Совершенствование производства сыра с помощью мощного ультразвука

Производство различных видов сыра, таких как твёрдые сыры, мягкие сыры и творог, из разных видов молока (например, коровьего, козьего, овечьего, буйволиного, верблюжьего и т. д.) можно эффективно улучшить с помощью обработки ультразвуком. Применение высокоинтенсивного ультразвука ускоряет гомогенизацию, ферментацию и созревание, повышает микробиологическую стабильность и положительно влияет на пищевую ценность и текстуру.

Высокоинтенсивный ультразвук улучшает производство сыра

Ультразвуковая обработка пищевых продуктов – это хорошо зарекомендовавшая себя технология улучшения гомогенизации молока и ферментации при производстве сыра. Кроме того, обработка ультразвуком в сочетании с мягкой тепловой обработкой – известная как термоультразвуковая обработка – используется в качестве альтернативы традиционной тепловой пастеризации, защищая такие питательные вещества, как витамины, аминокислоты и жиры, от термического разложения. Применение высокоинтенсивного низкочастотного ультразвука позволяет значительно интенсифицировать и улучшить производство сыра из молока или сыворотки.

Влияние высокоинтенсивного ультразвука на структуру молока и сгустка при производстве сыра

Обработка ультразвуком успешно применяется в процессах производства сыра из молока крупного рогатого скота (коровьего), овечьего, буйволиного, козьего, верблюжьего и кобыльего молока.
Производство сыра с применением ультразвука может использоваться для широкого ассортимента сыров, включая чеддер, фету, сливочный сыр, творожный сыр, мексиканский сыр панела, латиноамериканский мягкий сыр и другие специальные виды сыра.
Воздействие низкочастотного высокоинтенсивного ультразвука на молоко при производстве сыра включает повышение прочности и твёрдости геля, ускорение гелеобразования, увеличение удельной площади поверхности, снижение плотности сгустка, уменьшение размеров жировых шариков и повышение однородности их распределения по размерам, а также повышение влагоудерживающей способности.
Улучшение однородности и более равномерное распределение жировых шариков молока под действием ультразвука дополнительно повышают качество сыра. Например, исследования козьего молока, свёрнутого реннином, показали, что после 10 минут обработки ультразвуком полученный гель имел более плотную сетчатую структуру с поперечными связями. В результате формировалась более однородная микроструктура с многочисленными порами, которые были значительно меньше, чем в сгустке молока, не обработанного ультразвуком.
Эти структурные различия позволяют предположить, что сгусток козьего молока, обработанного мощным ультразвуком, обладает большей плотностью, причём значения G’max (максимального модуля накопления) превышают 100 Pa – значения даже выше тех, которые были зарегистрированы для коровьего молока. Аналогичное улучшение наблюдалось в адгезивности (прочности внутренних связей в образце). В целом эти результаты свидетельствуют о том, что высокоинтенсивный ультразвук способствует более сильным взаимодействиям между компонентами молока, улучшая тем самым его способность к образованию сгустка при производстве сыра (см. Carrillo-Lopez et al., 2021).

Обработка ультразвуком также способствует сычужному свёртыванию молока. Узнайте больше!

Влияние ультразвука на производство сыров

Влияние высокоинтенсивного ультразвука на переработку молочных продуктов и производство сыра было подробно изучено.
Повышенный выход сыра: Обработка свежего сырого молока ультразвуковым аппаратом UP400S при производстве сыра панела привела к повышению выхода сыра (%), несмотря на увеличение количества выделяемой жидкости. Высокоинтенсивный ультразвук (HIU) усиливает жёлтые тона и окраску сыра при обработке в течение 10 min. При этом цветовые координаты L*, a* и C* не изменяются. pH повысился с 6,6 до 6,74 после 5 min обработки ультразвуком, но снизился при обработке в течение 10 min. (см. Carrillo-Lopez et al., 2020)
Улучшенная текстура сыра: В исследованиях сыра Bermúdez-Aguirre и Barbosa-Cánovas сообщили, что свежий сыр, полученный из молока, подвергнутого термоультразвуковой обработке (с использованием аппарата Hielscher UP400S – 400 W, 24 kHz, 63 °C, 30 min), был мягче и более хрупким, чем сыр из контрольного молока (без термоультразвуковой обработки). Благодаря этим характеристикам сыр легче крошился, что является желательным свойством свежего сыра. Авторы объяснили такое поведение тем, что микроструктура сыра из молока, подвергнутого термоультразвуковой обработке, была более однородной, чем у сыра из молока, не обработанного ультразвуком. Кроме того, они отметили, что термоультразвуковая обработка улучшала гомогенизацию белков и жира и повышала удержание молекул воды в матрице. Таким образом, можно предположить, что высокоинтенсивный ультразвук (HIU) способствует сильным взаимодействиям между компонентами молока, улучшая его способность к образованию сгустка.

Влияние ультразвука на молочные продукты: вязкость и реология, однородность, микробная активность

Молочные продукты производят из молока животных, например коровьего, овечьего, козьего, буйволиного, кобыльего или верблюжьего. После получения молоко можно перерабатывать в различные продукты, такие как гомогенизированное и обезжиренное молоко, йогурт, сливки, сливочное масло, сыр, сыворотка, казеин или сухое молоко. Коровье молоко является важнейшим сырьём для молочной промышленности, а его мировое производство составляет 542 069 000 тонн/год.[Gerosa et al. 2012]
Сыворотка (молочная сыворотка) является побочным продуктом производства сыра или казеина. Она состоит главным образом из globinstagers α-лактальбумина (~65%), β-лактоглобулина (~25%), а также небольших количеств сывороточного альбумина (~8%) и иммуноглобулинов. Сывороточные белки – это глобулярные белки, которые можно извлекать из сыворотки.
Сухое молоко получают с помощью распылительных сушилок, в которых молоко высушивают и выпаривают для получения чистого сухого молока. Из-за чрезвычайно высокого энергопотребления распылительных сушилок высокая концентрация сухих веществ в жидкости важна для оптимизации эффективности процесса.

«Образцы свежего обезжиренного молока, восстановленного мицеллярного казеина и порошка казеина обрабатывали ультразвуком при 20kHz для изучения влияния ультразвуковой обработки. В свежем обезжиренном молоке средний размер оставшихся жировых шариков уменьшился приблизительно на 10nm после 60min обработки ультразвуком; однако было установлено, что размер казеиновых мицелл не изменился. В течение первых нескольких минут обработки ультразвуком также наблюдались небольшое увеличение содержания растворимого сывороточного белка и соответствующее снижение вязкости, что могло быть связано с разрушением агрегатов казеина и сывороточных белков. В подвергнутых ультрацентрифугированию образцах обезжиренного молока, обработанных ультразвуком в течение до 60min, не удалось обнаружить измеримых изменений содержания свободного казеина. Обработка ультразвуком приводила к небольшому временному снижению pH; однако измеримого изменения концентрации растворимого кальция не наблюдалось. Таким образом, казеиновые мицеллы в свежем обезжиренном молоке оставались стабильными при воздействии ультразвука. Аналогичные результаты были получены для восстановленного мицеллярного казеина, при этом с увеличением содержания сывороточного белка наблюдались более значительные изменения вязкости. Контролируемое применение ультразвука может эффективно использоваться для устранения агрегации белков, вызванной технологической обработкой, без воздействия на нативное состояние казеиновых мицелл.» [Chandrapala et al. 2012]

Влияние высокоинтенсивного ультразвука на питательные вещества молока и микробиологическую стабильность

Razavi и Kenari (2020) исследовали влияние высокоинтенсивного ультразвука в сочетании с мягкой тепловой обработкой для инактивации микробов и ферментов, вызывающих порчу пищевых продуктов и снижение их безопасности. Целью исследования была оценка влияния ультразвуковой обработки в качестве альтернативы высокотемпературной тепловой обработке на количество микроорганизмов, окисление липидов как показатель качества и витамины как характеристику пищевой ценности молока. Результаты показали, что ультразвук позволял снизить микробную нагрузку молока и вызывал меньшие изменения витаминов, чем традиционная тепловая обработка молока. В этом отношении обработка ультразвуком с помощью ультразвукового зонда оказалась более эффективной и достигала наибольшей эффективности при интенсивности 75%. Использование ультразвукового зонда при 55°C и интенсивности 75% в течение 10 минут рекомендуется в качестве неразрушающего процесса пастеризации молока.

Высокопроизводительные ультразвуковые гомогенизаторы для производства сыра

Hielscher Ultrasonics обладает многолетним опытом применения мощного ультразвука в производстве продуктов питания и напитков, а также во многих других отраслях промышленности. Наши ультразвуковые процессоры оснащены легко очищаемыми (безразборная мойка CIP / безразборная стерилизация SIP) сонотродами и проточными ячейками (частями, контактирующими с обрабатываемой средой). Промышленные ультразвуковые процессоры Hielscher Ultrasonics могут обеспечивать очень высокие амплитуды. Амплитуды до 200µm можно без труда поддерживать непрерывно в режиме 24/7. Высокие амплитуды важны для инактивации более устойчивых микробов (например, грамположительных бактерий). Для ещё более высоких амплитуд доступны ультразвуковые сонотроды, изготовленные по индивидуальному заказу. Все сонотроды и ультразвуковые реакторы с проточными ячейками могут работать при повышенных температурах и давлениях, что обеспечивает надёжную термоманоультразвуковую обработку и высокоэффективную пастеризацию.
Современные технологии, высокая производительность и развитое программное обеспечение делают оборудование Hielscher Ultrasonics надёжной рабочей основой вашей линии пастеризации пищевых продуктов. Благодаря компактности и разнообразным вариантам установки ультразвуковые аппараты Hielscher можно легко интегрировать в существующие производственные линии или установить при их модернизации.
Свяжитесь с нами сейчас, чтобы узнать больше об особенностях и возможностях наших систем ультразвуковой гомогенизации. Мы будем рады обсудить с вами применение ультразвука в вашем процессе производства сыра!

В таблице ниже приведена ориентировочная производительность наших ультразвуковых аппаратов: