Proizvodnja raznih vrsta sireva kao što su tvrdi sirevi, meki sirevi i proklijali, napravljeni od raznih vrsta mleka (npr. krava, koza, ovce, bizoni, kamilje mleko itd.) može se efikasno poboljšati sonikacijom. Primena ultrazvuka visokog intenziteta ubrzava homogenizaciju, fermentaciju i sazrevanje, poboljšava mikrobiološku stabilnost i pokazuje pozitivne efekte na hranljivu vrednost i teksturu.

Ultrazvuk visokog intenziteta poboljšava proizvodnju sira

Ultrazvučna prerada hrane je dobro utvrđena tehnologija za poboljšanje homogenizacije mleka i fermentacije u proizvodnji sira. Pored toga, sonicija u kombinaciji sa blagim toplotnim tretmanom – poznat kao termo-sonication – koristi se kao alternativa tradicionalnoj pasterizaciji na bazi toplote, čime se sprečavaju hranljive materije kao što su vitamini, aminokiseline i masti protiv toplotne degradacije. Proizvodnja sira pomoću mleka ili whey-a može se značajno intenzivirati i poboljšati primenom ultrazvuka visokog intenziteta, niske frekvencije.

Ultrazvuka je uspešno primenjena na procese proizvodnje sira iz bovinskog / kravljeg mleka, ovčijeg mleka, bizonovog mleka, kozjeg mleka, kamiljeg mleka i konjskog mleka.
Ultrasonično promovisana proizvodnja sira može se koristiti za razne vrste sira, uključujući čedar sir, feta sir, krem sir, proklijali sir, meksički panela sir, hispano mekani sir i druge specijalitete sa sirom.
Efekti niskofrekventnog ultrazvuka visokog intenziteta na mleko u proizvodnji sira uključuju povećanje jačine gela i tvrdoće gela, ubrzanje formiranja gela, povećanje specifične površine, smanjenje čvrstine, malu, pa čak i raspodelu veličine čestica masnih globusa kao i veći kapacitet držanja vode.
Ultrasonično povećana homogenost i još veća raspodela mlečnih masnih globusa takođe poboljšava kvalitet sira. Na primer, izlečena svojstva kozjeg mleka sa renom pokazala su posle 10 min ultrazvučnost gušće gel ukrštene mreže, što je rezultiralo homogenijom mikrostrukturom sa obilnim porama. Uočljivo je da su ove pore bile znatno manje od onih u mlečnom uvijaču bez sonication. To sugeriše da uvijeno kozje mleko tretirano ultrazvukom snage pokazuje veću čvrstinu, registrujući vrednosti G'max (maksimalna vrednost za modul skladištenja) veće od 100 Pa, čak i veće od onih prijavljenih u kravljem mleku. Sličan efekat primećen je i u pridevstvu (jačina unutrašnjih veza uzorka). Stoga se može pretpostaviti da ultrazvuk visokog intenziteta promoviše snažne interakcije između komponenti mleka, poboljšavajući svojstva postavke. (cf. Carrillo-Lopez et al. 2021)

Ultrazvučni efekti na proizvodnju raznih sireva

Intenzivno se proučavaju efekti ultrazvuka visokog intenziteta tokom mlečne obrade i proizvodnje sira.
Povećan prinos sira: Sindikacija svežeg sirovog mleka sa ultrazvučnim UP400S tokom proizvodnje panela sira, rezultirala je povećanim prinosom sira (%), uprkos povećanju eksudata. Žute tonove i bojenje u siru promoviše HIU u 10 min. Ali to ne utiče ni L*, ni C* koordinate boja. pH povećan sa 6,6 na 6,74 posle 5 min ultrazvučnosti ali smanjen na 10 min. (cf. Carrillo-Lopez et al., 2020)
Poboljšana tekstura sira: Što se tiče studija sprovedenih na siru, Bermúdez-Aguirre i Barbosa-Cánovas su izvestile da je svež sir dobijen od mleka tretiran termosonacijom (koristeći Hielscher УП400С – 400 W, 24 kHz, 63 °C, 30 min) je bio mekši i krtiji od sira iz kontrolnog mleka (bez termosonikacije). Te karakteristike rezultirale su lakšim mrvljenim sirom, što je poželjan atribut svežeg sira. Ovi autori su objasnili ovo ponašanje tako što su napominjući da je mikrostruktura termo-soničnog mlečnog sira predstavila homogeniju strukturu u poređenju sa nesoniranim mlečnim sirom. Štaviše, istakli su da je termosoničnost poboljšala homogenizaciju proteina i masti i povećala zadržavanje molekula vode u matrici. Stoga se može pretpostaviti da HIU promoviše snažne interakcije između komponenti mleka, poboljšavajući svojstva podešavanja.

