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.

Učinki ultrazvoka visoke intenzivnosti na strukturo mleka in skute pri proizvodnji sira

Ultrazvok se uspešno uporablja pri proizvodnji sira iz kravjega, ovčjega, bivoljega, kozjega, kameljega in konjskega mleka.
Ultrazvočno spodbujeno proizvodnjo sira je mogoče uporabiti za široko paleto vrst sira, vključno s sirom čedar, feta sirom, kremnim sirom, skuto, mehiškim sirom panela, mehkim latinskoameriškim sirom in drugimi posebnimi siri.
Učinki nizkofrekvenčnega ultrazvoka visoke intenzivnosti na mleko med proizvodnjo sira vključujejo večjo trdnost in trdoto gela, pospešeno nastajanje gela, večjo specifično površino, manjšo čvrstost sirnine, manjšo in bolj enakomerno porazdelitev velikosti delcev maščobnih globul in večjo sposobnost zadrževanja vode.
Z ultrazvokom povzročena večja homogenost in enakomernejša porazdelitev kroglic mlečne maščobe še izboljšata kakovost sira. Na primer, študije kozjega mleka, sesirjenega z reninom, so pokazale, da je imel nastali gel po 10 minutah ultrazvočnega delovanja gostejšo, zamreženo mrežno strukturo. Tako je nastala bolj homogena mikrostruktura s številnimi porami, ki so bile bistveno manjše od tistih, opaženih v nesonizirani mlečni skuto.
Te strukturne razlike kažejo, da ima skuta iz kozjega mleka, obdelana z močnim ultrazvokom, večjo čvrstost, pri čemer vrednosti G'max (največji modul shranjevanja) presegajo 100 Pa - vrednosti so celo višje od tistih, ki so bile navedene za kravje mleko. Podobno izboljšanje je bilo opaženo pri lepljivosti (trdnost notranjih vezi v vzorcu). Na splošno te ugotovitve kažejo, da ultrazvok visoke intenzivnosti spodbuja močnejše interakcije med sestavinami mleka in s tem izboljšuje lastnosti strjevanja mleka med proizvodnjo sira (prim. Carrillo-Lopez et al., 2021).

Sonikacija pospešuje tudi siromašenje mleka. Preberite več!

Učinki ultrazvoka na proizvodnjo 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.

“Vzorce svežega posnetega mleka, rekonstituiranega micelarnega kazeina in kazeina v prahu smo sonicirali pri 20 kHz, da bi raziskali učinek ultrazvoka. Pri svežem posnetem mleku se je povprečna velikost preostalih maščobnih kroglic po 60 minutah soniciranja zmanjšala za približno 10 nm; vendar je bila velikost kazeinskih micel nespremenjena. V prvih nekaj minutah sonikacije se je nekoliko povečala količina topnih sirotkinih beljakovin in ustrezno zmanjšala viskoznost, kar bi lahko pripisali razpadu agregatov sirotkinih beljakovin in kazeina. V ultracentrifugiranih vzorcih posnetega mleka, soniciranih do 60 minut, ni bilo mogoče zaznati merljivih sprememb v vsebnosti prostega kazeina. Sonikacija je povzročila majhno, začasno znižanje pH, vendar ni bilo opaziti merljivih sprememb v koncentraciji topnega kalcija. Kazeinski miceli v svežem posnetem mleku so bili torej med izpostavljenostjo ultrazvoku stabilni. Podobne rezultate smo dobili tudi pri rekonstituiranem micelarnem kazeinu, pri čemer so bile s povečanjem vsebnosti beljakovin sirotke opažene večje spremembe viskoznosti. Nadzorovano uporabo ultrazvoka je mogoče koristno uporabiti za obrnitev procesno povzročene agregacije beljakovin, ne da bi to vplivalo na nativno stanje kazeinskih micel.” [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: