КИСЛОМОЛОЧНЫЕ И ПАСТООБРАЗНЫЕ ПРОДУКТЫ

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВЫСОКОЖИРНЫХ СЛИВОК в МАСЛО

Разработка метода производства масла путем преобразова­ния высокожирных сливок потребовала углубленного изучения процессов структурообразования в дисперсной системе, обраще­
ния фаз, а также фазовых изменений глицеридов молочного жира при термомеханической обработке высокожирных сливок, выяснения их сущности и роли в маслообразовании, формирова­нии структуры и консистенции готового продукта. Исследования советских ученых (М. М. Казанского, Г. В. Твердохлеб, А. Д. Грищенко, Ф. А. Вышемирского и их учеников) позволили внести определенную ясность в трактовку физико-химических процессов, происходящих при выработке масла методом преоб­разования высокожирных сливок.

Обобщим современные данные, рассмотрим, как происходят фазовые изменения глицеридов молочного жира, обращение фаз, образование структуры и консистенции сливочного масла, получаемого из высокожирных сливок. Эти процессы протекают как в маслообразователе, так и по выходе из него — в моноли­те, в условиях покоя.

Для образования масла необходимо провести концентрацию и сближение жировых шариков, кристаллизацию в них глице­ридов под воздействием низких температур, обращение фаз и образование структуры. При получении высокожирных сливок достигаются максимальная концентрация и сближение жировых шариков. Между ними образуется очень тонкая адсорбционно - гидратная прослойка. Несмотря на максимальное сближение поверхностей жировых шариков, самопроизвольного разруше­ния их липопротеиновых оболочек не происходит, пока они пре­бывают при температуре выше точек затвердевания молочного жира и пока сохраняются прочные структурные связи между глицеридным ядром и оболочкой. Высокожирные сливки сохра­няют свойства высококонцентрированных эмульсий прямого ти­па, обладая коагуляционной структурой.

Процессы обращения фаз и образования первичной структу­ры масла проходят в маслообразователях при охлаждении и перемешивании сливок в тонком слое. Скорость этих процессов возрастает с повышением скорости охлаждения и интенсивности перемешивания высокожирных сливок.

В маслообразователе охлаждение сливок и обращение фаз проходят одновременно. Процесс обращения фаз осуществляет­ся при условии преодоления энергетического барьера — силы отталкивания жировых шариков друг от друга, которая умень­шается при их сближении, и преодоления структурно-механиче­ского барьера — разрушения оболочек жировых шариков. По­этому процесс обращения фаз находится в прямой зависимости от толщины адсорбционно-гидратной прослойки между жиро­выми шариками, от величины прижимающей силы на шарикй при перемешивании сливок и от устойчивости оболочек, кото­рая резко уменьшается при кристаллизации глицеридов в жи­ровом шарике.

Охлаждение и механическая обработка высокожирных сли­вок в маслообразователях проходят одновременно, поэтому про­цесс кристаллизации глицеридов ускоряется.

При соприкосновении тонкого слоя сливок с очень холодной стенкой маслообразователя (от —3 до —7 °С) они быстро ох­лаждаются и образуют на ней затвердевший слой. При таком быстром охлаждении возникает большое число центров крис­таллизации внутри жировых шариков, создающих предпосылки для образования смешанных кристаллов. В жировых шариках появляется около 25—35% отвердевшего. жира с дифференци­рованием двух основных групп глицеридов: легкоплавких (мак­симум плавления при 14 °С) и высокоплавких (29,7 °С) со зна­чительным превалированием первой. Такое отвердевание глице­ридов молочного жира вызывает структурные изменения в гли- церидном ядре и оболочке, резко снижается ее устойчивость, и она разрушается. Этому способствуют также быстрое охлажде­ние и более низкая температуропроводность глицеридного ядра по сравнению с его липопротеиновой оболочкой. Поэтому веще­ство оболочки сжимается быстрее, чем глицеридное ядро, отче­го на оболочке могут образоваться трещины.

Возникающие силы трения между плотно упакованными ша­риками, напряжение внутри их вследствие кристаллизации гли­церидов способствуют выжиманию через трещины и гидрофоби- зированные участки оболочек жидкого жира с повышенным со­держанием легкоплавких глицеридов. Жидкий жир способству­ет образованию агрегатов жировых шариков с частично отвер­девшим жиром. Снятые ножами затвердевшие слои дестабили­зированных высокожирных сливок, в которых в значительной степени прошли обращение фаз и агрегация, перемешиваются с теплыми и нагреваются. При этом большая часть легкоплав­кого отвердевшего жира расплавляется. Жир, выделенный из дестабилизированных жировых шариков и при частичном рас­плавлении отвердевшего жира, вновь образует эмульсию.

В процессе термомеханической обработки высокожирных сливок образуются два типа эмульсий: прямая — молочный жир в плазме сливок и обратная — плазма сливок в молочном жи­ре. Вначале преобладает первый тип эмульсии, по мере меха­нической обработки и прохождения обращения фаз они уравно­вешиваются, в конце маслообразования вторая практически ос­тается единственной.

Так, многократное перемешивание резко охлажденных при­стенных слоев сливок с теплыми приводит к снижению темпера­туры всей их массы в рабочем объеме нижнего цилиндра мас­лообразователя до 18—22 °С, что способствует массовому обра­зованию центров кристаллизации преимущественно из высоко­плавких глицеридов.

Для получения масла хорошей консистенции решающую роль играет не общее механическое воздействие на высокожир­ные сливки в маслообразователе, а продолжительность их пере­мешивания в зоне кристаллизации. Период до достижения тем­пературы ниже точек массовой кристаллизации в объеме сли­вок можно условно назвать зоной охлаждения, а период пос­ле— зоной кристаллизации. Но надо учитывать, что это весьма условное деление, так как процессы кристаллизации в пристен­ном слое протекают с первых мгновений поступления сливок в маслообразователь. Именно в зоне кристаллизации регулиру­ются структура и консистенция масла. Чем раньше наступает зона кристаллизации, чем ниже температура и длительнее их перемешивание в зоне кристаллизации жира, тем выше его дисперсность, тем лучше условия для образования в регулируе­мых условиях структуры коагуляционного типа и пластичной консистенции масла.

С повышением температуры и продолжительности обработки сливок в зоне кристаллизации уменьшаются образование цент­ров кристаллизации глицеридов жира и степень их отвердева­ния. Основное отвердевание жира и формирование структуры масла пройдет после его выхода из аппарата в условиях покоя и медленного охлаждения монолита масла с образованием круп­ных, срастающихся друг с другом многослойных кристаллов. Такая кристаллизационная структура характеризуется излиш­ней твердостью при пониженных температурах (5—7 °С) и не - термоустойчивостью при повышенных температурах (выше 17°С). Консистенцию масла также можно регулировать интен­сивностью механической обработки.

Поскольку отвердевание происходит в условиях перемешива­ния, то в отвердевшие группы включаются помимо высокоплав­ких среднеплавкие и частично легкоплавкие глицериды. При­стенные слои сливок с большим числом центров кристаллиза­ции, перемешиваясь с остальной массой, играют роль затравки и тем самым ускоряют процессы отвердевания. Наступает кри­тический момент лавинной дестабилизации оболочек жировых шариков, и происходит обращение фаз. Смена фаз наиболее интенсивно проходит при температуре от 18 до 22°С.

Чем быстрее сливки достигают термической зоны отвердева­ния и чем дольше они обрабатываются в этой зоне, тем больпк образуется центров кристаллизации, тем больше отвердевает глицеридов жира, тем мельче кристаллические образования, тем гомогеннее будет структура и пластичнее консистенция.

При обращении фаз жидкий жир образует непрерывную сре­ду. Адсорбционно-гидратные прослойки под действием поверх­ностных сил натяжения образуют мелкие капельки плазмы, ко­торые распределяются в жидком жире наряду с кристаллами и
кристаллитами жира. В капельки плазмы могут включаться от­дельные жировые шарики с неразрушенными оболочками.

Таким образом, процессы дестабилизации жировой диспеп­сии и эмульгирования жидкого жира, кристаллизация глицери­дов в жировых шариках и из расплава свободного жира в объе­ме перемешиваемой массы проходят одновременно. Сначала при повышенных температурах в сливках кристаллизация про­ходит преимущественно в пристенном слое, и в основном в жи­ровых шариках, а при снижении температуры сливок до точек отвердевания жира (18—20 и 12—14 °С) кристаллизация в объ­еме нарастает и после обращения фаз преимущественно прохо­дит из расплава жира.

Повышение температуры сливок в нижнем цилиндре масло - образователя приводит к превалированию в отвердевшем жире высокоплавких и среднеплавких глицеридов в более стабиль­ных кристаллических формах j}'-2, {$ и частично а-2. Хотя от­вердевание глицеридов в пристенном слое происходит с преоб­ладанием легкоплавких групп и метастабильных а-3 форм, пе­ремешивание со слоями сливок более высокой температуры вы­зывает то, что наиболее легкоплавкие из них расплавляются, а другие сокристаллизуются с более высокоплавкими, а формы а-3 при перемешивании быстро превращаются в более стабиль­ные а-2 и р-2.

Термомеханическая обработка кристаллизующейся массы во втором и третьем цилиндрах маслообразователя при температу­ре 12—16 °С способствует дальнейшему отвердеванию глицери­дов в виде мелких смешанных кристаллов, стабилизации поли­морфных форм, образованию агломератов кристаллизационной структуры, равномерному распределению их и жидкого жира, образованию первичной структуры в масле.