Uticaj ultrazvuka na mlečne proizvode: Viskoznost & Rheology, Homogeneity, Microbial Activity

Mlečni proizvodi se proizvode od životinjskog mleka, kao što su npr. krava, ovca, koza, bizon, konjsko ili kamilje mleko. Nakon berbe, mleko se može obraditi raznim proizvodima, kao što su homogenizovano i obrano mleko, jogurt, kajmak, puter, sir, viski, kejsin ili mleko u prahu. Kravlje mleko je najvažnija sirovina za mlečnu industriju sa svetskom proizvodnjom od 542.069.000 tona/godišnje. [Gerosa et al. 2012]
Whey (mlečni serum) je nusproizvod proizvodnje sira ili caseina. Sastoji se uglavnom od globinstagers α-lactalbumin (~65%), β-laktoglobulina (~25%), kao i malih količina serumskog albumina (~8%) i imunoglobine. Whey proteini su globularni proteini koji se mogu izvući iz whey-a.
Mleko u prahu se obrađuje prskalicama kako bi se mleko osušilo i isparilo u odnosu na dobijanje čistog suvog mleka u prahu. Zbog izuzetno velike potrošnje prskalica, visoka solidna koncentracija tečnosti je važna za optimizaciju efikasnosti procesa.

"Uzorci svežeg obranog mleka, rekonstituisani micelarni casein i casein prah su bili sonikirani na 20kHz da bi se istražio efekat ultrazvučnosti. Za sveže obrano mleko, prosečna veličina preostalih masnih globusa smanjena je za otprilike 10nm nakon 60min sonication; Međutim, utvrđeno je da je veličina kejsin micela nepromenjena. Malo povećanje rastvorljivih proteina viski i odgovarajuće smanjenje viskoznosti takođe su se dogodili u prvih nekoliko minuta sonikacije, što se može pripisati raspadu casein-whey proteinskih agregata. Nikakve merljive promene u besplatnom sadržaju caseina nisu mogle biti otkrivene u ultracentrifugiranim uzorcima obranog mleka koji su bili uočeni do 60min. Malo, privremeno smanjenje pH rezultat je sonikacije; međutim, nije primećena merljiva promena rastvorljive koncentracije kalcijuma. Zbog toga su casein micele u svežem obranom mleku bile stabilne tokom izlaganja ultrazvuci. Slični rezultati dobijeni su i za rekonstituisan micelarni casein, dok su primećene veće promene viskoznosti jer je povećan sadržaj whey proteina. Kontrolisana primena ultrazvuka može se korisno primeniti na obrnutu procesno izazvanu agregaciju proteina bez uticaja na rodno stanje casein micela." [Chandrapala et al. 2012]

Effects of High-Intensity Ultrasound on Milk Nutrients and Microbial Stability

Razavi i Kenari (2020) istraživali su uticaj ultrazvuka visokog intenziteta koji se kombinuje sa blagim procesom lečenja toplote kako bi se deaktivirali mikrobi i enzimi koji vode ka kvarenju i degradaciji bezbednosti u namirnicama. Cilj njihove studije bio je da procene efekat ultrazvučnog procesa kao alternativu za proces visoke temperature toplote na mikrobiološko prebrojavanje, lipidnu oksidaciju kao kvalitativni parametar i vitamine kao nutritivne karakteristike mleka. Rezultati su pokazali da je ultrazvuk uspeo da smanji mikrobiološko opterećenje mleka i napravio je manje promena u vitaminima od mleka tretiranog konvencionalnim toplotnim tretmanom. S tim u vezi, utvrđeno je da je sonicija korišćenjem ultrazvučne sonde superiornija i najefikasnija na 75 odsto intenziteta. Upotreba ultrazvučnog tipa sonde na 55°C i 75% intenziteta 10 minuta preporučuje se kao nedestruktivni proces pasterizacije mleka.

Ultrazvučni homogenizeri visokih performansi za proizvodnju sira

Hielscher Ultrasonics je odavno iskusan u primeni power ultrazvuka u hrani & industriju pića, kao i mnoge druge industrijske grane. Naši ultrazvučni procesori opremljeni su lako čistim (clean-in-place CIP / sterilize-in-place SIP) sonotrodima i protočnim ćelijama (vlažnim delovima). Hielscher Ultrasonics’ industrijski ultrazvučni procesori mogu da isporuče veoma visoke amplitude. Amplitude do 200μm se mogu lako neprekidno pokrenuti u 24/7 operaciji. Visoke amplitude su važne za aktiviranje otpornijih mikroba (npr. gram-pozitivne bakterije). Za još veće amplitude dostupni su prilagođeni ultrazvučni sonotrodi. Svi sonotrodi i ultrazvučni reaktori ćelija protoka mogu da rade pod povišenim temperaturama i pritiscima, što omogućava pouzdanu termo-mano-soničnu i veoma efikasnu pasterizaciju.
Vrhunska tehnologija, visoke performanse i sofisticirani softver čine Hielscher Ultrasonics’ pouzdani radni konji u vašoj liniji pasterizacije hrane. Sa malim otiskom stopala i svestranim opcijama instalacije, Hielscher ultrazvučni uređaji se mogu lako integrisati ili retro uklopiti u postojeće proizvodne linije.
Molimo vas da nas kontaktirate da biste saznali više o karakteristikama i mogućnostima naših ultrazvučnih sistema homogenizacije. Biće nam drago da sa vama razgovaramo o vašoj aplikaciji za sir!

Табела испод показује приближни капацитет обраде наших ултразвучних уређаја: