Файл: Гуляев-Зайцев, С. С. Физико-химические основы производства масла из высокожирных сливок.pdf

у масла, полученного охлаждением высокожирных сливок до 18° С. По П. В. Никуличеву [24] (для трехцилиндрового масло-

•образователя) кривые твердости масла и скорости отвердева­ ния также имеют максимум при 17° С; при этой температуре

умасла плохая консистенция. Сопоставляя данные этих авторов

сданными, изложенными выше, можно убедиться, что макси­ мальные значения структурно-механических показателей масла

соответствуют критической температуре и характеризуют пере­ ходное состояние от I ко II стадии процесса. Таким образом, данные А. Д. Грищенко и П. В. Никуличева [11, 24], послу­ жившие основой для разработки режимов охлаждения и меха­ нической обработки высокожирных сливок в цилиндрических маслообразователях, объективно отражают процесс при посто­ янной удельной мощности механической обработки.

В связи с тем что на II стадии процесса формируются опти­ мальные свойства масла, в УкрНИИММПе автооом были ис­ следованы различные варианты охлаждения и механической обработки высокожирных сливок на этой стадии; проверена воз­ можность проведения процесса маслообразования при ступен­ чатых режимах механического воздействия, когда высокожир­ ные сливки на I стадии обрабатываются с высокой удельной мощностью (56 Вт/кг), а на II — удельная мощность механиче­ ской обработки снижается до 9 и 1 Вт/кг; изучена возможность обработки высокожирных сливок на II стадии при критической температуре структурообразования без дополнительного охлаж­ дения.

Структурно-механические свойства масла зависят от продол­ жительности механической обработки высокожирных сливок на II стадии с постоянной интенсивностью воздействия |рис. 40) [12]. В течение первых 20 с обработки коэффициент термоустойчивости изменяется незначительно, а в дальнейшем резко уменьшается и через 40—50 с достигает 0,7—0,75. Такая термоустойчивость оценивается как удовлетворительная [4]. Затем термоустойчивость снижается медленнее. Выделение жидкой дисперсионной среды из продукта подчиняется обратной зави­ симости и хорошо коррелирует с термоустойчивостью. В первые же 20 с предельное напряжение сдвига резко уменьшается с 2900 до 1100—1200 Па, снижаясь в последующем более плав­ но. В результате увеличения продолжительности обработки вы­ сокожирных сливок консистенция масла последовательно изме­ няется — от грубокристаллической и крошливой до пластичной, легко деформирующейся при повышенных температурах и ма­ лых нагрузках.

Продолжительность механического воздействия на II стадии процесса, которая обеспечивает оптимальные структурно-меха­ нические свойства масла, является предельной продолжитель­ ностью механической обработки тп. В рассматриваемом случае она составляет около 40 с.

94

Рис. 40. Зависимость структурно-механических показателей масла от про­ должительности обработки высокожирных сливок на II стадии при постоян­ ной удельной мощности механического воздействия 56 Вт/кг и непрерывном охлаждении (а); переменной мощности (56 Вт/кг на I стадии и 9 Вт/кг на II стадии) и температуре 19,7° С (б):

1 - Я т, 2 — Ж] 5 - р “ ; 4 - В .

Если высокожирные сливки на II стадии процесса обраба­ тывают при критической температуре без дополнительного охлаждения и при меньшей удельной мощности механического воздействия (см. рис. 40), то в зависимости от продолжитель­ ности механической обработки скорость изменения структурно­ механических свойств масла значительно уменьшается. Замет­ ное снижение коэффициента термоустойчивости начинается лишь через 60 с обработки и через 100—120 с он достигает 0,77. С увеличением продолжительности обработки количество выде­

В вариантах с охлаждением высокожирных сливок на II ста­ дии процесса температура его за время тп снижалась на 2—3°С..

При обработке высокожирных сливок с постоянной на обеих стадиях удельной мощностью и непрерывным охлаждением пре­

механического воздействия. Если при удельной мощности меха­ нической обработки 56 Вт/кг структура и консистенция масла приобретают оптимальные свойства через 40 с, то снижение удельной мощности примерно в два раза (до 26 Вт/кг) вызы­ вает необходимость увеличения предельной продолжительности механического воздействия на II стадии обработки в три раза,

95

\

т. е. до 120 с. При минимальной удельной мощности механиче­ ской обработки высокожирных сливок (9 Вт/кг) коэффициент термоустойчивости масла снижается до 0,77 через 180 с пере­ мешивания. Однако при данном режиме трудно получить масло с хорошей консистенцией. Из-за недостаточной связности струк­ туры в большинстве случаев оно имеет удовлетворительную консистенцию.

Таким образом, удельная мощность механической обработки и продолжительность обработки масла на II стадии процесса связаны между собой. При удельной мощности механической обработки высокожирных сливок 56 Вт/кг твердая фаза в усло­ виях охлаждения выделяется с большой скоростью. В сравни­ тельно короткий промежуток времени система достигает опти­ мального состояния, и дальнейшая обработка высокожирных сливок отрицательно влияет на реологические свойства масла. Кроме того, такая удельная мощность воздействия на систему, находящуюся в состоянии фазового превращения, за меньший промежуток времени обеспечивает тонкое диспергирование вы­ деляющейся твердой фазы.

При малой удельной мощности механической обработки кри­ сталлы молочного жира выделяются медленнее, и механическая обработка высокожирных сливок на II стадии процесса должна проводиться дольше. Сокращение продолжительности механиче­ ского воздействия приводит к отвердеванию глицеридов в усло­ виях покоя и излишнему развитию кристаллизационных струк­ тур. При пониженной удельной мощности механической обра­ ботки требуется также больше времени для получения опти­ мальной степени дисперсности твердой фазы.

Как показывают исследования, механическая обработка вы­ сокожирных сливок с удельной мощностью 9 Вт/кг не обеспечи­ вает высокого качества готового масла при оценке его по всем показателям. В условиях массовой кристаллизации на II стадии

:96

М

образуются крупные кристаллические агрегаты. С повышением длительности механической обработки высокожирных сливок ,в получаемом продукте постепенно снижается коэффициент тер­ моустойчивости, по масло не приобретает достаточных пласти­ ческих свойств. Термоустойчивость обусловливается структурой, образуемой кристалликами высокоплавких глицеридов с тем­ пературами плавления выше 30° С, а консистенция — структурой, сформированной кристаллами более широкой группы глицери­ дов. Высокоплавкие глицериды отвердевают преимущественно в аппарате при механическом воздействии на высокожирные сливки. Продолжительная механическая обработка с малой удельной мощностью снижает коэффициент термоустойчивости масла. Твердая фаза, обусловливающая свойства консистенции масла, формируется как при охлаждении и механической обра­ ботке, так и в состоянии покоя при последующем охлаждении масла. Поэтому в случае недостаточного диспергирования от­ вердевающего жира на II стадии процесса снижается количе­ ство твердых частиц в единице объема свежего масла и про­ исходит их дальнейшее укрупнение во время последующего охлаждения и хранения с излишним развитием кристаллизаци­ онной структурной сетки. Такое масло приобретает повышен­ ную прочность (см. табл. 19).

Исследования показывают, что можно применять ступенча­ тые режимы механического воздействия на высокожирные слив­ ки, когда механическая обработка продукта на I и II стадиях проводится с различной удельной мощностью воздействия Ni и ЛТь Обработка высокожирных сливок с высокой удельной мощностью механического воздействия на I стадии влияет на процессы, протекающие па II стадии, а также на свойства гото­

II стадии. Высокожирные сливки, которые на стадии охлажде­ ния и разрушения эмульсии обрабатывают с высокой удельной мощностью механического воздействия, при критической тем­ пературе приобретают качественно иные свойства по сравнению со сливками, обработанными на I стадии с низкой удельной мощностью механического воздействия.

При обработке высокожирных сливок на II стадии без охла­ ждения увеличивается предельная продолжительность механи­ ческого воздействия по сравнению с режимом, включающим охлаждение (см. табл. 19). Это вызвано более медленным от­ вердеванием глицеридов жира в условиях постоянной темпера­ туры и обусловливает необходимость удлинения тп. Без охлаж­ дения высокожирных сливок на II стадии маслообразования можно получить приемлемую консистенцию только применяя одинаковую удельную мощность механической обработки {56 Вт/кг) на обеих стадиях, которая обеспечивает высокую

97

степень дисперсности твердой фазы в аппарате, что предот­ вращает развитие кристаллизационных структур. Снижение интенсивности обработки на II стадии до 9 и 1 Вт/кг приводит

кформированию в масле крошливой консистенции. Описанные закономерности разрушения высококонцентриро­

ванных эмульсий и структурообразования в условиях .охлажде­ ния и механической обработки являются достаточно общими и распространяются на разнообразные жировые эмульсии, в том числе и на эмульсии, применяемые при производстве марга­ рина [18].

СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ И КОНСИСТЕНЦИЯ МАСЛА

Сливочное масло имеет сложнейшую дисперсную структуру, образованную твердой и жидкой фазами триглицеридов молоч­ ного жира, плазмой — водной фазой, с растворенными и дис­ пергированными компонентами молока (белок, сахар, фосфо­ липиды, минеральные и органические соли, витамины и другие составные части), а также включающую газовую фазу в виде пузырьков.

Свойства структуры масла зависят от содержания и харак­ тера взаимосвязей отдельных компонентов, находящихся в раз­ личном физическом состоянии, а также от степени дисперсности. Основная роль в создании дисперсной структуры масла принад­ лежит жировой фазе.

В непрерывной жидкой жировой фазе масла диспергированы отдельные кристаллики молочного жира, которые за счет сил взаимодействия образуют пространственную структуру. В про­ цессе маслообразования жировая эмульсия разрушается не пол­ ностью, поэтому часть жира переходит в масло в виде жировых шариков, полностью или частично сохранивших свои адсорбци­ онные оболочки. Такие жировые глобулы сферической формы, с частично отвердевшим жиром, также диспергированы в не­ прерывной фазе жидкого жира.

В зависимости от режима и способа производства в масле

масла и плавления жира количество индивидуальных жировых шариков постепенно уменьшается в результате их слияния и об­ разования более крупных вторичных жировых шариков с диа­ метром выше 15 мкм и выделения жидкой фракции в непре­

турой.

Зернистая структура создается отдельными зернами, или гранулами твердого жира, диспергированными в жидкой фрак­ ции. Такие зерна представляют собой крупные агрегаты жиро­

98