Технология производства сливочного масла

Преобразование высокожирных сливок в масло во время тер­момеханической обработки — сложный физико-химический про­цесс, включающий обращение фаз, массовую кристаллизацию глицеридов, формирование пространственной структуры масла (первичное структурообразование).

Обращение фаз эмульсии высокожирных сливок — главный фи­зический процесс маслообразования. Происходит обращение фаз на первой температурной стадии, т. е. при охлаждении высоко­жирных сливок от 60...70 "С до температуры ниже точки кристал­лизации молочного жира (20...23 °С). Скорость охлаждения на этой стадии наиболее интенсивная. Быстрое охлаждение высокожирных сливок способствует кристаллизации высоко- и среднеплавких глицеридов в объеме неразрушенного жирового шарика с образованием мелких кристаллов. При быстром охлаждении наряду со снижением интенсивности разрушения эмульсии повышает­ся степень переохлаждения жира, так как жир в состоянии эмуль­сии способен к большему переохлаждению, чем находящийся в свободном состоянии.

Массовая кристаллизация глицеридов молочного жира происхо­дит во второй температурной зоне, т. е. при охлаждении от 22...23 "С до 10... 16 °С. Начало массовой кристаллизации характе­ризуется резким возрастанием вязкости продукта. На этой стадии скорость обращения жировой фазы постепенно снижается, и дес­табилизация практически заканчивается. В состоянии неразру­шенной эмульсии сохраняется лишь незначительная часть жира (2...6 %) в виде наиболее мелких жировых шариков, а доля де­эмульгированного жира составляет 94...98 %.

Формирование пространственной структуры происходит в не­сколько этапов. Первичное структурообразование молочного жира происходит во второй температурной зоне (охлаждение от 22...23 до Ю...16°С) практически уже после обращения фаз жировой эмульсии. Начинается первичное структурообразование при массо­вой доле твердого жира 4...7 %.

Интенсивное механическое перемешивание предупреждает об­разование крупных кристаллов жира и приводит к раздроблению ранее образовавшихся, обусловливает равномерное распределение жидкой и твердой фаз жира и всех других компонентов.

В процессе термомеханической обработки первичная структура частично разрушается, продукт находится в текучем состоянии и в таком виде поступает из маслообразователя в тару. Свежевыработанное масло содержит сравнительно высокую массовую долю твердого жира (30...38 %). При этом часть жира находится в пере­охлажденном состоянии, вследствие чего продукт, попадая в тару, быстро (за 20...90 с) отвердевает.

Степень завершенности формирования первичной структуры при термомеханической обработке имеет определяющее значение для консистенции сливочного масла. Наиболее полное завершение структурообразования при термомеханической обработке по­ложительно сказывается на консистенции продукта.

Во время термомеханической обработки начинается формиро­вание структуры масла, но оно полностью не завершается, а про­должается во время термостатирования и хранения масла.

При термостатировании свежевыработанного масла необхо­димо создать условия, благоприятные для завершения формиро­вания структуры сливочного масла. Различают две стадии фор­мирования структуры сливочного масла после окончания тер­момеханической обработки: стадию вторичного структурообра­зования и стадию окончательного формирования структуры сливочного масла.

Продолжительность стадии вторичного структурообразования зависит от температуры. Чем выше температура термостатирова­ния (14...16°С), тем интенсивнее и полнее происходят процессы образования высокоплавких групп глицеридов в твердой фазе, стабильных полиморфных форм в процессе фазовых изменений глицеридов молочного жира и формирование коагуляционной структуры продукта. Стадия вторичного структурообразования за­вершается в основном через З...4ч при температуре 14 °С и через 2...3 ч при 16 °С.

Для масла с недостаточно твердой консистенцией рекомен­дуется термостатирование в течение первых 5 дней при темпе­ратуре 5 "С.

Масло достаточно высокой твердости рекомендуется термостатировать в течение 3...5 дней после выработки при температу­ре 10...15 "С.

Стадия окончательного формирования структуры завершается в процессе холодильного хранения масла и составляет 3...4 нед при +5...-10'С.

Получение масла на различных маслообразователях. Высоко­жирные сливки преобразуют в масло на специальных аппара­тах — маслообразователях, которые включают в технологичес­кую линию.

Схема технологической линии производства масла способом пре­образования высокожирных сливок приведена на рисунке 3.

Рисунок 3- Схема технологической линии производства масла способом преобразования высокожирных сливок.

1-емкомть для сливок; 2-насос; 3-трубчатая пастеризационная установка; 4-дезадоратор; 5-напорный бачок; 6-сепаратор для высокожирных сливок; 7-емкость для нормализации; 8-насос-дозатор; 9-цилиндрический маслообразователь; 10-весы и конвеер.

Сливки средней жирности пастеризуются на установке трубча­того типа и подаются на сепаратор для высокожирных сливок. Полученные высокожирные сливки поступают в емкость для нор­мализации. Для создания непрерывного процесса маслообразова­ния обычно устанавливают три емкости для нормализации. Нор­мализованные сливки подаются насосом-дозатором в маслообразователь, где они преобразуются в масло.

Для получения масла из высокожирных сливок предназначены цилиндрический и пластинчатый маслообразователи, вакуум-маслообразователь.

Продолжительность механической обработки в аппарате долж­на быть достаточной для кристаллизации глицеридов в количестве, необходимом для формирования структуры, обусловливающей в необходимой степени твердую и пластичную консистенцию масла. Если в молочном жире преобладают высокоплавкие глицериды, то продолжительность обработки в зоне кристаллизации жира увели­чивают по сравнению со случаем, когда в жире преобладают лег­коплавкие глицериды. Так, по данным ВНИИМСа, требуемая про­должительность перемешивания сливок в зоне кристаллизации со­ставляет летом 140...160 с, а зимой, когда в молочном жире содер­жится больше высокоплавких глицеридов и большее его количество может перейти в твердое состояние, — 180...200 с.

В случае получения масла твердой, крошливой консистенции увеличивают продолжительность обработки продукта в зоне крис­таллизации путем снижения производительности маслообразова­теля и понижают температуру масла на выходе из аппарата.

При мягкой консистенции масла сокращают продолжитель­ность обработки продукта в зоне кристаллизации путем увеличе­ния производительности маслообразователя и повышают темпера­туру масла на выходе из аппарата.

Регулируют температуру масла на выходе из маслообразователя путем изменения расхода или температуры хладоносителя (рассо­ла, ледяной воды), используемого для охлаждения, при постоян­ной производительности маслообразователя. Уменьшение коли­чества хладоносителя или повышение его температуры приводит к повышению температуры продукта на выходе из аппарата. Увели­чение подачи хладоносителя или снижение его температуры спо­собствует снижению температуры продукта на выходе из маслообразователя.

Современный трехцилиндровый маслообразователь позволяет получать 750... 1000 кг масла в 1 ч. В таком маслообразователе про­цессы охлаждения высокожирных сливок и механическая обра­ботка продукта происходят в различных аппаратах, для чего мас­лообразователь дополнительно укомплектован специальным обработником.

Для контроля правильности выбора режима термомеханичес­кой обработки и прогнозирования консистенции готового про­дукта определяют скорость отвердевания свежевыработанного масла и прирост температуры в монолите масла.

Скорость отвердевания свежевыработанного масла выражают в секундах от момента отбора пробы на выходе из маслообразовате­ля до прекращения деформации масла.

Прирост температуры в монолите масла определяют по величи­не повышения температуры помещенного в тару (ящик) свежевы­работанного продукта в течение 10 мин.

Отвердевание пробы свежевыработанного масла в течение 30...70 с в летний период и 40... 100 с в зимний, а также прирост температуры 1,5...2,5 "С свидетельствуют о том, что процесс выра­ботки масла проведен правильно и готовый продукт будет иметь нормальную консистенцию.

Продолжительность отвердевания менее 30 с и значительный прирост температуры в монолите масла (3...5 °С) указывают на про­должающуюся интенсивную кристаллизацию молочного жира в го­товом продукте. Такое масло после стабилизации структуры имеет грубую, крошливую консистенцию. Причина — недостаточная тер­момеханическая обработка продукта в маслообразователе.

Отвердевание более 70 с в летний период и 100 с в зимний, а также прирост температуры менее 1,5 °С указывает на излишне продолжительную обработку масла в маслоизготовителе и излиш­не мягкую консистенцию готового продукта.

В пластинчатом маслообразователе можно проводить термомеханическую обработку высокожирных сливок более ин­тенсивно. Он состоит из теплообменного аппарата (охладителя) и камеры для кристаллизации молочного жира и механической об­работки продукта.

Охладитель имеет чередующиеся между собой продуктовые и охлаждающие пластины, выполненные в виде полой плиты. Плас­тины имеют отверстие в центре для прохода продукта, а также два отверстия по углам для входа и выхода хладоносителя. Внутри ка­мер продуктовых пластин размещены диски-турбулизаторы с реб­рами-ножами.

Камера для кристаллизации представляет собой цилиндр, за­крытый конусной насадкой и выходным патрубком. Внутри каме­ры расположены отражатель и лопастная мешалка. В месте соеди­нения конусной насадки с цилиндром установлена дисковая ре­шетка. Внутри конусной насадки вращается крыльчатка.

Высокожирные сливки подаются в камеру первой продуктовой пластины и по щели, образуемой поверхностью охлаждающей пластины и диском-турбулизатором, движутся к центру. Затем сливки проходят через центральное отверстие охлаждающей плас­тины и движутся к периферии камеры следующей продуктовой пластины, проходя последовательно весь охладитель.

Охлажденные сливки поступают в камеру кристаллизации, где подвергаются интенсивной механической обработке. Кристалли­зация молочного жира, начавшаяся в охладителе, продолжается в камере кристаллизации.

При продавливании продукта через дисковую решетку разру­шаются грубые кристаллические структуры молочного жира и под действием крыльчатки продукт выталкивается через патрубок.

Пластинчатый маслообразователь входит в состав линии про­изводительностью 1000 кг масла в 1 ч. Некоторые параметры тер­момеханической обработки высокожирных сливок в пластинча­том маслообразователе приведены в таблице 46.

Основные параметры термомеханической обработки высоко­жирных сливок на пластинчатом маслообразователе — удельные затраты мощности или энергии на механическую обработку, про­должительность механической обработки и температура масла, выходящего из аппарата.

Для получения масла, имеющего хорошую консистенцию, удельные затраты мощности составляют 20...60 Вт/кг. Необходимую продолжительность механической обработки т (с) высоко­жирных сливок в зависимости от удельной затраты мощности на механическую обработку N определяют по формуле

т = 202,6-2,94 N

Конечная температура масла на выходе из аппарата в зависи­мости от времени года колеблется от 16,5 до 18,5 °С.

В весенне-летний период для обеспечения достаточно твердой консистенции масла уменьшают удельные затраты мощности, не снижая производительности аппарата. Для этого уменьшают час­тоту вращения вала охладителя и вала обработника по сравнению с этими же параметрами в осенне-зимний период. Температуру продукта на выходе из аппарата при этом снижают на 0,5 °С.

Уменьшение удельных затрат энергии на механическую обра­ботку способствует снижению степени отвердевания жира в высо­кожирных сливках во время пребывания их в аппарате и степени дисперсности отвердевших частиц жира; больше жира отвердевает в масле после выхода его из маслообразователя (в состоянии по­коя), что способствует образованию кристаллизационной структу­ры, вследствие чего повышается твердость масла.

В осенне-зимний период для получения масла пластичной, мягкой консистенции удельные затраты энергии на механическую обработку продукта повышают путем увеличения частоты враще­ния вала охладителя и обработника, не снижая производительнос­ти аппарата. Повышают температуру продукта, выходящего из ох­ладителя и обработника, на 0,5 °С.

При увеличении удельных затрат энергии повышаются сте­пень отвердевания жира в высокожирных сливках и степень дисперсности частиц твердого жира; меньше жира отвердевает в масле после выхода из аппарата (в состоянии покоя), создаются благоприятные условия для образования коагуляционной структуры.

Вакуум-маслообразователь состоит из вакуум-камеры и шнекового текстуратора. В состав вакуум-камеры входит трубо­провод, заканчивающийся распылительной форсункой. Внутри камеры имеется лопастная мешалка. Масло со стенок снимается ножами лопастной мешалки. Текстуратор представляет собой шнековый пресс и состоит из двух шнеков, вращающихся на­встречу один другому, и конической насадки. Для отвода теплоты, выделяющейся при механической обработке масла, текстуратор снабжен рубашкой, где циркулирует холодная вода.

Высокожирные сливки температурой 70...75 °С под действием вакуума засасываются в камеру и, проходя через форсунку, распы­ляются. Сливки, попадая в камеру с глубоким вакуумом, оказыва­ются перегретыми, вследствие чего вскипают, теряя 6...8 % влаги. Испарение сопровождается потерей значительного количества теплоты, в результате чего каждая частица охлажда­ется до 8...3 "С. Происхо­дят быстрое отвердевание (около 50 %) жира, разрыв оболочек и агрегирование жировых комочков в мас­ляные зерна.