Технология производства масла "Крестьянского" сладкосливочного несоленого

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

В данной работе рассмотрены теоретические основы и технологические аспекты процесса маслообразования, формирования структуры сливочного масла при выработке его разными методами. Описан существующий ассортимент сливочного масла. Подробно рассмотрен технологический процесс производства «Крестьянского» сливочного масла методом сбивания сливок. Произведен расчет производительности сепаратора-сливкоотделителя.

Пояснительная записка состоит из 53 страниц, 12 таблиц, 3 рисунков.

маслообразование сливочный сбивание сепаратор



Содержание

Введение

1. Литературный обзор

1.1 Сливочное масло

1.1.1 Характеристика сливочного масла

1.1.2 Характеристика основных компонентов коровьего масла

1.2 Молоко, как сырье для производства сливочного масла

1.2.1Состав компонентов молока

1.2.2 Физико-химические компоненты молока

1.2.3 Требования к заготавливаемому молоку. Методы оценки

1.3 Состав и свойства сливок

1.3.1 Сливки как эмульсия молочного жира

1.3.2 Методы оценки свойств качества сливок

2 Технология производства масла “Крестьянского” сладкосливочного несоленого

2.1 Технология производства сливочного масла сбиванием сливок (традиционный метод)

2.2 Расчет сепаратора сливкоотделителя

Выводы

Список литературы

Приложение А - Машинно-аппаратурная линия производства сливочного масла Чертеж сепаратора сливкоотделителя ОСН-С

Приложение Б - Чертеж сепаратора-сливкоотделителя ОСН-С



Введение

Коровье масло в России во все времена считалось продуктом первой необходимости, а уровень его потребления традиционно воспринимался за показатель благополучия и достатка.

Задачей дипломной работы является изучение технологической схемы производства сладкого несоленого сливочного масла методом сбивания сливок.

Расцветом отечественного маслоделия можно считать последние годы бывшего СССР. В 1990 г. в стране было изготовлено 1730 тыс. т коровьего масла, что эквивалентно выработке этого продукта в США, Германии и Франции вместе взятых, занимавших в то время 2-4 места в мировом производстве. На произведение масла в 1990 г. было израсходовано 36 млн. т молока. Масло вырабатывали 1950 предприятий, суммарная производственная мощность которых составляла 6000 т масла в смену. В отечественном ассортименте масла насчитывалось более 20 разновидностей, различающихся составом, органолептическими показателями, назначением и пр.

В настоящее время коровье масло не менее популярно в нашей стране. Продажа коровьего масла в 2010 году достигла 500 тысяч тонн (457 тыс. тонн в 2009 г.).

Основными регионами-потребителями коровьего масла являются Москва, Московская обл., С.-Петербург, Нижегородская обл., Республика Татарстан. Объясняется это тем, что в данных регионах покупательская способность населения наиболее высокая.

Многие люди переходят на легкое масло, так как врачи рекомендуют им ограничить потребление коровьего, например, при гипертонии.

Однако, есть и такие, кому по медицинским соображениям необходимо есть именно коровье масло, в то же время употребление маргарина нежелательно. Это прежде всего дети, а также люди, страдающие заболеваниями печени. Дело в том, что в процессе гидрогенизации жиров при производстве маргаринов образуются химические соединения, неблагоприятно воздействующие на печень. Кроме того, немалая часть наших соотечественников просто любит коровье масло. Ругая его за избыток холестерина, мы забываем о полезных свойствах этого продукта. Так, коровье масло - поставщик жирных кислот, в нем много минеральных веществ, лактозы, водо- и жирорастворимых витаминов: А, Е, группы В. Особую пищевую ценность придают маслу фосфолипиды (особенно лецитин), которые, взаимодействуя в организме с белками, участвуют в построении мембран клеток, нервной ткани. Потребность в этих веществах резко увеличивается при нервных напряжениях.



1. Литературный обзор

1.1 Сливочное масло

1.1.1 Характеристика сливочного масла

Масло коровье - пищевой продукт, вырабатываемый из коровьего молока или его компонентов. Основой масла и преобладающим компонентом его является молочный жир, с учетом содержания которого формируются физическая структура и свойства готового продукта, сферы его использования. В зависимости от содержания жировой фазы выделяют две группы масла: топленое, состоящее практически полностью из молочного жира (> 99%), и сливочное, в котором массовая доля молочного жира, должна составлять >80%.

Определяющими показателями при формировании ассортимента коровьего масла являются следующие: содержание компонентов, органолептическая оценка, характер структуры и физико-механические характеристики его.

Органолептическая оценка сливочного масла (цвет, консистенция, запах и вкус) в разные периоды истории формировалась под влиянием приоритетов времени и оснащенности производства, в зависимости от развития технической базы маслодельной отрасли молочной промышленности, менталитета потребителей и других факторов.

Ассортимент сливочного масла при этом изменялся от самоквасного кислосливочного к промышленным технологиям - кисло- и сладкосливочному, а затем преимущественно к сладкосливочному и с вкусовыми наполнителями.

Перечень действующей нормативной документации на коровье масло приводится в таблице 2.1

Сливочное масло в зависимости от особенностей вкуса и запаха, кислотности плазмы, состава и количества микрофлоры подразделяется на разновидности: сладкосливочное и кислосливочное.

Сладкосливочное масло - разновидность сливочного масла из пастеризованных сливок, с приятным сливочным вкусом и привкусом пастеризации, формирующимся из веществ свежих сливок («сладких») и образующихся в процессе их тепловой обработки. Кислосливочное - разновидность сливочного масла из пастеризованных сливок с приятным кисломолочным вкусом, обусловленным наличием молочной кислоты и ароматообразующих веществ (диацетила, ацетоина, летучих жирных кислот), переходящих из сливок и образующихся в процессе их биохимического сквашивания.



