Izboljšana proizvodnja sira z Power Ultrasonics

Proizvodnjo različnih vrst sira, kot so trdi siri, mehki siri in skuta, narejene iz različnih vrst mleka (npr. kravjega, kozjega, ovčjega, bivoljega, kameljega mleka itd.), se lahko učinkovito izboljša z ultrazvočnim razbijanjem. Uporaba visoko intenzivnega ultrazvoka pospešuje homogenizacijo, fermentacijo in zorenje, izboljšuje mikrobno stabilnost in kaže pozitivne učinke na hranilno vrednost in teksturo.

Ultrazvok visoke intenzivnosti izboljša proizvodnjo sira

Ultrazvočna predelava hrane je dobro uveljavljena tehnologija za izboljšanje homogenizacije in fermentacije mleka v proizvodnji sira. Poleg tega ultrazvočna obdelava v kombinaciji z blago toplotno obdelavo – znana kot termo-ultrazvočna razbijanje – se uporablja kot alternativa tradicionalni pasterizaciji na osnovi toplote, s čimer preprečuje toplotno razgradnjo hranil, kot so vitamini, aminokisline in maščobe. Proizvodnja sira z mlekom ali sirotko se lahko znatno okrepi in izboljša z uporabo visokointenzivnega, nizkofrekvenčnega ultrazvoka.

Ultrasonication se uspešno uporablja v procesih proizvodnje sira iz govejega? kravjega mleka, ovčjega mleka, bivoljega mleka, kozjega mleka, kameljega mleka in konjskega mleka.
Ultrazvočno promovirana proizvodnja sira se lahko uporablja za različne vrste sira, vključno s sirom cheddar, feta sirom, kremnim sirom, skuto, mehiškim sirom panela, latinskoameriškim mehkim sirom in drugimi sirnimi specialitetami.
Učinki nizkofrekvenčnega, visoko intenzivnega ultrazvoka na mleko pri proizvodnji sira vključujejo povečanje moči in trdote gela, pospeševanje tvorbe gela, povečanje specifične površine, zmanjšanje trdnosti skute, majhno in enakomerno porazdelitev velikosti delcev maščobnih kroglic ter večjo sposobnost zadrževanja vode.
Ultrasonically increased homogeneity and more even distribution of milk fat globules improves cheese quality, too. For instance, curd properties of goat’s milk with renin showed after 10 min ultrasonication a denser gel crosslinked network, resulting in a more homogeneous microstructure with abundant pores. It is notable that these pores were significantly smaller than those in the milk curd without sonication. This suggests that the curd of goat’s milk treated with power ultrasound shows greater firmness, registering values of G’max (maximum value for the storage modulus) higher than 100 Pa, even higher than those reported in cow’s milk. Similar effect was observed in the adhesiveness (the strength of the internal bonds of the sample). Hence, it can be assumed that high-intensity ultrasound promotes strong interactions between the components of the milk, improving the setting properties. (cf. Carrillo-Lopez et al. 2021)

Ultrazvočni učinki na proizvodnjo različnih sirov

Intenzivno so preučevali učinke ultrazvoka visoke intenzivnosti na predelavo mleka in proizvodnjo sira.
Povečan pridelek sira: Ultrazvočno razbijanje svežega surovega mleka z ultrazvočnim UP400S med proizvodnjo sira panela je povzročilo povečan donos sira (%), kljub povečanju eksudata. Rumene odtenke in obarvanost sira spodbuja HIU v 10 minutah. Vendar to ne vpliva na barvne koordinate L*, a* ali C*. pH se je povečal s 6,6 na 6,74 po 5 minutah ultrazvočne obdelave, vendar se je zmanjšal po 10 minutah (prim. Carrillo-Lopez et al., 2020)
Izboljšana tekstura sira: V zvezi s študijami, izvedenimi na siru, sta Bermúdez-Aguirre in Barbosa-Cánovas poročala, da je svež sir, pridobljen iz mleka, obdelanega s termosonicacijo (z uporabo Hielscherjevega UP400S – 400 W, 24 kHz, 63 °C, 30 min) mehkejši in bolj krhek od sira iz kontrolnega mleka (brez termosonika). Zaradi teh lastnosti se sir lažje drobi, kar je zaželen atribut svežega sira. Ti avtorji so to vedenje pojasnili z ugotovitvijo, da je mikrostruktura termo-sonikiranega mlečnega sira bolj homogena v primerjavi z nezvočnim mlečnim sirom. Poleg tega so ugotovili, da je termosonication izboljšal homogenizacijo beljakovin in maščob ter povečal zadrževanje molekul vode v matriksu. Zato lahko domnevamo, da HIU spodbuja močne interakcije med sestavinami mleka in izboljšuje lastnosti nastavitve.

Vpliv ultrazvoka na mlečne izdelke: viskoznost & Reologija, homogenost, mikrobna aktivnost

Mlečni izdelki so proizvedeni iz živalskega mleka, kot so npr. kravje, ovčje, kozje, bivolje, konjsko ali kamelje mleko. Po spravilu lahko mleko predelamo v različne izdelke, kot so homogenizirano in posneto mleko, jogurt, smetana, maslo, sir, sirotka, kazein ali mleko v prahu. Kravje mleko je najpomembnejša surovina za mlečno industrijo s svetovno proizvodnjo 542.069.000 ton? leto. [Gerosa et al. 2012]
Sirotka (mlečni serum) je stranski proizvod proizvodnje sira ali kazeina. Sestavljen je predvsem iz globinstagerjev α-laktalbumina (~ 65%), β-laktoglobulina (~ 25%) ter majhnih količin serumskega albumina (~ 8%) in imunoglobinov. Sirotkine beljakovine so globularne beljakovine, ki jih je mogoče ekstrahirati iz sirotke.
Mleko v prahu se predela s sušilniki z razpršilom, da se mleko posuši in upari, da se dobi čisto suho mleko v prahu. Zaradi izjemno visoke porabe energije razpršilnih sušilnikov je visoka koncentracija trdne tekočine pomembna za optimizacijo učinkovitosti procesa.

“Samples of fresh skim milk, reconstituted micellar casein, and casein powder were sonicated at 20kHz to investigate the effect of ultrasonication. For fresh skim milk, the average size of the remaining fat globules was reduced by approximately 10nm after 60min of sonication; however, the size of the casein micelles was determined to be unchanged. A small increase in soluble whey protein and a corresponding decrease in viscosity also occurred within the first few minutes of sonication, which could be attributed to the breakup of casein-whey protein aggregates. No measurable changes in free casein content could be detected in ultracentrifuged skim milk samples sonicated for up to 60min. A small, temporary decrease in pH resulted from sonication; however, no measurable change in soluble calcium concentration was observed. Therefore, casein micelles in fresh skim milk were stable during the exposure to ultrasonication. Similar results were obtained for reconstituted micellar casein, whereas larger viscosity changes were observed as whey protein content was increased. Controlled application of ultrasound can be usefully applied to reverse process-induced protein aggregation without affecting the native state of casein micelles.” [Chandrapala et al. 2012]

Učinki ultrazvoka visoke intenzivnosti na mlečna hranila in stabilnost mikrobov

Razavi in Kenari (2020) sta raziskala vpliv ultrazvoka visoke intenzivnosti v kombinaciji z blagim postopkom toplotne obdelave za deaktivacijo mikrobov in encimov, kar vodi do kvarjenja in poslabšanja varnosti v živilih. Cilj njihove raziskave je bil oceniti učinek ultrazvočnega procesa kot alternative visokotemperaturnemu toplotnemu procesu na število mikrobov, oksidacijo lipidov kot kvalitativni parameter in vitamine kot prehranske lastnosti mleka. Rezultati so pokazali, da je ultrazvok lahko zmanjšal mikrobno obremenitev mleka in je povzročil manj sprememb v vitaminih kot mleko, obdelano s konvencionalno toplotno obdelavo. V zvezi s tem je bilo ugotovljeno, da je ultrazvočna sonda boljša in najučinkovitejša pri 75% intenzivnosti. Uporaba ultrazvočne sonde pri 55 °C in 75% intenzivnosti za 10 minut je priporočljiva kot nedestruktivni postopek za pasterizacijo mleka.

Visoko zmogljivi ultrazvočni homogenizatorji za proizvodnjo sira

Hielscher Ultrasonics ima dolgoletne izkušnje z uporabo ultrazvoka moči v hrani & industrija pijač in številne druge industrijske panoge. Naši ultrazvočni procesorji so opremljeni z enostavnimi za čiščenje (čiščenje na mestu CIP? sterilizacija na mestu SIP) sonotrodami in pretočnimi celicami (mokri deli). Hielscher Ultrasonics’ Industrijski ultrazvočni procesorji lahko zagotovijo zelo visoke amplitude. Amplitude do 200 μm se lahko enostavno neprekinjeno izvajajo v 24/7 delovanju. Visoke amplitude so pomembne za inaktivacijo bolj odpornih mikrobov (npr. gram-pozitivnih bakterij). Za še višje amplitude so na voljo prilagojene ultrazvočne sonotrode. Vse sonotrode in ultrazvočni reaktorji pretočnih celic lahko delujejo pri povišanih temperaturah in tlakih, kar omogoča zanesljivo termo-mano-sonikacijo in visoko učinkovito pasterizacijo.
Najsodobnejša tehnologija, visoko zmogljiva in prefinjena programska oprema naredijo Hielscher Ultrasonics’ zanesljivi delovni konji v vaši liniji za pasterizacijo hrane. Z majhnim odtisom in vsestranskimi možnostmi namestitve je mogoče Hielscher ultrazvočne naprave enostavno integrirati ali naknadno vgraditi v obstoječe proizvodne linije.
Prosimo, kontaktirajte nas, če želite izvedeti več o značilnostih in zmogljivostih naših ultrazvočnih homogenizacijskih sistemov. Z veseljem se bomo z vami pogovorili o vaši uporabi sira!

Spodnja tabela vam prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih aparatov: