6. Требования к качеству молока и сливок

Согласно ГОСТ 13264-88, заготовляемое молоко должно быть получено от здоровых коров цельным, свежим, чистым, без посторонних привкусов и запахов, несвойственных свежему молоку, однородной консистенции, от белого до слабо-желтого цвета, без осадка и хлопьев. Замораживание молока не допускается. Молоко не должно содержать ингибирующих и нейтрализующих веществ (антибиотиков, аммиака, соды, перекиси водорода и др.).

Содержание в молоке тяжелых металлов, мышьяка, афлатоксилина М₁ и остаточных количеств пестицидов не должно превышать максимально допустимого уровня, утвержденного Минздравом РФ. Плотность молока должна быть не менее 1027 кг/м³.

Сырое молоко подразделяют на три сорта - высший, первый и второй. Молоко высшего и первого сорта должно иметь кислотность 16-18°Т, степень чистоты по эталону не ниже I группы, бактериальную обсемененность, тыс/см³: для высшего сорта до 300; для первого сорта от 300 до 500; содержание соматических клеток не более 500 тыс/см³. Молоко второго сорта должно иметь кислотность 16-20°Т, степень чистоты по эталону не ниже II группы, бактериальную обсемененность от 500 до 1000 тыс/см³ и содержание соматических клеток не более 1000 тыс/см³. Молоко сырое при сдаче-приемке на предприятиях молочной промышленности должно иметь температуру не выше 10°С, а при сдаче-приемке в хозяйстве - не выше 6°С.

Сливки, поступающие на завод, делятся на первый и второй сорт. К первому сорту относятся сливки с характерным сливочным сладковатым вкусом и для пастеризованных сливок с привкусом пастеризации, однородной консистенции без комочков жира, хлопьев белка, следов замораживания и посторонних включений, белого цвета с кремовым оттенком, равномерным по всей массе, с кислотностью плазмы сливок для первого сорта не более 18°Т и для второго сорта не более 21°Т. В сливках первого сорта по пробе на кипячение и хлоркальциевой должны отсутствовать хлопья белка. По алкогольной пробе сливки первого сорта должны быть отнесены к I и II группе, по редуктазной пробе не ниже 1-го класса. В сливках первого сорта общее количество бактерий должно быть менее 500 тыс. клеток в 1 мл. Ко второму сорту относятся сливки со слабо выраженным кормовым привкусом и недостаточно чистым вкусом, содержащие единичные комочки жира и следы замораживания. В сливках второго сорта по пробе на кипячение и хлоркальциевой допускается наличие отдельных хлопьев белка, общее количество бактерий до 4000 тыс. клеток в 1 мл. Ко второму сорту относятся сливки, которые по алкогольной пробе были отнесены к III - IV группам. Титруемая кислотность эмульгированного молочного жира составляет 10°Т (для первого и второго сорта).

Сорт сливок устанавливают по самому обесценивающему показателю. Сливки, не удовлетворяющие указанным требованиям, относятся к несортовым. Сливки с доброкачественным жиром, но содержащие посторонние включения, а также с резко выраженным кормовым привкусом (в том числе жома и силоса) и затхлым запахом, обусловленным порчей плазмы, могут быть (по согласованию с заводом) приняты и переработаны на масло-сырец или топленое, желательно в присутствии сдатчика.

Не подлежат приемке сливки, разбавленные водой более чем на 15%, с массовой долей СОМО менее 6,4 (при массовой доле жира 30-40%); с наличием ингибирующих веществ - антибиотиков, формалина, перекиси водорода, аммиака, соды и других моющих, дезинфицирующих веществ; полученные из молока в первые 7 сут после отела и последние 7 сут лактации; с остаточным количеством пестицидов и других химических веществ выше утвержденных предельных норм; с запахом химикатов и нефтепродуктов; с гнилостным, прогорклым, горьким, затхлым, плесневелым, металлическим привкусом и резко выраженным привкусом запахов лука, чеснока, полыни, силоса и другими резко выраженными посторонними вкусами и запахами; с хлопьями и сгустками белка, механическими примесями и не свойственным цветом; замороженные; доставленные в грязной и ржавой таре.

Хранят сливки на предприятиях при температуре не выше 10°С в специальных емкостях (флягах, ваннах и др.) в помещениях, отведенных для этой цели. Продолжительность хранения сырых сливок не более 12 ч, пастеризованных - не более 24 ч.

7. Транспортировка молока и сливок

Основная задача при транспортировании молока (сливок) не допустить повышения температуры молока (сливок), затормозить развитие микрофлоры, замедлить нарастание кислотности.

Молоко и сливки доставляют на завод в автомобильных, железнодорожных цистернах, в цистернах водного транспорта, а также во флягах. При доставке в цистернах можно сохранить качество сырья в пути, избежать замораживания, замедлить нагревание молока и сливок, снизить затраты на транспортирование. Повышение температуры молока на 1-2°С наблюдается при длительной перевозке в цистернах в летнее время на расстояние 100 км

Молоко (сливки) во флягах доставляют на завод гужевым или автомобильным транспортом. Для сбора и перевозки неохлажденного молока с ферм на завод или молочный пункт применяют цистерны вместимостью 2-5 тыс. л. Их удобно использовать, когда продолжительность времени от дойки до поставки молока на завод (молочный пункт) не превышает 1-2 ч при расстоянии 20-25 км. В течение этого периода времени сохраняется бактерицидная фаза молока.

Максимально допустимый радиус доставки цельного молока на завод не должен превышать при хорошем состоянии дорог при перевозке в автомобильных цистернах 20-24 км, при использовании гужевого транспорта 7-10 км.

Для сбора и перевозки охлажденного молока на дальние расстояния предназначены автоцистерны (вместимостью 10-12 тыс. л и более), имеющие хорошую термоизоляцию, оснащенные устройствами для заполнения цистерн молоком и опорожнения, определения его количества и качества.

В хозяйствах целесообразно использовать специальные емкости-прицепы для молока, которые могут служить тарой для его сбора и кратковременного хранения (особенно при содержании коров на отгонных пастбищах).

Каждая секция цистерн заполняется молоком или сливками однородного качества. Цистерну заполняют молоком через промежуточную емкость с применением разряжения, соответствующих насосов или вручную. Наиболее удобно использовать самовсасывающий насос, установленный на автомашине. Молоко из цистерны удаляют самотеком или откачивают насосами, смонтированными на автомашине или в приемном цехе завода.

Автомобильные цистерны (фляги) при транспортировании молока и сливок должны быть заполнены доверху, что исключает образование комочков жира.

Молоко (сливки) транспортируют во флягах всеми видами крытого транспорта. Допускается перевозка молока (сливок) в открытых автомашинах. При перевозке во флягах молоко (сливки) предохраняют от нагревания (летом) и замораживания (зимой), что приводит к вытапливанию жира при пастеризации. С целью уменьшения вытапливания жира подмороженные сливки следует медленно оттаивать при температуре не выше 20-25°С. Перевозить молоко (сливки) во флягах надо только в прохладное время суток - утром или вечером, накрывать фляги смоченным брезентом, чтобы молоко не нагрелось в пути. Не допускается совместная перевозка молока с резко пахнущими веществами (керосином, бензином).

Как в нашей стране, так и за рубежом, для транспортирования молока получают распространение молокопроводы, соединяющие отдельные помещения ферм или комплексов с молочными отделениями (внутрифермерские молокопроводы), а также непосредственно с предприятиями по переработке молока.

Производство масла методом сбивания сливок

Для выработки масла методом сбивания сливок используют маслоизготовители непрерывного и периодического действия. Технологическая схема производства масла методом сбивания сливок на маслоизготовителях непрерывного и периодического действия представлена на рисунке. С учетом конструктивных особенностей маслоизготовителей режимы технологического процесса различаются, но при этом сущность технологии не меняется. Режимы технологического процесса при выработке масла методом сбивания сливок зависят от химического состава и свойств молочного жира, вида вырабатываемого масла, используемого оборудования.

8. Пастеризация сливок

Пастеризация сливок. Предназначена для уничтожения патогенных бактерий, подавления жизнедеятельности непатогенной микрофлоры, максимального снижения ее численности, инактива-ции ферментов, ускоряющих порчу продукта.

Эффективность пастеризации находится в зависимости от температуры и продолжительности выдержки сливок при этой температуре. Зависимость между температурой и временем описывается уравнением Дальберга-Кука

Технологическая схема производства масла методом сбивания сливок: 1, 4, 7, 14 - центробежный насос; 2 - весы; 3 - приемная ванна; 5 - охладитель; 6 - резервуар для молока; 8 - пластинчатый теплообменник; 9 - сепаратор-сливкоотделитель; 10, 15 - резервуар для сливок; 11, 16, 18 - ротационный насос; 12 - трубчатый пастеризатор; 13 - дезодоратор; 17 - заквасочник; 19 - маслоизготовитель непрерывного действия; 20 - емкость для пахты; 21 - автомат для мелкой фасовки; 22 - автомат для укладки брикетов; 23 - устройство для заклейки коробов с маслом; 24 - маслоизготовитель периодического действия; 25 - гомогенизатор; 26 - машина для фасовки масла; 27 - весы.

ln = A - Bt,

где - продолжительность пребывания продукта в пастеризаторе при заданной температуре t, необходимой для уничтожения микроорганизмов; A, B - постоянные величины, зависящие от устойчивости микроорганизмов к тепловому воздействию и от среды, в которой они находятся, А = 36,68; В = 0,48.

Из уравнения видно, что чем выше температура продукта, тем короче время, необходимое для пастеризации продукта.

Режимы пастеризации сливок выбирают с учетом воздействия температуры на ферменты, содержащиеся в молоке, ускоряющие порчу масла при хранении. К таким ферментам относятся: нативная и бактериальная липаза, пероксидаза, протеаза и галактаза. Инактивация (разрушение) термоустойчивых ферментов молока галактазы и липазы бактериального происхождения достигается при температуре выше 85°С. Поэтому при пасте-ризации нагревание сливок ниже этой температуры не допускается.

При выборе режима пастеризации учитывают качество исходных сливок, вид вырабатываемого масла, содержание жира в сливках. Сливки первого сорта пастеризуют (без дезодорации) при выработке сладкосливочного масла (массовая доля влаги 16%) при температуре 85-90°С в весенне-летний и 92-95°С в осенне-зимний периоды года. Повышение температуры при пастеризации сливок в осенне-зимний период необходимо в связи с тем, что сливки, полученные при стойловом содержании скота, имеют более высокую обсемененность и менее выраженный аромат. Сливки второго сорта пастеризуют при температуре 92-95°С. Повышение температуры при пастеризации способствует аэрации сливок, удалению посторонних веществ, образованию сульфгидрильных соединений, которые совместно с другими веществами придают маслу привкус пастеризации и повышают его стойкость при хранении благодаря антиокислительным свойствам.

Сливки со слабо выраженными посторонними привкусами и запахами в зависимости от вида вырабатываемого масла пастеризуют при температуре 100-103°С в весенне-летний и 103- 108°С в осенне-зимний периоды при выработке сладкосливочного масла (массовая доля влаги 16%); при выработке любительского масла соответственно 103-105°С и 105-110°С; крестьянского и бутер-бродного масла 103-108°С и 105-115°С. Допускается пастери-зовать сливки при высокой температуре с хорошей устойчивостью белков к коагуляции. Сливки с плохой термоустойчивостью сначала пастеризуют при температуре 92-95°С, затем их дезодорируют при давлении в дезодораторе 0,02-0,04 МПа в осенне-зимний период и 0,01-0,03 МПа в весенне-летний. При нагревании сливок до 85°С и выше обеспечивается высокая эффективность пастеризации - 99,5-99,9%. Под эффективностью пастеризации понимают отношение количества уничтоженных микроорганизмов, выраженное в процентах, к содержанию бактерий в исходных сырых сливках.

С целью повышения эффективности пастеризации следует обязательно фильтровать сливки перед нагреванием, разрушать пену, не допускать высокой начальной бактериальной обсемененности сливок, осуществлять постоянный контроль температуры сливок при выходе из аппарата, пользоваться пастеризационными установками более рациональной конструкции.

При фильтрации сливок удаляются комочки жира, слизи, грязи, пузырьки пены, которые защищают бактерии от действия высоких температур. Чем ниже начальное содержание микрофлоры сливок, тем выше эффективность пастеризации. При пастеризации сливок различной жирности необходимо регулировать производи-тельность пастеризатора, чтобы обеспечить желаемую температу-ру, так как с повышением жирности понижается теплопроводность сливок, вследствие чего увеличивается время, необходимое для нагревания сливок. Поэтому при пастеризации сливок с более высоким содержанием жира рекомендуется уменьшать загрузку аппарата сливками, чтобы увеличить продолжительность воздейст-вия температуры на сливки и тем самым обеспечить высокую эффективность пастеризации.

На эффективность пастеризации влияет возраст бактерий. Как правило, молодые бактерии погибают быстрее, чем бактерии, находящиеся в молоке в течение длительного времени. Поэтому на предприятиях длительное хранение молока и сливок нежелательно даже при пониженных температурах.

Для пастеризации сливок используют пастеризационно-охладительные установки пластинчатого типа либо трубчатые пастеризаторы, которыми комплектуют технологические линии, применяемые для производства сливочного масла.

Более высокая эффективность достигается в цилиндрических аппаратах с вращающейся цилиндрической мешалкой, снабженной ножами для очистки греющей поверхности от пригара, а также в аппаратах с вытеснительным барабаном благодаря двухстороннему подводу тепла, что обеспечивает более равномерный прогрев сливок.

Чтобы избежать улетучивания желаемых ароматических веществ, получающихся при воздействии высоких температур, пользуются закрытой системой для пастеризации и выдержки сливок.

Количество бактерий, оставшееся в сливках после пастеризации, именуют остаточной микрофлорой, в состав которой входят споры плесеней Bact. fluorescens, Str. liquefaciens, Bact. subtilis, Bact. prodigiosum, Str. thermophilus, маммакокки и др.

При развитии остаточной микрофлоры в масле снижается его хранимоспособность.

Влияние пастеризации на состав и свойства сливок. Во время пастеризации сливки подвергаются механическому воздействию, побуждающему их течь тонким слоем вдоль греющей поверхности; при этом в потоке сливок возникает градиент скоростей. В зависимости от величины градиента скоростей могут протекать два различных процесса: коалесценция (слияние капель жира) или диспергирование (дробление капель жира). Благодаря наличию градиента скоростей жировой шарик в потоке не только имеет поступательное движение, но и вращается вокруг оси. Вращательное движение вызывает разрывающее внутреннее напряжение, которое определяется величиной кинематической энергии жирового шарика.

При критической скорости вращательного движения жирового шарика наступает разрыв защитной оболочки. Это произойдет при условии, если величина внутреннего напряжения превышает силу поверхностного натяжения,

Из равенства этих двух выражений можно определить критическую скорость вращения жирового шарика (V_крит.), при которой произойдут разрыв оболочки и диспергирование жира на более мелкие капельки,

Из этого выражения видно, что чем больше удельная поверхность энергии и меньше плотность жира, тем выше значение критической окружной скорости жирового шарика. Диспергированию подвергаются более крупные жировые шарики. При использовании пастеризаторов с лопастными мешалками изменяется дисперсность жировых шариков. Увеличение числа мелких жировых шариков влечет за собой увеличение отхода жира в пахту, снижение выхода продукта, удлинение процесса сбивания сливок. Пастеризация сливок в пластинчатом теплообменнике способствует увеличению среднего диаметра жировых шариков. При пастеризации снижается устойчивость жировой эмульсии сливок.

С повышением температуры степень дестабилизации эмульсии жира увеличивается, особенно резко это наблюдается в диапазоне температур 120-130°С. Следовательно, температура 120°С является максимально приемлемой для нагревания сливок. В результате испарения некоторого количества влаги наблюдается повышение массовой доли жира в сливках. Так, в результате повышения температуры с 90 до 97°С массовая доля жира в сливках повышается от 0,27 до 1,15%.

Высокая температура сливок при пастеризации оказывает влияние на состояние белков молока.

В процессе пастеризации наблюдаются структурные перестройки белков, особенно в молекулах сывороточных белков. При нагревании происходит полимеризация казеина с увеличением молекулярной массы. Заметная агрегация казеина наблюдается при температуре 70°С, а - и -казеина - при 90°С. Агрегацию казеина при высоких температурах объясняют взаимодействием денатурированного -лактоглобулина и серосодержащего -казеина в результате образования дисульфидной связи (-SS-). В результате взаимодействия денатурированного -лактоглобулина с казеином усиливаются гидрофильные свойства казеина, его влагоудерживающая способность. Под влиянием высоких температур изменяются состав и структура казеина (казеинаткальцийфосфатного комплекса). От него отщепляются органический фосфор и кальций. Казеин (казеинаткальцийфосфатный комплекс) не коагулирует при нагре-вании свежевыдоенного молока до температуры 150-160°С. Вслед-ствие отщепления органического фосфора и кальция увеличивается количество коллоидного фосфата кальция, что приводит к снижению устойчивости белков молока, т. е. к снижению их термостабильности. При этом в казеинаткальцийфосфатном комплексе двузамещенный фосфат кальция частично переходит в трехзамещенный, а также изменяется соотношение фракций: увеличивается количество - и -казеина и снижается содержание -казеина.

Наибольшему изменению при нагревании (пастеризации) подвергаются сывороточные белки. В них происходят глубокие изменения молекулярной структуры, связанные с ослаблением сил взаимодействия между боковыми цепями аминокислотных остатков. При кратковременной пастеризации (72-74°С с выдержкой 20 с) степень денатурации сывороточных белков составляет менее 10%. При нагревании до температуры 85°С 22-30% сывороточных белков выпадает в осадок.

Степень структурных изменений и дисперсность белковых частиц зависят от метода пастеризации и кислотности среды.