Таблица 2.1 - Перечень действующей нормативной документации на коровье масло приводится в таблице

Масло коровье: топленое сливочное традиционного состава - сладкосливочное: несоленое и соленое - кислосливочное: несоленое и соленое любительское - сладкосливочное: несоленое и соленое - кислосливочное: несоленое и соленое крестьянское - сладкосливочное: несоленое и соленое - кислосливочное: несоленое и соленое Масло сливочное Крестьянское (восстановленное) -- сладкосливочное Масло сладкосливочное несоленое «Русское поле» Масло сливочное Российское: - сладкосливочное: несоленое - кислосливочное: несоленое Масло сливочное Бутербродное: - сладкосливочное: несоленое - кислосливочное: несоленое Масло сладко-сливочное «Эдельвейс» Масло сливочное с наполнителями (какао, цикорием, фруктово-ягодными экстрактами, с молочно-белковыми добавками и без них) Масло сливочное шоколадное Масло сливочное медовое Масло сливочное стерилизованное Концентрат сливочного масла сухой Масло сливочное подсырное Сливки пластические Паста масляная «Масляна» Паста сливочная Сливки-сырье Маслодельная промышленность. Термины и определения	ГОСТ 37-91 «Масло коровье» На рассмотрении проект нового ГОСТа «Масло и масляная паста из коровьего молока» ТУ 9221-047-04610209-2003 ТУ 9221-071-04610209-2002 ТУ 9221-001-04610209-92 ТУ 9221-135-04610209-2003 ТУ 9221-076-04610209-2002 ТУ 9221-060-04610209-2003 ГОСТ 6822-67 ТУ 9221-023-04610209-2002 ТУ 9227-115-04610209-2002 ТУ 9223-122-04610209-2002 ТУ 9221-112-04610209-2002 ТУ 9222-126-04610209-2003 ТУ 9221-020-04610209-2003 ТУ 9221-054-04610209-2003 ОСТ 10312-2002 ГОСТ 25509-82



В зависимости от массовой доли жира и калорийности сладко- и кислосливочное масло подразделено на группы:

а) классической жирности - сливочное масло с массовой долей жира от 80,0 до 85,0% включительно;

б) пониженной жирности - сливочное масло с массовой долей жира от 50,0 до 80,0%;

в) низкожирное - сливочное масло с массовой долей жира от 39,0 до 50,0% [1].

1.1.2 Характеристика основных компонентов коровьего масла

Молочный жир - основной и преобладающий компонент коровьего масла, один из главных составляющих продуктов питания, природное органическое соединение. Представляет смесь разных триглицеридов жирных кислот и сопутствующих им других липидов и растворенных в них соединений.

По химическому составу молочный жир является самым сложным из всех жиров растительного и животного происхождения. В состав молочного жира входят жирные кислоты: насыщенные (С₁₁Н_2nO₂) - масляная, капроновая, каприловая, каприновая, лауриновая, миристиновая, пальмитиновая, стеариновая, арахиновая; и ненасыщенные (С₁₁Н_2n-kO₂) , содержание которых, соответственно, составляет 63,9-70,1% и 29,9-36,1% - капроленовая, лауреиновая, миристолеиновая, олеиновая, линолевая, арахидоновая [2].

Характерный состав основных разновидностей сливочного масла существующего ассортимента представлен в таблице 2.2

Плазма (молочная плазма, плазма сливочного масла, маслянка и др.) - один из основных компонентов сливочного масла. В ней сконцентрированы все водорастворимые вещества - белок, минеральные соли, фосфолипиды, углеводы и др. Плазма масла является благоприятной средой для развития микрофлоры.

Происходящие в плазме сливочного масла биохимические изменения обусловливают повышение ее кислотности и изменение окислительно-восстановительного потенциала среды, величина которого зависит от наличия в ней соединений, обладающих восстановительными и окислительными свойствами. В свою очередь это влияет на интенсивность формирования вкуса и запаха, хранимоспособность масла и др. [3]. Состав и свойства плазмы масла приведены в таблице 2.3.

Вещества плазмы активно участвуют в формировании органолептических показателей масла, предопределяя в конечном счете его запах и вкус, влияют на консистенцию и цвет.

С увеличением в сливочном масле количества молочной плазмы в нем возрастает массовая доля белков свободных аминокислот, в т. ч. незаменимых, других аромато-, вкусообразователей и биологически активных веществ (водорастворимых), оказывающих влияние на выраженность вкуса и запаха и биологическую ценность продукта.

Таблица 2.2 - Характерный состав основных разновидностей сливочного масла существующего ассортимента

		Разновидности сливочного масла
Показатели масла	Размер- ность	С традиционным составом	Крестьянское	Бутерброд- ное	С вкусовыми наполнителями
Массовая доля жира: в масле	%	82,5	72,5	61,5	57--52
в плазме масла	%	От 0,95 до 3,95
В том числе в эмульгированном состоянии	%	2,3 ± 0,15	3,2 ± 0,18	5,2± 0,18	Нет данных
Массовая доля плазмы В том числе воды: в масле в плазме масла В том числе сухого обезжиренного молочного остатка (СОМО): в масле в плазме масла	% % % % % %	16,0 91,4 1,5 8,89	25,0 90.9 2,5 9.09	35.0 91.0 3,5 9,1	До 30 62.5 До 18,0 37.5
Белка от количества СОМО: в масле в плазме масла	% %	0,57 3,26	0,96 3.45	1,33 3,50	3,79 7,89
Лактозы от количества СОМО: в масле в плазме масла	% %	0,81 4,63	1,35 4,90	1,89 4,91	5,4-6,5 11,25
Минеральных веществ от количества СОМО: в масле в плазме масла Фосфолипидов в масле Холестерина в масле	% % мг /кг мг /кг	0,12 0,68 950-1250 1810-1960	0,20 0,73 1340-1500 1750-1800	0,28 0,73 1960-2507 1630-1700	До 0,31 1,69 3705-3600 1250-1500

Таблица 2.3 - Состав и характеристика молочной плазмы сладкосливочного масла [4, 5]

Показатели	Единица	Диапазон
	измерения	колебаний
Состояние в масле	Дисперсия вода в масле
Диаметр капель плазмы	мкм	От 0,5 до 11,0 и более
Степень дисперсности плазмы	м-1	12,0-0,55 *10-6
Состав
Массовая доля:
влаги	%	87,8-90,6
СОМО	%	9,4-12,2
в т. ч. лактозы		4,6-4,9
белков		3,2-3,4
минеральных веществ		0,5-0,7
Массовая доля фосфолипидов	мг/кг	2070-2500
Массовая доля жира в плазме	%	0,953-15,0
Состояние жира в плазме масла	Дисперсия масло в воде
Физико-химические свойства
Кислотность:
титруемая	°Т	<23,0
активная	pH	<6,25 1,3*10-2,2*10-3
Вязкость	Па * с
Поверхностное натяжение	Н/м t	50*10-3 50- 10 -2
Удельная электропроводность	См * м	4,6*10-2
теплоемкость	Дж/кг * К	3948
Точка замерзания (при дисперсном	°С	минус (1,08-3,01)
состоянии в масле)

Вещества плазмы активно участвуют в формировании органолептических показателей масла, предопределяя в конечном счете его запах и вкус, влияют на консистенцию и цвет.

Вкусоароматические вещества сливочного масла [2, 4, 6] - их содержание и разнообразие предопределяют привлекательность и выраженность характерных только для этого продукта показателей запаха и вкуса. Основными из них являются белки молока, свободные аминокислоты и летучие жирные кислоты, эфиры жирных кислот, лактоны, свободные сульфгидрильные соединения типа SH-групп, нейтральные карбонильные соединения, диацетил, ацетоин и др. Часть из них переходит в масло из исходного сырья, другие образуются при выработке в процессе тепловой обработки, биологического сквашивания и физического созревания, а также могут быть внесены с вкусовыми ингредиентами и пищевыми добавками [7, 8].

Характеристика некоторых из основных веществ - ароматообразователей сливочного масла изложена ниже.

Лактоны - циклические сложные эфиры оксикарбоновых кислот. В зависимости от типа оксикислот, образующих лактоны, различают несколько разновидностей лактонов: в, г, д, е.

В сливочном масле, в основном, преобладают д- и г-лактоны с четным числом атомов углерода (от 6 до 22). Большое значение имеют д-лактоны с числом атомов углерода (С₈-С₁₄₎ , образующиеся в результате гидролиза триглицеридов при длительном нагревании молочного жира. При этом меняется жирнокислотный состав с образованием диглицеридов и уменьшением содержания насыщенных жирных кислот. При высокотемпературном нагреве сливок (115-120 °С) образуются лактоны и метилкетоны [12], участвующие в формировании вкуса и запаха сливочного масла.

Свободные жирные кислоты. Наиболее значимыми в формировании вкуса и запаха сливочного масла являются молочная кислота и свободные летучие жирные кислоты (муравьиная, уксусная, масляная, капроновая, каприловая, каприновая и др.), образующиеся: при сбраживании лактозы и цитратов молочнокислыми бактериями при выработке кислосливочного масла; в результате гидролиза молочного жира под воздействием микрофлоры, обладающей липолитическими свойствами, и липолитических ферментов, в частности липазы; в ходе окислительных реакций молочного жира и процессов дезаминирования аминокислот, протекающих при выработке и хранении масла.

Карбонильные соединения образуются как промежуточные продукты реакции меланоидинообразования - при высокотемпературном нагревании сливок, в результате гидролиза лактозы с образованием глюкозы и галактозы, взаимодействующих со свободными аминокислотами. Карбонильные кислоты могут быть причиной формирования как приятного, так и неприятного вкуса и запаха [7, 8, 9]. Поэтому необходимо учитывать не только общее содержание этой группы, но и соотношение между входящими в нее отдельными соединениями

Аминокислоты, кроме серосодержащих аминокислот (цистина, метионина и др.), участвующих в реакции меланоидинообразования и образования свободных сульфгидрильных соединений типа SH-групп, в формировании вкуса и запаха сливочного масла активно участвуют аспарагиновая кислота, глицин, серин, треонин, фенилаланин, лейцин, изолейцин.

Лактоза. С увеличением массовой доли плазмы в сливочном масле ощущается сладковатый привкус, причиной которого является повышенное содержание в его плазме лактозы. В масле с содержанием плазмы 17,6-27,6% массовая доля лактозы составляет 3,5-4,7%. Если учесть, что порог чувствительности лактозы в обезжиренной плазме равен 4,8-5,0%, то станет ясным возможное влияние этого фактора на формирование в сладкосливочном масле сладковатого вкуса [4].

Сульфгидрилъные соединения (типа SH-групп) образуются в процессе пастеризации сливок из серосодержащих аминокислот (цистина, метионина, цистеина и др.), а также в-лактоглобулина - белка, входящего в оболочку жировых шариков. Переход сульфгидрильных SH-групп в масло пропорционален их содержанию в сливках. Количество образуемых сульфгидрильных соединений обусловливается составом и качеством сливок (содержанием в них серосодержащих аминокислот и кислотностью), температурой нагревания [10].

Основой существующих технологий получения коровьего масла является: способность молочного жира под влиянием температурного воздействия изменять агрегатное состояние; особое состояние его в молоке в виде устойчивой жировой дисперсии; способность дисперсной фазы под влиянием термомеханического воздействия разрушаться и в зависимости от температуры агрегироваться или коалесцировать, образуя соответственно масляное зерно или жировой концентрат. С учетом этого температурный фактор является отличительной особенностью метода технологии масла.

Масло вырабатывается двумя способами: сбиванием сливок и преобразованием высокожирных сливок. При первом способе из сливок средней жирности при их сбивании получают масленое зерно, которое после механической обработки преобразуют в масло. При втором способе путем двукратного сепарирования получают высокожирные сливки, которые подвергают механической обработке в маслообразователе без сбивания.

1.2 Молоко как сырье для производства сливочного масла

1.2.1 Состав компонентов молока

Молоко - биологическая жидкость, образующаяся в молочной железе самок млекопитающих животных и человека. Оно содержит все жизненно необходимые для животного организма вещества - жиры, белки, углеводы, биологически активные вещества (витамины, ферменты, гормоны), иммунные тела, пигменты, минеральные вещества и др. Поэтому молоко является незаменимым продуктом питания и ценным сырьем для производства широкого ассортимента молочных продуктов, а для других продуктов оно используется с целью повышения их качества, усвояемости и биологической ценности.

Для питания используют молоко многих животных (самок яка, буйволиц, овечье и козье, кобылье), но промышленное значение в нашей стране в основном имеет коровье молоко. Значительную часть (> 40%) заготовляемого коровьего молока в России используют для выработки животного масла.

Состав и физическая структура коровьего молока

В молоке содержится большое разнообразие веществ, в том числе в липидах более 169 жирных кислот, в белках около 18-20 аминокислот, более 12 различных витаминов, до 50 минеральных веществ и др. Химический состав молока приведен в таблице 2.4.

Таблица 2.4 - Химический состав коровьего молока

Компоненты молока	Масса в 100 г молока
Вода, г	87-89
Сухой остаток, г	11-13
В том числе
липиды, г:
молочный жир	2,8-5,0
фосфолипиды	0,03-0,05
стерины	0,01-0,014
белки, г:	2,9-4,0
казеин	2,3-2,9
сывороточные	0,5-0,8
В том числе
в-лактоглобулин	0,2-0,4
б -лактальбумин	0,06-0,14
Небелковые азотистые соединения	0,02-0,08
Углеводы, г	4,5-5,2
Минеральные вещества, мг:
микроэлементы	0,083-0,085
макроэлементы	0,50-0,54

При выработке сливочного масла в основном используют жировую фазу молока (более 97,2%), другие компоненты сравнительно меньше, например, сухой обезжиренный молочный остаток молока используют в среднем на 0,73-1,37%.

Молоко - достаточно устойчивая сложная система взаимодействующих компонентов и фаз, находящихся при определенных условиях (температура, pH и др.) в состоянии относительного равновесия. Схематическое изображение равновесной системы молока представлено на рисунке 1.

Рисунок 1 - Схема взаимодействия компонентов дисперсных частиц и молочной плазмы по А. Балларину [3]

Основа для производства сливочного масла - молочножировая дисперсия, которую принято называть эмульсией, так как жир в момент получения молока находится в жидком состоянии.

Жировая фаза в молоке находится в виде дисперсии жировых шариков размером от 0,1 до 10 мкм, окруженных липопротеиновой оболочкой. Количество жировых шариков в 1 мл молока от 1,5 до 3,0 млрд. Средний размер (3,5 мкм) зависит от породы коров, периода лактации, условий кормления и других факторов. В процессе сепарирования молока в сливки переходят крупные жировые шарики размером >1 мкм; более мелкие уходят в обезжиренное молоко [2, 11].

Молочный жир, содержащийся в жировых шариках, состоит из комплекса простых и сложных липидов (глицеридов и фосфолипидов, соответственно) и сопутствующих веществ, растворимых в глицеридном расплаве. В составе молочного жира в незначительных количествах содержатся: цереброзиды, стерины (холестерин и др.), свободные жирные кислоты [2], токоферолы и другие жирорастворимые витамины, пигменты (в-каротин), лактоны, альдегиды, кетоны и сложные эфиры жирных кислот [12].

Глицериды молочного жира преимущественно состоят (на 98%) из триглицеридов, в небольшом количестве содержат моно- и диглицериды. По структуре это эфиры трехатомного спирта - глицерина и монокарбоновых кислот. Существуют гомогенные (однокислотные) триглицериды - если все гидроксильные группы глицерина присоединяют молекулы однотипной карбоновой кислоты (R) и гетерогенные (смешанные) - в случае присоединения двух или трех (R₁ R₂) различных кислот. В молочном жире содержатся гетерогенные триглицериды



В молочном жире преобладают жирные кислоты с четным числом атомов углерода. Однако доля жирных кислот с четным числом атомов углерода примерно в 3 раза больше доли жирных кислот с нечетным числом атомов. Экспериментально доказано, что в молочном жире присутствуют глицериды с числом углеродных атомов от 24 до 56. Природа распределения глицеридов в молочном жире является отражением состава жирных кислот. Однако, лишь 15-28 жирных кислот с четным числом атомов углерода встречаются в количестве более 1-5% каждая; их называют основными. Остальные кислоты, содержание которых менее 1% относят к минорным [2].

Оболочки жировых шариков выполняют роль стабилилизирующих пленок в жировой дисперсии молока. По характеру действия на жировую дисперсную фазу молока белковая оболочка имеет много общего с адсорбционными межфазными пленками, образованными высокомолекулярными поверхностно-активными веществами, какими являются большинство эмульгаторов.

Структура внутренней поверхности белковой оболочки такова, что в жировую фазу оказываются направленными аполярные (гидрофобные) углеродные цепи липопротеиновых комплексов, входящих в состав внутреннего слоя оболочки. Этим обусловливается способность данной поверхности сольватироваться с компонентами глицеридного ядра жирового шарика.

Фосфолипиды - биологически активные вещества, входят в состав клеточных мембран, участвуют в транзите жира в организме, придают продуктам липотропные свойства [13]. По составу это сложные эфиры некоторых спиртов и жирных кислот. Фосфолипиды относятся к биологически полноценным (активным) веществам; входят в состав оболочек жировых шариков в ассоциации с белками и цереброзидами.

Белки коровьего молока - сложные высокомолекулярные азотистые соединения. В их состав входят: казеины (78-85%) и сывороточные белки (б-лактальбумин, (в-лактоглобулин, сывороточный альбумин, иммуноглобулины). Казеины от сывороточных белков отличаются строением, свойствами, выполняемыми функциями [5, 12], количественным составом аминокислот. Сывороточные белки содержат больше незаменимых аминокислот, поэтому считаются биологически полноценнее других белков молока. Соотношение между белками изменяется в зависимости от периода года, породы коров, кормления и других факторов.

В состав молекулы белка входят N, С, S, О, Н, Р. Под влиянием кислот, щелочей, ферментов (протеаз) белки молока расщепляются с образованием полипептидов и аминокислот. К белкам молока также относятся ферменты, некоторые гормоны и белки оболочек жировых шариков [3].

Казеин в сухом виде - белый аморфный порошок, без вкуса и запаха, плотностью 1,26-1,3 кг/м³. В молоке казеин находится в виде растворимой кальциевой соли. Под воздействием кислот, солей и ферментов молекула казеина свертывается (коагулирует) и выпадает в осадок. Этим процессом обусловлено свертывание молока при производстве творога, сыров и др. Казеин нерастворим в спирте и эфире, малорастворим в воде, хорошо- в растворах некоторых солей.

Альбумин при нагревании до 70 °С выпадает в осадок, денатурируется. Для альбумина характерно большое содержание аминокислоты триптофан (7%), не содержащейся в других белках.

Глобулин по химическому составу близок к альбумину. При нагревании до 70-72°С в слабокислой среде свертывается. Оба они являются носителями иммунных тел. В молоке дополнительно к указанным содержится белок оболочек жировых шариков.

Отличительной особенностью белков молока является то, что они находятся в растворенном и коллоидном состоянии. Поэтому они легко атакуются ферментами пищеварительного тракта и легко усваиваются - до 98% [5].

Углеводы в молоке представлены, в основном, моносахаридами глюкозой и галактозой), их производными, дисахаридом - лактозой (молочным сахаром).

Молочный сахар (лактоза) содержится только в молоке; количественно он составляет до 40% сухих веществ молока. Это основной углевод молока, обусловливающий наряду с другими компонентами его пищевую ценность. Лактоза менее сладкая, чем свекловичный сахар (сахароза). Она является основным источником питания молочнокислых бактерий, которые сбраживают ее до образования молочной кислоты, которая, как сказано раньше, участвует в коагуляции казеина.

Витамины представляют собой низкомолекулярные органические соединения, принимающие активное участие в обмене веществ живого организма [8]. В молоке присутствуют практически все жиро- и водорастворимые витамины (таблица 2.5). Однако их количество недостаточно для удовлетворения жизненных потребностей человека.

Таблица 2.5 - Витамины коровьего молока

Наименование витаминов	Содержание в 100 г молока
тривиальное	систематическое (по Женевской номенклатуре)
Жирорастворимые
Витамин А	Ретинол	0,01-0,05 мг 0,02-0,19 мг 0,02-0,19
Провитамин А	в -каротин
Витамин D	Кальциферол	0,034-0,15 мкг
Витамин Е	Токоферол	0,02-0,19 мг
Витамин К	Филлохинон	Следы
Водорастворимые
Витамин B1	Тиамин	0,02-0,08 мг
Витамин В2	Рибофлавин	0,1-0,28 мг
Витамин В6	Пиродоксин	0,02-0,17 мг
Витамин В12	Цианкобаламин	0,2-0,6 мг
Витамин С	Аскорбиновая кислота	0,3-2,0 мг
Витамин РР	Никотиновая к-та (ниацин)	0,07-0,15 мг
Витамин Н	Биотин	2-5 мкг
	Пантотеновая кислота	0,2-0,38 мкг
	Фолиевая кислота	0,4-260 мг
	Холин (общий)	14-16 мг
	Инозит	17-19 мг

Водорастворимые витамины при выработке сливочного масла в основном переходят в обезжиренное молоко и пахту, жирорастворимые практически полностью переходят в масло [3].

Минеральные вещества поступают в организм лактирующих коров, главным образом, из кормов и минеральных добавок. Поэтому их содержание в молоке находится в прямой зависимости от рационов кормления, окружающей среды (состава почвы, воды и пр.), периода года и других факторов. В молоке минеральные вещества находятся в виде анионов или анионообразующих элементов [5, 12].

Минеральные вещества стабилизируют коллоидное состояние белков и дополняют пищевую ценность молока.

Исследование минерального состава золы молока показало наличие в ней более 53 элементов, из них около 30 определены количественно [3]. В том числе калий, кальций, магний, натрий, сера, фосфор, хлор.

Газы в молоке содержатся в небольшом количестве - 60-80 мл в 1л, из них 50-70% - углекислота, 5-10% - кислород, 20-30% - азот, до 1 мл аммиака.

Посторонние химические вещества - в кормах, в воде и пищевых продуктах в настоящее время присутствуют практически повсеместно. Многие из них являются токсичными для животных и человека.

1.2.2 Физико-химические показатели молока

Основные физико-химические свойства коровьего молока (с массовой долей жира 3,6%) при 15-20 °С, оказывающие влияние на устойчивость технологического процесса при выработке сливочного масла, его качество, эффективность производства в целом [3], приведены в таблице 2.6.

Микрофлора коровьего молока. Молоко, даже полученное при соблюдении всех санитарных норм, не является стерильным продуктом, т. к. в момент выдаивания оно подвергается бактериальному обсеменению микроорганизмами, которые находятся в сосковом канале вымени. Количество таких микроорганизмов в момент выдаивания незначительно - от 1 до нескольких тысяч в 1 мл. В основном это сапрофитные микроорганизмы, относящиеся к молочнокислым бактериям и коккам: молочнокислый стрептококк (Lactococcus lactis), сливочный стрептококк (Lactococcus cremoris), термофильный стрептококк (Streptococcus thermophilus). Они представляют собой нормальную микрофлору молока. В процессе хранения молока происходит размножение микроорганизмов, поэтому очень важно соблюдать правила хранения сырого молока.

Таблица 2.6 - Физико-химические свойства коровьего молока (цельного и обезжиренного) и пахты

	Температура, °С		Молоко
Показатели		Ед. изм.	цельное (жирн. 3.6 %)	обезжир.	Пахта
Плотность	20	кг/м3	1030	1034	1032
Поверхностное натяжение	20	н/м10-3	49,0	50.5	51,0
Вязкость	20	Па с -10-2	1,80	1,74	1,67
Осмотическое давление	20	МПа	0,66	0,68	0,66
Уд. электропроводность	20	См * м-1 * 10	46	-	-
Уд. теплоемкость	15	кДж/кг * К	3,88	3,96	3,94
Уд. теплопроводность	15	Вт/м * К	0,50	0,55	0,45
Температуропроводность	15	м2/с * 10 -8	13	11,4	11,4
Показатель преломления Температура: -кипения -замерзания	20	°С °С	1,346 100,2 -0,54	-	-
Кислотность титруемая	20	°Т	18	19	19
Кислотность активная	20	pH	6,65	-	-



Lactococcus lactis (молочнокислый стрептококк). На мясо-пептонном агаре дает точечные круглые колонии, в толще агара - чечевицеобразные. В микроскопических препаратах это грамположительные кокки, неподвижные, спор и капсул не образуют, формируют короткие цепочки. Факультативно-анаэробные микроорганизмы. В биохимическом отношении активно сбраживают лактозу или глюкозу. Мезофилы, оптимальная температура роста 30 °С

Lactococcus cremoris (сливочный стрептококк). Форма колоний такая же, как и у Streptococcus lactis. В микроскопических препаратах это грамположительные кокки, неподвижные, спор и капсул не образуют, формируют длинные цепочки. Факультативно-анаэробные микроорганизмы. В биохимическом отношении активно сбраживают мальтозу, декстрин и сахарозу. Сливочный стрептококк растет при температуре 20-25 °С, максимальная температура 35-38 °С

Streptococcus thermophilus (термофильный стрептококк). Форма и расположение клеток термофильного стрептококка идентичны форме и расположению клеток сливочного стрептококка. Клетки термофильного стрептококка несколько крупнее. Оптимальная температура развития 40-45 °С, максимальная 45-50 °С. Термофильный стрептококк не сбраживает мальтозы, декстрина и салицина, не разлагает казеина, не сбраживает сахарозы.

В выводных протоках вымени могут обитать: Enterococcus liquefaciens (энтерококк), представители семейства Micrococcaceae, представители бактерий рода Corynebacterium. Corynebacterium - палочки с булавовидными утолщениями на концах, грамположительные, неподвижны, спор не образуют, аэробы или факультативные анаэробы.

Комменсалами вымени могут быть молочнокислые палочки рода Lactobacterium - Lactobacterium plantarum, представитель эпифитной микрофлоры растений, откуда он также может попасть на вымя.

Названные микроорганизмы могут постоянно встречаться в сыром молоке, поэтому их считают представителями нормальной микрофлоры молока.

К представителям же посторонней микрофлоры можно отнести

1) Escherichia coli (кишечная палочка);

2) БГКП (бактерии группы кишечных палочек), а именно, коли-формы: микроорганизмы семейства Enterobacteriaceae (энтеробактериацеа) родов эшерихия (Escherichia), цитробактер (Citrobacter), энтеробактер (Enterobacter), клебсиелла (Klebsiella), серратия (Serratia); бесспоровые, грамотрицательные, аэробные и факультативно-анаэробные палочки, сбраживающие лактозу с образованием кислоты и газа. Микроорганизмы, входящие в семейство, являются представителями кишечной микрофлоры [15].

Род Escherichia включает следующие виды микроорганизмов (типичные представители): Escherichia coli, Escherichia blattae, Escherichia fergussonii, Escherichia hermanii, Escherichia vulneris.

Род Citrobacter включает виды: Citrobacter colicitrovorum, Citrobacter amalonaticus, Citrobacter diversus, Citrobacter freundii.

Род Enterobacter объединяет виды: Enterobacter aerogenes, Enterobacter agglomerans, Enterobacter amnigenus, Enterobacter asburiae, Enterobacter cloacae и др.

3) Proteus vulgaris (вульгарный протей);

4) Enterococcus faecalis (фекальный энтерококк);

5) Serratia marcescens (чудесная палочка);

6) Bacillus mycoides (корневидная, или грибовидная, бацилла) широко распространена в почвах;

7) Bacillus mesentericus (картофельная бацилла) постоянно обитает в почве, на растениях;

8) Bacillus megaterium (капустная бацилла);

9) Bacillus subtilis (сенная бацилла);

10) Pseudomonas aeruginosa (синегнойная палочка);

11) Анаэробные спорообразующие палочки: Clostridium putrificum, Clostridium sporogenes, Clostridium perfringens;

12) Дрожжи и плесени. Дрожжи и плесени относятся к царству грибов, аэробы, споры их распространены во внешней среде и могут попасть в молоко.

Дрожжи (аскомицеты) - это одноклеточные организмы, не образующие мицелий, в мазках - клетки круглой, овальной или продолговатой (удлиненной) формы, длиной от 2,5 до 30 мкм, часто почкующиеся.

Плесневые грибы называют нитчатыми грибами или гифомицетами, т. к. тело плесневых грибов состоит из тонких ветвящихся нитей - гиф, без перегородок или септированных на клетке. Гифы образуют боковые выросты и разветвления, от вегетативных гифов поднимаются гифы, несущие плодовые тела. В зависимости от строения мицелия плесени бывают одноклеточными и многоклеточными. К одноклеточным плесневым грибам относят грибы из родов Mucor, Rhizopus, Thamnidium. К многоклеточным плесневым грибам относят следующие роды: Penicillium, Aspergillus, Cladosporium, Catenularia, Alternaria, Geotrichum и др.

Микрофлора молока может быть очень обильной. Если молоко не подвергнуть своевременной обработке (пастеризации или стерилизации), то микроорганизмы в нем начинают развиваться.

1.2.3 Требования к заготавливаемому молоку. Методы оценки

Бактерицидные свойства молока. В свежевыдоенном молоке содержатся вещества антимикробного действия, препятствующие размножению микрофлоры. К таким веществам относятся: антитела (аглютинины, бактериолизины, антиоксины и др.), иммуноглобулины (особенно иммуноглобулин А), лизоцим, некоторые ферменты (пероксидаза и др.); предположительно они связаны с фракцией иммуноглобулинов. Бактерицидные свойства неохлажденного свежевыдоенного молока сохраняются 2-3 ч. Бактерицидные вещества термолабильны, поэтому при нагревании сырого молока (в течение 1 ч при 55 °С или 20 мин при 70 °С) оно теряет бактерицидные свойства [16].

Продолжительность бактерицидной фазы зависит от количества бактерий в молоке, температуры его хранения, индивидуальных свойств лактирующих коров. С уменьшением бактериальной обсемененности молока и понижением температуры его хранения продолжительность бактерицидной фазы увеличивается.

По окончании бактерицидной фазы в молоке активно развивается микрофлора. Охлаждение молока (до температуры 10 °С и ниже) значительно замедляет ее развитие. Поэтому молоко сразу после выдаивания рекомендуется охлаждать и хранить при температуре не выше 10 °С.

Показатели органолептической оценки молока. Свежевыдоенное молоко имеет присущий только ему сладковатосолоноватый приятный вкус, обусловленный содержащимися в нем лактозой, хлоридами, жирными кислотами, белками, и едва уловимый запах, сообщаемый молоку диметилсульфидом (< 0,01 мг/кг), ацетоном (< 2 мг/кг), летучими жирными кислотами, ацетальдегидом и другими карбонильными соединениями [5].

Цвет молока - белый со слабо-желтым оттенком. Консистенция молока - однородная, без комочков и хлопьев.

Повышение содержания в молоке хлоридов, летучих веществ, может привести к изменению нормального вкуса и запаха молока и возникновению пороков. Свежее натуральное молоко, характеризуется определенными физико-химическими свойствами, органолептическими и микробиологическими показателями.



1.3 Состав и свойства сливок

1.3.1 Сливки как эмульсия молочного жира

Сливки - полидисперсная многофазная система, включающая грубую дисперсию молочного жира, тонкую коллоидную систему казеиновых частиц и дисперсию липопротеиновых, молекулярные растворы сывороточных белков, низкомолекулярных азотистых соединений лактозы, солей и др. Состоят сливки из тех же компонентов, что и молоко, но с другим соотношением между жировой фазой и плазмой (нежировыми компонентами), поэтому физико-химические свойства молока и сливок (вязкость, кислотность, дисперсность жировой фазы и др.) существенно различаются.

Содержание компонентов в сливках средней жирности, используемых в производстве сливочного масла, приведено в таблице 2.7 [3].

Таблица 2.7 - Содержание компонентов в сливках

Компоненты сливок	Единица измерения	Массовая доля
Жир	%	25,0-45,0
Вода	%	66,27-49,85
Сухой обезжиренный молочный	г/100 г	8,73-5,15
остаток
В т.ч. белков		2,95-1,74
лактозы		4,93-2,91
золы		0,58-0,34
фосфора		0,15-0,09
кальция		0,12-0,07
Свободные летучие жирные	мг/кг	10,76
кислоты
В том числе муравьиная		0,69
уксусная		3,68
пропионовая		0,57
масляная		1,33
Фосфолипиды	мг/100 г	180,5
Холестерин	мг/100 г	101,7

Средний размер жировых шариков в сливках значительно крупнее, нежели в молоке, а расстояние между ними, соответственно, меньше. Это результат того, что мелкие жировые шарики (менее 1 мкм) в процессе сепарирования переходят в обезжиренное молоко.

Размер жировых шариков в сливках оказывает существенное влияние на процесс маслообразования и степень использования жира [17].

Важным технологическим показателем сливок является устойчивость в них жировой дисперсии, которая зависит от размера жировых шариков, их концентрации и других факторов. Диапазон массовой доли жира в сливках, используемых при выработке сливочного масла, колеблется от 28-30 до 82,5-83,0%. Соответственно изменению жирности сливок в них меняются соотношение между другими компонентами и их свойства: объединяющим фактором при этом является общность физической структуры. Одним из основных показателей, характеризующих устойчивость жировой дисперсии в сливках, при равнозначных условиях, является «свободное» расстояние между жировыми шариками, указывающее путь, который должен пройти жировой шарик до столкновения с другим. С

увеличением этого пути увеличиваются энергетические затраты на преодоление сопротивления среды движению жировых шариков и, соответственно, возрастает устойчивость сливок как дисперсионной системы.

На основе систематизации состава и свойств сливок неоднократно предпринимались попытки их классификации [2].

В зависимости от массовой доли жира в дисперсии автор подразделяет сливки на традиционные, сливки повышенной жирности и высокожирные.

Сливки традиционные - молочно-жировая дисперсия прямого типа (масло в воде) с массовой долей жира от 10 до 45%. При равномерном распределении жировые шарики в объеме этих сливок не соприкасаются, свободное расстояние между жировыми шариками составляет до 1 мкм и больше.

Сливки повышенной жирности - молочно-жировая дисперсия, содержащая молочного жира от 46 до 60 %. Часть жировых шариков при этом находится в постоянном контакте друг с другом в случае их равномерного распределения в объеме. Допускается, что мелкие жировые шарики могут свободно располагаться между крупными, не испытывая давления вследствие отсутствия полного контакта всех частиц.

Высокожирные сливки - высококонцентрированная молочно-жировая дисперсия, содержащая молочного жира более 61%. В высокожирных сливках практически все жировые шарики соприкасаются друг с другом, а при массовой доле жира в них более 72,5-74% находятся в деформированном состоянии. Толщина прослоек плазмы, состоящих из гидратированных оболочек жировых шариков, составляет 30 нм [2]. При массовой доле жира в дисперсии 91-95% прослойки плазмы достигают критической толщины; дисперсии при этом разрушаются. Для сохранения дисперсии в устойчивом состоянии необходимо использование стабилизаторов структуры. Высокожирные сливки существуют только при температурах, когда жир находится в расплавленном состоянии.

Физико-химические свойства сливок обусловлены их составом и особенностями физической структуры. Основные из них - вязкость, тиксотропность, плотность, поверхностное натяжение, кислотность, температура замерзания.

Вязкость сливок определяется их составом, температурой и скоростью деформации [18]. С увеличением в сливках массовой доли жира их вязкость увеличивается и, наоборот, повышается при снижении температуры. С повышением массовой доли жира в сливках влияние температуры проявляется сильнее. Вязкость сливок значительно снижается при увеличении градиента скорости сдвига, что можно объяснить механическим разрушением пространственной структуры.

С повышением в сливках массовой доли жира увеличивается степень отклонения их вязкости от свойств ньютоновских жидкостей; сливки при этом приобретают новые структурно-механические свойства. Если сливки с массовой долей жира 30-40% представляют собой структурированную систему, то с повышением в них массовой доли жира (выше указанной) сливки приобретают свойства пластично-вязких тел.[16].

Плотность сливок характеризует их физическое состояние и может быть использована в качестве показателя их натуральности. С повышением температуры сливок и увеличением в них массовой доли жира их плотность уменьшается.

Кислотность сливок характеризует их свежесть и качество; зависит от кислотности исходного молока. Отношение кислотности сливок (K_сл) и кислотности сепарируемого молока (К_м) прямо пропорционально содержанию в них плазмы, т. е. зависит от их нежировой составляющей. Определяется по формуле В. М. Силина

К_сл=К _м (100 - Ж_сл) + А_ч * (Ж_сл - Ж_м)/100-М_ж (2.1)

А_ч - показатель кислотности, учитывающий влияние адсорбционного числа веществ оболочек жировых шариков на титруемую кислотность сливок (8 °Т); обусловлен влиянием оболочечных веществ жировой фазы молока (сливок) на их титруемую кислотность; Ж_м, Ж_сл - массовая доля жира в молоке и сливках, %.

Кислотность сливок, как и молока, измеряют в единицах титруемой кислотности (градусах Тернера) или активной - pH.

Активная кислотность (pH) сливок зависит от величины pH молока.

Температура замерзания (молока, сливок) зависит от содержания в их плазме лактозы и минеральных солей, находящихся в молекулярном или ионном состоянии и др. Температура замерзания молока, по данным А.Тепела, колеблется от минус 0,525 до минус 0,570 °С [12].

При массовой доле сухих веществ в плазме сливок в диапазоне от 10 до 35% температура ее замерзания колеблется от -0,6 °С до -3 °С. Физико-химические характеристики сливок приведены в таблице 2.8.

Устойчивость сливок как дисперсной системы. В соответствии с теорией устойчивости дисперсных систем энергия взаимодействия дисперсных частиц Накладывается из сил электростатического отталкивания и притяжения Ван-дер-Ваальса-Лондона (дисперсные силы).

Устойчивость жировой дисперсии в сливках можно характеризовать продолжительностью времени, потребного для ее разрушения в условиях механического воздействия. При этом, чем выше массовая доля жира в сливках, тем ниже устойчивость дисперсии. Устойчивость сливок как дисперсной системы снижается с понижением

устойчивости оболочек жировых шариков при нагревании, охлаждении, механическом перемешивании, замораживании и других операциях технологического процесса. На устойчивость сливок влияет размер жировых шариков, состав и свойства жира и др. Повышенная устойчивость жировой дисперсии сливок повышенной жирности и высокожирных наблюдается в случаях преимущественного содержания в их составе мелких жировых шариков. Значительное влияние на устойчивость жировой дисперсии сливок оказывают процессы отвердевания глицеридов в молочном жире.

Таблица 2.8 - Физико-химические свойства сливок с массовой долей жира 35 %

Показатели	Температура измерения, °С	Ед. измерения	Диапазон колебаний	Среднее значение
Плотность	20	кг/м3		993.9
Поверхностное натяжение	5-60	Н/м * 103	50-41,7	45.8
Осмотическое давление	20	МПа		0,45
Удельная теплоемкость	5-100	кДж/кг * К	3,27-3,60	3.41
Коэффициент теплопроводности	30-90	Вт/м * К	0,34-0,44	0,39
Коэффициент температуропроводности	30-90	мг/с * 10 -8	11,8-13,7	12,8

Одним из показателей устойчивости сливок является степень дестабилизации (разрушения) в них жировой дисперсии - отношение жира, освободившегося от липопротеиновых оболочек, к его общему количеству. На скорость и степень процесса дестабилизации дисперсии влияют массовая доля жира в сливках, интенсивность механического воздействия на них, температура охлаждения и другие факторы. Так, нагревание сливок с массовой долей жира 60-65% и частично отвердевшей жировой фазой до температуры плавления жира не вызывает разрушения дисперсии. В высокожирных сливках, содержащих отвердевший жир, при нагревании их до температуры плавления жира наблюдается частичное или полное разрушение дисперсии в результате необратимых изменений в оболочках жировых шариков [2].

На устойчивость дисперсии сливок могут оказать влияние процессы окисления липидов, включая содержащиеся в оболочках жировых шариков.

Выделение жировой фазы из сливок. Анализируя процессы, влияющие на устойчивость дисперсных систем (тип...