Dreniranje mleka, izboljšano z ultrazvočno obdelavo

Ultrazvočno sirjenje mleka je inovativna tehnika predelave za izboljšanje kakovosti izdelkov in učinkovitosti proizvodnje. Ultrazvočna obdelava mleka pred koagulacijo je pokazala velik potencial za optimizacijo faze sirjenja pri proizvodnji sira. Nizkofrekvenčni ultrazvok visoke moči lahko spremeni strukturo mlečnih beljakovin in kazeinskih micel, kar izboljša tvorbo gela med sirjenjem. Zaradi teh učinkov je sonikacija učinkovita metoda za mlekarske tehnologe, ki želijo izboljšati postopke predelave mleka ter povečati učinkovitost in doslednost proizvodnje sira.

Pomen razmnoževanja v proizvodnji sira

Prva faza sirjenja je ključna pri proizvodnji sira. Med tem postopkom encim himozin razcepi molekule κ-kazeina, tako da se kazeinski miceli združijo in tvorijo tridimenzionalno gelsko mrežo, ki postane sirova skuta. Kakovost te gelske mreže neposredno vpliva na:

• Čas želiranja
• čvrstost skute
• Stopnja strjevanja skute
• Mikrostruktura in povezljivost gela

Ti parametri določajo, kako učinkovito se mleko lahko pretvori v sir, in vplivajo na donos, teksturo in učinkovitost predelave.
Vendar se lahko obnašanje mleka pri sirišču razlikuje zaradi dejavnikov, kot so beljakovinska sestava, ravnovesje kalcija, pH in struktura kazeinskih micel. Tehnologije, ki izboljšajo ali stabilizirajo te lastnosti, lahko zato ponudijo pomembno vrednost predelovalcem mleka.

Kako ultrazvok izboljša vrenje mleka

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.
Ti mehanski učinki lahko spremenijo fizikalno strukturo mlečnih beljakovin, ne da bi za to bile potrebne visoke temperature.
Raziskava Liua in drugih (2014) je pokazala, da ultrazvočna obdelava posnetega mleka pri 20 kHz pred sirilenjem znatno izboljša želatinacijske lastnosti mleka.

Študija je pokazala, da zdravljenje z ultrazvokom:

• Skrajšan čas geliranja, potreben za koagulacijo sirišč
• Povečana stopnja strjevanja skute
• Nastali so močnejši geli z večjo čvrstostjo skute
• Izboljšana povezljivost mreže siriščnega gela

Te izboljšave so pripisali spremembam v strukturi mlečnih beljakovin in kazeinskih micel, ki jih je povzročil ultrazvok.
Enake ugotovitve so opisane v naloženi študiji, ki navaja, da se je pri mleku, obdelanem z ultrazvokom pri pH 8 in ponovno prilagojenem na pH 6,7, koagulacijska učinkovitost najbolj izboljšala.

Ključni strukturni učinki v mleku

Ultrazvočna obdelava spremeni mikrostrukturo mlečnih beljakovin na več načinov. Glede na študijo in sorodne raziskave:

• Zmanjšanje velikosti kazeinskih micel zaradi mehanskih sil, ki jih povzroča kavitacija
• tvorba manjših beljakovinskih agregatov
• Večja površina kazeinskih delcev
• Okrepljene interakcije beljakovin med koagulacijo

Te strukturne spremembe omogočajo učinkovitejšo agregacijo po dodajanju sirišča.

Rezultati, o katerih je bilo poročano v študiji, kažejo na dramatične izboljšave učinkovitosti. Na primer:

1. Čas želiranja se je skrajšal s približno 40 minut v neobdelanem mleku na približno 28 minut v ultrazvočno obdelanem mleku.
2. čvrstost skute se je v primerjavi z neobdelano kontrolo povečala za nekajkrat
3. Stopnja strjevanja skute se je znatno povečala

Te spremembe se neposredno kažejo v hitrejšem in trdnejšem nastajanju sirnine pri proizvodnji sira.

Ultrazvočno draženje: Prednosti za proizvajalce mleka in sira

Potencialne koristi ultrazvočno izboljšanega sirilenja so za industrijsko predelavo mleka precejšnje.

hitrejša obdelava

Ultrazvok skrajša čas želiranja, kar lahko pospeši zgodnje faze izdelave sira.

• Krajši čas koagulacije
• Hitrejše oblikovanje skute
• Potencialno večja zmogljivost proizvodnih linij

Izboljšana struktura skute

Ultrazvočna obdelava povzroči gostejšo in bolj povezano mrežo beljakovin, zaradi česar nastane močnejša skuta.

To lahko prispeva k:

• Izboljšano rokovanje s skuto
• Boljše ločevanje sirotke
• Izboljšan nadzor nad teksturo

Večja učinkovitost proizvodnje

Močnejši geli in hitrejša koagulacija lahko omogočijo:

• Večja možnost pridobivanja sira
• Skrajšan čas obdelave
• Bolj dosledna kakovost izdelkov

Te prednosti so še posebej pomembne za proizvodnjo sira v velikem obsegu, kjer lahko majhne izboljšave učinkovitosti procesa pomenijo znatne gospodarske koristi.

Ultrazvok kot ne-termalna tehnologija za predelavo mleka

Eden od najbolj privlačnih vidikov ultrazvočne predelave mleka je, da velja za netermično ali blago tehnologijo predelave.
Za razliko od tradicionalne toplotne obdelave lahko ultrazvok spreminja strukturne lastnosti proteinov z mehanskimi kavitacijskimi učinki in ne z visokimi temperaturami. To pomaga ohraniti funkcionalne in hranilne lastnosti mlečnih sestavin.
Nedavni pregledi izpostavljajo ultrazvok kot učinkovito in zanesljivo tehniko za nadzor funkcionalnosti beljakovin in procesov želiranja v mlečnih sistemih, vključno s sirom in fermentiranimi mlečnimi izdelki.
To mlekarskim tehnologom odpira možnosti za prilagajanje funkcionalnosti mleka, ne da bi pri tem ogrozili kakovost izdelka.

Industrijska izvedba v mlekarnah

Ko raziskave napredujejo od laboratorijskih študij do industrijske uporabe, postaneta zanesljivost opreme in skladnost z zahtevami glede varnosti hrane bistvena vidika.
Industrijski sonikacijski sistemi, kot so tisti, ki jih je razvil Hielscher Ultrasonics, so zasnovani za higiensko zasnovo in varno namestitev v okoljih predelave hrane. Takšni sistemi lahko delujejo v skladu s smernicami cGMP in FDA, aplikacije za predelavo hrane pa se lahko potrdijo in certificirajo s testiranjem neodvisnih tretjih oseb.
Hielscherjevi sonikatorji se zlahka povežejo s programsko opremo procesnega obrata in se brez težav vključijo v obstoječe proizvodne linije. Avtomatizirano zapisovanje podatkov o ultrazvočnih procesnih parametrih zagotavlja spremljanje in nadzor kakovosti v skladu s smernicami cGMP.
Zato je ultrazvočna predelava mleka praktična tehnologija za komercialne mlekarne, ki iščejo inovacije v procesu.
Za mlekarske tehnologe in proizvajalce sira je ta pristop zanesljiv korak k učinkovitejšim, bolj nadzorovanim in inovativnim postopkom proizvodnje sira.

Spodnja tabela vam prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih aparatov:

Projektiranje, izdelava in svetovanje – Kakovost izdelana v Nemčiji

Hielscher ultrazvočni aparati so znani po svojih najvišjih standardih kakovosti in oblikovanja. Robustnost in enostavno upravljanje omogočata nemoteno integracijo naših ultrazvočnih aparatov v industrijske objekte. Težke pogoje in zahtevna okolja zlahka obvladajo Hielscher ultrasonicatorji.
Hielscher Ultrasonics je podjetje s certifikatom ISO in daje poseben poudarek visoko zmogljivim ultrazvočnim aparatom z najsodobnejšo tehnologijo in prijaznostjo do uporabnika. Seveda so Hielscher ultrazvočni aparati skladni s CE in izpolnjujejo zahteve UL, CSA in RoHs.