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 sonication. Việc áp dụng siêu âm cường độ cao tăng tốc độ đồng nhất, lên men và chín, cải thiện sự ổn định của vi khuẩn và cho thấy tác động tích cực đến giá trị dinh dưỡng và kết cấu.

Siêu âm cường độ cao cải thiện sản xuất phô mai

Chế biến thực phẩm siêu âm là một công nghệ được thiết lập tốt để cải thiện sự đồng nhất và lên men sữa trong sản xuất phô mai. Hơn nữa, sonication kết hợp với xử lý nhiệt nhẹ – được gọi là thermo-sonication – được sử dụng thay thế cho thanh trùng dựa trên nhiệt truyền thống, do đó ngăn ngừa 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.

Ultrasonication đã được áp dụng thành công cho các quy trình sản xuất phô mai từ bò / sữa bò, sữa cừu, sữa trâu, sữa dê, sữa lạc đà và sữa ngựa.
Ultrasonically thúc đẩy sản xuất phô mai có thể được sử dụng cho các 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 dụng của siêu âm tần số thấp, cường độ cao đối với sữa trong sản xuất phô mai bao gồm tăng cường độ gel và độ cứng gel, tăng tốc hình thành gel, tăng diện tích bề mặt cụ thể, giảm độ cứng của sữa đông, phân phối kích thước hạt nhỏ và thậm chí của globules chất béo cũng như khả năng giữ nước lớn hơn.
Ultrasonically tăng tính đồng nhất và phân phối thậm chí nhiều hơn của globules chất béo sữa cải thiện chất lượng phô mai, quá. Ví dụ, đặc tính sữa đông của sữa dê với renin được hiển thị sau 10 phút ultrasonication một mạng lưới liên kết chéo gel dày đặc hơn, dẫn đến một cấu trúc vi mô đồng nhất hơn với lỗ chân lông dồi dào. Điều đáng chú ý là những lỗ chân lông này nhỏ hơn đáng kể so với những lỗ trong sữa đông mà không cần sonication. Điều này cho thấy sữa đông sữa dê được điều trị bằng siêu âm điện cho thấy độ cứng lớn hơn, đăng ký giá trị G'max (giá trị tối đa cho mô đun lưu trữ) cao hơn 100 Pa, thậm chí cao hơn so với những giá trị được báo cáo trong sữa bò. Hiệu ứng tương tự đã được quan sát thấy trong độ bám dính (cường độ 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 tính chất cài đặt. (xem Carrillo-Lopez và cộng sự 2021)

Hiệu ứng siêu âm trên sản xuất các loại pho mát khác nhau

Ảnh hưởng của siêu âm cường độ cao trong quá trình chế biến sữa và sản xuất phô mai đã được nghiên cứu kỹ lưỡng.
Tăng năng suất phô mai: Sonication của sữa tươi sống với ultrasonicator UP400S trong quá trình sản xuất phô mai panela, dẫn đến tăng năng suất phô mai (%), mặc dù sự gia tăng của dịch tiết. Tông màu vàng và màu sắc trong phô mai được HIU quảng bá trong 10 phút. Nhưng không phải tọa độ màu L*, a*, hay C* bị ảnh hưởng. pH tăng từ 6,6 lên 6,74 sau 5 phút ultrasonication nhưng giảm ở 10 phút( cf. Carrillo-Lopez et al., 2020)
Cải thiện kết cấu phô mai: Về các nghiên cứu được thực hiện trên phô mai, Bermúdez-Aguirre và Barbosa-Cánovas báo cáo rằng phô mai tươi thu được từ sữa được xử lý bằng nhiệt (sử dụng Hielscher UP400S – 400 W, 24 kHz, 63 °C, 30 phút) mềm hơn và giòn hơn phô mai từ sữa điều khiển (không có nhiệt). Những đặc điểm đó dẫn đến một loại phô mai dễ vỡ vụn hơn, đó là một thuộc tính mong muốn của phô mai tươi. Các tác giả này đã giải thích hành vi này bằng cách lưu ý rằng cấu trúc vi mô của phô mai sữa âm nhiệt trình bày một cấu trúc đồng nhất hơn so với phô mai sữa không sonicated. Hơn nữa, họ lưu ý rằng quá trình nhiệt hóa đã cải thiện sự đồng nhất của protein và chất béo và tăng khả năng lưu 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 tính chất cài đặt.

Ảnh hưởng của Ultrasonics đối với sữa: Độ nhớt & Rheology, Homogeneity, Hoạt động vi sinh

Các sản phẩm sữa được sản xuất từ sữa động vật, chẳng hạn như bò, cừu, dê, trâu, ngựa hoặc sữa lạc đà. Sau khi thu hoạch, sữa có thể được chế biến thành các sản phẩm khác nhau, chẳng hạn như sữa đồng nhất và tách kem, sữa chua, kem, bơ, phô mai, váng sữa, casein hoặc sữa bột. Sữa bò là nguyên liệu quan trọng nhất cho ngành sữa với sản lượng toàn cầu 542.069.000 tấn/năm. [Gerosa và cộng sự 2012]
Whey (huyết thanh sữa) là một sản phẩm bổ trợ của 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. Protein Whey là protein hình cầu có thể được chiết xuất từ váng sữa.
Sữa bột được chế biến bằng máy sấy phun để làm khô và làm bay hơi sữa để có được sữa bột khô nguyên chất. Do mức tiêu thụ năng lượng cực kỳ cao của máy sấy phun, nồng độ chất lỏng rắn cao là rất quan trọng để tối ưu hóa hiệu quả quá trình.

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

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

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

Homogenizers siêu âm hiệu suất cao để sản xuất phô mai

Hielscher Ultrasonics có kinh nghiệm lâu năm trong việc áp dụng siêu âm điện trong thực phẩm & ngành đồ uống cũng như nhiều ngành công nghiệp khác. Bộ vi xử lý siêu âm của chúng tôi được trang bị sonotrodes và tế bào dòng chảy (các bộ phận ướt) dễ làm sạch (CIP tại chỗ / khử trùng tại chỗ). Siêu âm Hielscher’ bộ vi 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 hơn (ví dụ: vi khuẩn gram dương). Đối với biên độ thậm chí cao hơn, sonotrodes siêu âm tùy chỉnh có sẵn. Tất cả các sonotrodes và lò phản ứng tế bào dòng chảy siêu âm có thể được hoạt động dưới nhiệt độ và áp suất cao, cho phép một thermo-mano-sonication đáng tin cậy và thanh trùng hiệu quả cao.
Công nghệ tiên tiến, hiệu suất cao và phần mềm tinh vi làm cho Hielscher Ultrasonics’ ngựa làm việc đáng tin cậy trong dây chuyền thanh trùng thực phẩm của bạn. Với một dấu chân nhỏ và các tùy chọn cài đặt linh hoạt, Ultrasonicators Hielscher có thể dễ dàng tích hợp hoặc trang bị retro vào dây chuyền sản xuất hiện có.
Vui lòng liên hệ với chúng tôi để tìm hiểu thêm về các tính năng và khả năng của hệ thống đồng nhất siêu âm của chúng tôi. Chúng tôi sẽ rất vui khi thảo luận về ứng dụng phô mai của bạn với bạn!

Bảng dưới đây cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của máy siêu âm: