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.

Ультразвук успішно застосовується в процесах виробництва сиру з бичачого/коров'ячого молока, овечого молока, молока буйволиць, козячого молока, верблюжого молока та кінського молока.
Ультразвукове виробництво сиру можна використовувати для різних видів сиру, включаючи сир чеддер, сир фета, вершковий сир, сирний сир, мексиканський сир панела, латиноамериканський м'який сир та інші сирні делікатеси.
Ефекти низькочастотного, високоінтенсивного ультразвуку на молоко при виробництві сиру включають підвищення міцності гелю і твердості гелю, прискорення гелеутворення, збільшення питомої площі поверхні, зниження твердості сиру, розподіл дрібних і рівномірних частинок за розміром жирових кульок, а також більшу водоутримуючу здатність.
Ультразвуково підвищена однорідність і більш рівномірний розподіл кульок молочного жиру також покращує якість сиру. Наприклад, кислинкові властивості козячого молока з реніном показали після 10-хвилинного ультразвукового дослідження більш щільну гелеву зшиту сітку, в результаті чого вийшла більш однорідна мікроструктура з рясними порами. Примітно, що ці пори були значно меншими, ніж у молочному кислику без ультразвуку. Це говорить про те, що кислинка козячого молока, оброблена потужним ультразвуком, показує більшу твердість, реєструючи значення G'max (максимальне значення для модуля зберігання) вище 100 Па, навіть вище, ніж зареєстровані в коров'ячому молоці. Аналогічний ефект спостерігався і в адгезивності (міцності внутрішніх зв'язків зразка). Звідси можна припустити, що ультразвук високої інтенсивності сприяє сильній взаємодії між компонентами молока, покращуючи схоплюючі властивості. (пор. Каррільо-Лопес та ін. 2021)

Ультразвуковий вплив на виробництво різних 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 порошку казеїну були проведені ультразвуковим звуком на частоті 20 кГц для дослідження ефекту ультразвуку. Для свіжого знежиреного молока середній розмір залишкових жирових кульок був зменшений приблизно на 10 нм після 60 хв ультразвуку; Однак розмір міцел казеїну був визначений незмінним. Невелике збільшення розчинного сироваткового білка і відповідне зниження в'язкості також відбувалося протягом перших кількох хвилин ультразвуку, що можна пояснити розпадом агрегатів казеїн-сироваткового білка. Не вдалося виявити помітних змін вмісту вільного казеїну в ультрацентрифугованих зразках знежиреного молока, проведених ультразвуковим випромінюванням протягом 60 хв. Невелике, тимчасове зниження рН було результатом ультразвукового дослідження; Однак помітних змін у концентрації розчинного кальцію не спостерігалося. Тому міцели казеїну в свіжому знежиреному молоці були стабільними під час впливу ультразвуку. Аналогічні результати були отримані для відновленого міцелярного казеїну, тоді як більші зміни в'язкості спостерігалися зі збільшенням вмісту сироваткового білка. Контрольоване застосування ультразвуку може бути корисно застосовано для зворотної агрегації білків, спричиненої процесом, без впливу на нативний стан міцел казеїну». [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: