Recentemente, i ricercatori dell’australiana Swinburne University of Technology e del Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO) hanno dimostrato come sia possibile separare la panna dal latte intero mediante onde ultrasoniche stazionarie – tecnica di separazione nuova, veloce e non distruttiva in genere utilizzata solo per applicazioni su piccola scala.
Al 169° incontro dell’Acoustical Society of America (ASA) (18-22 maggio, Pittsburgh, Pennsylvania), i ricercatori hanno illustrato gli elementi chiave del design e i parametri operativi per la scrematura del latte in sistemi a batch e continui.
Il progetto, co-finanziato da Geoffrey-Gardiner Dairy Foundation e Australian Research Council, ha portato alla messa a punto di una tecnica collaudata a ultrasuoni per separare i globuli di grasso del latte con volumi produttivi fino a 30 l/h, aprendo di fatto le porte alla lavorazione di particolati dairy e biomedicali su scala industriale.
«Abbiamo definito con successo le condizioni operative e i limiti di design per la separazione del grasso da latte intero in un sistema a ultrasuoni su scala litro» ha affermato Thomas Leong, ingegnere dell’ultrasuono e ricercatore presso la Facoltà di Scienze, Ingegneria e Tecnologie di Swinburne University of Technology. «Regolando i parametri di sistema sui fondamenti dell’acustica, la tecnica può essere usata per selezionare specificamente i globuli di grasso di dimensioni diverse nelle frazioni raccolte, raggiungimento i livelli desiderati di frazionamento per un dato prodotto lattiero-caseario».
La separazione mediante ultrasuoni
Secondo Leong, quando un’onda sonora si riflette su se stessa, l’onda riflessa si può sovrapporre sull’onda originale, formando così un’onda stazionaria. Queste onde sono caratterizzate da regioni di pressione minima, in cui si verifica un’interferenza distruttiva a livello dei nodi, e regioni di alta pressione, in cui avviene una sovrapposizione costruttiva a livello degli antinodi.
Se applicata a un liquido contenente particelle, l’onda interagisce con particelle, facendo sì che si muovano verso il nodo o l’antinodo dell’onda stazionaria, in funzione della loro densità. Posizionandosi in tal modo, le singole particelle poi si aggregheranno in entità più grandi, nei pressi dei nodi o antinodi.
Fino a oggi, la separazione mediante ultrasuoni è stata in gran parte applicata su piccola scala, come nei dispositivi microfluidici per applicazioni biomediche. Poche sono state le applicazioni su larga scala di interesse per l’industria, a causa dell’attenuazione delle radiazioni su grandi distanze.
La separazione ultrasonica di globuli di grasso su scala litro
Per rimediare a tale lacuna, Leong e i suoi colleghi hanno progettato un sistema costituito da due trasduttori a piastra sommersi e posizionati alle due estremità di un recipiente rettangolare che conteneva fino a due litri di latte.
Per funzionamento a singola piastra, una delle piastre emetteva ultrasuoni di uno o due megahertz, mentre l’altra fungeva da riflettore. Per il funzionamento a doppia piastra, entrambe i trasduttori sono stati accesi simultaneamente, fornendo una maggiore potenza al sistema.
Per definire le condizioni di funzionamento ottimali, i ricercatori hanno testato diversi parametri come il livello di potenza in ingresso, il tempo di processo, la distanza trasduttore-riflettore, la regolazione del trasduttore a singolo o doppio ecc.
I ricercatori hanno scoperto che la separazione mediante ultrasuoni fa sì che rispetto ai metodi convenzionali i “top streams” contengano una maggiore concentrazione di globuli di grasso grandi (panna) mentre i “bottom streams” globuli più piccoli (latte scremato).
«Queste frazioni possono essere ulteriormente frazionate per ottenere globuli di grasso di dimensioni più piccole o grandi, utili per produrre nuovi alimenti lattiero-caseari con proprietà migliorate» ha detto Leong, considerando che alcuni studi hanno suggerito che i formaggi ottenuti da latte ricco di globuli di grasso piccoli hanno gusto e consistenza superiori, mentre il latte o la panna ricchi di globuli di grasso grossi possono dare un burro più apprezzato.
Leong ha chiarito che il processo di separazione a ultrasuoni richiede circa 10-20 minuti su scala litro e risulta essere più veloce rispetto al tradizionale affioramento, che può richiedere più di sei ore.
La fase successiva dello studio sarà di lavorare con i piccoli produttori di formaggio per dimostrare l’efficacia della tecnica in stabilimento.
