Технология 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 в таблице 6.

Таблица 6

Вязкость сливок.

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.

Таблица 7

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 tсб в зависимо­сти от массовой доли жира в сливках Жсл можно ориентировочно определить по следующему уравнению:

tс6= 0,55(54,7 - Жсл)

Температура сбивания сливок зависит от степени отвердевания жира. Если степень отвердевания жира ниже 30...35 %, а также после ускоренной подготовки сливок к сбиванию температуру сбивания понижают на 1...2 °С, чтобы избежать повышения содер­жания жира в пахте и получения масла с недостаточно твердой консистенцией. Если степень отвердевания жира выше 35 %, то увеличивается продолжительность сбивания сливок. Масляное зерно получается излишне твердым, понижается его влагоудерживающая способность. В этом случае повышают температуру сбива­ния сливок на 1...2 °С, чтобы расплавить часть отвердевшего жира и таким образом избежать замедления сбивания сливок и получе­ния излишне твердого масляного зерна.

Во время сбивания температура сливок повышается вследствие превращения механической энергии в теплоту. Изменение темпе­ратуры сливок обусловлено также теплообменом между сливками и окружающим воздухом помещения, между сливками и охлажда­ющей водой, орошающей маслоизготовитель периодического дей­ствия или циркулирующей в рубашке сбивателя маслоизготовите­ля непрерывного действия, куда она подается для регулирования температуры сбивания сливок.