Пастеризация сливок посредством косвенного нагрева, т. е. путем теплообмена через стенку трубы, пластину, вызывает более глубокие изменения состава и дисперсности казеинаткальцийфосфатного комплекса и сывороточных белков, чем при пароконтактном методе нагрева (ввод пара непосредственно в продукт).

С повышением кислотности плазмы сливок коагуляция белков наблюдается при пастеризации при более низкой температуре. При кислотности плазмы сливок 33 и 41°Т коагуляция казеина начинается при температуре 85 и 65°С, соответственно.

При пастеризации сливок частично разрушаются витамины В и С, особенно последний. Объясняется это легкой окисляемостью витаминов кислородом воздуха вследствие наличия в молекулах этих соединений реакционноспособных двойных связей. Разрушению витаминов также способствуют образующиеся при окислении жира перекисные соединения. Витамин А при пастеризации сохраняется практически полностью.

В процессе пастеризации меняется солевое равновесие в плазме сливок. Гидрофосфат кальция, находящийся в ионно-молекулярной форме, переходит в плохо растворимый фосфат кальция

3CaHPO Ca₃(PO₄) + H₃PO₄

Образовавшийся фосфат кальция агрегирует и в виде коллоида осаждается на мицеллах казеинаткальцийфосфатного комплекса, часть его выпадает на греющую поверхность пастеризатора, образуя вместе с денатурированными сывороточными белками так называемый молочный камень.

Растворимые в сливках газы, в том числе углекислота, при нагревании удаляются, в результате чего кислотность сливок снижается на 0,5-1,0°Т. Во время пастеризации удаляется только часть газов, растворенных в сливках. В 100 мл газовой фазы пастеризованных сливок при температуре 90°С содержится 20,8 мл кислорода и 1,38 мл углекислого газа. Более высокое содержание кислорода в пастеризованных сливках можно объяснить слабой зависимостью его растворимости в воде от температуры. Растворенного в плазме сливок кислорода больше удаляется при высоких температурах. При повышении температуры сливок на 10°С их кислотность снижается на 0,5-1°Т. При тепловой обработке происходит изменение вкуса и запаха сливок. Причиной являются изменения нелетучих соединений (свободных аминокислот, сахаров, неорга-нических солей), летучих соединений нежирного происхождения (карбонильных соединений), летучих компонентов жира (летучих жирных кислот), стимуляторов вкуса (солей аминокислот и др.). В результате этих изменений образуются ароматические и вкусовые вещества: свободные сульфгидрильные соединения типа SH-групп, карбонильные соединения и др.

Сульфгидрильные соединения типа - SH-групп образуются при пастеризации сливок в результате частичного восстановления серосодержащих аминокислот (цистина, метионина). В нативных белках сульфгидрильные группы находятся в неактивном состоя-нии. Во время пастеризации при развертывании полипептидных цепей белков они освобождаются. Цистин содержится в большом количестве в сывороточном белке - лактоглобулине и белке оболо-чек жировых шариков. Основным источником сульфгидрильных групп (SH-) является сывороточный белок - лактоглобулин. Переход активизированных сульфгидрильных SH-групп в масло пропорционален их содержанию в сливках. Количество сульфгид-рильных SH-групп обусловливается качеством сливок (присутствием серосодержащих аминокислот, кислотностью) и температурой.

Карбонильные соединения образуются как промежуточные продукты реакции меланоидинообразования, которая происходит при высокотемпературном нагревании сливок в результате гидролиза лактозы с образованием глюкозы и галактозы, взаимодействующих со свободными аминокислотами. Вместе с другими веществами карбонильные соединения принимают непосредственное участие в образовании вкуса сливок при пастеризации. При повышении температуры сливок во время пастеризации содержание альдегидов и кетонов в сливках увеличивается. Наличие их в масле может оказаться причиной образования как приятного, так и неприятного запаха.

Во время пастеризации в сливках образуются свободные летучие жирные кислоты (СЛЖК). С повышением температуры их количество уменьшается вследствие реакции с сывороточными белками. Содержание СЛЖК в сливочном масле следует ограничивать. Допустимое предельное содержание СЛЖК в сладкосливочном масле 38-40 мг/кг; повышение их содержания в масле может быть причиной снижения качества. Желаемое содержание СЛЖК в масле достигается путем подбора соответствующего режима пастеризации.

Образующиеся при нагревании сливок в процессе тепловой обработки ароматические и вкусовые вещества в комплексе придают продукту привкус пастеризации. В зависимости от выраженности привкус пастеризации может затушевывать различные слабо выраженные пороки кормового происхождения. Считают, что высококачественное сливочное масло должно иметь привкус пастеризации. Хорошо выраженный привкус пастеризации являет-ся характерным признаком вологодского масла.

Выраженный привкус пастеризации отмечен при максималь-ном содержании сульфгидрильных соединений типа SH-групп и цистеина, минимальном содержании глюкозы, при повышенном содержании карбонильных соединений (до 32,2% по сравнению с сырыми сливками). Более высокое содержание карбонильных сое-динений, а также снижение SH-групп и цистеина способствуют воз-никновению привкуса перепастеризации. Изменением состава сли-вок и технологических приемов можно достичь перегруппировки этих веществ и получить привкус пастеризации желаемой выра-женности, используя его как фактор улучшения качества масла.

Максимально достижимое количество SH-групп зависит от жирности сливок и режима тепловой обработки. Для сливок 25-35%-ой жирности максимальное количество SH-групп образуется при температуре 115 и 105°С.

Ароматические и вкусовые вещества, содержащиеся в пасте-ризованных сливках, переходят в масло и участвуют в формирова-нии вкуса и запаха сливочного масла.

В процессе пастеризации снижается содержание в плазме сливок поверхностно-активных веществ, вследствие чего увеличивается удельная поверхностная энергия и уменьшается вязкость сливок. При сбивании таких сливок образуется менее устойчивая пена, которая быстро разрушается, что влечет за собой ускорение процесса сбивания сливок и увеличение содержания жира в пахте.

Пастеризация сливок оказывает влияние на химический состав, структуру, структурно-механические характеристики и физико-химические показатели масла. Повышение температуры способствует некоторому повышению содержания газовой фазы в масле. Пастеризация сливок при температуре 93-96°С способствует формированию развитой коагуляционно-кристаллизационной структуры масла, снижению прочности структуры масла в зимний период. Масло, выработанное из сливок, пастеризованных при более высокой температуре, больше удерживает жидкого жира, чем масло, выработанное из сливок, пастеризованных при более низкой температуре. В сливках, пастеризованных при более высокой температуре, титруемая кислотность повышается, а показатели рН плазмы соответственно снижаются.

Исправление пороков сливок

Сливки, не удовлетворяющие по качеству требованиям первого сорта, можно улучшить соответствующей обработкой. Характер обработки зависит от обнаруженных в сливках недостатков. Для улучшения качества сливок и вырабатываемого из них масла применяют процессы фильтрации, промывки, аэрации, дезодорации и др.

Фильтрация. Для очистки сливок от механических примесей без нагрева их фильтруют через несколько слоев марли или лавсана, а с предварительным подогревом до температуры 40-45°С (чтобы расплавились отвердевшие жировые шарики и комочки жира) - через фланелевые фильтры. Отвердевшие жировые комочки холодных сливок быстро забивают поры фильтрующей ткани.

Промывка. Это наиболее распространенный метод исправления качества сливок. Промывкой удаляют многие привкусы (нечистый, старый, дрожжевой, кормовой, кислый), носительницей которых является плазма. Промывают сливки водой и обезжиренным молоком. При первом сепарировании их разбавляют водой температурой 45-50°С до массовой доли жира 5-8%. Полученные сливки разбавляют доброкачественным обезжиренным молоком до массовой доли жира 5-8% и повторно сепарируют. Если проба по-казывает, что такой обработки недостаточно, то промывку и сепа-рирование повторяют.

Существенными недостатками этого метода являются значи-тельные потери жира при сепарировании, а также дополнительные затраты труда и энергии. Промытые сливки сбиваются быстрее, но в пахту отходит больше жира, вследствие чего его потери увеличи-ваются на 1,5-3%. Промытые сливки надо немедленно пастери-зовать.

Метод промывки используют на предприятиях, где нет возможности применять дезодорацию, аэрацию и другие методы обработки.

Аэрация. Слабо выраженные запахи можно удалить продуванием воздуха через тонкий слой нагретых сливок или проветриванием сливок при их стекании по открытой поверхности оросительного охладителя. Этот метод используют для устранения из сливок посторонних привкусов и запахов, концентрирующихся в плазме.

Дезодорация. Применяется с целью устранения посторонних привкусов и запахов путем удаления из подогретых сливок неже-лательных вкусовых и ароматических легколетучих веществ при пониженном давлении в специальных установках, предназначен-ных для термовакуумной обработки сливок.

Во время дезодорации осуществляется паровая дистилляция из сливок пахнущих веществ, образующих с водяным паром азеотропные смеси с температурой кипения ниже 100°С.

Общие закономерности дезодорации получены А. Е. Бейли. Для паровой дистилляции он нашел следующее выражение:

Для дезодорации сливок применяют вакуум-дезодорационные установки ОДУ-3, ОДУ-3М. Вакуум-дезодорационная установка ОДУ-3 включена в линию А1-ОЛО производительностью 1000 кг/ч для производства масла методом непрерывного сбивания, а вакуум-дезодорационная установка ОДУ-ЗМ - в линию П8-ОЛФ производительностью 1000 кг/ч для изготовления масла методом преобразования высокожирных сливок.

В целях повышения эффективности дезодорации предлагается разбрызгивать сливки в слое инертных шарообразных тел, изготовленных, например, из фторопласта, что предусмотрено в вакуум-дезодорационной установке ОДУ-3, вводить в сливки перед их тепловой обработкой углекислый аммоний в количестве 0,02-0,3% (предпочтительно 0,02%) к исходному количеству, который одновременно повышает термоустойчивость сливок.

Дезодорацию сливок объединяют с пастеризацией. Рассмотрим режимы дезодорации сливок с выраженными пороками вкуса и запаха.

Сначала сливки нагревают в первом цилиндре трубчатого пастеризатора до температуры 80°С, затем подвергают дезодорации в вакуум-дезодорационной установке при разрежении 0,04-0,06 МПа и нагревают во второй секции пастеризатора до 95°С.

При разрежении 0,04-0,06 МПа сливки в дезодораторе вскипают при температуре 65-70°С. Продолжительность пребывания сливок в дезодораторе при нормальной работе 4-5 с.

Перепад температуры следует достигать путем повышения температуры входящих сливок, т. е. температуры сливок при пастеризации, но не путем увеличения степени разрежения. Повышение разрежения приводит к чрезмерному удалению ароматических веществ из сливок, обусловливающих их специфический вкус.

В результате нагревания дезодорированных сливок до темпе-ратуры 95°С устраняется невыраженный вкус, который имеется в сливках после дезодорации.

Сливки с плохой устойчивостью белков к коагуляции пасте-ризуют при 92-95°С, затем дезодорируют при разрежении в дезодо-раторе, равном 0,02-0,04 МПа.

Дезодорация неэффективна при высоких температурах сливок, поступающих в дезодоратор (90-93°С), и давлении более 0,05 МПа или ниже 0,02-0,03 МПа вследствие удаления во время дезодорации значительного количества летучих веществ (сульфгид-рильных групп, лактонов), обусловливающих специфический вкус сливочного масла.

В результате дезодорации сливок кислотность плазмы масла снижается на 2°Т, жира - на 0,21 К. Перекисное число также уменьшается, что связано, по-видимому, с удалением из сливок некоторого количества свободных жирных кислот во время дезодорации. Дезодорация сливок не оказывает заметного влияния на формирование структуры при производстве масла методом периодического сбивания, способствует некоторому повышению твердости свежего масла и масла после хранения, выработанного как в осенне-зимний, так и в весенне-летний периоды года.

Умеренное разрежение в дезодораторе способствует улучше-нию гидратационных свойств оболочки жировых шариков, что положительно сказывается на степени дисперсности и распределения влаги в сливочном масле.

Одинаковые режимы пастеризации и дезодорации сливок применяют при выработке сладкосливочного масла (с массовой долей влаги 16%) методом их сбивания в маслоизготовителях периодического и непрерывного действия и преобразования высокожирных сливок. Из-за отсутствия данных о свойствах веществ, имеющихся в молоке и портящих его, режимы дезодорации приходится уточнять на практике на основании сравнения вкусовых качеств сливок, обработанных при различных режимах, и качества полученного масла.

Дезодорация оказывает влияние на химический состав сливок, масла и на их свойства. Под влиянием дезодорации при перепаде температур до 10°С массовая доля жира в сливках повышается на 1,2-1,3%. При дезодорации происходит дробление жировых шариков в основном при их прохождении через насосы и дросселирующий вентиль (кран).

Дезодорация сливок вызывает изменения в оболочке жировых шариков, что влияет на ход кристаллизации триглицеридов молочного жира и стабильность жировой эмульсии. При дезодорации в вакуумдезодорационной установке ОДУ-3 количество дестабилизированного жира в сливках после дезодорации колеблется от 7,88 до 5,04%. Количество дестабилизированного жира увеличивается при повышении температуры при пастеризации сливок и пониже-нии степени разрежения.

Дезодорация оказывает различное влияние на содержание влаги и СОМО в масле. В весенне-летний период дезодорация не оказывает существенных изменений на содержание влаги и СОМО в масле. В осенне-зимний период степень разрежения больше влияет на содержание СОМО в масле. Содержание СОМО в масле, которое выработано из дезодорированных сливок, обработанных при высокой степени разрежения (0,06-0,07 МПа), больше на 0,15%.

Вакреация. Это термическая обработка сливок под вакуумом для удаления запахов и привкусов, при которой сливки подогреваются паром посредством прямого контакта.

Вакреация широко применяется за границей. Наиболее распространены трехкамерные вакреаторы. В первой пастеризационной камере сливки разбрызгиваются (образуется 67 тыс. капель в 1 кг сливок) и нагреваются посредством прямого контакта с паром. В первой камере остаточное давление устанавливается в пределах от 0,065 до 0,08 МПа, соответственно температура колеблется от 93 до 88°С. Во второй камере при остаточном давлении 0,05-0,067 МПа сливки кипят при температуре 71,2-82,2°С, при этом выделяется водяной пар, который уносит с собой летучие газы. В третьей камере процесс удаления из сливок водяных паров и летучих веществ продолжается при давлении 0,007-0,010 МПа, при этом сливки охлаждаются примерно до 43,3°С. Сливки из этой камеры насосом подаются в охладитель, водяные пары конденсируются и непрерывно отводятся из аппарата.

Летучие вещества из сливок удаляются вместе с испаряемой влагой в соответствии с законом Рауля. Степень удаления летучих веществ зависит от величины их относительной молекулярной массы и давления пара, обусловленных температурой кипения.

Так как носителем некоторых кормовых привкусов, например чесночного и лукового, являются высокомолекулярные соедине-ния, температура кипения которых выше температуры кипения воды, удаление их из сливок оказывается невозможным.

Вакреатор очень эффективно удаляет из сливок привкусы бактериального происхождения, привкусы кормов и некоторых сорняков и уничтожает микрофлору.

Масло из сливок, обработанных в вакреаторе, имеет более твердую консистенцию и в большей степени склонно к окислению.

9. Низкотемпературная подготовка сливок (физическое созревание)

Низкотемпературная подготовка сливок является одной из операций технологического процесса производства сливочного масла, во время которой осуществляется формирование структуры и консистенции масла - образование кристаллических структур из смешанных кристаллов глицеридов в жировых шариках, отвердевание жировых шариков. В результате отвердевания жировых шариков сливки из эмульсии превращаются в суспензию, содержащую твердый и жидкий жир в равновесном состоянии. Равновесное состояние наступает после отвердевания не сразу. Чтобы обеспе-чить равновесное состояние между твердым и жидким жиром при отвердевании жирового шарика до начала сбивания, сливки выдерживают (физическое состояние сливок).

При низкотемпературной подготовке сливки после пастери-зации немедленно охлаждают в потоке до температуры отверде-вания молочного жира, при которой происходит кристаллизация глицеридов (выделение твердой фазы, отвердевание глицеридов). Затем сливки выдерживают (термостатируют) при различных режимах. Жировые шарики, отвердевшие во время физического созревания, приобретают способность к слипанию (агрегации) во время сбивания сливок и могут быть выделены из плазмы сливок в виде масляного зерна.

Во время физического созревания сливок часть жидкого жира переходит в твердое состояние. Отношение количества отвердевшего жира к его первоначальному количеству (выраженное в процентах) принято называть степенью отвердевания жира. Эта величина указывает, какое количество жидкого жира перешло в твердое состояние в результате фазовых превращений.

Степень отвердевания молочного жира имеет важное значение при сбивании сливок и последующей механической обработке масляного зерна. Сливки после низкотемпературной подготовки должны содержать около 30% отвердевшего жира, не расплавляющегося при температуре выше 20°С.

Низкотемпературная подготовка сливок связана с фазовыми превращениями молочного жира. К фазовым превращениям относится совокупность процессов, происходящих при охлаждении жидкого молочного жира или при его нагревании. К этим процессам также относятся кристаллизация глицеридов в молочном жире с образованием смешанных кристаллов в различных формах, полиморфные превращения, перераспределение триглицеридов между смешанными кристаллами, плавление отвердевшего жира при нагревании. Фазовые превращения в значительной степени определяют эффективность сбивания сливок, консистенцию сли-вочного масла.

Кристаллизация - сложный экзотермический процесс, сопро-вождающийся выделением теплоты. При охлаждении молочного жира, полученного из молока весной, летом и осенью в изотер-мических условиях при температуре 0, 5, 10, 20, 25°С, выделяется теплота в количестве 1-5 кал/г.

Жировые шарики отвердевают в результате кристаллизации охлажденных глицеридов, формирования кристаллических структур в молочном жире.

Особенности кристаллизации глицеридов в молочном жире

Молочный жир более чем на 90% состоит из триглицеридов, которые включают в себя высокоплавкие, среднеплавкие и низкоплавкие глицериды.

Склонность глицеридов к переохлаждению. При охлаждении молочный жир становится переохлажденным по отношению к некоторым триглицеридам, и последние выделяются из расплава (отвердевают) последовательно, в соответствии с их раствори-мостью в более низкоплавких глицеридах и пересыщением; вначале выкристаллизовываются высокоплавкие, а затем - средние и низкоплавкие глицериды.

Выделение триглицеридов из расплава (кристаллизация) наступает только после значительного переохлаждения

Склонность триглицеридов к переохлаждению снижается по мере уменьшения длины углеводородных цепей кислотных радикалов. Переохлаждение может быть устойчивым и неустойчивым. Область устойчивого переохлаждения ограничена температурой плавления и отвердевания молочного жира и достигает 15-20°С при одной и той же скорости охлаждения. Область неустойчивого переохлаждения начинается после достижения триглицеридами температуры их выделения из расплава молочного жира.

Переохлаждение наступает раньше для глицеридов с большой длиной углеводородной цепи и высокой температурой плавления, они кристаллизуются при более высокой температуре, чем низкоплавкие. В пределах одной и той же температурной зоны возможна кристаллизация глицеридов с различными температурами плавления.

Наличие двух стадий процесса кристаллизации триглицеридов в молочном жире. При кристаллизации триглицеридов на первой стадии возникают центры кристаллизации (нуклеация), на второй - последующий рост кристаллов. Скорость образования центров кристаллизации увеличивается при понижении температуры до 2°С, затем уменьшается (по теории Х. Мульдера).

Оптимальные условия для скорости роста кристаллов находятся при более высоких температурах, когда вязкость расплава становится меньше. В области более низких температур при значительном переохлаждении образуются центры кристаллизации. Максимальная скорость роста кристаллов осуществляется при 19-20°С.

По данным Г. В. Твердохлеб, температура от 0 до 6°С наибо-лее оптимальна для образования центров кристаллизации, макси-мальная скорость роста кристаллов достигается при 15-20°С.

Наличие температурных зон массовой кристаллизации глице-ридов (точек отвердевания молочного жира). В области неустойчивого переохлаждения имеется несколько температурных зон массовой кристаллизации глицеридов в молочном жире. При медленном охлаждении молочного жира без перемешивания установлены следующие температурные зоны массовой кристаллизации глицеридов (точки отвердевания): 19-24°С, 12-14,8°С, 4-6°С, 3-5°С. Имеются зоны массовой кристаллизации глицеридов и в области более низких отрицательных температур. Молочный жир полностью отвердевает при 40°С.

Возможность образования различных типов кристаллических структур. При кристаллизации триглицеридов возможно образование двух типов структур кристаллической решетки: с двойной длиной цепи (ДДЦ) и с тройной длиной цепи (ТДЦ).

Тип структуры кристаллической решетки определяется расположением в ней молекул триглицеридов. Молекулы триглицеридов удерживаются в кристаллической решетке силами взаимодействия между атомами соседних молекул.

В кристаллической решетке молекулы триглицеридов имеют несимметричное строение.

Наличие двух групп отвердевших глицеридов с различными температурными зонами плавления. В охлажденном молочном жире образуются две группы отвердевших глицеридов: глицериды первой группы плавятся при температуре выше 20°С, а второй - ниже 20°С. С увеличением содержания отвердевших глицеридов первой группы термоустойчивость масла увеличивается, а второй группы - уменьшается.

Способность глицеридов молочного жира образовывать сме-шанные кристаллы. Закономерности образования смешанных кри-сталлов были сформулированы А. П. Белоусовым и В. М. Верги-лесовым в теории раздельно-групповой кристаллизации глицеридов в молочном жире. Теория развивалась и уточнялась Ф. А. Вышемирским и Г. В. Твердохлеб. Согласно теории, при охлаждении с любой скоростью, применяемой в производстве, жир становится перенасыщенным по отношению к некоторым триглицеридам, которые последовательно группами выделяются из расплава молочного жира, образуя смешанные кристаллы различного глицеридного состава. В пределах каждой группы при отвердевании триглицеридов образуются смешанные кристаллы, состоящие из неоднородных триглицеридов, но родственных по химической природе и физическим свойствам, со структурами двойной длиной цепи ДДЦ и тройной длиной цепи ТДЦ. При образовании смешанных кристаллов происходят группировка и дифференциация триглицеридов. Температура плавления и физико-химические свойства образующихся смешанных кристаллов зависят от свойств глицеридов, входящих в их состав.

Смешанные кристаллы делят на две группы: низкоплавкие (НГ) и высокоплавкие (ВГ) глицериды, которые образуются одновременно. Температура плавления смешанных кристаллов низкоплавких групп находится в пределах от 15 до 25°С, высокоплавких - от 27 до 35°С. По данным Г. В. Твердохлеб, при отношении между смешанными кристаллами низкоплавких и высокоплавких групп НГ : ВГ = 2 : 1 формируется пластичная консистенция сливочного масла, при повышенном содержании НГ масло становится излишне мягким, при низком содержании НГ - излишне твердым.

В охлажденном молочном жире могут образовываться различное число групп и различный состав смешанных кристаллов (в зависимости от скорости охлаждения). При быстром охлаждении со скоростью 2°С/с образуется не менее двух групп смешанных кристаллов. При очень медленном охлаждении со скоростью 0,05°С/мин образуется три и более 7 групп смешанных кристаллов; при этом появляются смешанные кристаллы более высокоплавкие и более низкоплавкие по сравнению со смешанными кристаллами, образующимися при высокой скорости охлаждения.

На состав и свойства смешанных кристаллов оказывает влияние выдержка охлажденных сливок при физическом созревании (термостатировании). Во время выдержки быстро охлажденного молочного жира при постоянной конечной температуре осуществляется частичное перераспределение (дифференциация) глицеридов между смешанными кристаллами в зависимости от длины углеводородной цепи и химического сродства глицеридов. Консистенция масла становится более твердой в том случае, когда увеличивается количество смешанных кристаллов высокоплавких групп. Снижению вязкости расплава способствует увеличение температуры: быстрее и полнее проходят процессы дифференциации глицеридов между смешанными кристаллами .

Чем медленнее охлаждение, тем выраженнее процесс перерас-пределения триглицеридов между смешанными кристаллами, который особенно выражен при длительном физическом созревании сливок. При медленном охлаждении зона плавления смешанных кристаллов (включая температуру плавления молочного жира) смещена в область более высоких температур. В результате кристаллизации образуются кристаллические структуры из смешанных кристаллов глицеридов.

Как следует из теории раздельно-групповой кристаллизации глицеридов, физические свойства и консистенцию сливочного масла определяют глицеридный состав смешанных кристаллов (отвердевшего жира) и соотношение между группами смешанных кристаллов. Чтобы влиять на консистенцию сливочного масла, необходимо регулировать глицеридный состав смешанных кристаллов и соотношение между их группами, содержание высокоплавких глицеридов в отвердевшем жире путем подбора соответствующих температурных режимов физического созревания сливок с учетом сезона года. При одинаковой температуре (степени отвердевания) зимой смешанные кристаллы должны содержать больше высокоплавких глицеридов, а летом, наоборот, меньше высокоплавких и больше низкоплавких глицеридов.

Способность глицеридов к образованию устойчивых кристаллических структур в полиморфной форме. Эта способность триглицеридов проявляется при полиморфных превращениях в молочном жире при быстром охлаждении. Под полиморфным превращением понимается способность триглицеридов образовывать при отвердевании различные кристаллические структуры. В молочном жире установлены 4 полиморфные формы: , , , (по данным Г. В. Твердохлеб). Они отличаются характером построения кристаллической решетки, удельным объемом, конфигурацией и величиной кристаллов, температурой плавления. Состав твердого жира не претерпевает изменений. При контакте с жидким жиром полиморфные превращения ускоряются.

Полиморфные формы , , являются метастабильными, т. е. они обладают свойством превращаться в другую, более стабильную форму последовательно (монотропный полиморфизм): . Наиболее нестабильная стеклообразная -форма образуется при мгновенном охлаждении до температуры 8°С; а при температурах, близких к нулю, она переходит в -форму. Оптимальная температура образования -формы 0-8°С. -Форма имеет вид игольчатых кристаллов с температурой плавления глицеридов низкоплавких групп 8,2-10,8°С, а высокоплавких групп - около 15-16°С. При температурах, близких к температуре плавления (12-15°С), -форма переходит в более стабильную -форму. -Форма может выкристаллизовываться из расплава при температуре 12-15°С, может образовываться в результате распада смешанных кристаллов при быстром охлаждении.

Образование полиморфных форм кристаллических структур зависит от режима охлаждения. В быстро охлажденном молочном жире группы триглицеридов почти одновременно образуют кристаллические зародыши в и -формах. Первоначально отвердевают высокоплавкие глицериды в -форму, которая остается устойчивой в течение 2 ч. Через 15 мин после окончания охлаждения появляется новая кристаллическая структура в -форме, образованная другими триглицеридами. При быстром охлаждении полиморфные превращения ограничиваются образованием устойчивой кристаллической структуры в -полиморфной форме. Превращение -формы в стабильную -форму тормозится групповой кристаллизацией триглицеридов. Полиморфное превращение кристаллических структур из -формы в более устойчивую -форму может сопровождаться уменьшением ее качества. При полиморфных превращениях у многих триглицеридов происходит перестройка структур ДДЦ в ТДЦ и наоборот. При охлаждении молочного жира до 2-8°С основные процессы кристаллизации и полиморфных превращений из -формы со структурой ДДЦ в -форму со структурой ДДЦ происходят в течение 1,5-2 ч. В молочном жире высокоплавкая группа глицеридов стабилизируется в -форму со структурой ДДЦ независимо от режима первоначального охлаждения. При режимах охлаждения, применяемых в производстве сливочного масла, твердый жир после завершения кристаллизации глицеридов содержит кристаллические структуры только в -полиморфной форме (А. П. Белоусов).

Полиморфные превращения в цельном и диспергированном молочном жире протекают одинаково (Г. В. Твердохлеб) и сопровождаются выделением теплоты. Влияние полиморфизма в молочном жире на процессы формирования структуры и консистенции сливочного масла некоторые специалисты склонны преувеличивать. Возможное влияние полиморфных превращений в молочном жире не имеет существенного значения, так как глицериды способны образовывать -форму без дальнейшего ее превращения в -форму при различных режимах охлаждения сливок во время физического созревания. Кристаллическая структура твердого жира должна находиться в основном в -полиморфной форме.

Способность кристаллических структур, образуемых глицеридами, выделять жидкий жир. Эта способность кристаллических структур, формирующихся в жировых шариках охлажденных сливок, имеет особо важное значение при образовании масляного зерна при сбивании сливок. Способность может быть различной при различных режимах низкотемпературной подготовки сливок к сбиванию.

Особенности кристаллизации глицеридов в жировых шариках

В жировых шариках зарождение центров кристаллизации начинается в слое глицеридного ядра, прилегающем к внутренней поверхности оболочки. На периферии глицеридного ядра жирового шарика образуется сферический кристаллический слой, состоящий из высокомолекулярных триглицеридов, затем при охлаждении кристаллизуются триглицериды внутри ядра жирового шарика. Кристаллические агрегаты внутри жирового шарика образуются более низкоплавкими триглицеридами. Отвердевание глицери-дов в эмульгированном охлажденном жире начинается при более низкой температуре, т. е. требуется более значительная степень переохлаждения. Кристаллизация глицеридов замедляется, и для ее завершения требуется более значительное время.

При охлаждении жира в более крупных жировых шариках при одинаковой температуре отвердевает больше жира, чем в мелких жировых шариках. Чем меньше размер жировых шариков, тем большее переохлаждение требуется для достижения одинакового содержания жира в них. Размер жировых шариков влияет на время, необходимое для зарождения центра кристаллизации в жировом шарике.