Основным условием нормального протекания процесса сбивания сливок является предварительное ослабление устойчивости белковой оболочки жировых шариков. Это достигается низкотемпературной обработкой сливок, под чем подразумевается охлаждение их и последующая выдержка в охлажденном состоянии определенное время. При такой обработке сливок происходит отвердевание части триглицеридов и одновременно изменяется структура и физико-химические свойства оболочки жировых шариков, способствующие дестабилизации эмульсии молочного жира. При охлаждении и выдержке сливки из эмульсии превращаются в суспензоэмульсию, внутри жировых шариков появляются кристаллы триглицеридов, что ослабляет прочность связи оболочек с прилегающим к ним жиром, вызывая переход части оболочечных веществ в плазму, при этом уменьшается толщина оболочки и ее устойчивость к механическим воздействиям. Наличие кристаллического жира уменьшает пластичность жирового шарика, что также способствует его деформации и разрыву оболочки.
Охлаждение сливок ведут до температуры массовой кристаллизации глицеридов. Появление зародышей кристаллов в эмульгированном жире происходит при более низкой температуре, чем в объемной фазе, т.е. требует более значительной степени переохлаждения, а для завершения процесса выделения твердой фазы требуется более длительное время. Отвердевание жира в сливках происходит при температуре 20°С, однако выдержка сливок может вызвать развитие посторонней микрофлоры, поэтому используются более низкие температуры.
Степень отвердевания жира должна составлять 32 - 35 %, она зависит от температуры охлаждения и продолжительности выдержки сливок. Чем ниже температура и продолжительнее выдержка, тем выше степень отвердевания. Режимы физического созревания сливок подбирают в зависимости от химического состава молочного жира и требуемого содержания влаги в масле. Применяются одно - и многоступенчатые режимы, когда выдержка сливок проводится при постоянной температуре или при различных. Например, при выработке сладкосливочного масла с массовой долей влаги 16 % в весенне-летний период (йодное число жира более 39) сливки выдерживают при температуре 4-6° С не менее 5 часов, в осенне-зимний период (йодное число менее 39) - при температуре 5-7° С не менее 7 часов. При необходимости продолжительность созревания увеличивают до 15-17 часов, т.е. сливки оставляют на ночь, перерабатывая их на следующее утро. Допускается увеличение продолжительности созревания до 48 часов, в данном случае, во избежание нарастания кислотности, сливки пастеризуют при 105-115° С, а температуру созревания устанавливают 6-8° С. При выработке сладкосливочного масла других разновидностей (любительского, крестьянского, бутербродного) для получения масляного зерна, хорошо удерживающего влагу, - температуру продолжительности физического созревания увеличивают.
Возможно применение двухступенчатых режимов созревания сливок, дифференцированных по периодам года: в весенне-летний период сливки охлаждают до 13 - 15° С, выдерживают не менее 3 часов для кристаллизации высокоплавких и среднеплавких групп глицеридов. Затем при перемешивании сливки доохлаждают до 4-6° С, обеспечивая массовую кристаллизацию низкоплавких триглицеридов в виде мелких кристаллов, также выдерживают не менее 3 часов. В процессе выдержки при любой температуре через каждые 1-1,5 часа сливки перемешивают по 3 - 5 минут. После выдержки сливки подогревают (водой, температурой не выше 27° С) до температуры сбивания.
В осенне-зимний период сливки сразу охлаждают до 5-7° С, выдерживают 2-3 час с периодическим перемешиванием для кристаллизации средне- и низкоплавких триглицеридов. Затем медленно (40-60 мин) подогревают (как указано ранее) до 13-15° С и выдерживают не менее 3 часов. В это время образуются крупные кристаллы средне - и высокоплавких триглицеридов. После выдержки при необходимости сливки сразу же охлаждают до температуры сбивания или сбивают без охлаждения. Белоусовым А.П. [8] установлено, что в зависимости от вида режима созревания сливок различно количество твердого жира, термические свойства жира (зона плавления и температура плавления), что оказывает влияние на консистенцию масла. Так, при использовании ступенчатого режима (весенне-летний период) образуется меньшее количество твердого жира и максимальное количество жира, не расплавляющегося при 20° С. Кристаллические фазы, образующиеся в жировых шариках, имеют более широкую общую зону плавления, сдвинутую в область более высоких температур (21 и 35° С). Понижение количества твердого жира благоприятно для консистенции жировых продуктов, увеличение температурных пиков плавления особенно важно для летнего молочного жира, содержащего повышенное количество ненасыщенных триглицеридов. Наиболее неблагоприятными для консистенции масла термическими свойствами характеризуются кристаллические структуры, образующиеся при бесступенчатом охлаждении. Таким образом, термические свойства твердого жира, образующегося в жировых шариках при ступенчатом режиме созревания, компенсируют сезонные изменения состава молочного жира.
Физическое созревание сливок, независимо от используемого режима, отличается большой продолжительностью процесса. С развитием непрерывного сбивания сливок предпринимались многочисленные попытки существенно сократить эту операцию по времени. Для этого обычно использовалось механическое воздействие на быстроохлажденные до 3 - 5° С сливки в течение 10-16 минут. Действительно, механическое воздействие ускоряет кристаллизацию жира, однако не обеспечивает равновесия между твердым и жидким жиром в сливках, что затем приводит к дополнительному отвердеванию жира в масле, ухудшая его консистенцию. Таким образом, и в данном случае необходима некоторая выдержка охлажденных сливок - в летний период около 1,5 - 2 часов, в осенне-зимний - около 40-60 минут после быстрого охлаждения их в сочетании с механической обработкой в специальных аппаратах - сливкоподготовителях, или сливкообработниках.
При физическом созревании сливок не наблюдается сколько-нибудь существенное изменение их химического состава, но изменяются такие физические показатели, как: степень отвердевания жира, дисперсность жировой фазы, вязкость, устойчивость дисперсии жира.
Степень отвердевания жира увеличивается с увеличением скорости и глубины охлаждения сливок, при этом ускоряется время достижения количества твердого жира, необходимого для устойчивого сбивания сливок и получения масляного зерна (32-35 %), и сокращается продолжительность установления равновесного состояния между твердым и жидким жиром.
Дисперсность жировой фазы меняется в результате агрегации жировых шариков. При снижении температуры охлаждения и увеличении продолжительности выдержки сливок размер частиц жира увеличивается, причем основное влияние на дисперсность жировой фазы оказывает глубина их охлаждения.
Вязкость сливок при физическом созревании возрастает, при этом ее величина при оптимальной степени отвердевания жира зависит от температуры созревания.
Устойчивость дисперсии жира в процессе физического созревания уменьшается, собственно это и является основной целью указанной операции. Причинами изменения этого показателя является кристаллизация глицеридов внутри жировых шариков и связанные с нею изменения структуры и состава липопротеиновых оболочек. Увеличение размеров кристаллов и их количества приводит к увеличению внутренних напряжений, воздействующих на оболочку жирового шарика, и снижает устойчивость жировой эмульсии. Устойчивость эмульсии уменьшается с повышением жирности сливок, степень дестабилизации жировой эмульсии выше в созревших сливках в осенне-зимний период года.