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

ние твердой фазы. Это оказывает влияние на характер кинети­ ческих кривых упрочнения структуры.

Автором исследованы процессы структурообразования сли­ вочного масла при 10—17° С. В течение 2—3 суток при постоян­ ной температуре определяли предельное напряжение сдвига масла, выработанного при различных режимах обработки высо­ кожирных сливок в аппарате. Кинетические кривые упрочнения структуры продукта при 17° С показаны на рис. 43, а. Все кри­ вые характеризуют неравномерное структурообразование. После быстрого упрочнения структуры в первые 10—20 мин скорость процесса замедляется, на кинетических кривых появляются пло­ щадки с малым углом наклона к оси абсцисс; через 5—6 ч про­ цесс практически завершается. Чем длительнее механическая обработка высокожирных сливок в аппарате, тем ниже скорость упрочнения масла при последующем термостатировании и зна­ чение предельного напряжения сдвига к концу структурообра­ зования. При температуре масла 17° С отвердевает около 21% жировой фазы, которая участвует в формировании прочностных свойств масла. Фазовые превращения заканчиваются в течение 2—3 ч, поэтому дальнейшее повышение предельного напряже­ ния сдвига может быть обусловлено тиксотропией.

Кривые структурообразования при 14° С (рис. 43,6) показы­ вают, что в данных условиях процесс упрочнения масла завер­ шается в основном за 3—4 ч. В дальнейшем предельное напря­ жение сдвига хотя и повышается, но незначительно. У масла, полученного при обработке высокожирных сливок на I! стадии в течение 40 и 70 с, Р нт возрастает в большей степени. При этом нарастание предельного напряжения сдвига при 14° С про­ исходит по более плавным кривым, на которых отсутствуют уча­ стки сравнительно быстрого повторного упрочнения. Это объ-

Рис. 43. Кинетика упрочнения свежего масла при 17° С (а) и 14° С (б) и раз­

личной продолжительности обработки продукта иа II стадии процесса (в с)

1 — 0; 2 - 20; 3 - 40; 4 - £0; 5 - 70; 6 — 120; 7 - 200.

104

яснястся одновременным выкристаллизовыванием разнородных групп глицеридов, в том числе и сравнительно низкоплавких.

Общая закономерность снижения скорости упрочнения струк­ туры и значений предельного напряжения сдвига в результате увеличения продолжительности механической обработки высокожирных сливок на II стадии маслообразования дополнительно подтверждается этими опытами.

Дилатометрические исследования показали, что степень от­ вердевания жира при 14° С на 7,5% выше, чем при 17° С, и со­ ставляет 28,5%. Такое увеличение концентрации твердой фазы повышает предельное напряжение сдвига при сопоставимых ре­ жимах механической обработки в 2—3 раза.

Было исследовано также структурообразование при 10° С. Кинетические кривые но характеру оказались подобными кри­ вым, полученным при 14° С. Содержание твердой фазы при 10°С составляет 44,5%, что обусловливает увеличение предельного напряжения сдвига масла в 5—10 раз по сравнению с Р нш при 17° С и в 2—3 раза по сравнению с Р нт при 14° С. Таким образом, снижение температуры, при которой происходит струк­ турообразование свежего масла, повышает скорость отвердева­ ния жировой фазы, упрочнения структуры и резко увеличивает предельное напряжение сдвига продукта. Охлаждение масла до 10—14°С в результате дополнительного отвердевания сравни­ тельно низкоплавких глицеридов обеспечивает более плавкое упрочнение структуры продукта во времени. Влияние режимов охлаждения и механической обработки высокожирных сливок на предельное напряжение сдвига готового масла проявляется при различных температурах последующего структурообразовання.

Предельное напряжение сдвига масла с хорошей консистен­ цией и термоустопчивостью при 20° С обычно составляет 1000— 2000 Па в весенне-летний период и возрастает до 3000—4000 Па в осенне-зимний период. У образцов с предельно высоким со­ держанием твердого жира может быть более прочная струк­

тура.

При хорошей консистенции и термоустопчивости твердость масла колеблется от 1,6 до 2 Н/см зимой и от 0,65 до 0,95 Н/см

летом [2].

Вязкость масла, выработанного из высокожирпых сливок, также зависит от его структуры [26]. У образцов с излишне твердой, крошливой и ломкой консистенцией вязкость при 0—

зуют такие образцы масла,, когда жир перерабатываемого сырья содержит максимальную и минимальную концентрацию высокоплавких глицеридов и со­ ответственно наибольшую и наименьшую степень отвердевания жира при различных температурах. У образцов сливочного масла, выработанных при оптимальных технологических режи­ мах из сливок промежуточного состава, коэффициент термоус­ тойчивости находится в области, ограниченной кривыми 1 и

Нарушение технологического режима выработки масла в сто­ рону увеличения продолжительности механического воздействия на II стадии процесса вызывает не только снижение Р кте масла, но и резкое ухудшение термоустойчивости (кривая 3). Особен­ но резко уменьшается Кт при 28—30° С. При 29° С термоустой­ чивость оценивается как удовлетворительная, а при 30° С — как неудовлетворительная. Таким образом, при низкоплавком молоч­ ном жире для выработки масла с хорошей термоустойчивостью особо важно поддерживать оптимальный технологический ре­ жим [14].

А. Д. Грищенко и М. В. Залашко [10] впервые исследовали влияние продолжительности механической обработки высоко­ жирных сливок в аппарате на вязко-пластические свойства масла.

Из данных табл. 20 видно, что с увеличением длительности механической обработки продукта в аппарате уменьшаются зна­ чения начального модуля сдвига Е ь модуля эластичности Е2у вязкости пластического течения щ и условной вязкости эластиче­ ской деформации ц2. При этом понижается предел текучести Рк и увеличивается эластичность системы X.

Способность структуры масла удерживать жидкую фракцию триглицеридов также зависит от типа пространственной структу­ ры и концентрации в масле твердого жира (табл. 21).

Вследствие снижения содержания твердой фазы уменьшает- • ся количество кристаллов и поверхность смачивания, частично

106

л

■■V

разрушаются структурные связи между твердыми частицами, увеличивается концентрация жидкой фракции.

Из масла с хорошей консистенцией при 25° С выделяется око­ ло 38—49% жидкой фракции [15]. Если в продукте при 25° С со­ держится менее 15% твердого жира, то количество выделяющей­ ся жидкой фракции возрастает. У такого масла обычно излишне мягкая консистенция и пониженная термоустойчивость. Если содержание твердых глицеридов в масле повышается, то раз­ ница в количестве выделяющейся жидкой фракции для иссле­ дованных структур уменьшается. При концентрации твердого жира выше 55% жидкая фракция из масла не выделяется. Та­ ким образом, колебания температуры окружающей среды из­ меняют концентрацию диспергированной твердой жировой фазы в сливочном масле. Поэтому прочностные и деформационные свойства масла зависят от температуры.

Чтобы оценить кристаллизационно-коагуляционные структу­ ры масла, используют степень разрушения структуры, которая определяется как отношение разности прочности неразрушенной и разрушенной структур к прочности первой [31, 32]. Опыты, проведенные автором, показали, что степень разрушения струк­ туры масла, выработанного из высокожирных сливок, зависит со температуры. У масла с пластичной* консистенцией и хоро­ шей термоустойчивостыо степень разрушения структуры равна

70—75% при 12—18° С и 60—65% при 20° С.

Связность масла характеризует эластические свойства струк­ туры. Чем выше показатель связности структуры масла, тем луч­ ше оно намазывается на хлеб. Связность структуры масла, вы-

W ?0 30 40 N, Вт/кг

работанного в трехцилиндровых маелообразователях, колеблется от 0,2 до 0,35— зимой, а максимальные значения ее летом дости­ гают 0,55 [2]. Связность структуры масла, полученного в пла­ стинчатых маелообразователях, по данным В. Г. Добронос (УкрНИИММП), зависит от технологического режима и у масла с хорошей консистенцией и термоустойчивостью при 10° С колеб­ лется от 0,26 до 0,46.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА МАСЛООБРАЗОВАНИЯ

Технологическими параметрами, которыми определяют про­ цесс маслообразовання и позволяют управлять им, являются удельная мощность механической обработки, температура и ско­ рость охлаждения (1 стадия), удельная мощность и продолжи­ тельность механической обработки, а также температура охлаж­ дения (II стадия).

На I стадии процесса более предпочтительна удельная мощ­ ность механической обработки 20—60 Вт/кг. При обработке с такой удельной мощностью снижается переохлаждение жира, увеличивается скорость отвердевания и разрушения эмульсии, уменьшается отрицательное влияние вторичных эффектов отвер­ девания, проходящих в масле после выхода его из маслообразователя, а также обеспечивается высокая степень дисперсности выделяющейся твердой фазы и создаются предпосылки для фор­ мирования оптимальных структурно-механических свойств на следующих этапах технологического процесса.

Дальнейшее увеличение удельной мощности механической об­ работки не влияет на маслообразование.

Критическая температура структурообразования зависит от удельной мощности механической обработки высокожирных сли­ вок, и ее необходимо выбирать в соответствии с удельной мощ­ ностью механической обработки продукта (рис. 45). При меха­ нической обработке высокожирных сливок с удельной мощно­ стью 20—60 Вт/кг и скорости охлаждения до 10° С/мин темпера­ тура их па I стадии должна быть соответственно снижена до 17—20° С, а при скорости охлаждения выше 10° С мин — до 15—

18° С.

Особенно значительно влияние скорости охлаждения на про­ цессы кристаллизации и маслообразовання в области скоростей ниже 2— С!мни. Приведенная зависимость критической темпе­ ратуры структурообразования от удельной мощности механпче-

108