Технологии производства сливочного масла

     С повышением температуры охлаждения сливок от 3 до 12 °С без выдержки степень  отвердевания жира уменьшается с 33,6 до 15,2 %, а массовая доля жира в пахте  увеличивается с 0,87 до 3,03 %. При этом необходимое количество твердого жира в сливках (30...35 %) при охлаждении до 3 °С достигается сразу же в процессе охлаждения, а при охлаждении до температуры 6; 9 и 12 °С — только после 60, 90 и 180 мин выдержки соответственно. Массовая доля жира в пахте при этом изменялась от 0,87 (при охлаждении до 3 "С без выдержки) до 1,33 % (при охлаждении до 12 "С и выдержке 180 мин).

     Состояние оболочек жировых  шариков при созревании сливок существенно изменяется. Некоторые вещества оболочки жировых шариков, в частности фосфолипиды, переходят в плазму. Оболочки жировых шариков становятся более тонкими и хрупкими и легче разрушаются при сбивании сливок в масло.

     Переход части веществ оболочки в плазму приводит к снижению электрического заряда оболочек, что способствует сближению и агрегации жировых шариков.

     Появление кристаллов молочного жира внутри жирового шарика нарушает связи между жиром и оболочками жировых шариков, что приводит к снижению устойчивости эмульсии жира в сливках. Кроме того, возможно нарушение целостности оболочки и вытекание жидкого жира из жирового шарика. Жидкий жир способствует слипанию жировых шариков и образованию более крупных жировых частиц. Это приводит к изменению дисперсности жира, так как количество мелких жировых частиц уменьшается, а крупных — увеличивается.

     С понижением температуры охлаждения и увеличением продолжительности выдержки сливок уменьшается количество жировых частиц размером 1...5мкм и увеличивается количество жировых частиц размером 6...10 мкм. При этом наибольшее влияние оказывает выдержка. Так, при охлаждении сливок до температуры 3 °С без выдержки количество жировых шариков размером 1...5 мкм уменьшилось на 17,3 %, а с выдержкой в течение 2 ч — на 39,3 %. При этом количество жировых частиц размером 6...10 мкм увеличивается соответственно на 13,3 и на 31,5 % по сравнению с количеством жировых частиц в сливках до их охлаждения. С понижением температуры охлаждения сливок с 12 до 3 "С увеличивается средний размер жировых частиц с 5,30 до 6,99 мкм.

     В результате повышения содержания отвердевшего жира и образования структурных связей при физическом созревании возрастает вязкость сливок. Вязкость сливок, имеющих примерно одинаковую массовую долю отвердевшего жира (32...34 %) и созревших при различных режимах, приведена ниже.

     Как видно из приведенных данных, вязкость сливок, созревающих при температурах 3...12 °С и выдержке 0...150 мин, изменяется в широких пределах — от 35,1*10^-3 до 21,2 * 10^_3 Па * с, т. е. различается в 1,5 раза. По-видимому, вязкость зависит преимущественно не от степени отвердевания молочного жира, а от процессов, протекающих в плазме сливок, на которые существенное влияние оказывает температура созревания.

     Молочный  жир — сложная по составу смесь  глицеридов, имеющих различные точки плавления и отвердевания.

     При кристаллизации молочного жира во время  физического созревания сливок образуются главным образом две группы смешанных кристаллов: низкоплавкая с температурой плавления 15...25 °С и высокоплавкая с температурой плавления 27...35 °С. Для получения масла хорошей консистенции соотношение легкоплавкой и высокоплавкой групп кристаллов должно составлять 2 : 1. С этой целью регулируют температуру созревания сливок. Если в жире преобладают легкоплавкие глицериды (весенне-летний период), то созревание сливок проводят при более низких температурах, чем для жира с преобладанием высокоплавких глицеридов (осенне-зимний период года). Для обеспечения необходимой степени созревания сливок используют следующие режимы (табл. 3).

     Табл. 3. Режимы созревания сливок

     Различают длительную и ускоренную низкотемпературную подготовку сливок к сбиванию.

     При этом режимы созревания могут быть одно- и многоступенчатыми. Под ступенью понимают длительную выдержку сливок при постоянной или переменной температуре. В промышленности используют преимущественно длительную подготовку сливок и одноступенчатые режимы физического созревания.

     Одноступенчатые режимы физического созревания часто  не обеспечивают достаточной степени  отвердевания жира и оптимального соотношения низкоплавких и высокоплавких групп глицеридов, поэтому используют многоступенчатые режимы низкотемпературной подготовки сливок. Так, в весенне-летний период сливки после пастеризации охлаждают до 13... 15 °С и выдерживают при этой температуре 3 ч, затем сливки охлаждают до 4...6 ⁰С и выдерживают З ч, после чего сливки подогревают до 7...15°С и направляют на сбивание. В осенне-зимний период сливки после пастеризации охлаждают до 5...7 °С и выдерживают при этой температуре 2...3ч; затем сливки подогревают до 13...15°С и выдерживают 4 ч, потом сливки охлаждают до 8... 16 °С и направляют на сбивание.

     Летние  многоступенчатые режимы способствуют упрочению структуры масла и  повышению его термоустойчивости, а зимние ступенчатые режимы —  снижению механической прочности масла  при сохранении высокой термоустойчивости.

     При выборе режимов низкотемпературной подготовки сливок учитывают содержание плазмы в масле. При выработке  сливочного масла с высоким содержанием плазмы в нем (выше 20 %) повышают температуру и увеличивают длительность выдержки сливок во время физического созревания, чтобы повысить способность масла удерживать влагу во время механической обработки.

     Устанавливая  режим физического созревания, учитывают  повышение температуры (на 1...2 °С) сливок в результате выделения скрытой теплоты кристаллизации. Правильно выбранный режим низкотемпературной подготовки сливок улучшает использование жира из-за снижения жирности пахты. Нарушение установленных режимов ведет к повышенному отходу жира в пахту и ухудшению консистенции масла. Режимы созревания сливок при выработке масла на маслоизготовителях периодического и непрерывного действия одинаковы.

     Основа  ускоренной подготовки сливок — интенсификация механического и температурного воздействия на сливки. Ускоренную подготовку сливок осуществляют двумя способами: механическим воздействием на охлажденные сливки в сливко-обработниках или без механического воздействия — путем быстрого охлаждения сливок в распыленном состоянии в среде азота.

     В сливкообработнике конструкции  ЛТИХПа сливки перемешиваются мешалкой, а в сливкообработнике конструкции ВНИИМСа —диском. Окружная скорость вращения мешалки должна быть 2,3...4,5 м/с. Сливки перемешивают при температуре 3...6 °С в течение 2...5 мин. После механического воздействия в сливкообработнике сливки выдерживают при 3...5 °С (первая выдержка) в весенне-летнее время в течение 1,5...2 ч, а в осенне-зимнее 45...50 мин. Затем сливки нагревают в потоке до температуры сбивания (8... 12 °С) и выдерживают 20...30 мин (вторая выдержка), после чего их подают в маслоизготовитель непрерывного действия на сбивание.

     Ускоренная  низкотемпературная подготовка сливок в две стадии с применением жидкого азота предложена ВНИИМСом: на первой стадии сливки после пастеризации охлаждают до 18...20 °С в теплообменниках, а на второй стадии в распыленном состоянии доохлаждают в специальном аппарате в атмосфере паров жидкого азота до 2...4 °С. Охлажденные сливки поступают в емкость, где их перемешивают в течение 6 мин, затем подогревают до температуры сбивания, выдерживают в течение 20...30 мин и подают в маслоизготовитель.

     Ускоренную  подготовку сливок к сбиванию целесообразно  использовать при выработке масла на маслоизготовителях непрерывного действия.

     2.2. Сбивание сливок

     Сущность  сбивания сливок заключается в разрушении оболочек и агрегации (слипании) жировых шариков, заканчивающейся образованием масляного зерна.

     Теоретические основы сбивания сливок в масло. В настоящее время нет единой теории, которая давала бы исчерпывающие ответы на вопросы механики и сущности маслообразования. Все теории маслообразования можно разделить на три группы: гидродинамические (Г. Кук, Р. Асейкин, А. Грищенко, В. Сурков, А. Гор-диенко); коллоидно-химические (Я. Зайковский, М. Казанский, В. Пискарев, Ю. Глаголев) и физико-химические (А. Белоусов, О. Ран, Н. Кинг).

     Факторы, влияющие на сбивание сливок. Сбивание сливок в масло — сложный процесс; зависит он от многих факторов, из которых следует выделить следующие: частота вращения рабочего органа маслоизготовителя, начальная температура сбивания сливок, жирность сливок и др.

     При сбивании сливок в маслоизготовителях периодического действия важное значение имеют такие факторы, как степень заполнения маслоизготовителя сливками, частота вращения маслоизготовителя, начальная температура сбивания сливок.

     Степень заполнения маслоизготовителя  сливками влияет на продолжительность сбивания сливок. Оптимальной считают степень заполнения маслоизготовителя 40...50 %. При степени заполнения маслоизготовителя более 50 % нарушается нормальный процесс сбивания сливок, что приводит к повышению содержания жира в пахте. Процесс сбивания тормозится из-за уменьшения пограничной поверхности воздух—сливки. Минимальная степень заполнения маслоизготовителя составляет 25 % общего объема. При степени заполнения маслоизготовителя менее 25 % центробежная сила прижимает сливки к стенке маслоизготовителя тонким слоем. Прекращается перемешивание сливок, и в результате сбивания сливок не происходит.

     Частоту вращения рабочего органа маслоизготовителя выбирают с таким расчетом, чтобы центробежное ускорение, возникающее при его вращении, было меньше ускорения свободного падения. В этом случае при подъеме и падении сливок создаются условия для образования масляного зерна: возникает градиент скорости в потоке сливок и происходит диспергирование воздуха. Частоту вращения рабочей емкости маслоизготовителя можно определить по формуле А. Д. Грищенко

     n = 0,5/√R

     где n— частота вращения рабочей емкости маслоизготовителя, с^-1; R — радиус рабочей емкости маслоизготовителя, м.

     Начальную температуру сбивания сливок выбирают с таким расчетом, чтобы независимо от формы рабочей емкости маслоизготовителя продолжительность сбивания составляла 50...60 мин. Сокращение продолжительности сбивания приводит к ухудшению качества масляного зерна и значительному отходу жира с пахтой. При увеличении продолжительности сбивания масляное зерно получается слишком твердое, упругое, оно плохо обрабатывается, а полученное масло может иметь грубую, засаленную консистенцию.

     Температуру сбивания сливок устанавливают с  учетом химического состава жира, зависящего от времени года, жирности сливок и степени отвердевания жира.

     В весенне-летний период года при повышенном содержании ненасыщенных жирных кислот в молочном жире сливки сбивают при 7...15 °С. В осенне-зимний период года, когда молочный жир состоит главным  образом из высокоплавких глицеридов, содержащих насыщенные жирные кислоты, температуру сбивания сливок повышают на 1-1,5 ⁰С

     С повышением содержания жира в сливках  температуру сбивания понижают, чтобы избежать излишне быстрого образования масляного зерна и тем самым предотвратить увеличение содержания жира в пахте и обеспечить благоприятные условия для формирования масляного зерна во время его обработки. Для весенне-летнего периода года температуру сбивания сливок t_сб в зависимости от массовой доли жира в сливках Ж_сл можно ориентировочно определить по следующему уравнению: