Покращене виробництво сиру за допомогою потужного ультразвуку

Виробництво різних видів сирів, таких як тверді сири, м'які сири та сир, виготовлених з різних сортів молока (наприклад, коров'ячого, козячого, овечого, буйволиного, верблюжого молока тощо), можна ефективно покращити за допомогою ультразвуку. Застосування високоінтенсивного ультразвуку прискорює гомогенізацію, ферментацію та дозрівання, покращує стабільність мікроорганізмів та позитивно впливає на поживну цінність та текстуру.

Ультразвук високої інтенсивності покращує виробництво сиру

Ультразвукова обробка харчових продуктів – це добре зарекомендувала себе технологія для покращення гомогенізації та ферментації молока у виробництві сиру. Крім того, ультразвукове дослідження в поєднанні з легкою термічною обробкою – відомий як термозвуковий звук – використовується як альтернатива традиційній пастеризації на основі нагрівання, тим самим запобігаючи термічному розкладанню поживних речовин, таких як вітаміни, амінокислоти та жири. Виробництво сиру з використанням молока або молочної сироватки може бути значно інтенсифіковано і поліпшено шляхом застосування високоінтенсивного, низькочастотного ультразвуку.

Вплив високоінтенсивного ультразвуку на структуру молока та сирної маси у виробництві сиру

Ультразвукова обробка була успішно застосована в процесах виробництва сиру з використанням бичачого (коров'ячого) молока, овечого молока, молока буйвола, козячого молока, верблюжого молока та конячого молока.
Ультразвукове виробництво сиру може бути використано для широкого спектру сортів сиру, включаючи сир чеддер, сир фета, вершковий сир, сирний сир, мексиканський сир панела, латиноамериканський м'який сир та інші спеціалізовані сири.
Вплив низькочастотного ультразвуку високої інтенсивності на молоко під час виробництва сиру включає збільшення міцності та твердості гелю, прискорене утворення гелю, збільшення питомої поверхні, зменшення твердості сирної маси, менший та рівномірніший розподіл жирових кульок за розміром, а також підвищену водоутримуючу здатність.
Індуковане ультразвуком покращення гомогенності та більш рівномірний розподіл молочних жирових кульок ще більше підвищує якість сиру. Наприклад, дослідження козячого молока, згорнутого з реніном, показали, що після 10 хвилин ультразвукової обробки отриманий гель мав більш щільну, зшиту мережеву структуру. Це призвело до більш однорідної мікроструктури з рясними порами, які були значно меншими, ніж ті, що спостерігаються в молочному сирі без ультразвуку.
Ці структурні відмінності свідчать про те, що сир з козячого молока, оброблений ультразвуком, демонструє більшу твердість, зі значеннями G'max (максимальний модуль зберігання), що перевищують 100 Па, навіть вищими, ніж у коров'ячого молока. Аналогічне поліпшення спостерігалося і в адгезії (міцності внутрішніх зв'язків всередині зразка). Загалом, ці результати свідчать про те, що високоінтенсивний ультразвук сприяє сильнішій взаємодії між компонентами молока, тим самим покращуючи властивості застигання молока під час виробництва сиру (див. Carrillo-Lopez et al., 2021).

Ультразвукова обробка сприяє також сичужному зсіданню молока. Дізнайтеся більше!

Ультразвуковий вплив на виробництво сирів

Інтенсивно вивчався вплив високоінтенсивного ультразвуку на переробку молока та виробництво сиру.
Збільшення виходу сиру: Ультразвукове дослідження свіжого сирого молока ультразвуковим апаратом UP400S під час виробництва сиру panela призвело до збільшення виходу сиру (%), незважаючи на збільшення ексудату. Жовті тони та забарвлення в сирі пропагує HIU на 10 хв. Але це не впливає на координати кольорів L*, a* або C*. рН підвищився з 6,6 до 6,74 після 5 хв ультразвуку, але знизився через 10 хв (пор. Carrillo-Lopez et al., 2020)
Покращена текстура сиру: Що стосується досліджень, проведених на сирі, Бермудес-Агірре і Барбоза-Кановас повідомили, що свіжий сир, отриманий з молока, обробленого термозвуковою термічною обробкою (за допомогою Hielscher UP400S – 400 Вт, 24 кГц, 63 °C, 30 хв) був м'якшим і крихкішим, ніж сир з контрольного молока (без термозвуку). Ці характеристики призвели до того, що сир легше кришиться, що є бажаним атрибутом свіжого сиру. Ці автори пояснили таку поведінку тим, що мікроструктура термоультразвукового молочного сиру має більш однорідну структуру порівняно з неультразвуковим молочним сиром. Більш того, вони відзначили, що термозвукове дослідження покращує гомогенізацію білків і жирів і збільшує утримання молекул води в матриксі. Отже, можна припустити, що HIU сприяє сильній взаємодії між компонентами молока, покращуючи властивості застигання.

Вплив ультразвуку на молочні продукти: в'язкість & Реологія, однорідність, мікробна активність

Молочні продукти виробляються з молока тварин, наприклад, коров'ячого, овечого, козячого, буйволиного, кінського або верблюжого молока. Після збору молока можна переробляти на різні продукти, такі як гомогенізоване та знежирене молоко, йогурт, вершки, масло, сир, сироватка, казеїн або сухе молоко. Коров'яче молоко є найважливішою сировиною для молочної промисловості зі світовим виробництвом 542 069 000 тонн на рік. [Gerosa et al. 2012]
Сироватка (молочна сироватка) є побічним продуктом виробництва сиру або казеїну. Він складається в основному з глобінстагеров α-лактальбуміну (~65%), β-лактоглобуліну (~25%), а також з невеликих кількостей сироваткового альбуміну (~8%) та імуноглобіну. Сироваткові білки - це глобулярні білки, які можна витягти з молочної сироватки.
Сухе молоко обробляється розпилювальними сушарками для висушування та випаровування молока щодо отримання чистого сухого молока. У зв'язку з надзвичайно високим енергоспоживанням розпилювальних сушарок висока концентрація твердої речовини рідини важлива для оптимізації ефективності процесу.

“Зразки свіжого знежиреного молока, відновленого міцелярного казеїну та казеїнового порошку були оброблені ультразвуком при 20 кГц для дослідження впливу ультразвуку. Для свіжого знежиреного молока середній розмір глобул жиру, що залишився, був зменшений приблизно на 10 нм після 60 хв ультразвукової обробки; однак розмір міцел казеїну був визначений як незмінний. Невелике збільшення розчинного сироваткового білка і відповідне зменшення в'язкості також відбулося протягом перших кількох хвилин обробки ультразвуком, що можна пояснити розпадом агрегатів казеїн-сироватковий білок. Жодних вимірюваних змін у вмісті вільного казеїну не було виявлено в ультрацентрифугованих зразках знежиреного молока, оброблених ультразвуком протягом 60 хвилин. Невелике тимчасове зниження рН відбулося в результаті обробки ультразвуком, проте не спостерігалося ніяких вимірюваних змін у концентрації розчинного кальцію. Таким чином, казеїнові міцели у свіжому знежиреному молоці були стабільними під час впливу ультразвуку. Аналогічні результати були отримані для відновленого міцелярного казеїну, тоді як більші зміни в'язкості спостерігалися при збільшенні вмісту сироваткового білка. Контрольоване застосування ультразвуку може бути корисно застосоване для зворотної агрегації білка, спричиненої процесом, не впливаючи на рідний стан казеїнових міцел.” [Чандрапала та ін. 2012].

Вплив високоінтенсивного ультразвуку на поживні речовини молока та стабільність мікроорганізмів

Razavi та Kenari (2020) досліджували вплив високоінтенсивних ультразвукових комбінацій із м'яким процесом термічної обробки для деактивації мікробів і ферментів, що призводить до псування та зниження безпеки харчових продуктів. Метою їх дослідження була оцінка впливу ультразвукового процесу як альтернативи високотемпературному тепловому процесу на мікробну кількість, окислення ліпідів як якісний параметр та вітамінів як харчові характеристики молока. Результати показали, що ультразвук зміг знизити мікробне навантаження молока і вніс менше змін у вітаміни, ніж молоко, оброблене звичайною термічною обробкою. У зв'язку з цим ультразвукове дослідження з використанням ультразвукового зонда виявилося кращим і найбільш ефективним при 75% інтенсивності. Використання ультразвукового типу зонда при 55 ° С і інтенсивності 75% протягом 10 хвилин рекомендується як неруйнівний процес для пастеризації молока.

Високоефективні ультразвукові гомогенізатори для виробництва сиру

Hielscher Ultrasonics має багаторічний досвід у застосуванні силового ультразвуку в харчових продуктах & промисловості напоїв, а також багатьох інших галузей промисловості. Наші ультразвукові процесори оснащені простими в очищенні (чистий на місці CIP / стерилізований на місці SIP) сонотродами і проточними комірками (мокрі частини). Ультразвук Hielscher’ Промислові ультразвукові процесори можуть видавати дуже високі амплітуди. Амплітуди до 200 мкм можна легко безперервно працювати в режимі 24/7. Високі амплітуди важливі для інактивації більш резистентних мікробів (наприклад, грампозитивних бактерій). Для ще більш високих амплітуд доступні індивідуальні ультразвукові сонотроди. Усі сонотроди та реактори з ультразвуковими проточними елементами можуть працювати при підвищених температурах та тиску, що дозволяє проводити надійне термоманозвукове дослідження та високоефективну пастеризацію.
Найсучасніші технології, висока продуктивність і складне програмне забезпечення роблять Hielscher Ultrasonics’ Надійні робочі коні на вашій лінії пастеризації харчових продуктів. Завдяки невеликій площі та універсальним можливостям установки, ультразвукові апарати Hielscher можна легко інтегрувати або модернізувати в існуючі виробничі лінії.
Будь ласка, зв'яжіться з нами, щоб дізнатися більше про особливості та можливості наших систем ультразвукової гомогенізації. Будемо раді обговорити з Вами Вашу заявку на сир!

Наведена нижче таблиця дає уявлення про приблизну потужність обробки наших ультразвукових апаратів: