Vylepšená výroba syra pomocou Power Ultrasonics

Výrobu rôznych druhov syrov, ako sú tvrdé syry, mäkké syry a tvaroh, vyrobené z rôznych druhov mlieka (napr. kravské, kozie, ovčie, byvolie, ťavie mlieko atď.), je možné účinne zlepšiť sonikáciou. Aplikácia ultrazvuku s vysokou intenzitou urýchľuje homogenizáciu, fermentáciu a dozrievanie, zlepšuje mikrobiálnu stabilitu a vykazuje pozitívne účinky na hodnotu živín a textúru.

Ultrazvuk s vysokou intenzitou zlepšuje produkciu syra

Ultrazvukové spracovanie potravín je osvedčená technológia na zlepšenie homogenizácie a fermentácie mlieka pri výrobe syra. Ďalej sonikácia v kombinácii s miernym tepelným spracovaním – známe ako termosonikácia – sa používa ako alternatíva k tradičnej pasterizácii na báze tepla, čím zabraňuje tepelnej degradácii živín, ako sú vitamíny, aminokyseliny a tuky. Výroba syra pomocou mlieka alebo srvátky sa môže výrazne zintenzívniť a zlepšiť aplikáciou vysokointenzívneho nízkofrekvenčného ultrazvuku.

Účinky ultrazvuku vysokej intenzity na štruktúru mlieka a syreniny pri výrobe syra

Ultrazvuk sa úspešne použil pri výrobe syra z hovädzieho (kravského), ovčieho, byvolieho, kozieho, ťavieho a konského mlieka.
Výroba syra podporovaná ultrazvukom sa dá využiť pri výrobe širokej škály druhov syra vrátane syra čedar, syra feta, smotanového syra, tvarohu, mexického syra panela, hispánskeho mäkkého syra a iných špeciálnych syrov.
Účinky nízkofrekvenčného ultrazvuku s vysokou intenzitou na mlieko počas výroby syra zahŕňajú zvýšenie pevnosti a tvrdosti gélu, zrýchlenie tvorby gélu, zvýšenie špecifického povrchu, zníženie tvrdosti syreniny, menšie a rovnomernejšie rozdelenie veľkosti častíc tukových guľôčok a zvýšenie schopnosti zadržiavať vodu.
Ultrazvukom vyvolané zlepšenie homogenity a rovnomernejšie rozloženie guľôčok mliečneho tuku ďalej zvyšuje kvalitu syra. Napríklad štúdie na kozom mlieku zrazenom pomocou rennínu ukázali, že po 10 minútach ultrazvukového pôsobenia výsledný gél vykazoval hustejšiu, zosieťovanú sieťovú štruktúru. Tým sa vytvorila homogénnejšia mikroštruktúra s bohatými pórmi, ktoré boli výrazne menšie ako póry pozorované v nesonizovanej mliečnej syrenine.
Tieto štrukturálne rozdiely naznačujú, že kozia syrenina ošetrená ultrazvukom vykazuje väčšiu pevnosť, pričom hodnoty G'max (maximálny modul skladovania) presahujú 100 Pa a sú dokonca vyššie ako hodnoty uvedené pre kravské mlieko. Podobné zlepšenie sa pozorovalo aj v adhézii (pevnosť vnútorných väzieb vo vzorke). Celkovo tieto zistenia naznačujú, že vysoko intenzívny ultrazvuk podporuje silnejšie interakcie medzi zložkami mlieka, čím zlepšuje vlastnosti tuhnutia mlieka počas výroby syra (porovnaj Carrillo-Lopez a kol., 2021).

Sonikácia tiež podporuje syrenie mlieka. Prečítajte si viac!

Vplyv ultrazvuku na výrobu syrov

Účinky ultrazvuku s vysokou intenzitou na spracovanie mlieka a výrobu syrov boli intenzívne študované.
Zvýšená výťažnosť syra: Sonikácia čerstvého surového mlieka pomocou ultrazvuku UP400S počas výroby syra panela viedla k zvýšeniu výťažku syra (%), a to aj napriek zvýšeniu exsudátu. Žlté tóny a sfarbenie syra podporuje HIU po 10 minútach. Nie sú však ovplyvnené farebné súradnice L*, a* ani C*. pH sa zvýšilo zo 6,6 na 6,74 po 5 minútach ultrazvuku, ale znížilo sa po 10 minútach (porovnaj Carrillo-Lopez et al., 2020)
Vylepšená textúra syra: Pokiaľ ide o štúdie vykonané na syre, Bermúdez-Aguirre a Barbosa-Cánovas uviedli, že čerstvý syr získaný z mlieka ošetreného termosonikáciou (pomocou Hielscherovho UP400S – 400 W, 24 kHz, 63 °C, 30 min) bol mäkší a krehkejší ako syr z kontrolného mlieka (bez termosonikácie). Tieto vlastnosti viedli k ľahšiemu drobeniu syra, čo je žiaduci atribút čerstvého syra. Títo autori vysvetlili toto správanie poznámkou, že mikroštruktúra termosonikovaného mliečneho syra má homogénnejšiu štruktúru v porovnaní s nesonikovaným mliečnym syrom. Okrem toho poznamenali, že termosonikácia zlepšila homogenizáciu bielkovín a tukov a zvýšila zadržiavanie molekúl vody v matrici. Preto možno predpokladať, že HIU podporuje silné interakcie medzi zložkami mlieka a zlepšuje vlastnosti tuhnutia.

Vplyv ultrazvuku na mliečne výrobky: viskozita & Reológia, homogenita, mikrobiálna aktivita

Mliečne výrobky sa vyrábajú zo živočíšneho mlieka, ako je napr. kravské, ovčie, kozie, byvolie, konské alebo ťavie mlieko. Po zbere je možné mlieko spracovať na rôzne produkty, ako je homogenizované a odstredené mlieko, jogurt, smotana, maslo, syr, srvátka, kazeín alebo sušené mlieko. Kravské mlieko je najdôležitejšou surovinou pre mliekarenský priemysel s celosvetovou produkciou 542 069 000 ton ročne. [Gerosa et al. 2012]
Srvátka (mliečne sérum) je vedľajším produktom výroby syra alebo kazeínu. Pozostáva najmä z globinstagerov α-laktalbumín (~65%), β-laktoglobulín (~25%), ako aj z malého množstva sérového albumínu (~8%) a imunoglobínov. Srvátkové proteíny sú globulárne proteíny, ktoré je možné extrahovať zo srvátky.
Sušené mlieko sa spracováva v rozprašovacích sušičkách na sušenie a odparovanie mlieka, aby sa získalo čisté sušené mlieko. Vzhľadom na extrémne vysokú spotrebu energie rozprašovacích sušičiek je pre optimalizáciu účinnosti procesu dôležitá vysoká koncentrácia pevnej látky kvapaliny.

“Vzorky čerstvého odstredeného mlieka, rekonštituovaného micelárneho kazeínu a kazeínového prášku boli sonikované pri frekvencii 20 kHz s cieľom preskúmať vplyv ultrazvuku. V prípade čerstvého odstredeného mlieka sa priemerná veľkosť zvyšných tukových guľôčok po 60 minútach sonikácie zmenšila približne o 10 nm; veľkosť miciel kazeínu sa však nezmenila. Počas prvých minút sonikácie došlo aj k malému nárastu rozpustných srvátkových bielkovín a zodpovedajúcemu zníženiu viskozity, čo možno pripísať rozpadu agregátov kazeínu a srvátkových bielkovín. V ultracentrifugovaných vzorkách odstredeného mlieka sonikovaných do 60 minút sa nezistili žiadne merateľné zmeny obsahu voľného kazeínu. V dôsledku sonikácie došlo k malému, dočasnému zníženiu pH, avšak nebola pozorovaná žiadna merateľná zmena v koncentrácii rozpustného vápnika. Preto boli kazeínové micely v čerstvom odstredenom mlieku stabilné počas pôsobenia ultrazvuku. Podobné výsledky sa dosiahli aj pri rekonštituovanom micelárnom kazeíne, zatiaľ čo pri zvyšovaní obsahu srvátkových bielkovín sa pozorovali väčšie zmeny viskozity. Kontrolované použitie ultrazvuku sa môže s výhodou použiť na zvrátenie procesom indukovanej agregácie bielkovín bez toho, aby sa ovplyvnil natívny stav kazeínových micel.” [Chandrapala et al. 2012]

Účinky ultrazvuku s vysokou intenzitou na živiny v mlieku a mikrobiálnu stabilitu

Razavi a Kenari (2020) skúmali vplyv vysoko intenzívneho ultrazvuku v kombinácii s miernym procesom tepelného spracovania na deaktiváciu mikróbov a enzýmov, čo vedie k znehodnoteniu a zníženiu bezpečnosti potravín. Cieľom ich štúdie bolo zhodnotiť vplyv ultrazvukového procesu ako alternatívy vysokoteplotného tepelného procesu na mikrobiálny počet, oxidáciu lipidov ako kvalitatívny parameter a vitamíny ako nutričné vlastnosti mlieka. Výsledky ukázali, že ultrazvuk dokázal znížiť mikrobiálnu záťaž mlieka a spôsobil menej zmien vitamínov ako mlieko ošetrené konvenčným tepelným spracovaním. V tomto ohľade sa zistilo, že sonikácia pomocou ultrazvukovej sondy je vynikajúca a najúčinnejšia pri 75% intenzite. Použitie ultrazvukovej sondy pri 55 °C a 75% intenzite počas 10 minút sa odporúča ako nedeštruktívny proces na pasterizáciu mlieka.

Vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory na výrobu syra

Spoločnosť Hielscher Ultrasonics má dlhoročné skúsenosti s aplikáciou výkonového ultrazvuku v potravinách & nápojový priemysel, ako aj mnohé ďalšie priemyselné odvetvia. Naše ultrazvukové procesory sú vybavené ľahko čistiteľnými (clean-in-place CIP / sterilize-in-place SIP) sonotródami a prietokovými bunkami (mokré časti). Hielscher Ultrasonics’ Priemyselné ultrazvukové procesory môžu poskytovať veľmi vysoké amplitúdy. Amplitúdy až 200 μm je možné ľahko nepretržite prevádzkovať v prevádzke 24 hodín denne, 7 dní v týždni. Vysoké amplitúdy sú dôležité na inaktiváciu rezistentnejších mikróbov (napr. grampozitívnych baktérií). Pre ešte vyššie amplitúdy sú k dispozícii prispôsobené ultrazvukové sonotródy. Všetky sonotródy a ultrazvukové reaktory s prietokovými bunkami môžu byť prevádzkované pri zvýšených teplotách a tlakoch, čo umožňuje spoľahlivú termo-mano-sonikáciu a vysoko účinnú pasterizáciu.
Najmodernejšia technológia, vysoký výkon a sofistikovaný softvér robia z Hielscher Ultrasonics’ Spoľahlivé pracovné kone vo vašej linke na pasterizáciu potravín. Vďaka malým rozmerom a všestranným možnostiam inštalácie je možné ultrazvukové prístroje Hielscher ľahko integrovať alebo dodatočne namontovať do existujúcich výrobných liniek.
Kontaktujte nás, aby ste sa dozvedeli viac o vlastnostiach a schopnostiach našich ultrazvukových homogenizačných systémov. Radi s vami prediskutujeme vašu aplikáciu syra!

Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov: