การปรับปรุงการผลิตชีสด้วยอัลตราโซนิกกำลังสูง

การผลิตชีสประเภทต่าง ๆ เช่น ชีสแข็ง ชีสนุ่ม และลิ่มนม จากนมหลากหลายชนิด (เช่น นมวัว นมแพะ นมแกะ นมควาย นมอูฐ เป็นต้น) สามารถปรับปรุงให้มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้นได้ด้วยการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงช่วยเร่งการทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน การหมัก และการบ่ม เพิ่มความคงตัวทางจุลชีววิทยา และส่งผลดีต่อคุณค่าทางโภชนาการและเนื้อสัมผัส

คลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงช่วยปรับปรุงการผลิตชีส

การแปรรูปอาหารด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์เป็นเทคโนโลยีที่ได้รับการยอมรับอย่างแพร่หลายสำหรับปรับปรุงการทำให้นมเป็นเนื้อเดียวกันและการหมักในการผลิตชีส นอกจากนี้ การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ร่วมกับการให้ความร้อนระดับอ่อน – เรียกว่าเทอร์โมโซนิเคชัน – ยังใช้เป็นทางเลือกแทนการพาสเจอไรซ์ด้วยความร้อนแบบดั้งเดิม จึงช่วยป้องกันสารอาหาร เช่น วิตามิน กรดอะมิโน และไขมัน จากการเสื่อมสภาพเนื่องจากความร้อน การผลิตชีสจากนมหรือเวย์สามารถเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการและปรับปรุงให้ดีขึ้นได้อย่างมีนัยสำคัญด้วยการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงและความถี่ต่ำ

ผลของคลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงต่อโครงสร้างของนมและลิ่มนมในการผลิตชีส

มีการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ในกระบวนการผลิตชีสจากนมโค (วัว) นมแกะ นมควาย นมแพะ นมอูฐ และนมม้าได้อย่างประสบความสำเร็จ
การผลิตชีสที่ส่งเสริมด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์สามารถใช้กับชีสได้หลากหลายชนิด ได้แก่ เชดดาร์ชีส เฟตาชีส ครีมชีส เคิร์ดชีส พาเนลาชีสแบบเม็กซิกัน ชีสนุ่มแบบฮิสแปนิก และชีสชนิดพิเศษอื่น ๆ
ผลของคลื่นอัลตราซาวนด์ความถี่ต่ำและความเข้มสูงต่อนมระหว่างการผลิตชีส ได้แก่ การเพิ่มความแข็งแรงและความแข็งของเจล การเร่งการเกิดเจล การเพิ่มพื้นที่ผิวจำเพาะ การลดความแน่นของลิ่มนม การทำให้เม็ดไขมันมีการกระจายขนาดอนุภาคที่เล็กลงและสม่ำเสมอยิ่งขึ้น และการเพิ่มความสามารถในการอุ้มน้ำ
ความเป็นเนื้อเดียวกันที่ดีขึ้นจากคลื่นอัลตราซาวนด์และการกระจายตัวของเม็ดไขมันนมที่สม่ำเสมอยิ่งขึ้นช่วยเพิ่มคุณภาพชีสอีกด้วย ตัวอย่างเช่น การศึกษานมแพะที่ทำให้จับตัวเป็นลิ่มด้วยเรนนินแสดงให้เห็นว่า หลังจากใช้คลื่นอัลตราซาวนด์เป็นเวลา 10 นาที เจลที่ได้มีโครงสร้างโครงข่ายเชื่อมขวางที่หนาแน่นยิ่งขึ้น ทำให้เกิดโครงสร้างจุลภาคที่เป็นเนื้อเดียวกันมากขึ้นและมีรูพรุนจำนวนมาก ซึ่งมีขนาดเล็กกว่ารูพรุนที่พบในลิ่มนมที่ไม่ได้ผ่านคลื่นอัลตราซาวนด์อย่างมีนัยสำคัญ
ความแตกต่างทางโครงสร้างเหล่านี้บ่งชี้ว่า ลิ่มนมแพะที่ผ่านคลื่นอัลตราซาวนด์กำลังสูงมีความแน่นมากขึ้น โดยมีค่า G’max (มอดูลัสสะสมสูงสุด) มากกว่า 100 Pa – ซึ่งสูงกว่าค่าที่รายงานสำหรับนมวัวด้วยซ้ำ นอกจากนี้ ยังพบการปรับปรุงในลักษณะเดียวกันด้านความสามารถในการยึดติด (ความแข็งแรงของพันธะภายในตัวอย่าง) โดยรวมแล้ว ผลการศึกษาเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าคลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงส่งเสริมอันตรกิริยาที่แข็งแรงยิ่งขึ้นระหว่างองค์ประกอบของนม จึงช่วยปรับปรุงสมบัติการเซตตัวของนมระหว่างการผลิตชีส (เทียบกับ Carrillo-Lopez et al., 2021)

การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ยังส่งเสริมการทำให้นมจับตัวด้วยเรนเนต อ่านเพิ่มเติม!

ผลของคลื่นอัลตราซาวนด์ต่อการผลิตชีส

มีการศึกษาอย่างเข้มข้นเกี่ยวกับผลของคลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงต่อการแปรรูปผลิตภัณฑ์นมและการผลิตชีส
ผลได้ของชีสที่เพิ่มขึ้น: การใช้เครื่องอัลตราโซนิก UP400S กับน้ำนมดิบสดระหว่างการผลิตพาเนลาชีสทำให้ผลได้ของชีส (%) เพิ่มขึ้น แม้ว่าปริมาณของเหลวที่แยกออกมาจะเพิ่มขึ้นก็ตาม การใช้ HIU เป็นเวลา 10 min ส่งเสริมโทนสีเหลืองและการเกิดสีในชีส แต่ไม่ส่งผลต่อพิกัดสี L*, a* หรือ C* ค่า pH เพิ่มจาก 6.6 เป็น 6.74 หลังจากใช้คลื่นอัลตราซาวนด์เป็นเวลา 5 min แต่ลดลงเมื่อใช้เป็นเวลา 10 min (เทียบกับ Carrillo-Lopez et al., 2020)
เนื้อสัมผัสชีสที่ดีขึ้น: ในงานศึกษาที่ดำเนินการกับชีส Bermúdez-Aguirre และ Barbosa-Cánovas รายงานว่า ชีสสดที่ได้จากนมที่ผ่านเทอร์โมโซนิเคชัน (โดยใช้เครื่อง Hielscher UP400S – 400 W, 24 kHz, 63 °C, 30 min) นุ่มกว่าและเปราะกว่าชีสจากนมกลุ่มควบคุม (ที่ไม่ได้ผ่านเทอร์โมโซนิเคชัน) ลักษณะเหล่านี้ทำให้ชีสบิแตกเป็นชิ้นเล็ก ๆ ได้ง่ายขึ้น ซึ่งเป็นคุณลักษณะที่พึงประสงค์ของชีสสด ผู้เขียนเหล่านี้อธิบายพฤติกรรมดังกล่าวโดยระบุว่า โครงสร้างจุลภาคของชีสจากนมที่ผ่านเทอร์โมโซนิเคชันมีความเป็นเนื้อเดียวกันมากกว่าชีสจากนมที่ไม่ได้ผ่านคลื่นอัลตราซาวนด์ นอกจากนี้ ยังระบุว่าเทอร์โมโซนิเคชันช่วยปรับปรุงการทำให้โปรตีนและไขมันเป็นเนื้อเดียวกัน และเพิ่มการกักเก็บโมเลกุลน้ำในเมทริกซ์ ดังนั้น จึงอาจสันนิษฐานได้ว่า HIU ส่งเสริมอันตรกิริยาที่แข็งแรงระหว่างองค์ประกอบของนม และช่วยปรับปรุงสมบัติการเซตตัว

อิทธิพลของคลื่นอัลตราซาวนด์ต่อผลิตภัณฑ์นม: ความหนืดและรีโอโลยี ความเป็นเนื้อเดียวกัน และกิจกรรมของจุลินทรีย์

ผลิตภัณฑ์นมผลิตจากน้ำนมสัตว์ เช่น นมวัว นมแกะ นมแพะ นมควาย นมม้า หรือนมอูฐ หลังจากรีดแล้ว นมสามารถนำไปแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ เช่น นมที่ผ่านการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันและนมพร่องมันเนย โยเกิร์ต ครีม เนย ชีส เวย์ เคซีน หรือนมผง นมวัวเป็นวัตถุดิบที่สำคัญที่สุดของอุตสาหกรรมนม โดยมีปริมาณการผลิตทั่วโลก 542,069,000 ตัน/ปี[Gerosa et al. 2012]
เวย์ (ซีรัมของนม) เป็นผลพลอยได้จากการผลิตชีสหรือเคซีน ประกอบด้วย globinstagers α-lactalbumin (~65%) และ β-lactoglobulin (~25%) เป็นหลัก รวมทั้ง serum albumin (~8%) และอิมมูโนโกลบูลินในปริมาณเล็กน้อย โปรตีนเวย์เป็นโปรตีนทรงกลมที่สามารถสกัดจากเวย์ได้
นมผงผลิตด้วยเครื่องทำแห้งแบบพ่นฝอยเพื่อทำให้นมแห้งและระเหยของเหลวออก เพื่อให้ได้นมผงแห้งบริสุทธิ์ เนื่องจากเครื่องทำแห้งแบบพ่นฝอยใช้พลังงานสูงอย่างยิ่ง ความเข้มข้นของของแข็งในของเหลวที่สูงจึงมีความสำคัญต่อการเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการให้เหมาะสมที่สุด

“ตัวอย่างนมพร่องมันเนยสด เคซีนไมเซลล์ที่คืนรูป และผงเคซีนถูกนำมาผ่านคลื่นอัลตราซาวนด์ที่ 20kHz เพื่อศึกษาผลของการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ สำหรับนมพร่องมันเนยสด ขนาดเฉลี่ยของเม็ดไขมันที่เหลืออยู่ลดลงประมาณ 10nm หลังจากใช้คลื่นอัลตราซาวนด์เป็นเวลา 60min อย่างไรก็ตาม พบว่าขนาดของไมเซลล์เคซีนไม่เปลี่ยนแปลง ภายในไม่กี่นาทีแรกของการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ ยังพบว่าโปรตีนเวย์ที่ละลายได้เพิ่มขึ้นเล็กน้อยและความหนืดลดลงตามกัน ซึ่งอาจเกิดจากการแตกตัวของกลุ่มรวมตัวของโปรตีนเคซีนและเวย์ ไม่สามารถตรวจพบการเปลี่ยนแปลงที่วัดได้ของปริมาณเคซีนอิสระในตัวอย่างนมพร่องมันเนยที่ผ่านการปั่นเหวี่ยงด้วยความเร็วสูงยิ่งยวดและผ่านคลื่นอัลตราซาวนด์เป็นเวลาสูงสุด 60min การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ทำให้ค่า pH ลดลงเล็กน้อยชั่วคราว อย่างไรก็ตาม ไม่พบการเปลี่ยนแปลงที่วัดได้ของความเข้มข้นของแคลเซียมที่ละลายได้ ดังนั้น ไมเซลล์เคซีนในนมพร่องมันเนยสดจึงมีความคงตัวระหว่างการสัมผัสคลื่นอัลตราซาวนด์ ได้ผลลัพธ์ในลักษณะเดียวกันสำหรับเคซีนไมเซลล์ที่คืนรูป แต่พบการเปลี่ยนแปลงของความหนืดมากขึ้นเมื่อเพิ่มปริมาณโปรตีนเวย์ การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์อย่างควบคุมสามารถนำมาใช้ประโยชน์เพื่อย้อนกลับการรวมตัวของโปรตีนที่เกิดจากกระบวนการ โดยไม่กระทบต่อสภาพดั้งเดิมของไมเซลล์เคซีน” [Chandrapala et al. 2012]

ผลของคลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงต่อสารอาหารในนมและความคงตัวทางจุลชีววิทยา

Razavi และ Kenari (2020) ศึกษาอิทธิพลของคลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงร่วมกับกระบวนการให้ความร้อนระดับอ่อน เพื่อทำให้จุลินทรีย์และเอนไซม์ที่ก่อให้เกิดการเน่าเสียและลดความปลอดภัยของอาหารหมดฤทธิ์ การศึกษานี้มีเป้าหมายเพื่อประเมินผลของกระบวนการอัลตราซาวนด์ในฐานะทางเลือกแทนกระบวนการให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงต่อจำนวนจุลินทรีย์ การออกซิเดชันของไขมันในฐานะพารามิเตอร์ด้านคุณภาพ และวิตามินในฐานะคุณลักษณะทางโภชนาการของนม ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าคลื่นอัลตราซาวนด์สามารถลดปริมาณจุลินทรีย์ในนมได้ และทำให้วิตามินเปลี่ยนแปลงน้อยกว่านมที่ผ่านกระบวนการให้ความร้อนแบบดั้งเดิม ในประเด็นนี้ พบว่าการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ด้วยหัวโพรบให้ผลเหนือกว่าและมีประสิทธิผลสูงสุดที่ความเข้ม 75% แนะนำให้ใช้คลื่นอัลตราซาวนด์แบบหัวโพรบที่ 55°C และความเข้ม 75% เป็นเวลา 10 นาที เป็นกระบวนการที่ไม่ทำลายคุณลักษณะของนมสำหรับการพาสเจอไรซ์

เครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกสมรรถนะสูงสำหรับการผลิตชีส

Hielscher Ultrasonics มีประสบการณ์ยาวนานในการประยุกต์ใช้คลื่นอัลตราซาวนด์กำลังสูงในอุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม รวมทั้งอุตสาหกรรมสาขาอื่น ๆ อีกมากมาย เครื่องประมวลผลอัลตราโซนิกของเราติดตั้งโซโนโทรดและเซลล์การไหล (ชิ้นส่วนที่สัมผัสของเหลว) ที่ทำความสะอาดได้ง่าย (การทำความสะอาดในสถานที่ CIP / การทำให้ปราศจากเชื้อในสถานที่ SIP) เครื่องประมวลผลอัลตราโซนิกสำหรับอุตสาหกรรมของ Hielscher Ultrasonics สามารถให้แอมพลิจูดสูงมาก แอมพลิจูดสูงสุด 200µm สามารถใช้งานต่อเนื่องได้อย่างง่ายดายตลอด 24/7 แอมพลิจูดสูงมีความสำคัญต่อการทำให้จุลินทรีย์ที่ทนทานกว่า (เช่น แบคทีเรียแกรมบวก) หมดฤทธิ์ สำหรับแอมพลิจูดที่สูงยิ่งขึ้น มีโซโนโทรดอัลตราโซนิกที่ผลิตตามข้อกำหนดเฉพาะให้เลือกใช้ โซโนโทรดและเครื่องปฏิกรณ์เซลล์การไหลอัลตราโซนิกทั้งหมดสามารถทำงานภายใต้อุณหภูมิและความดันที่สูงขึ้นได้ จึงช่วยให้การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ร่วมกับความร้อนและความดันมีความเชื่อถือได้ และให้การพาสเจอไรซ์ที่มีประสิทธิผลสูง
เทคโนโลยีอันทันสมัย สมรรถนะสูง และซอฟต์แวร์ขั้นสูงทำให้เครื่องของ Hielscher Ultrasonics เป็นกำลังหลักที่เชื่อถือได้ในสายการพาสเจอไรซ์อาหารของคุณ ด้วยพื้นที่ติดตั้งขนาดเล็กและทางเลือกในการติดตั้งที่หลากหลาย เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher จึงสามารถผสานเข้ากับสายการผลิตที่มีอยู่หรือติดตั้งเพิ่มเติมได้อย่างง่ายดาย
โปรดติดต่อเราตอนนี้เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับคุณลักษณะและความสามารถของระบบโฮโมจีไนเซชันด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์ของเรา เรายินดีหารือกับคุณเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้ในการผลิตชีสของคุณ!

ตารางด้านล่างแสดงกำลังการแปรรูปโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา: