Ultrahelitöötlus kui alternatiiv kuumtöötlemisele piimatoodete tehnoloogias

Abstract

Uuringu eesmärk oli hinnata ultraheli kasutamist alternatiivina pastöriseerimisele. Selleks hinnati ultraheli erinevate töötlemisrežiimide mõju piima kvaliteedinäitajatele (bakterite arvukus, pH ja tiitritav happesus, kaseiinisisaldus, vabade rasvhapete arv, fosfataasi aktiivsus ja peroksidaasi aktiivsus) ja laapumisomadustele. Kasutati ultrahelisondi, mille läbimõõt oli 14 mm ja töösagedus 24 kHz. Ultrahelitöötluses varieeriti nelja parameetrit: temperatuuri (15 ja 40 °C), amplituudi (100, 75 ja 50%), pulssi (100, 60 ja 30%) ja intensiivsust (madal või kõrge). Ultrahelitöötluse kestus oli kõigis katsetes 10 min. Saadud tulemused näitavad mikroorganismide olulist inaktiveerumist kõrgema algtemperatuuri, pulsi ja amplituudi kombinatsioonis. Madalaim bakterite arv oli 2,3 log PMÜ/ml järgmiste ultraheliparameetrite puhul: kõrge intensiivsusega, amplituud 100%, pulss 100% ja algtemperatuur 40 °C. Kontrollproovina kasutatud pastöriseeritud piima madalaim bakterite arvuks oli 2,7 log PMÜ/ml. Piima töötlemine ultraheliga ei too kaasa olulisi pH muutusi (p˃0,05), kuid proovide pH väärtused olid natuke madalamad kui toorpiimal. Ultraheli näib olevat ebatõhus aluselise fosfataasi ja peroksidaasi inaktiveerimisel. Kjeldahli meetodil lämmastiku määramine kinnitas, et ultraheliga töötlemine ei avaldanud mõju piima kaseiinisisaldusele. Ultraheliga töödeldud proovide puhul täheldati vabade rasvhapete sisalduse tõusu (lipolüüs), mis väljendus sensoorsetes omadustes. Madala intensiivsusega ultraheli juures keskmine vabade rasvhapete sisaldus oli 3,36 meq/100 g rasva kohta ja kõrge intensiivsusega ultraheli korral oli keskmine 5,34 meq/100 g rasva kohta (p<0,05). Võrdluseks pastöriseeritud piim, millel oli vabade rasvhapete sisaldus 0,61 meq/100 g rasva kohta. Ultraheliga töödeldud proovidel olid lühemad laapumisajad ja moodustunud tugevam kalgend, võrreldes toorpiima ja pastöriseeritud piimaga. Erandiks olid vaid proovid, millede töötlemise käigus tõusis temperatuur üle 80 °C, kus laapumisaeg oli pikk ja moodustunud kalgend nõrk.

The aim of the study was to evaluate the use of ultrasound as an alternative to pasteurization. To this end, the effect of different sonication regimens on milk quality parameters (bacterial count, pH and titratable acidity, casein content, free fatty acid content, phosphatase activity and peroxidase activity) and coagulation properties were evaluated. An ultrasonic probe with a diameter of 14 mm and an operating frequency of 24 kHz was used. In the sonication, four parameters were varied: temperature (15 and 40 °C), amplitude (100, 75 and 50%), pulse (100, 60 and 30%) and intensity (low or high). The duration of the sonication was 10 min in all experiments. The results show a significant inactivation of microorganisms in the combination of higher initial temperature, pulse and amplitude. The lowest bacterial count was 2,3 log CFU/ml for the following ultrasound parameters: high intensity, amplitude 100%, pulse 100% and initial temperature 40 °C. The lowest bacterial count of the pasteurized milk used as a control was 2,7 log CFU/ml. Ultrasonic treatment of milk did not cause significant pH changes (p˃0,05) but the pH values of the samples were slightly lower than in raw milk. Ultrasound appears to be ineffective in inactivating alkaline phosphatase and peroxidase. The determination of nitrogen by the Kjeldahl method confirmed that the sonication did not affect the casein content of the milk. An increase in free fatty acids (lipolysis) was observed in the sonicated samples, which was reflected in the sensory properties. The average free fatty acid content was 3,36 meq/100 g fat on low-intensity ultrasound and 5,34 meq/100 g fat on high-intensity ultrasound (p<0,05). The pasteurized milk had a free fatty acid content of 0,61 meq/100 g fat. When evaluating the coagulation properties, it was found that compared to the sonication of raw milk and the control sample, the coagulation times of the sonicated milk were shorter and a stronger curd was formed, with the exception of samples with a temperature rise above 80 °C.