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

и твердым телам, а при температурах, близких к точке плавле­ ния жира,— к жидкообразным.

Важнейшими структурно-механическими показателями, опре­ деляющими консистенцию сливочного масла, являются проч­ ность (на сдвиг, растяжение, изгиб), вязкость, эластичность, пластичность, упругость, связность и термоустойчивость.

Прочность характеризуется предельным напряжением, при котором струк­ тура продукта начинает разрушаться.

Вязкость масла характеризует внутреннее сопротивление дисперсной структуры, возникающее в ней при деформации течения.

Сливочное масло обладает не только пластично-вязкими, но и упруго-эла­ стичными свойствами [10, 17, 23]. Эластичность по П. А. Ребиндеру опреде­ ляют из отношения величины высокоэластичной деформации к общей упруго­ эластичной деформации, а пластичность рассчитывают как отношение остаточной пластической деформации к общей максимальной деформации, до­ стигнутой под нагрузкой.

Хайгтон [32] предлагает о пластичности масла судить по степени .разру­ шения структуры, которую определяют из уравнения

Ян-Яр

W = ----р---- 100% , •*н

где W — степень разрушения структуры;

Р н и Р р — прочность неразрушенной структуры масла и структуры после

механического разрушения.

По данным автора, у продукта при степени разрушения структуры, рав­ ной 80% и более, излишне твердая и крошливая консистенция, в его струк­ туре преобладают кристаллизационные элементы, а при степени разрушения 70—75%— оптимальная твердость и пластичная консистенция. Такая струк­ тура носит выраженный коагуляционный характер.

Упругость определяют из отношения общей упруго-эластичной деформа­ ции к общей максимальной деформации. Упругость наиболее свойственна кристаллизационным элементам пространственной структуры, а ее коагуля­ ционные элементы обеспечивают эластичность продукта [23].

Связность структуры является безразмерным показателем, характеризую­ щим деформационные свойства масла в области напряжений, не превышаю­

Термоустойчивость сливочного масла по А. П. Белоусову [4] характе­ ризуется способностью его сохранять форму при 30° С и определяется как отношение диаметров цилиндрика до и после деформации.

Сливочное масло должно обладать гомогенностью структу­ ры, т. е. иметь однородное высокодисперсное распределение всех компонентов. Продукт высокого качества не должен расслаи­ ваться и выделять в большом количестве жидкую фракцию три­ глицеридов.

Важным свойством масла является способность его длитель­ но сохранять приданную форму при комнатных и повышенных температурах и в отсутствии внешних воздействий, т. е. быть формоустойчивым в широком диапазоне температур.

100

Если у масла структура коагуляционно-кристаллизационного характера с преобладанием коагуляционных элементов, то это обеспечивает хорошие товаоные свойства продукта.

Формирование структурно-механических свойств сливочного масла не завершается после выхода его из аппарата. (В связщ с этим важное значение приобретают кинетические закономер­ ности упрочнения структуры продукта, которые так же, как и его свойства, определяются применяемыми режимами охлаждения и механической обработки высокожирных сливок в маслообразователях и температурой структурообразования.

Впервые процессы структурообразования в сливочном масле

разования готового масла в зависимости от продолжительно­ сти и удельной мощности механической обработки высокожир­ ных сливок.

Кривые изменения предельного напряжения сдвига масла, выработанного при постоянной на обеих стадиях удельной мощ­ ности механической обработки, равной 56 Вт/кг, и различной продолжительности обработки на II стадии, приведены на рис. 41. Масло, отобранное для исследования на I стадии про­ цесса, за 20 с до того, как система достигает критической темпе­ ратуры (кривая 2), быстро упрочняется, и через 2,5 ч предельное напряжение сдвига достигает 2000 Па. Здесь скорость структу­ рообразования снижается (на кривой появляется площадка), и через 7—8 ч начинается вторичное быстрое упрочнение. Через 12—15 ч структурообразования предельное напряжение сдвига масла достигает почти предельных значений и в дальнейшем уве­ личивается всего на 200—400 Па.

Продукт, вышедший из аппарата при критической температу­

101

неравномерно упрочняется во времени. -При таком режиме в масле формируется высокопрочная структура кристаллизацион­ ного типа. Между кристалликами создаются прочные фазовые контакты. В связи с тем что отвердевание жира сопровождается уменьшением объема продукта, в структуре возникают внутрен­ ние напряжения, приводящие на определенной стадии структурообразования к местным разрушениям структурной сетки по наи­ более слабым участкам и возникновению дефектов с уменьше­ нием предельного напряжения сдвига. Саморазрушение структу­ ры проявляется на кривой структурообразования в виде двух спадов Р нт . Частицы дисперсной фазы, связанные коагуляцион­ ными контактами, могут свободно перемещаться в условиях уменьшения объема продукта. В кристаллизационной структуре частицы, жестко закрепленные контактами срастания, теряют способность к сдвигу и взаимному перемещению. Чем больше в структуре прочных фазовых контактов, тем выше внутренние напряжения.

Сравнение кинетических кривых 1 и 2 показывает, что масло* полученное на I стадии процесса, имеет более низкое предельное напряжение сдвига, хотя обладает выраженной кристаллизаци­ онной структурой. Это наблюдается и при исследовании струк­ турно-механических свойств масла (см. рис. 36) и объясняется неполной дестабилизацией и частичным сохранением оболочек жировых шариков в таком продукте. Оболочки снижают в струк­ турном каркасе количество кристаллизационных контактов.

При этих режимах обработки неоднородность структуры мас­ ла подтверждается заметным разбросом экспериментальных то­ чек предельного напряжения сдвига, определяемого в различных объемах продукта.

Кривые структурообразования масла из высокожирных сли­ вок, обработанных на II стадии в течение 20—120 с (кривые Зу 4, 5), имеют более плавный характер нарастания предельного напряжения сдвига. В первые 2—3 ч предельное напряжение сдвига увеличивается с большей скоростью, затем наступает пе­ риод медленного упрочнения структуры, которое практически заканчивается через 15—20 ч.

Следовательно, предельное напряжение сдвига масла, а так­ же характер кривых структурообразования зависят от режима механического воздействия на высокожирные сливки. Если об­ работка высокожирных сливок в маслообразователе завершает­ ся при достижении критической температуры, то последующие процессы массового отвердевания жира в состоянии покоя вы­ зывают кристаллизационное структурообразование. При этом неравномерность упрочнения структуры масла определяется по­ следовательным отвердеванием разнородных групп глицеридов. Такие кривые структурообразования во многом сходны с кри­ выми отвердевания молочного жира.

102