textură îmbunătățită a brânzei: În ceea ce privește studiile efectuate asupra brânzei, Bermúdez-Aguirre și Barbosa-Cánovas au raportat că brânza proaspătă obținută din lapte tratat prin termosonicare (folosind Hielscher UP400S – 400 W, 24 kHz, 63 °C, 30 min) era mai moale și mai friabilă decât brânza din laptele martor (fără termosonicare). Aceste caracteristici au dus la o brânză care se sfărâmă mai ușor, ceea ce reprezintă un atribut dorit al brânzei proaspete. Autorii au explicat acest comportament prin faptul că microstructura brânzei din lapte termo-sonicat prezenta o structură mai omogenă comparativ cu brânza din lapte nesonicat. În plus, aceștia au observat că termosonicarea a îmbunătățit omogenizarea proteinelor și a grăsimii și a crescut retenția moleculelor de apă în matrice. Prin urmare, se poate presupune că HIU favorizează interacțiuni puternice între componentele laptelui, îmbunătățind proprietățile de închegare.

Influența ultrasunetelor asupra produselor lactate: vâscozitate și reologie, omogenitate, activitate microbiană

Produsele lactate sunt obținute din lapte de origine animală, cum ar fi, de ex., laptele de vacă, oaie, capră, bivoliță, iapă sau cămilă. După recoltare, laptele poate fi procesat în diverse produse, precum lapte omogenizat și degresat, iaurt, smântână, unt, brânză, zer, cazeină sau lapte praf. Laptele de vacă este cea mai importantă materie primă pentru industria laptelui, cu o producție mondială de 542.069.000 tone/an.[Gerosa et al. 2012]
Zerul (serul lactat) este un produs secundar al producției de brânză sau de cazeină. Acesta constă în principal din globinstagers α-lactalbumină (~65%), β-lactoglobulină (~25%), precum și din cantități mici de serumalbumină (~8%) și imunoglobuline. Proteinele din zer sunt proteine globulare care pot fi extrase din zer.
Laptele praf este procesat cu ajutorul uscătoarelor prin pulverizare, care usucă și evaporă laptele pentru a obține laptele praf uscat pur. Din cauza consumului extrem de ridicat de energie al uscătoarelor prin pulverizare, o concentrație ridicată de substanță uscată a lichidului este importantă pentru optimizarea eficienței procesului.

„Probe de lapte degresat proaspăt, cazeină micelară reconstituită și pulbere de cazeină au fost sonicate la 20kHz pentru a investiga efectul ultrasonicării. În cazul laptelui degresat proaspăt, dimensiunea medie a globulelor de grăsime rămase a fost redusă cu aproximativ 10nm după 60min de sonicare; totuși, s-a constatat că dimensiunea micelelor de cazeină a rămas neschimbată. O mică creștere a proteinelor solubile din zer și o scădere corespunzătoare a vâscozității au avut loc, de asemenea, în primele câteva minute de sonicare, ceea ce ar putea fi atribuit descompunerii agregatelor cazeină-proteine din zer. Nu au putut fi detectate modificări măsurabile ale conținutului de cazeină liberă în probele de lapte degresat ultracentrifugate, sonicate timp de până la 60min. Sonicarea a dus la o scădere mică și temporară a pH-ului; totuși, nu a fost observată nicio modificare măsurabilă a concentrației de calciu solubil. Prin urmare, micelele de cazeină din laptele degresat proaspăt au fost stabile în timpul expunerii la ultrasonicare. Rezultate similare au fost obținute pentru cazeina micelară reconstituită, în timp ce modificări mai mari ale vâscozității au fost observate pe măsură ce conținutul de proteine din zer a crescut. Aplicarea controlată a ultrasunetelor poate fi utilizată util pentru a inversa agregarea proteinelor indusă de proces, fără a afecta starea nativă a micelelor de cazeină.” [Chandrapala et al. 2012]

Efectele ultrasunetelor de intensitate ridicată asupra nutrienților din lapte și a stabilității microbiene

Razavi și Kenari (2020) au investigat influența ultrasunetelor de intensitate ridicată combinate cu un proces de tratament termic blând pentru dezactivarea microbilor și enzimelor care duc la alterarea alimentelor și la degradarea siguranței acestora. Scopul studiului lor a fost evaluarea efectului procesului cu ultrasunete, ca alternativă la procesul termic la temperatură ridicată, asupra numărului de microorganisme, a oxidării lipidelor ca parametru calitativ și a vitaminelor ca caracteristici nutriționale ale laptelui. Rezultatele au arătat că ultrasunetele au reușit să reducă încărcătura microbiană a laptelui și au produs mai puține modificări ale vitaminelor decât în laptele tratat prin tratament termic convențional. În acest sens, sonicarea cu o sondă ultrasonică s-a dovedit superioară și cea mai eficientă la o intensitate de 75%. Utilizarea ultrasunetelor de tip sondă la 55°C și o intensitate de 75% timp de 10 minute este recomandată ca proces nedistructiv pentru pasteurizarea laptelui.

Omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru producția de brânză

Hielscher Ultrasonics are o experiență îndelungată în aplicarea ultrasunetelor de putere în industria alimentară și a băuturilor, precum și în multe alte ramuri industriale. Procesoarele noastre cu ultrasunete sunt echipate cu sonotrode și celule de flux ușor de curățat (curățare pe loc CIP / sterilizare pe loc SIP) (componentele în contact cu lichidul). Procesoarele industriale cu ultrasunete Hielscher Ultrasonics pot furniza amplitudini foarte mari. Amplitudini de până la 200µm pot fi menținute ușor în mod continuu, în regim de funcționare 24/7. Amplitudinile mari sunt importante pentru inactivarea microbilor mai rezistenți (de ex., bacteriile gram-pozitive). Pentru amplitudini și mai mari sunt disponibile sonotrode ultrasonice personalizate. Toate sonotrodele și reactoarele ultrasonice cu celulă de flux pot fi operate la temperaturi și presiuni ridicate, ceea ce permite o termo-mano-sonicare fiabilă și o pasteurizare foarte eficientă.
Tehnologia de ultimă generație, performanța ridicată și software-ul sofisticat fac din echipamentele Hielscher Ultrasonics adevărați „cai de povară” fiabili în linia dumneavoastră de pasteurizare a alimentelor. Datorită amprentei reduse și opțiunilor versatile de instalare, ultrasonicatoarele Hielscher pot fi integrate cu ușurință sau montate ulterior în liniile de producție existente.
Vă rugăm să ne contactați acum pentru a afla mai multe despre caracteristicile și capacitățile sistemelor noastre de omogenizare cu ultrasunete. Vom fi bucuroși să discutăm cu dumneavoastră aplicația dumneavoastră pentru brânză!

Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității aproximative de procesare a ultrasonicatoarelor noastre: