7.5 Производство сливочного масла методом преобразования высокожирных сливок

Сущность метода заключается в концентрировании жировой фазы молока (сливок) сепарированием до стандартного содержания ее в готовом масле с последующим преобразованием полученных высокожирных сливок в масло за счет термомеханической обработки.

7.5.1 Сепарирование сливок и получение высокожирных сливок

Высокожирные сливки - высококонцентрированная жировая эмульсия с массовой долей жира более 62 %; жировые шарики в них практически соприкасаются друг с другом, а при массовой доле жира более 73±1 % находятся в деформированном состоянии; толщина прослоек плазмы, состоящих из гидратированных оболочек жировых шариков, составляет 30 нм. При массовой доле жира 91…95 % прослойки плазмы достигают критической толщины, эмульсия при этом разрушается.

Высокожирные сливки можно получить путем одно- и двукратного сепарирования. В заводской практике обычно применяют двукратное сепарирование: сначала из молока получают сливки с массовой долей жира 32…37 %, которые затем пастеризуют и горячими (при температуре 70…90 °С) сепарируют в потоке, получая высокожирные сливки. При этом процесс получения высокожирных сливок принято рассматривать как двухстадийный:

1 стадия - сближение жировых шариков в результате первого сепарирования молока (при температуре 50…80 °С);

2 стадия - уплотнение жировой фазы и частичная деформация жировых шариков при втором сепарировании сливок.

Стадии сепарирования различаются между собой по затратам механической энергии и скорости процесса концентрации. На первой стадии концентрирование жира осуществляется быстрее, а энергия расходуется на преодоление сопротивления среды движению жирового шарика. Замедление процесса концентрации на второй стадии (энергия при этом тратится на деформацию и спрессовывание жировых шариков и вытеснение плазмы из капилляров) приводит к снижению производительности сепаратора. На второй стадии концентрирования жировой фазы в результате взаимного трения в барабане сепаратора вместе с плазмой вытесняются вещества оболочек жировых шариков (в том числе фосфолипиды). Поэтому в высокожирных сливках содержится меньше оболочечного вещества, чем в обычных сливках, что приводит к изменению электрического заряда жировых шариков и подвижности их в электрическом поле, а также понижению устойчивости оболочек жировых шариков и эмульсии в целом.

В повседневной практике для получения высокожирных сливок используют исключительно сепараторы периодического действия. Для обеспечения непрерывности получения высокожирных сливок обычно используют три сепаратора, которые работают поочередно.

Эффективность процесса сепарирования сливок зависит от множества факторов, основные из которых приведены ниже.

1) Массовая доля жира в сепарируемых сливках влияет на производительность сепаратора и жирность пахты. При идентичных условиях работы снижение жирности сливок приводит к уменьшению массовой доли жира в получаемых высокожирных сливках и повышению в них сухого обезжиренного молочного остатка (СОМО). Увеличение жирности исходных сливок с 30 до 40 % обусловливает повышение производительности сепаратора в 1,5 раза, снижение СОМО в получаемых высокожирных сливках с 1,92 до 1,66 % и повышение степени дестабилизации жировой эмульсии на 6,5 %.

2) Повышение кислотности плазмы сепарируемых сливок обусловливает дополнительную десорбцию защитных веществ с поверхности оболочек жировых шариков, снижение степени гидратации белковых веществ и уменьшение ее (оболочки) толщины, что, в свою очередь, снижает стабильность жировой фазы в более кислой среде. При повышении кислотности плазмы сливок с 18,3 до 23,8 °Т жирность пахты увеличивается примерно в 1,5 раза, а степень дестабилизации жировой эмульсии повышается на 37,5 %. Для предупреждения повышения кислотности (в плазме сливок более 25…27 °Т) следует уменьшить производительность сепаратора. Заметного влияния кислотности плазмы исходных сливок на содержание СОМО в высокожирных сливках не установлено. Однако существует мнение, что при повышении степени дестабилизации жировой эмульсии (которая во многом зависит от кислотности сливок) наблюдается снижение СОМО в высокожирных сливках.

3) Температура сепарирования сливок может колебаться в диапазоне от 60 до 85 °С (наиболее предпочтительна температура 65…70 °С).

При снижении температуры сепарирования наблюдается тенденция уменьшения массовой доли СОМО и увеличения доли воздуха в получаемых высокожирных сливках, а также массовой доли жира в пахте. Повышение температуры, наоборот, увеличивает массовую долю СОМО и воздуха в получаемых высокожирных сливках и снижает жирность пахты. При повышении температуры сепарирования сливок с 80 до 90…95 °С в высокожирных сливках количество СОМО увеличивается на 0,10…0,15 %, степень дестабилизации жировой эмульсии повышается. Определенное влияние при этом оказывают сывороточные белки, которые при температуре 85 и 90^оС коагулируют, соответственно, на 22…30 % и полностью.

4) Степень дестабилизации сливок характеризует состояние жировой дисперсии сливок. Она зависит от кислотности сепарируемых сливок и устойчивости их белковой фазы к тепловому и механическому воздействию, от массовой доли жира. Степень дестабилизации растет при повышении кислотности сливок, снижении устойчивости белковой фазы и увеличении их жирности, а также при повышении температуры сепарирования сливок и массовой доли жира в получаемых высокожирных сливках.

Повышение степени дестабилизации сепарируемых сливок увеличивает массовую долю жира в получаемых высокожирных сливках и снижает их вязкость. При росте степени дестабилизации жировой дисперсии в сливках увеличивается количество крупных жировых шариков, что ускоряет уплотнение сливочного слоя. Эффективность сепарирования (разделения фаз жир - плазма) при этом повышается и способствует увеличению производительности сепаратора и снижению жирности пахты.

5) Производительность сепаратора регулируют изменением притока сливок в барабан так, чтобы получать высокожирные сливки с требуемым содержанием плазмы и жирностью пахты (не более установленного норматива - 0,4 %). При одинаковых условиях работы с увеличением притока сливок эффективность сепарирования снижается (и наоборот). С повышением жирности сепарируемых сливок производительность сепаратора и жирность пахты увеличиваются; при уменьшении жирности сливок эти показатели, наоборот, снижаются. Повышение массовой доли жира высокожирных сливок связано со снижением указанных показателей; при снижении доли жира производительность сепаратора соответственно увеличивается, а жирность пахты снижается.

При увеличении производительности сепараторов наблюдается повышение СОМО в получаемых высокожирных сливках (0,07 % на каждые 100 л).

Продолжительность непрерывной работы сепаратора (с периодической выгрузкой осадка из барабана) выбирают в зависимости от количества осадка, осаждаемого в шламовом пространстве и между тарелками сепаратора. При этом учитывают кратность тепловой обработки сепарируемых сливок, длительность их выдержки в горячем состоянии, кислотность сливок, их механическую загрязненность и пр. Увеличение количества осадка в барабане сепаратора, помимо сокращения рабочего цикла сепаратора, приводит к снижению СОМО в высокожирных сливках. При переработке высококачественных сливок на технически исправном сепараторе продолжительность его непрерывной работы составляет 1,5…3,0 ч.