Кристаллизация жировой фракции масла

После пастеризации жир в жировых шариках находится в жидкой форме. Когда сливки охлаждают до температуры ниже 40°С, жир начинает кристаллизоваться. Если охлаждение постепенное, различные жиры будут кристаллизоваться постепенно, в зависимости от их температуры плавления. Это было бы преимуществом, так как этот тип охлаждения должен приводить к минимальному содержанию твердого жира – затем можно было бы приготовить мягкое масло из сливок, содержащих твердый молочный жир с низкими значениями йодного числа. Ход кристаллизации 40%-ных сливок описан в главе 8 “Производство сливок”.

Образование кристаллов во время постепенного охлаждения является очень медленным, и процесс кристаллизации мог занять несколько дней, что опасно с точки зрения развития микроорганизмов, активно развивающихся при этих температурах. Это было бы непрактично также и по экономическим соображениям. Методом ускорения процесса кристаллизации является резкое охлаждение сливок до низкой температуры, когда образование кристаллов происходит очень быстро. Недостатком этого метода является то, что триглицериды с низкой точкой плавления оказываются “захваченными” в те же самые кристаллы, что приводят к образованию смешанных кристаллов. Если не принимать меры, то будет кристаллизована большая доля жира. Отношение жидкого к твердому жиру будет низким, и масло, изготовленное из этих сливок, будет твердым. Этого можно избежать, если сливки осторожно нагреть до высокой температуры, для того чтобы выплавить триглицериды с низкой температурой плавления из кристаллов. Расплавленный жир затем кристаллизуется повторно при несколько более низкой температуре, что приводит к более высокой доле “чистых” кристаллови низкой доле смешанных кристаллов. Следовательно, будет получено более высокое отношение жидкой фазы к твердой и, таким образом, более мягкий жир. Очевидно, что количество смешанных кристаллов и, значит, отношение жидкого жира к твердому можно контролировать до некоторой степени, выбрав определенную температуру нагрева, при которой кристаллы жира расплавляются после охлаждения и кристаллизации, а также температуры повторной кристаллизации. Эти температуры выбирают в соответствии с твердостью (йодным числом) жира.

Существует несколько методов для измерения отношения жидкого жира к твердому в образце.

Тестирование с помощью импульсного спектрометра ядерного магнитного резонанса (ЯМР) является очень быстрым и точным методом. Этот метод основан на том факте, что фотоны (ядра водорода) в жире имеют различные магнитные свойства в соответствии с тем, находится ли жир в жидком или твердом состоянии.

В таблице 12.4 приведены примеры программ для различных значений йодного числа. Первая температура – та, до которой сливки охлаждают после пастеризации, второе значение для нагревания/сквашивания, и третье значение для созревания.

Термообработка твердого жира

Для оптимальной консистенции при низком йодном числе, т. е. когда жировая фракция жира является твердой, количество смешанных кристаллов должно быть минимизировано, а количество “чистого” жира должно быть максимальным для повышения отношения жидкого к твердому жиру в сливках. Фаза жидкого жира в жировых шариках затем станет максимальной, и большая ее часть может быть выдавлена во время сбивания и выработки масла, что приводит к получению масла с повышенным содержанием сплошной фазы жидкого жира и минимальной твердой фазой.

Обработка, необходимая для достижения этого результата, включает в себя:

• Быстрое охлаждение приблизительно до 8°С и выдержку при этой температуре в течение 2 часов

• Мягкий нагрев до 20–21°С и выдержку при этой температуре в течение не менее 2 часов. Для нагрева используется вода с температурой не более 27°С

• Охлаждение приблизительно до 16°С, а затем до температуры сбивания.

Охлаждение приблизительно до температуры 8°С приводит к началу образования смешанных кристаллов, которые связывают жир из сплошной жидкой фазы. Когда сливки постепенно нагревают до температуры 20–21°С, большая часть смешанных кристаллов расплавляется, остаются только "чистые" кристаллы жира с высокой температурой плавления. Во время периода хранения при температуре 20–21°С расплавленные кристаллы жира начинают повторно кристаллизоваться, образуя теперь "чистые" кристаллы.

Через 1–2 часа жир с более высокой температурой плавления начинает кристаллизоваться повторно. Когда температура снижена приблизительно до 16°С, расплавленный жир продолжает кристаллизоваться и образовывать "чистые" кристаллы. Во время периода выдержки при 16°С весь жир с точкой плавления 16°С и выше будет кристаллизоваться. Обработка вызывает образование "чистых" кристаллов жира с высокой точкой плавления и, таким образом, снижает количество смешанных кристаллов. При этом отношение жидкого жира к твердому возрастает, и, следовательно, изготовленное из этих сливок масло будет мягче.

Быстрое охлаждение сливок до низкой температуры ускоряет процесс кристаллизации.

Термообработка жира средней твердости

При увеличении йодного числа постепенный нагрев прекращается при более низкой температуре.

Будет образовываться большее число смешанных кристаллов, поглощающих больше жидкого жира, чем в случае программы для твердого жира. Для значений йодного числа до 39 температура нагрева может быть достаточно низкой 15°С.

Время сквашивания при более низких температурах увеличивается.

Термообработка очень мягкого жира

“Летний” метод обработки используется в случае, если йодное число выше 39–40. После пастеризации сливки охлаждают до температуры 20°С, после чего их сквашивают при этой температуре в течение 5 часов. После того как кислотность достигла 22°SH, сливки охлаждают. Их охлаждают приблизительно до 8°С, если йодное число равно примерно 39–40, и до 6°С, если оно составляет 41 и выше. Обычно считается, что температура сквашивания ниже 20°С приведет к получению мягкого масла. То же самое относится к более высоким температурам охлаждения после сквашивания.

Сбивание

Периодическое производство

Масло сбивают после термообработки и сквашивания (когда оно применяется). Традиционно масло изготовляют в цилиндрических, конических, кубических или тетраэдральных маслобойках с регулируемой скоростью. Внутри маслобойки установлены аксиальные полоски и лопасти. Форма, устройство и размер била вместе со скоростью работы маслобойки являются факторами, которые сильно влияют на конечный продукт. Современные маслобойки имеют диапазон скоростей, который позволяет выбрать наиболее подходящую скорость работы для получения требуемых параметров масла.

За последние годы размеры маслобоек значительно выросли. На крупных централизованных маслодельных заводах используют маслобойки мощностью 8000–12 000 литров. Перед подачей на маслобойку сливки перемешивают и регулируют температуру. Обычно маслобойка заполняется на 40–50%, чтобы обеспечить место для пенообразования.

Получение масла

Шарики жира в сливках содержат и кристаллизованный жир, и жидкий жир (жидкая жировая фракция масла). Кристаллы жира до некоторой степени структурированы таким образом, что они образуют оболочку, хотя и слабую, как можно ближе к мембране жирового шарика. При перемешивании сливок образуется пена из больших пузырей, состоящих преимущественно из белка. Будучи поверхностно-активными, мембраны шариков жира притягиваются к поверхности раздела сред воздух/вода, и жировые шарики концентрируются в пене.

Таблица 12.4

Основные температурные программы, соответствующие определенному значению йодного числа, и рекомендованные объемы закваски (в случае ее использования)

По мере продолжения перемешивания содержание воды в пузырьках снижается, размеры пузырьков уменьшаются, пена становится компактнее и, как следствие, давление на жировые шарики увеличивается. Это приводит к тому, что некоторая часть жидкого жира выдавливается из шариковжира, а некоторые мембраны разрываются. Жидкий жир, который также содержит кристаллы жира, покрывает тонким слоем поверхности пузырьков и жировых шариков, по мере того как пузырьки уплотняются, жидкий жир выдавливается; пена становится настолько нестабильной, что разрушается. Жировые шарики сгущаются, образуют масляные зерна. Первые зерна невидимы глазом, но они быстро увеличиваются по мере продолжения выработки.

Выход при сбивании

Выход при сбивании является мерой того, сколько жира в сливках было преобразовано в масло. Его выражают в виде процентной доли жира, оставшегося в пахте, по отношению ко всему жиру в сливках. Например, выход сбивания 0,50 означает, что 0,5% сливочного жира осталось в пахте и что 99,5% перешло в масло. Выход при сбивании считается приемлемым, если величина меньше 0,70. Из графика видно, как может меняться выход при сбивании в течение года. Самое высокое содержание жира в пахте наблюдается летом.

Выработка масла

Выработку масла проводят после удаления пахты. Зерна масла сжимают и сдавливают для удаления влаги, содержащейся между ними. Шарики жира подвергают воздействию высокого давления, и жидкий жир и кристаллы жира выдавливаются. В оставшейся массе жира (в конечном итоге непрерывная фаза) во время выработки влага становится мелко диспергированной, при этом выработка продолжается до тех пор, пока не будет получено требуемое содержание влаги. Готовое масло должно быть сухим, т. е. водная фаза должна быть очень тонко диспергирована. Капельки воды не должны быть видимы невооруженным глазом. Во время выработки содержание влаги следует регулярно проверять, чтобы оно соответствовало требованиям, предъявляемым к готовому маслу.

Вакуумная выработка

Часто используемым методом является вакуумная выработка при пониженном давлении воздуха. В результате получают масло, которое содержит меньше воздуха, и, следовательно, несколько тверже обычного. В масле после вакуумной выработки содержание воздуха составляет приблизительно 1% объема по сравнению с 5–7% для обычного масла.

Непрерывное производство

Методы непрерывного производства масла были введены в практику в конце ХIХ столетия, но их применение было весьма ограниченным. Работа возобновилась в 1940-е годы, в результате чего были разработаны три различные технологии, которые основаны на традиционных методах: сбивании, центрифугировании и концентрации или эмульгации. Одним из этих процессов, основанных на обычном сбивании, был метод Фритца (Fritz). В настоящее время он преобладает в Западной Европе. В машинах, разработанных на этом методе, масло вырабатывается более или менее так же, как и при традиционном методе. Масло в основном то же, впрочем оно в некоторой степени матовое и плотное в результате однородного и мелкого диспергирования влаги.

Процесс производства

Сливки готовят тем же способом, что и для обычного сбивания, после чего непрерывно подают их из баков для созревания в маслоизготовитель.

Сначала сливки поступают в барабан для сбивания с двойным охлаждением (1), снабженный лопастями, приводимыми в действие электродвигателем с переменной скоростью. В барабане происходит быстрое преобразование, и когда оно завершается, зерна масла и пахта проходят в секцию сепарации (2), называемую также первой секцией выработки, где масло отделяется от пахты. При продвижении происходит первое промывание зерен масла охлажденной повторно циркулирующей пахтой. Секция сепарации снабжена шнековым конвейером, начинающим выработку масла во время подачи его на следующий этап.

По мере выхода из секции сепарации масло проходит через конический канал и перфорированную пластину, секцию выжимки-сушки (3), где удаляется вся оставшаяся пахта. Затем зерна масла поступают в следующую секцию выработки (4). Каждая из секций выработки снабжена своим собственным электродвигателем, так что для получения оптимальных результатов они могут функционировать при различных скоростях. Обычно первый шнек вращаетсясо скоростью, в два раза превышающей скорость шнека второй секции. После последнего этапа выработки в инжекционной камере (5) с помощью инжектора, работающего под высоким давлением, можно добавить соль. Следующая секция, секция вакуумной обработки (6), присоединена к вакуумному насосу. В этой секции можно снизить содержание воздуха в масле до того же уровня, что и у масла, сбиваемого традиционным способом. Заключительная секция выработки (7) подразделяется на четыре небольшие секции, каждая из которых отделена от прилегающей секции перфорированной пластиной. Для оптимизации обработки масла используются пластина с отверстиями разного размера и крыльчатки различной формы. В первой из этих трех малых секций имеется инжектор для окончательной регулировки содержания влаги в масле. После регулировки содержание влаги в масле может изменяться не более чем на ~0,1%, обеспечивая сохранение тех же самых характеристик масла.

К отверстию на выходе машины можно присоединить датчики (8) содержания влаги, содержания соли, плотности и температуры. Сигналы от перечисленных устройств можно использовать для автоматического контроля этих параметров.

Готовое масло выгружается из концевой насадки непрерывно в контейнер для масла, чтобы в дальнейшем отправить его на упаковочные машины.

Имеются машины для непрерывного производства масла производительностью 200–5000 кг масла в час из сквашенных сливок и 200–10 000 кг масла в час из сладких сливок.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: