Izboljšana proizvodnja sira z močjo ultrazvočni

Proizvodnjo različnih vrst sira, kot so trdi siri, mehki siri in skuta, izdelane iz različnih vrst mleka (npr. krava, koza, ovce, bizoni, kamelino mleko itd.), lahko učinkovito izboljšamo s sonikacijo. Uporaba ultrazvoka visoke intenzivnosti pospešuje homogenizacijo, fermentacijo in zorenje, izboljšuje mikrobno stabilnost in kaže pozitivne učinke na hranilno vrednost in teksturo.

Ultrazvok visoke intenzivnosti izboljšuje proizvodnjo sira

Ultrazvočna predelava hrane je dobro uveljavljena tehnologija za izboljšanje homogenizacije mleka in fermentacije v proizvodnji sira. Poleg tega sonication v kombinaciji z blago toplotno obdelavo – znan kot termo-sonication – se uporablja kot alternativa tradicionalni pasterizaciji na osnovi toplote, s čimer se preprečujejo hranila, kot so vitamini, aminokisline in maščobe proti toplotni razgraditvi. Proizvodnjo sira z uporabo mleka ali sirote lahko bistveno povečamo in izboljšamo z uporabo ultrazvoka visoke intenzivnosti, nizko frekvenčni.

Ultrasonication so uspešno uporabili za procese pridelave sira iz govejega / kravjega mleka, ovčjega mleka, bizonovega mleka, kozjega mleka, kamelnega mleka in konjsko mleko.
Ultrazvočno pospeševanje proizvodnje sira se lahko uporablja za različne vrste sira, vključno s cheddar sirom, feta sir, krem sir, skodrani sir, mehiški panelni sir, hispanski mehak sir, in druge sirne specialitete.
Učinki nizko frekvenčni, ultrazvok visoke intenzivnosti na mleko v proizvodnji sira vključujejo povečanje trdnosti gela in trdote gela, pospeševanje oblikovanja gela, povečanje specifične površine, zmanjšanje trdnosti ovrednotenja, majhno in celo porazdelitev velikosti delcev maščobnih globul, pa tudi večjo zmogljivost držanja vode.
Ultrazvočno povečana homogenost in bolj enakomerna porazdelitev mlečnih maščobnih globul izboljšuje tudi kakovost sira. Na primer, skodrane lastnosti kozjega mleka z reninom so po 10 min ultrasonikacije pokazale gostejšo gelno čezvezano omrežje, kar je povzročilo bolj homogeno mikrostrukturo z obilnimi porami. Pomembno je, da so bile te pore bistveno manjše od tistih v mlečni skoti brez sonikacije. To kaže, da skota kozjega mleka, obdelanega z ultrazvoka moči, kaže večjo trdnost, pri tem pa se registrirajo vrednosti G'maxa (največja vrednost za modul za shranjevanje), ki je višja od 100 Pa, celo višja od vrednosti, o katerih so poročali v kravjem mleku. Podoben učinek so opazili pri lepilnosti (trdnost notranjih vezi vzorca). Zato je mogoče domnevati, da ultrazvok visoke intenzivnosti spodbuja močne interakcije med sestavinami mleka, izboljšanje nastavitev lastnosti. (prim. Carrillo-Lopez et al. 2021)

Ultrazvočni učinki na proizvodnjo različnih sirov

Učinki ultrazvoka visoke intenzivnosti na med predelavo mlečnih izdelkov in proizvodnjo sira so bili intenzivno raziskani.
Povečan donos sira: Sonication svežega surovega mleka z ultrazvočnim UP400S med proizvodnjo panela sira, je povzročila povečan donos sira (%), kljub povečanju eksudata. Rumene tone in barvanje v siru spodbuja HIU na 10 min. Vendar niso prizadete barvne koordinate L*, a*, niti C*. pH povečal s 6,6 na 6,74 po 5 min ultrasonication, vendar zmanjšal na 10 min. (prim. Carrillo-Lopez et al., 2020)
Izboljšana tekstura sira: V zvezi s študijami na siru sta Bermúdez-Aguirre in Barbosa-Cánovas poročala, da je sveži sir, pridobljen iz mleka, obdelanega s termosonikacijo (z uporabo zdravila Hielscher UP400S – 400 W, 24 kHz, 63 °C, 30 min) je bil mehkši in hlajši od sira iz kontrolnega mleka (brez termosonikacije). Zaradi teh lastnosti se je lažje zdrobil sir, kar je zaželen atribut svežega sira. Ti avtorji so to vedenje pojasnili s tem, da je mikrostruktura termosoniciranega mlečnega sira v primerjavi z nesonikanim mlečnim sirom predstavljala bolj homogeno strukturo. Poleg tega so opazili, da je termosonication izboljšal homogenizacijo beljakovin in maščob ter povečano zadrževanje molekul vode v matriki. Zato je mogoče predpostavljati, da HIU spodbuja močne interakcije med sestavinami mleka, s tem pa izboljša nastavitvene lastnosti.

Vpliv ultrazvočnosti na mlečne: viskoznost & Reologija, homogenost, mikrobna dejavnost

Mlečni izdelki so proizvodi iz živalskega mleka, kot so npr. kravje, ovčje, kozje, bizonsko, konjsko ali kamelino mleko. Po spravilu se mleko lahko predela v različne izdelke, kot so homogenizirano in posneto mleko, jogurt, smetana, maslo, sir, sirana, casein ali mleko v prahu. Kravje mleko je najpomembnejša surovina za mlečno industrijo s svetovno proizvodnjo 542.069.000 ton na leto. [Gerosa et al. 2012]
Sirota (mlečni serum) je e-proizvod proizvodnje sira ali caseina. Sestoji predvsem iz globinstagerjev α-laktalbumina (~65%), β-laktoglobulina (~25%), pa tudi majhnih količin albumina v serumu (~8%) imunoglobini. Beljakovine sirotke so globularne beljakovine, ki jih je mogoče izvleči iz sirotke.
Mleko v prahu se predela s sušilniki za sušenje in izparevanja mleka za pridobivanje čistega suhega mleka v prahu. Zaradi izjemno visoke porabe energije pršilnih sušilnikov je za optimizacijo učinkovitosti procesa pomembna visoka trdna koncentracija tekočine.

"Vzorci svežega posnetega mleka, rekonstituiranega micelarnega caseina in caseina v prahu so bili sonicirani pri 20kHz, da bi preiskali učinek ultrasonikacije. Pri svežem posnetem mleku se je povprečna velikost preostalih maščobnih globul zmanjšala za približno 10nm po 60min sonikacije; vendar je bila velikost caseina micelles ugotovljena kot nespremenjena. V prvih nekaj minutah sonikacije je prišlo tudi do majhnega povečanja topnih beljakovin sirotke in ustreznega zmanjšanja viskoznosti, kar bi lahko pripisali razhajanju agregatov proteinov caseina in sirotke. V ultracentrifugedih vzorcih posnetega mleka, ki so bili razčlenjeni do 60min, ni bilo mogoče zaznati nobenih izrednih sprememb v prosti vsebnosti caseina. Majhno, začasno zmanjšanje pH je posledica sonikacije; vendar niso opazili nobene izvidljive spremembe koncentracije topnega kalcija. Zato so bile casein micelle v svežem posnetem mleku stabilne med izpostavljenostjo ultrasonikacije. Podobni rezultati so bili pridobljeni pri rekonstituiranem micelarnem caseinu, pri povečanju vsebnosti sirotkinih beljakovin pa so opazili večje spremembe viskoznosti. Nadzorovano uporabo ultrazvoka je mogoče koristno uporabiti za povratno procesno inducirana agregacija beljakovin, ne da bi to vplivalo na domorodno stanje casein micelles." [Chandrapala et al. 2012]

Učinki ultrazvoka visoke intenzivnosti na mlečna hranila in mikrobno stabilnost

Razavi in Kenari (2020) preiskujeta vpliv ultrazvoka visoke intenzivnosti skupaj z blagim procesom toplotne obdelave za deaktiviranje mikrobov in encimov, ki vodijo v kvaritev in razgradnjo varnosti v živilih. Cilj njihove študije je bil oceniti učinek ultrazvočnega procesa kot alternativo za visokotemperaturni toplotni proces na mikrobno štetje, oksidacijo lipidov kot kvalitativni parameter in vitamine kot hranilne lastnosti mleka. Rezultati so pokazali, da je ultrazvok lahko zmanjšal mikrobno obremenitev mleka in je naredil manj sprememb v vitaminih kot mleko, obdelano s konvencionalno toplotno obdelavo. V zvezi s tem, sonication z ultrazvočno sondo ugotovili, da je superioren in najučinkovitejši pri 75% intenzivnosti. Uporaba ultrazvočnega tipa sonde pri 55 °C in 75% intenzivnosti 10 minut je priporočljiva kot neuničujoč postopek za pasterizacijo mleka.

Ultrazvočni homogenizatorji visoke zmogljivosti za proizvodnjo sira

Hielscher Ultrasonics je dolgo izkušen v uporabi moči ultrazvok v hrani & industrije pijač ter številnih drugih industrijskih vej. Naši ultrazvočni procesorji so opremljeni s sonotrodi in pretočnimi celicami (čisto-na mestu CIP / steriliz-in-in-place SIP) sonotrodi in pretok-celice (vlažilni deli). Hielscher Ultrasonics’ industrijski ultrazvočni predelovalci lahko dostavijo zelo visoke amplitude. Amplitude do 200μm je mogoče enostavno neprekinjeno izvajati v 24/7 operaciji. Visoke amplitude so pomembne za inaktiviranje odpornih mikrobov (npr. gram pozitivnih bakterij). Za še višje amplitude so na voljo prilagojeni ultrazvočni sonotrodi. Vse sonotrode in ultrazvočne pretočne celične reaktorje je mogoče upravljati pod povišanimi temperaturami in tlaki, kar omogoča zanesljivo termo-mano-sonication in zelo učinkovito pasterizacijo.
Najmotejša tehnologija, visoko zmogljiva in prefinjena programska oprema naredijo Hielscher Ultrasonics’ zanesljivi delovni konji v vrstici za pasterizacijo hrane. Z majhnim odtisom in vsestransko namestitev možnosti, Hielscher ultrasonicators lahko enostavno vključite ali retro-fited v obstoječih proizvodnih linij.
Prosimo, kontaktirajte nas, da izvemo več o funkcijah in zmogljivosti naših ultrazvočnih sistemov homogenizacije. Z veseljem se bomo pogovorili o vaši vlogi za sir z vami!

V spodnji tabeli vam daje podatek o približni zmogljivosti obdelave naših ultrasonicators: