Review

The ultrasonic processing of dairy products – An overview

乳品加工中的超声处理——综述

Traitement par ultrasons des produits laitiers – une revue

¹ School of Chemistry/Department of Chemical and Biomolecular Engineering, University of Melbourne, VIC 3010, Australia
² Dairy Innovation Australia Ltd., 671 Sneydes Road, Werribee, VIC 3030, Australia

^* Corresponding author (通讯作者): masho@unimelb.edu.au

Received: 23 March 2009
Revised: 21 September 2009
Accepted: 22 September 2009

Abstract

Ultrasonic processing is an emerging technology in food processing. When ultrasound passes through a liquid, bubble nuclei present in the liquid grow by bubble coalescence and rectified diffusion. When these bubbles reach a critical size range, they collapse under near-adiabatic conditions generating extreme conditions within the bubbles and in the surrounding liquid that include intense shear forces, turbulence and microstreaming effects. These ultrasound-induced physical effects are finding increasing use in food and dairy processing, in applications such as the enhancement of whey ultrafiltration, extraction of functional foods, reduction of product viscosity, homogenization of milk fat globules, crystallization of ice and lactose and the cutting of cheese blocks. After a brief introduction to the ultrasonic processing of food systems in general, this review presents a critical discussion of applications in dairy processing, together with the findings of some recent research on the use of ultrasound to modify the functionality of dairy protein ingredients.

摘要

摘要 超声处理是食品加工中的新技术。当超声波穿透液体时，由于气泡合并使得液体中的气核逐渐长大，当这些气泡长到一定程度时，在气泡内部形成了接近绝热的极端环境，这时气泡破裂对周围液体产生了极大的冲击力，并起到强烈的搅拌作用，同时生成了大量的微泡。超声波对食品和乳制品产生的物理作用引起了人们的关注，如超声波可以提高乳清超滤效果、用于功能性食品成分的提取、降低产品的粘度、乳脂肪球的均质、冰和乳糖和的结晶以及干酪的切割等。本文结合超声技术在功能性乳蛋白成分提取中的最新研究成果，重点讨论了超声技术在乳制品中的应用。

Résumé

Le traitement par ultrasons est une technologie émergente dans l’industrie alimentaire. Quand les ultrasons passent au travers d’un liquide, les micro-bulles présentes dans le liquide grossissent par coalescence et diffusion rectifiée. Quand ces bulles atteignent la gamme de tailles critiques, elles se dégonflent sous des conditions adiabatiques générant des conditions extrêmes à l’intérieur des bulles et dans le liquide environnant telles que forces de cisaillement intenses, turbulence et micro-ruissellement. Ces effets physiques induits par les ultrasons sont en train de trouver de plus en plus d’usage dans l’industrie alimentaire et laitière, dans des applications telles que l’amélioration de l’ultrafiltration du lactosérum, l’extraction d’aliments fonctionnels, la réduction de la viscosité des produits, l’homogénéisation des globules gras du lait, la cristallisation de la glace et du lactose et le découpage des blocs de fromage. Après une brève introduction sur le traitement par ultrasons des systèmes alimentaires en général, cette revue présente une discussion critique des applications en technologie laitière, ainsi que les résultats de certaines recherches récentes sur l’usage des ultrasons pour modifier les fonctionnalités des ingrédients protéiques laitiers.