Улучшенное производство сыра с помощью мощного ультразвука

Производство различных видов сыра, таких как твердые сыры, мягкие сыры и творог, изготовленных из различных сортов молока (например, коровьего, козьего, овечьего, буйволиного, верблюжьего молока и т. д.), может быть эффективно улучшено с помощью ультразвуковой обработки. Применение ультразвука высокой интенсивности ускоряет гомогенизацию, ферментацию и созревание, улучшает микробную стабильность и оказывает положительное влияние на питательную ценность и текстуру.

Ультразвук высокой интенсивности улучшает производство сыра

Ультразвуковая обработка пищевых продуктов является хорошо зарекомендовавшей себя технологией для улучшения гомогенизации молока и ферментации в производстве сыра. Кроме того, ультразвуковая обработка в сочетании с мягкой термической обработкой – известно как термоультразвуковая обработка – используется в качестве альтернативы традиционной пастеризации на основе нагревания, тем самым предотвращая термическое разложение питательных веществ, таких как витамины, аминокислоты и жиры. Производство сыра с использованием молока или сыворотки может быть значительно интенсифицировано и улучшено за счет применения высокоинтенсивного низкочастотного ультразвука.

Ультразвуковая технология успешно применяется в процессах производства сыра из бычьего/коровьего молока, овечьего молока, буйволиного молока, козьего молока, верблюжьего молока и лошадиного молока.
Производство сыра с ультразвуковым контролем может быть использовано для различных видов сыра, включая сыр чеддер, сыр фета, сливочный сыр, творожный сыр, мексиканский сыр панела, латиноамериканский мягкий сыр и другие сырные деликатесы.
Воздействие низкочастотного ультразвука высокой интенсивности на молоко при производстве сыра включает в себя увеличение прочности и твердости геля в виде гелеобразователя, ускорение образования геля, увеличение удельной площади поверхности, снижение твердости творога, мелкое и равномерное распределение частиц по размерам жировых шариков, а также большую водоудерживающую способность.
Ультразвуковое повышение однородности и более равномерное распределение шариков молочного жира также улучшают качество сыра. Например, творожные свойства козьего молока с ренином показали уже через 10 мин ультразвука более плотную гелевую сшитую сеть, в результате чего образовалась более однородная микроструктура с обильными порами. Примечательно, что эти поры были значительно меньше, чем в молочном твороге без ультразвука. Это говорит о том, что творог козьего молока, обработанный мощным ультразвуком, демонстрирует большую твердость, регистрируя значения G'max (максимальное значение модуля накопления) выше 100 Па, даже выше, чем в коровьем молоке. Аналогичный эффект наблюдался и в адгезии (прочности внутренних связей образца). Следовательно, можно предположить, что ультразвук высокой интенсивности способствует сильному взаимодействию между компонентами молока, улучшая свойства схватывания. (ср. Carrillo-Lopez et al. 2021)

Ультразвуковое воздействие на производство различных сыров

Влияние ультразвука высокой интенсивности на переработку молока и производство сыра было интенсивно изучено.
Повышенный выход сыра: Ультразвуковая обработка свежего сырого молока ультразвуковым аппаратом UP400S при производстве панельного сыра привела к увеличению выхода сыра (%), несмотря на увеличение экссудата. Желтые тона и окрашивание сыра стимулируются HIU через 10 минут. Но это не влияет на цветовые координаты L*, a* и C*. pH увеличился с 6,6 до 6,74 после 5 минут ультразвукового исследования, но снизился через 10 минут (ср. Carrillo-Lopez et al., 2020)
Улучшенная текстура сыра: Что касается исследований, проведенных на сыре, то Бермудес-Агирре и Барбоса-Кановас сообщили, что свежий сыр получают из молока, обработанного термосоной (с использованием метода Хильшера УП400С – 400 Вт, 24 кГц, 63 °C, 30 мин) был мягче и хрупкее, чем сыр из контрольного молока (без термосонации). Эти характеристики привели к тому, что сыр легче крошится, что является желанным атрибутом свежего сыра. Эти авторы объяснили такое поведение тем, что микроструктура термически обработанного молочного сыра имеет более однородную структуру по сравнению с сыром без ультразвука. Кроме того, они отметили, что термозвук улучшает гомогенизацию белков и жиров и увеличивает удержание молекул воды в матрице. Следовательно, можно предположить, что HIU способствует сильному взаимодействию между компонентами молока, улучшая схватывающие свойства.

Влияние ультразвука на молочную промышленность: вязкость & Реология, гомогенность, микробная активность

Молочные продукты производятся из животного молока, например, коровьего, овечьего, козьего, буйволиного, лошадиного или верблюжьего молока. После сбора урожая молоко может быть переработано в различные продукты, такие как гомогенизированное и обезжиренное молоко, йогурт, сливки, масло, сыр, сыворотка, казеин или сухое молоко. Коровье молоко является наиболее важным сырьем для молочной промышленности с мировым производством 542 069 000 тонн в год. [Gerosa et al. 2012]
Сыворотка (молочная сыворотка) является побочным продуктом производства сыра или казеина. Он состоит в основном в глобинстагтерах α-лактальбумина (~65%), β-лактоглобулина (~25%), а также в небольших количествах сывороточного альбумина (~8%) и иммуноглобинов. Сывороточные белки — это глобулярные белки, которые могут быть извлечены из сыворотки.
Сухое молоко обрабатывается распылительными сушилками для сушки и испарения молока с получением чистого сухого молока. Из-за чрезвычайно высокого энергопотребления распылительных сушилок высокая концентрация твердых частиц жидкости важна для оптимизации эффективности процесса.

«Образцы свежего обезжиренного молока, восстановленного мицеллярного казеина и порошка казеина были обработаны ультразвуком на частоте 20 кГц для исследования эффекта ультразвука. Для свежего обезжиренного молока средний размер оставшихся жировых шариков был уменьшен примерно на 10 нм после 60 минут обработки ультразвуком; Тем не менее, размер мицелл казеина был определен как неизменный. Небольшое увеличение растворимого сывороточного белка и соответствующее снижение вязкости также произошло в течение первых нескольких минут после ультразвуковой обработки, что может быть связано с распадом агрегатов казеинового и сывороточного белка. Не было обнаружено никаких заметных изменений содержания свободного казеина в ультрацентрифугированных образцах обезжиренного молока, обработанных ультразвуком в течение 60 минут. Небольшое, временное снижение pH в результате ультразвуковой обработки; Тем не менее, не наблюдалось заметных изменений концентрации растворимого кальция. Таким образом, мицеллы казеина в свежем обезжиренном молоке были стабильны при воздействии ультразвука. Аналогичные результаты были получены для восстановленного мицеллярного казеина, в то время как при увеличении содержания сывороточного белка наблюдались более значительные изменения вязкости. Контролируемое применение ультразвука может быть полезно применять для обратного процесса индуцированной агрегацией белков, не влияя на нативное состояние мицелл казеина». [Чандрапала и др. 2012]

Влияние ультразвука высокой интенсивности на питательные вещества молока и микробную стабильность

Razavi и Kenari (2020) исследовали влияние высокоинтенсивного ультразвука в сочетании с процессом мягкой термической обработки на дезактивацию микробов и ферментов, что приводит к порче и ухудшению безопасности пищевых продуктов. Целью их исследования явилась оценка влияния ультразвукового процесса как альтернативы высокотемпературному тепловому процессу на микробное количество, окисление липидов как качественный параметр и витамины как питательные свойства молока. Результаты показали, что ультразвук смог снизить микробную нагрузку молока и внес меньше изменений в витамины, чем молоко, обработанное обычной тепловой обработкой. В связи с этим было установлено, что ультразвуковая обработка с помощью ультразвукового зонда является превосходной и наиболее эффективной при интенсивности 75%. Использование ультразвукового датчика при температуре 55°C и интенсивности 75% в течение 10 минут рекомендуется в качестве неразрушающего процесса для пастеризации молока.

Высокопроизводительные ультразвуковые гомогенизаторы для производства сыра

Компания Hielscher Ultrasonics имеет многолетний опыт применения силового ультразвука в пищевых продуктах & Индустрия напитков, а также многие другие отрасли промышленности. Наши ультразвуковые процессоры оснащены простыми в очистке (безразборная мойка CIP / стерилизация на месте SIP) сонотродами и проточными ячейками (влажные части). Ультразвуковые технологии Hielscher’ Промышленные ультразвуковые процессоры могут обеспечивать очень высокую амплитуду. Амплитуды до 200 мкм могут легко работать непрерывно в режиме 24/7. Высокие амплитуды важны для инактивации более устойчивых микробов (например, грамположительных бактерий). Для еще более высоких амплитуд доступны индивидуальные ультразвуковые сонотроды. Все сонотроды и ультразвуковые проточные реакторы могут работать при повышенных температурах и давлениях, что обеспечивает надежную термомано-ультранификацию и высокоэффективную пастеризацию.
Самые современные технологии, высокая производительность и сложное программное обеспечение делают Hielscher Ultrasonics’ Надежные рабочие лошадки на вашей линии пастеризации пищевых продуктов. Благодаря небольшой занимаемой площади и универсальным вариантам установки ультразвуковые аппараты Hielscher могут быть легко интегрированы или модернизированы в существующие производственные линии.
Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше о характеристиках и возможностях наших систем ультразвуковой гомогенизации. Мы будем рады обсудить с вами ваше применение сыра!

В таблице ниже приведена примерная производительность обработки наших ультразвуковых аппаратов: