Термомеханическая обработка высокожирных сливок

Высокожирные сливки - высококонцентрированная эмульсия молочного жира в плазме молока. Массовая доля жира составляет 61,5 ... 83 % и превышает предел концентрации, при котором жировые шарики могут сохранять шарообразную форму. По структуре высокожирные сливки представляют собой концентрат плотно упакованных жировых шариков с ненарушенными оболочками.

При температуре, когда жир находится в расплавленном состоянии, такая эмульсия характеризуется достаточно высокой устойчивостью. Охлаждение высокожирных сливок до температуры ниже точки отвердевания основной массы глицеридов и интенсивная механическая обработка приводят к необратимому разрушению их структуры. Это свойство используют при термомеханической обработке высокожирных сливок для преобразования их в масло.

В процессе термомеханической обработки высокожирных сливок создаются условия, необходимые для кристаллизации триглицеридов молочного жира и смены фаз (разрушение эмульсии высокожирных сливок жир - вода и образование эмульсии вода, жир - масло).

Термомеханическую обработку осуществляют на двух температурных стадиях: первая - интенсивное охлаждение высокожирных сливок от 60 ... 70 °С до температуры ниже начала кристаллизации основной массы глицеридов молочного жира (20 ... 23 °С); вторая - охлаждение от температуры 20 ... 23 до 11 ... 17 °С. Молочный жир отвердевает в температурной зоне 6 ... 23 °С, но основная масса глицеридов кристаллизуется при охлаждении сливок до 11 с. Дальнейшее понижение температуры до 8°С не оказывает существенного влияния на консистенцию масла, тогда как увеличение вязкости продукта осложняет работу маслообразователя. На практике конечную температуру охлаждения определяют с учетом содержания в молочном жире высокоплавких глицеридов и выбирают с таким расчетом, чтобы обеспечить максимально возможную степень их отвердевания во время обработки

Преобразование высокожирных сливок в масло во время термомеханической обработки - сложный физико-химический процесс, включающий обращение фаз, массовую кристаллизацию глицеридов, формирование пространственной структуры масла (первичное структурообразование).

Обращение высокожирных сливок - главный физический процесс маслообразования. Происходит обращение фаз на первой температурной стадии, т. е. при охлаждении высокожирных сливок от 60 ... 70 °С до температуры ниже точки кристаллизации молочного жира (20 ... 23 °С). Скорость охлаждения на этой стадии наиболее интенсивная. Быстрое охлаждение высокожирных сливок способствует кристаллизации высоко- и среднеплавких глицеридов в объеме неразрушенного жирового шарика с образованием мелких кристаллов. При быстром охлаждении наряду со снижением интенсивности разрушения эмульсии повышается степень переохлаждения жира, так как жир в состоянии эмульсии способен к большему переохлаждению, чем находящийся в свободном состоянии.

Обращение жировой фазы начинается с момента появления деэмульгированного (свободного от оболочки) жира, выделившегося через поврежденные оболочки жировых шариков. Дисперсионной (сплошной) средой становится жидкий жир, в котором в виде дисперсной фазы находится отвердевший жир, капельки воды, пузырьки воздуха и отдельные жировые шарики сненарушенными оболочками. Таким образом происходит обращение жировой фазы, т.е. превращение эмульсии типа «жир в воде» (высокожирные сливки) в эмульсию типа «вода в жире» (масло). Степень обращения жировой фазы характеризуется содержанием деэмульгированного жира. На первой температурной стадии массовая доля деэмульгированного жира в сливках составляет 80 ... 94 %, а твердого жира - 1,5 ... 2 %.

Массовая кристаллизация жира происходит во второй температурной зоне, т. е. при охлаждении от 22 ... 23°С до 10 ...l6°С. Начало массовой кристаллизации характеризуется резким возрастанием вязкости продукта. На этой стадии скорость обращения жировой фазы постепенно снижается, и дестабилизация практически заканчивается. В состоянии неразрушенной эмульсии сохраняется лишь незначительная часть жира (2 ... 6 %) в виде наиболее мелких жировых шариков, а доля деэмульгированного жира составляет 94 ... 98 %.

Формирование пространственной структуры происходит в несколько этапов. Первичное структурообразование молочного жира происходит во второй температурной зоне (охлаждение от 22 ... 23 до 10 ... 16°С) практически уже после обращения фаз жировой эмульсии. Начинается первичное структурообразование при массовой доле твердого жира 4 ... 7 %.

Интенсивное механическое перемешивание предупреждает образование крупных кристаллов жира и приводит к раздроблению ранее образовавшихся, обусловливает равномерное распределение жидкой и твердой фаз жира и всех других компонентов.

В процессе термомеханической обработки первичная структура частично разрушается, продукт находится в текучем состоянии и в таком виде поступает из маслообразователя в тару. Свежевыработанное масло содержит сравнительно высокую массовую долю твердого жира (30 ... 38 %). При этом часть жира находится в переохлажденном состоянии, вследствие чего продукт, попадая в тару, быстро (за 20 ... 90 с) отвердевает.

Степень завершенности формирования первичной структуры притермомеханической обработке имеет определяющее значение для консистенции сливочного масла. Наиболее полное завершение структурообразования при термомеханической обработке положительно сказывается на консистенции продукта. Во время термомеханической обработки начинается формирование структуры масла, но оно полностью не завершается, а продолжается вовремятермостатирования и хранения масла.

При термостатировании свежевыработанного масла необходимо создать условия, благоприятные для завершения формирования структуры сливочного масла. Различают две стадии формирования структуры сливочного масла после окончания термомеханической обработки: стадию вторичного структурообразования и стадию окончательного формирования структуры сливочного масла.

Продолжительность стадии вторичного структурообразования зависит от температуры. Чем выше температура термостатирования (14-16°С), тем интенсивнее и полнее происходят процессы образования высокоплавких групп глицеридов в твердой фазе, стабильных полиморфных форм в процессе фазовых изменений глицеридов молочного жира и формирование коагуляционной структуры продукта. Стадия вторичного структурообразования завepшaeтcя в основном через 3 -4 ч при температуре 14 °С и через 2-3 ч при 16 °С.

Для масла с недостаточно твердой консистенцией рекомендуется термостатирование в течение первых 5 дней при температуре 5 °С.

Масло достаточно высокой твердости рекомендуется термостатировать в течение 3 ... 5 дней после выработки при температуре 10 ..15 °С.

Стадия окончательного формирования структуры завершается в процессе холодильного хранения масла и составляет 3 .. .4 недели при +5  -10 °С.