Изменение составных частей сливок при пастеризации и дезодорации. Жир. Наблюдается повышение содержания жира в сливках на 1,7 .4,9 в результате испарения влаги от 0,40 до 5,14 при температурах пастеризации сливок 89 980с и последующей их обработке в дезодорационной установке при разрежении до 0,06 МПа. Пастеризация сливок в пластинчатом теплообменнике способствует увеличению среднего диаметра жировых шариков.
Последующая дезодорация сливок вызывает появление более крупных жировых шариков за счет их агрегации - увеличивается количество жировых шариков средних размеров 2 8 мкм и уменьшается число мелких 1 2 мкм. В результате такого перераспределения жировых шариков средний их диаметр увеличивается.
С повышением степени разрежения до 0,02 0,04 и 0,06 МПа повышается средний диаметр жировых шариков с 2,87 до 3,22 и 3,42 мкм, соответственно. Пастеризация вызывает повышение степени де стабилизации эмульсии жира. В сливках, пастеризованных при 90 .9з0с, наблюдается увеличение степени дестабилизации с 3,0 до 6,79 . Дезодорация сливок вызывает изменения оболочек жировых шариков, что влияет на ход кристаллизации жира и стабильность шариков.
При дезодорации в вакуум - дезодорационной установке ОДУ-3 количество де стабилизированного жира в сливках после дезодорации колеблется от 5,04 до 7,77 . Количество дестабилизированного жира увеличивается при повышении температуры пастеризации сливок и понижении степени разрежения в камере дезодоратора.
Белки и соли. При нагревании наблюдаются в первую очередь конформационные изменения вторичной и третичной структур белковых веществ. Под влиянием высоких температур изменяются состав и структура казеинаткальцийфосфатного комплекса.
От него отщепляются гликомакропептиды, органический фосфор и кальций, происходит частичный переход гидрофосфата кальция в фосфат кальция, изменяется соотношение фракций казеина. Вследствие отщеплен ия органического фосфора и кальция увеличивается количество коллоидного фосфата кальция, что способствует снижению термостабильности устойчивости против коагуляции казеина. В наибольшей степени пастеризация оказывает влияние на сывороточные белки.
Происходят глубокие изменения молекулярной структуры сывороточных белков, связанные с ослаблением сил взаимодействия между боковыми цепями аминокислотных остатков. При высоких температурах пастеризации 8s0c часть сывороточных белков выпадает в осадок. Молочные белки коагулируют при пастеризации сливок с повышенной кислотностью вследствие снижения отрицательного заряда белковых частиц и нарушения баланса между солями кальция. Чем выше кислотность плазмы сливок, тем при более низкой температуре пастеризации коагулируют белки. Кислотность плазмы сливок ззОт считается критической, при которой начинается коагуляция белков во время пастеризации при температуре 8s0c. При температуре пастеризации 6s0c коагуляция белков начинается при кислотности плазмы 440т. Во время пастеризации наблюдается изменение солевого равновесия плазмы сливок.
Гидрофосфат кальция переходит в плохо растворимый фосфат кальция. Образовавшийся фосфат кальция агрегирует и в виде коллоида осаждается на мицеллах казеинаткальцийфосфатного комплекса, часть его выпадает на греющей поверхности пастеризатора, образуя вместе с денатурированными сывороточными белками так называемый молочный камень.
Витамины. Во время пастеризации сливок разрушаются частично витамины группы В и особенно витамин С. Уменьшение количества витаминов под влиянием высокой температуры во время нагревания сливок многие исследователи объясняют их легкой окисляемостью кислородом воздуха вследствие наличия в молекулах этих соединений реакционноспособных двойных связей.
Кроме того, разрушению витаминов способствуют образующиеся при окислении жира перекисные соединения. Наиболее устойчив к повышенной температуре витамин Е. Витамин А при пастеризации почти не разрушается. Газовая фаза. В 100 мг газовой фазы пастеризованных сливок при 900с содержится 20,8 мг кислорода и 1,38 мг углекислого газа. При нагревании из сливок удаляются растворимые газы, в том числе углекислый газ, в результате чего кислотность сливок понижается на 0,5 1 ОТ. Пастеризованные сливки отличаются более высоким содержанием кислорода, чем непастеризованные, что, по-видимому, объясняется малой зависимостью растворимости его в воде от температуры.
При высоких температурах пастеризации из сливок больше удаляется растворенного кислорода. Ароматические и вкусовые вещества. Вкус и запах сливочного масла зависят от количества летучих и нелетучих веществ, образующихся из предшественников сливок в результате их тепловой обработки.
Так, свободные сульфгидрильные соединения типа SН-групп образуются в результате частичного восстановления серо содержащих аминокислот, входящих в состав белков плазмы и белковых оболочек жировых шариков. В нативных белках сульфгидрильные группы находятся в связанном состоянии. Во время пастеризации они освобождаются при развертывании полипептидных цепей белков и становятся реакционноспособными. Максимальное количество свободных сульфгидрильных соединений, H2S и других летучих сульфидов образуется при высокотемпературной пастеризации сливок.
Приятный привкус пастеризации характерен для вологодского масла. Аминокислоты. Они являются одним из основных поставщиков веществ, обусловливающих вкус и запах большинства пищевых продуктов, в том числе и сливочного масла. При сравнительно невысоких температурах пастеризации 85 900с количество свободных аминокислот увеличивается в результате расщепления белков, чувствительных к воздействию высоких температур.
При последующем нагревании до 1150с образовавшиеся аминокислоты активно участвуют в реакциях меланоидинообразования, а также в образовании альдегидов и других ароматических веществ. Карбонильные соединения. Альдегиды и кетоны, принимающие участие в образовании вкуса масла, образуются как промежуточные продукты при протекании реакции меланоидинообразования. При повышении температуры пастеризации сливок общее содержание альдегидов и кетонов увеличивается. По мере увеличения интенсивности реакции меланоидинообразования в сливках появляется вкус пастеризации, который при дальнейшем нагревании сливок усиливается и выше 11s0c переходит в карамельный вкус топленого молока и перепастеризации.
Нетипичный вкус топленого молока появляется в масле и обесценивает его. Следовательно, без достаточного обоснования не следует применять высокие температуры пастеризации сливок. Вследствие малой длительности воздействия высоких температур реакция меланоидинообразования при пастеризации сливок, по всей вероятности, идет не до конца, а закапчивается на промежуточной стадии.
Важную роль в образовании вкуса и аромата масла приобретают лактоны, образующиеся в сливках лишь при высокой температуре пастеризации из 0- и у-оксикислот которые освобождаются из триглицеридов молочного жира. Содержание лактонов в масле зависит от химического состава молочного жира и режимов тепловой обработки. Летучие жирные кислоты. Масляная и другие кислоты также принимают участие в формировании вкуса и запаха масла.
Их количество зависит от состава сливок, режимов тепловой обработки и величины разрежения при дезодорации. Таким образом, формирование вкуса и запаха сливок в процессе их тепловой обработки происходит в результате изменения белков аминокислот, жира и лактозы. Наиболее выраженный вкус пастеризации отмечен при максимальном содержании сульфгидрильных групп и цистеина, при повышении содержания лактонов и карбонильных соединений. Следовательно, использование имеющихся в активе заводов различных операций технологической обработки для улучшения качества сливок при наличии в них пороков позволяет болыпинству предприятий вырабатывать масло высокого качества.
Главным при этом являются квалифицированная сортировка и раздельная переработка сливок, применение технологических приемов их обработки с учетом качества, профессиональный выбор ассортимента масла и метода его производства 1.10 Классификация существующих методов производства сливочного масла Технологический процесс производства сливочного масла предусматривает концентрацию жировой фазы молока находящейся внутри жировых шариков до желаемого содержания ее в масле и формирование структуры продукта с заданными свойствами.
Основой существующих технологий сливочного масла являются сложные физико- химические процессы, происходящие при термомеханической обработке сливок, а именно - изменение агрегатного состояния глицеридов молочного жира и разрушение пр очных липопротеиновых оболочек жировых шариков.
В зависимости от способа концентрации жира и формирования структуры продукта различают два метода производства масла сбиванием сливок и преобразованием высокожирных сливок. При выработке сливочного масла методом сбивания сливок для концентрации жировой фазы сливки сразу после пастеризации охлаждают до температуры массовой кристаллизации глицеридов от 5 до 200с и термостатируют 1 О ч и более с целью частичного отвердевания жира не менее 30 35 . Частичное отвердевание жира и последующее интенсивное механическое воздействие на сливки способствуют выделению жировой фазы в виде рыхлых комочков различной величины и формы масляного зерна, являющихся промежуточным продуктом при производстве масла методом сбивания сливок.
Быстрое и глубокое охлаждение сливок, их продолжительная выдержка при низких температурах обеспечивают практически полную кристаллизацию необходимого количества глицеридов 30 .35 . Последующие чередуемые плавление и отвердевание глицеридов при сбивании сливок, промывка масляного зерна и его механическая обработка обусловливают формирование хорошей пластичности масла при температуре домашнего холодильника 8 .100с и высокую термоустойчивость при комнатной температуре l8 22oc. Основными аппаратами для производства масла методом сбивания сливок являются маслоизготовители периодического или непрерывного действия.
На выходе из маслоизготовителя продукт имеет температуру 12 .170с и твердообразную консистенцию, соответствующую товарным показателям.
При выработке сливочного масла методом преобразования высокожирных сливок концентрацию жировой фазы до уровня необходимого содержания ее в сливочном масле осуществляют сепарированием в горячем состоянии. Все технологические процессы до маслообразования осуществляются при температуре выше точки плавления жира 65 950с. Только на конечной стадии процесса маслообразования высокожирные сливки быстро охлаждают со скоростью 0,з о,6Осlc до 12 160с при одновременном интенсивном механическом воздействии перемешивании. Молочный жир при этом частично отвердевает, что вызывает нарушение устойчивости жировой дисперсии, приводящее к ее разрушению.
Эмульсия типа масло в воде, характерная для сливок, преобразуется в эмульсию обратного типа - вода в масле, характерную для сливочного масла. Основными аппаратами для выработки масла методом преобразования высокожирных сливок являются маслообразователи различных конструкций. На выходе из маслообразователей продукт имеет температуру 12 .170с и представляет собой легкоподвижную текучую массу.
Процессы отвердевания глицеридов и формирование структуры продукта завершаются в таре после фасования. 1.11 Сравнительная характеристика методов производства Технологический процесс производства сливочного масла различными методами состоит из операций, представленных на рис МАСJ1ЯНОЕ ЗЕРНО Рис Схема выработки сливочного масла различными методами Приемка, сортировка и первичная обработка молока, получение сливок, их тепловая и вакуумная обработка осуществляются независимо от метода производства.
Технологические операции, применяемые для выделения жировой фазы сливок и структурирования продукта при выработке сливочного масла сравниваемыми методами, принципиально различаются. Основные различия методов производства сливочного масла приведены в табл.3. При выработке масла методом сбивания сливок технологический процесс условно разделяют на три стадии 1. физическое созревание низкотемпературная обработка сливок в течение 10 ч и более при температуре от 20 дО 4 С 2. разрушение жировой дисперсии сливок сбиванием с образованием в качестве промежуточного продукта масляного зерна 3. механическая обработка масляного зерна с целью усреднения состава масла и пластификации продукта.
Таблица 3. Сравнительная характеристика методов производства сливочного масла Метод производства Показатель Сбиванием сливок Преобразованием высокожирных сливок 1 2 3 Способ концентрации Сбивание сливок Сепарирование сливок жировой фазы средней жирности средней жирности у словия концентрации В холодном состоянии В горячем состоянии жировой фазы при 8 12 С при 65 950с Агрегатное состояние Твердое Жидкое жира при концентрации Промежуточный продукт Масляное зерно Высокожирные сливки Основные Физическое созревание Получение технологические сливок, сбивание сливок, высокожирных сливок, операции стадии механическая обработка термомеханическая процесса производства масляного зерна обработка масла высокожирных сливок Характеристика процессе Кристаллизацию Деэмульгирование кристаллизации молочного жира эмульсии предшествует молочного жира и осуществляют в частичной деэмульгирования процессе созревания кристаллизации сливок сливок она молочного жира в предшествует процессе деэмульгированию термомеханической жировой эмульсии обработки высокожирных сливок Продолжение таблицы 3 1 2 3 Стадия нормализации Механическая обработка Нормализация масла по массовой доле масляного зерна высокожирных сливок влаги перед термомеханической обработкой Оборудование для Маслоизготовители Маслообразователи выработки масла периодического и цилиндрические, непрерывного действия пластинчатые Характеристика Плотная пластинчатая В виде легкоподвижной консистенции продукта текучей массы на выходе из аппарата Длительность Одни сутки 1,0 1,5 ч технологического процесса Кристаллизация триглицеридов молочного жира и фосфолипидов осуществляется в процессе созревания сливок и предшествует деэмульгированию жировой дисперсии.
Продолжительность производственного цикла при выработке масла методом сбивания сливок составляет около 24 ч. При использовании маслоизготовителей периодического действия технологический процесс состоит из отдельных операций низкотемпературная обработка сливок, сбивание сливок, обработка масляного зерна, которые выполняются последовательно с определенными временными интервалами. При эксплуатации непрерывнодействующих маслоизготовителей процессы сбивания сливок и обработки масляного зерна 2-я и 3-я стадии осуществляются в непрерывном потоке.
Продолжительность этих операций составляет 3 5 мин в том числе сбивание сливок - около 2 с по сравнению с 60 90 мин в маслоизготовителях периодического действия.
Однако, в целом технология принципиально не изменяется. При выработке масла методом преобразования высокожирных сливок процесс осуществляется в 2 стадии 1 получение высокожирных сливок, соответствующих по содержанию жира вырабатываемому маслу 61,5 82,5 2 термомеханическая обработка высокожирных сливок с целью преобразования их в масло.
Весь технологический процесс осуществляется в непрерывном потоке.
Продолжительность производственного цикла от приемки молока до получения масла составляет 1,0 1,5 ч, а процесс маслообразования непосредственно в аппарате - 3 4 минуты.
Деэмульгированию жировой эмульсии при этом предшествует кристаллизация глицеридов жира. Резюмируя вышесказанное, следует заключить следующее перед вступлением Республики Казахстан в ВТО необходимо предусмотреть главные направления повышения конкурентоспособности производства масла, в частности, внедрение современного технологического оборудования, экономии и рационального использования сырья, топлива, электроэнергии, лучшего использования производственных мощностей и сокращения непроизводительных расходов и главное, повышения качества продукции. 2