Во втором цилиндре термомеханическая обработка продукта осуществляется при температуре 10—13°С; здесь наиболее ин­тенсивно проходят процессы отвердевания жира с выделением значительного количества теплоты. Поэтому необходимо осо­бенно интенсивно охлаждать второй цилиндр, а также тща­тельно контролировать температуру и количество подаваемо­го рассола.

В третьем цилиндре, где отвердевание, полиморфные и дру­гие фазовые изменения глицеридов молочного жира проходят особенно активно, вязкость сливок резко повышается. На пере­мешивание таких сливок затрачивается большая механическая энергия. При этом выделяется значительное количество тепло­ты, а если не обеспечить ее своевременного отвода, то темпера­тура продукта повысится на 3—4 °С. В то же время высокая вязкость препятствует интенсивному прохождению фазовых из­менений глицеридов жира и структурообразованию масла. Что­бы уменьшить вязкость системы, в третий цилиндр подают утеп­ленный рассол со второго цилиндра или ледяную воду.

Параметры термомеханической обработки кристаллизующей­ся массы определяют полноту обращения фаз, фазовое состоя­ние и характер образования первичной структуры масла по вы­ходе из маслообразователя. Характер первичного структурооб - разования регулируется температурными режимами, интенсив­ностью и продолжительностью термомеханической обработки высокожирных сливок в маслообразователе с учетом химическо­го состава жира.

От максимально возможной завершенности фазовых измене­ний глицеридов молочного жира, характера образования пер­вичной структуры зависит формирование вторичной структуры в покое. Повышение температуры, усиленное механическое пе­ремешивание могут вызвать значительное расплавление легко­плавких полиморфных форм и групп отвердевших кристаллов глицеридов, не успевающих пройти перекристаллизацию и диф­ференциацию с образованием более стабильных и высокоплав - лих форм.

В этих условиях процессы фазовых изменений, структурооб - разования в значительной мере пройдут после маслообразова­теля, в монолите при медленном охлаждении его в состоянии покоя с образованием вторичной структуры кристаллизационно­го типа. В таком продукте после холодильного хранения будет преобладать кристаллизационная структура с дефектами кон­систенции.

Масло на выходе из аппарата имеет жидкую консистенцию преимущественно коагуляционной структуры, так как отвердев­шего жира в нем содержится всего около 9—12% в виде заро­дышевых кристаллов и мелких кристаллитов. В ящике оно бы­стро затвердевает благодаря бурно происходящим экзотерми­ческим процессам группового отвердевания глицеридов на базе имеющихся зародышевых кристаллов и вновь образующихся, вследствие чего температура в монолите повышается на 0,5— 4 °С, происходят процессы вторичного структурообразования с преобладанием контактов кристаллизационного типа и тиксо­тропного уплотнения.

В условиях покоя вторичная структура проходит две стадии образования: стадию вторичного кристаллизационного структу­рообразования в течение 1,5—3 ч и стадию окончательного фор­мирования структуры масла. На первой стадии протекают про­цессы кристаллизации на базе многочисленных зародышевых кристаллов молочного жира, возникает большое число новых контактов дисперсных частиц и происходит тиксотропное уплот­нение структуры. Эта стадия ограничивается периодом термо- статирования масла, стадия окончательного формирования вто­ричной структуры протекает в процессе охлаждения и хранения в холодильных камерах при отрицательных температурах (—12+—24°С).

КИСЛОМОЛОЧНЫЕ И ПАСТООБРАЗНЫЕ ПРОДУКТЫ

ВОЛОГОДСКОЕ МАСЛО

Впервые производство вологодского масла было организо­вано Н. В. Верещагиным в Едимоновской школе молочного хо­зяйства Тверской губернии в 70-х годах прошлого столетия. Оно под названием парижского масла распространилось в севе­ро-западных районах …

ТВЕРДЫЕ СЫРЫ С ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОБРАБОТКОЙ СЫРНОЙ МАССЫ

Прессуемые сыры. Швейцарский сыр вырабатывают глав­ным образом в пастбищный период содержания молочного ско­та, хотя его можно производить и в течение года. Основная причина сезонности производства швейцарского сыра—раз­личная биологическая ценность молока. …

КИСЛОМОЛОЧНЫЕ И ПАСТООБРАЗНЫЕ ПРОДУКТЫ

Ацидофильные смеси «Малютка» и «Малыш» имеют следую­щий состав: массовая доля жира 3,5% (в том числе раститель­ного— 0,88); углеводов 7,2 (в том числе лактоза 4,1; декстрин - мальтоза 0,4; сахароза 2,7%), …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.