Разрыхление молока с помощью ультразвуковой обработки

Ультразвуковая обработка молока - это инновационный метод обработки, позволяющий повысить качество продукции и эффективность производства. Ультразвуковая обработка молока перед коагуляцией показала значительный потенциал для оптимизации стадии сычужного брожения при производстве сыра. Низкочастотный и мощный ультразвук способен изменять структуру молочных белков и мицелл казеина, что приводит к улучшению гелеобразования во время сычужного брожения. Эти эффекты делают ультразвук мощным методом для технологов молочной промышленности, которые стремятся улучшить операции по переработке молока и повысить эффективность и консистенцию производства сыра.

Важность ренгетинга в производстве сыра

Ренетинг - важнейший первый этап производства сыра. В ходе этого процесса фермент химозин расщепляет молекулы κ-казеина, позволяя мицеллам казеина агрегироваться и образовывать трехмерную гелевую сеть, которая и становится творогом. Качество этой гелевой сети напрямую влияет на:

• Время гелеобразования
• Упругость творога
• Степень упругости творога
• Микроструктура и связность геля

Эти параметры определяют, насколько эффективно молоко может быть преобразовано в сыр, и в конечном итоге влияют на выход, текстуру и производительность переработки.
Тем не менее, поведение молока при сычужном брожении может меняться под влиянием таких факторов, как состав белка, баланс кальция, рН и структура мицелл казеина. Поэтому технологии, улучшающие или стабилизирующие эти свойства, могут представлять значительную ценность для переработчиков молока.

Как ультразвук улучшает сцеживание молока

Ultrasound processing works by transmitting low-frequency ultrasound waves (>20 kHz) into liquid media. This generates acoustic cavitation, where microscopic bubbles form and collapse rapidly, creating localized mechanical forces, turbulence, and microjets in the liquid.
Эти механические воздействия могут изменять физическую структуру молочных белков, не требуя высоких температур.
Исследование Liu et al. (2014) показало, что ультразвуковое воздействие на обезжиренное молоко при частоте 20 кГц перед сычужным ферментом значительно улучшает характеристики загустевания молока.

Исследование показало, что лечение ультразвуком:

• Сокращение времени гелеобразования, необходимого для сычужной коагуляции
• Повышение скорости упругости творога
• Получаются более прочные гели с высокой упругостью творога
• Улучшенная связность сети сычужных гелей

Эти улучшения были связаны с изменениями в структуре молочных белков и мицелл казеина под воздействием ультразвука.
Те же результаты описаны в загруженном исследовании, в котором сообщается, что молоко, обработанное ультразвуком при pH 8 и повторно отрегулированное до pH 6,7, продемонстрировало наиболее выраженное улучшение показателей коагуляции.

Основные структурные эффекты в молоке

Ультразвуковая обработка изменяет микроструктуру молочных белков несколькими способами. Согласно исследованию и сопутствующим исследованиям:

• Уменьшение размера мицелл казеина под действием механических сил, вызванных кавитацией
• Образование более мелких белковых агрегатов
• Увеличенная площадь поверхности частиц казеина
• Усиление белковых взаимодействий во время свертывания крови

Эти структурные изменения обеспечивают более эффективную агрегацию после добавления сычужного фермента.

Результаты, представленные в исследовании, свидетельствуют о значительном повышении производительности. Например:

1. Время застудневания уменьшилось с 40 минут в необработанном молоке до примерно 28 минут в молоке, обработанном ультразвуком
2. Упругость творога увеличилась в несколько раз по сравнению с необработанным контролем
3. Скорость затвердевания творога значительно увеличилась

Эти изменения напрямую влияют на более быстрое и прочное формирование творога при производстве сыра.

Ультразвуковой ренгетинг: Преимущества для производителей молочных продуктов и сыра

Для промышленной переработки молока потенциальные преимущества улучшенного ультразвуком сычужного фермента весьма значительны.

Более быстрая обработка

Ультразвук сокращает время гелеобразования, что позволяет ускорить ранние стадии сыроделия.

• Сокращение времени свертывания крови
• Более быстрое формирование творога
• Потенциально более высокая пропускная способность производственных линий

Улучшенная структура творога

Ультразвуковая обработка приводит к образованию более плотной и взаимосвязанной белковой сети, в результате чего творог становится более прочным.

Это может способствовать:

• Улучшенная обработка творога
• Лучшее отделение сыворотки
• Улучшенный контроль текстуры

Повышение эффективности производства

Более прочные гели и быстрая коагуляция могут обеспечить:

• Более высокий потенциал выхода сыра
• Сокращение времени обработки
• Более стабильное качество продукции

Эти преимущества особенно актуальны для крупномасштабного производства сыра, где небольшое повышение эффективности процесса может привести к значительной экономической выгоде.

Ультразвук как нетепловая технология обработки молочных продуктов

Одним из наиболее привлекательных аспектов ультразвуковой обработки молока является то, что она считается нетермической или мягкой технологией обработки.
В отличие от традиционной тепловой обработки, ультразвук позволяет изменять структурные свойства белков за счет механического кавитационного воздействия, а не высоких температур. Это позволяет сохранить функциональные и питательные свойства компонентов молока.
В последних обзорах ультразвук рассматривается как эффективный и надежный метод контроля функциональности белков и процессов гелеобразования в молочных системах, включая сыры и кисломолочные продукты.
Для технологов молочной промышленности это открывает возможности для изменения функциональности молока без ущерба для качества продукта.

Промышленное внедрение на молочных заводах

По мере перехода от лабораторных исследований к промышленному применению надежность оборудования и соответствие требованиям безопасности пищевых продуктов становятся важнейшими факторами.
Промышленные системы соникации, такие как разработанные Hielscher Ultrasonics, спроектированы с учетом гигиенических требований и безопасной установки в условиях пищевой промышленности. Такие системы могут эксплуатироваться в соответствии с требованиями cGMP и FDA, а их применение в пищевой промышленности может быть подтверждено и сертифицировано независимыми сторонними испытаниями.
Ультразвуковые аппараты Hielscher легко подключаются к программному обеспечению технологических установок и плавно интегрируются в существующие производственные линии. Автоматизированная регистрация данных о параметрах ультразвукового процесса обеспечивает мониторинг и контроль качества в соответствии с требованиями cGMP.
Это делает ультразвуковую обработку молока практичной технологией для коммерческих молочных заводов, стремящихся к инновациям.
Для технологов молочной промышленности и производителей сыра этот подход представляет собой надежный шаг на пути к более эффективным, контролируемым и инновационным процессам производства сыра.

В таблице ниже приведена примерная производительность обработки наших ультразвуковых аппаратов:

Проектирование, производство и консалтинг – Качество «Сделано в Германии»

Ультразвуковые аппараты Hielscher хорошо известны своими высочайшими стандартами качества и дизайна. Надежность и простота в эксплуатации позволяют без проблем интегрировать наши ультразвуковые аппараты в промышленные объекты. Ультразвуковые аппараты Hielscher легко справляются с суровыми условиями и требовательными условиями окружающей среды.
Hielscher Ultrasonics является компанией, сертифицированной по стандарту ISO, и уделяет особое внимание высокопроизводительным ультразвуковым аппаратам, отличающимся самыми современными технологиями и удобством в использовании. Конечно, ультразвуковые аппараты Hielscher соответствуют требованиям CE и соответствуют требованиям UL, CSA и RoHs.