Cải thiện sản xuất phô mai với Power Ultrasonics

Sản xuất các loại phô mai khác nhau như phô mai cứng, phô mai mềm và sữa đông, được làm từ các loại sữa khác nhau (ví dụ: bò, dê, cừu, trâu, sữa lạc đà, v.v.) có thể được cải thiện hiệu quả bằng cách siêu âm. Việc áp dụng siêu âm cường độ cao đẩy nhanh quá trình đồng nhất, lên men và chín, cải thiện độ ổn định của vi sinh vật và cho thấy tác động tích cực đến giá trị dinh dưỡng và kết cấu.

Siêu âm cường độ cao cải thiện sản xuất pho mát

Chế biến thực phẩm siêu âm là một công nghệ được thiết lập tốt để cải thiện quá trình đồng nhất và lên men sữa trong sản xuất pho mát. Hơn nữa, siêu âm kết hợp với xử lý nhiệt nhẹ – được gọi là thermo-sonication – được sử dụng thay thế cho quá trình thanh trùng dựa trên nhiệt truyền thống, do đó ngăn chặn các chất dinh dưỡng như vitamin, axit amin và chất béo chống lại sự suy thoái nhiệt. Sản xuất phô mai bằng sữa hoặc váng sữa có thể được tăng cường và cải thiện đáng kể bằng cách áp dụng siêu âm cường độ cao, tần số thấp.

Siêu âm đã được ứng dụng thành công vào các quy trình sản xuất phô mai từ sữa bò / bò, sữa cừu, sữa trâu, sữa dê, sữa lạc đà và sữa ngựa.
Sản xuất phô mai được thúc đẩy bằng sóng siêu âm có thể được sử dụng cho nhiều loại phô mai khác nhau bao gồm phô mai cheddar, phô mai feta, phô mai kem, phô mai sữa đông, phô mai panela Mexico, phô mai mềm Tây Ban Nha và các đặc sản phô mai khác.
Tác động của siêu âm tần số thấp, cường độ cao đối với sữa trong sản xuất pho mát bao gồm tăng độ bền gel và độ cứng gel, tăng tốc độ hình thành gel, tăng diện tích bề mặt riêng, giảm độ cứng của sữa đông, phân bố kích thước hạt nhỏ và đều của các hạt mỡ cũng như khả năng giữ nước lớn hơn.
Độ đồng nhất tăng lên bằng sóng siêu âm và phân bố đồng đều hơn các hạt chất béo sữa cũng cải thiện chất lượng pho mát. Ví dụ, đặc tính sữa đông của sữa dê với renin cho thấy sau 10 phút siêu âm, một mạng lưới liên kết ngang gel dày đặc hơn, dẫn đến cấu trúc vi mô đồng nhất hơn với lỗ chân lông dồi dào. Đáng chú ý là những lỗ chân lông này nhỏ hơn đáng kể so với lỗ chân lông trong sữa đông không được siêu âm. Điều này cho thấy sữa đông của sữa dê được xử lý bằng siêu âm công suất cho thấy độ cứng cao hơn, ghi nhận giá trị G'max (giá trị lớn nhất cho mô đun bảo quản) cao hơn 100 Pa, thậm chí cao hơn so với giá trị được báo cáo trong sữa bò. Hiệu ứng tương tự cũng được quan sát thấy ở độ bám dính (độ bền của các liên kết bên trong của mẫu). Do đó, có thể giả định rằng siêu âm cường độ cao thúc đẩy sự tương tác mạnh mẽ giữa các thành phần của sữa, cải thiện các đặc tính đông kết. (xem Carrillo-Lopez et al. 2021)

Hiệu ứng siêu âm đối với việc sản xuất các loại pho mát khác nhau

Ảnh hưởng của siêu âm cường độ cao đối với chế biến sữa và sản xuất pho mát đã được nghiên cứu kỹ lưỡng.
Tăng năng suất phô mai: Việc sonication sữa tươi tươi với ultrasonicator UP400S trong quá trình sản xuất phô mai panela, dẫn đến tăng năng suất phô mai (%), mặc dù tăng tiết dịch. Tông màu vàng và màu sắc trong phô mai được HIU quảng bá lúc 10 phút. Nhưng không phải tọa độ màu L*, a*, cũng không phải C* bị ảnh hưởng. pH tăng từ 6,6 lên 6,74 sau 5 phút siêu âm nhưng giảm ở mức 10 phút (cf. Carrillo-Lopez et al., 2020)
Kết cấu phô mai được cải thiện: Về các nghiên cứu được thực hiện trên pho mát, Bermúdez-Aguirre và Barbosa-Cánovas báo cáo rằng pho mát tươi thu được từ sữa được xử lý bằng thermosonication (sử dụng Hielscher UP400S – 400 W, 24 kHz, 63 °C, 30 phút) mềm hơn và giòn hơn pho mát từ sữa đối chứng (không có quá âm). Những đặc điểm đó dẫn đến pho mát dễ vỡ vụn hơn, đây là một thuộc tính mong muốn của pho mát tươi. Các tác giả này đã giải thích hành vi này bằng cách lưu ý rằng cấu trúc vi mô của pho mát sữa siêu âm thể hiện một cấu trúc đồng nhất hơn so với pho mát sữa không siêu âm. Hơn nữa, họ lưu ý rằng quá âm nhiệt cải thiện sự đồng nhất của protein và chất béo và tăng khả năng giữ các phân tử nước trong ma trận. Do đó, có thể giả định rằng HIU thúc đẩy sự tương tác mạnh mẽ giữa các thành phần của sữa, cải thiện các đặc tính đông kết.

Ảnh hưởng của siêu âm đối với sữa: Độ nhớt & Lưu biến, tính đồng nhất, hoạt động của vi sinh vật

Các sản phẩm từ sữa được sản xuất từ sữa động vật, chẳng hạn như sữa bò, cừu, dê, trâu, sữa ngựa hoặc lạc đà. Sau khi thu hoạch, sữa có thể được chế biến thành nhiều sản phẩm khác nhau, chẳng hạn như sữa đồng nhất và tách béo, sữa chua, kem, bơ, pho mát, váng sữa, casein hoặc sữa bột. Sữa bò là nguyên liệu quan trọng nhất cho ngành sữa với sản lượng trên toàn thế giới là 542.069.000 tấn/năm. [Gerosa và cộng sự, 2012]
Whey (huyết thanh sữa) là sản phẩm phụ của quá trình sản xuất phô mai hoặc casein. Nó bao gồm chủ yếu trong globinstagers α-lactalbumin (~ 65%), β-lactoglobulin (~ 25%), cũng như một lượng nhỏ albumin huyết thanh (~ 8%) và globin miễn dịch. Whey protein là protein hình cầu có thể được chiết xuất từ whey.
Sữa bột được xử lý bằng máy sấy phun để làm khô và làm bay hơi sữa để thu được sữa bột khô nguyên chất. Do mức tiêu thụ năng lượng cực cao của máy sấy phun, nồng độ chất rắn cao của chất lỏng là rất quan trọng để tối ưu hóa hiệu quả quy trình.

"Các mẫu sữa tách béo tươi, casein micellar hoàn nguyên và bột casein được siêu âm ở 20kHz để điều tra tác dụng của siêu âm. Đối với sữa tách béo tươi, kích thước trung bình của các hạt mỡ còn lại giảm khoảng 10nm sau 60 phút siêu âm; Tuy nhiên, kích thước của micelle casein được xác định là không thay đổi. Sự gia tăng nhỏ của whey protein hòa tan và sự giảm độ nhớt tương ứng cũng xảy ra trong vài phút đầu tiên của quá trình siêu âm, có thể là do sự phá vỡ các tập hợp protein casein-whey. Không có thay đổi có thể đo lường được về hàm lượng casein tự do có thể được phát hiện trong các mẫu sữa tách béo siêu ly tâm được siêu âm trong tối đa 60 phút. Độ pH giảm nhỏ, tạm thời là kết quả của quá trình siêu âm; tuy nhiên, không có sự thay đổi có thể đo lường được về nồng độ canxi hòa tan được quan sát thấy. Do đó, micelle casein trong sữa tách béo tươi ổn định trong quá trình tiếp xúc với siêu âm. Kết quả tương tự thu được đối với casein micellar hoàn nguyên, trong khi những thay đổi độ nhớt lớn hơn đã được quan sát thấy khi hàm lượng whey protein tăng lên. Ứng dụng có kiểm soát của siêu âm có thể được áp dụng hữu ích để đảo ngược quá trình tập hợp protein do quá trình gây ra mà không ảnh hưởng đến trạng thái tự nhiên của các micelle casein. [Chandrapala và cộng sự. 2012]

Ảnh hưởng của siêu âm cường độ cao đối với chất dinh dưỡng của sữa và sự ổn định của vi sinh vật

Razavi và Kenari (2020) đã nghiên cứu ảnh hưởng của siêu âm cường độ cao kết hợp với quy trình xử lý nhiệt nhẹ để vô hiệu hóa vi khuẩn và enzyme dẫn đến hư hỏng và suy giảm an toàn trong thực phẩm. Mục đích nghiên cứu của họ là đánh giá hiệu quả của quá trình siêu âm thay thế cho quá trình nhiệt ở nhiệt độ cao đối với số lượng vi sinh vật, oxy hóa lipid như thông số định tính và vitamin là đặc tính dinh dưỡng của sữa. Kết quả cho thấy siêu âm đã có thể làm giảm tải lượng vi sinh vật của sữa và nó tạo ra ít thay đổi về vitamin hơn so với sữa được xử lý bằng xử lý nhiệt thông thường. Về vấn đề này, sonication sử dụng đầu dò siêu âm đã được tìm thấy là vượt trội và hiệu quả nhất ở cường độ 75%. Việc sử dụng loại đầu dò siêu âm ở 55 ° C và cường độ 75% trong 10 phút được khuyến nghị như một quá trình không phá hủy để thanh trùng sữa.

Máy đồng nhất siêu âm hiệu suất cao để sản xuất pho mát

Hielscher Ultrasonics có kinh nghiệm lâu năm trong việc ứng dụng siêu âm công suất trong thực phẩm & ngành nước giải khát cũng như nhiều ngành công nghiệp khác. Bộ xử lý siêu âm của chúng tôi được trang bị sonotrodes và tế bào dòng chảy (các bộ phận ướt) dễ làm sạch (CIP làm sạch tại chỗ / khử trùng tại chỗ SIP). Siêu âm Hielscher’ Bộ xử lý siêu âm công nghiệp có thể cung cấp biên độ rất cao. Biên độ lên đến 200μm có thể dễ dàng chạy liên tục trong hoạt động 24/7. Biên độ cao rất quan trọng để bất hoạt các vi khuẩn kháng thuốc cao hơn (ví dụ: vi khuẩn gram dương). Đối với biên độ cao hơn nữa, sonotrodes siêu âm tùy chỉnh có sẵn. Tất cả các sonotrodes và lò phản ứng tế bào dòng siêu âm có thể được vận hành dưới nhiệt độ và áp suất cao, cho phép siêu âm nhiệt đáng tin cậy và thanh trùng hiệu quả cao.
Công nghệ hiện đại, hiệu suất cao và phần mềm tinh vi tạo nên Hielscher Ultrasonics’ ngựa làm việc đáng tin cậy trong dây chuyền thanh trùng thực phẩm của bạn. Với diện tích nhỏ và các tùy chọn lắp đặt linh hoạt, máy siêu âm Hielscher có thể dễ dàng tích hợp hoặc trang bị thêm vào dây chuyền sản xuất hiện có.
Vui lòng liên hệ với chúng tôi để biết thêm về các tính năng và khả năng của hệ thống đồng nhất siêu âm của chúng tôi. Chúng tôi rất vui khi thảo luận về ứng dụng pho mát của bạn với bạn!

Bảng dưới đây cung cấp cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của ultrasonicators của chúng tôi: