Заполняют и освобождают нормализационные ванны поочередно, после нормализации высокожирные сливки сразу направляют в маслообразователь, где производится одновременное быстрое охлаждение и механическая обработка. Термомеханическая обработка и приводит к преобразованию высокожирных сливок в масло. Независимо от конструкции маслообразователя можно выделить три основные стадии термомеханической обработки, характеризующие процесс маслообразования (см. рис. 4.1)
4 3 2 1
 |
Рис. 4.1. Изменения, происходящие в высокожирных сливках при термомеханической обработке
1- температура; 2 -твердость; 3 - скорость отвердевания; 4 - консистенция
На 1-й стадии термомеханической обработки происходит охлаждение высокожирных сливок до температуры начала отвердевания основной массы триглицеридов молочного жира (22 - 23° С). Продукт, отобранный в конце этой стадии, прекрасно смешивается с водой и достаточно длительное время не отвердевает при комнатной температуре. Это позволяет считать, что обращения фаз еще не произошло и продукт сохраняет состояние эмульсии жира в плазме. Обращает внимание высокая скорость охлаждения продукта. Это и отсутствие каких - либо фазовых изменений позволяет считать 1-ую стадию - стадией охлаждения.
На 2-й стадии, благодаря увеличению вязкости продукта существенно уменьшается скорость его охлаждения. Однако понижение температуры обеспечивает массовую кристаллизацию триглицеридов. Кристаллы триглицеридов прежде всего появляются в пристенном слое сливок, но при перемешивании с более теплыми слоями сливок происходит частичное плавление отвердевшего жира, причем смена агрегатного состояния жира может происходить неоднократно. Постепенно кристаллы триглицеридов образуются во всем объеме продукта. Образующиеся внутри жировых шариков кристаллы глицеридов ограничивают в них свободное перемещение жидкого жира, это понижает пластичность шариков и одновременно уменьшается устойчивость белковой оболочки, происходит ее разрушение со скачкообразным увеличением свободного жидкого жира, что знаменует дестабилизацию жировой эмульсии. Обращение фаз начинается, когда содержание твердого жира в продукте составляет 1,5-2 %. Процесс обращения фаз характеризуется очень большой скоростью - требуются доли секунды, чтобы при перемешивании достичь степени дестабилизации 70-80%. Продукт, отобранный в конце 2-ой стадии быстро (в течение 5-20 сек) затвердевает при комнатной температуре, имеет грубую, крошливую консистенцию. Следовательно, это уже не высокожирные сливки, но отсутствие пластичной консистенции еще не позволяет считать его и маслом. Таким образом, по основным изменениям 2-ую стадию можно считать стадией кристаллизации триглицеридов и обращения фаз. Однако, поскольку продукт, полученный на этой стадии имеет кристаллизационную структуру, необходима дополнительная обработка для получения смешанного коагуляционно-кристаллизационного типа структуры.
В течение 3-ей стадии продолжается кристаллизация триглицеридов, но скорость обращения фаз постепенно снижается и дестабилизация практически заканчивается, наиболее мелкие жировые шарики остаются неразрушенными, количество деэмульгированного жира достигает 96 %. Одновременное интенсивное механическое воздействие способствует разрушению ранее образовавшихся крупных кристаллов жира и предупреждает появление новых. Перемешивание обусловливает равномерное распределение жидкой и твердой фаз жира и остальных компонентов масла. Временной период 3-ей стадии чрезвычайно мал, поэтому сохраняется вероятность недостаточной обработки (подстадия 3а), что приводит к появлению порока - крошливая консистенция –разной степени выраженности или чрезмерного механического воздействия (подстадия 3в), что приводит к получению масла излишне мягкой консистенции. Продукт, полученный на подстадии 36, имеет хорошую пластичную консистенцию. Сложность получения продукта с такой консистенцией является основным недостатком способа производства масла преобразованием высокожирных сливок.
Итак, основными показателями эффективности процесса маслообразования можно считать:
- скорость и температурный диапазон охлаждения - на 1-ой стадии;
- степень дестабилизации жировой эмульсии - на 2-ой стадии;
- интенсивность и продолжительность механического воздействия на кристаллизующуюся массу продукта - на 3-ей стадии.
Преобразование высокожирных сливок в масло происходит в условиях охлаждения и интенсивной механической обработки. Под влиянием этих факторов дестабилизируется жировая эмульсия и кристаллизуются триглицериды молочного жира, при этом начальные стадии кристаллизации проходят в отдельных жировых шариках. После обращения фаз интенсивное выделение твердых частиц жира из переохлажденного раствора происходит уже из непрерывной жировой среды, что вызывает изменение структурно-механических свойств продукта. Процесс характеризуется разрушением эмульсии, изменением вязкости при снижении температуры и механической обработке, а также изменением структурно-механических свойств продукта после завершения в нем структурообразования.
Степень дестабилизации жира свежих неохлажденных высокожирных сливок составляет не более 3 %. В результате охлаждения их до 19,5° С с механической обработкой содержание свободного жира существенно не увеличивается, но при температуре ниже 19,5° С наблюдается интенсивное разрушение эмульсии. Обращение фаз происходит настолько быстро, что за 0,7 мин степень дестабилизации возрастает с 6 до 72 %. Затем скорость разрушения эмульсии снижается, за последующие 3 мин степень дестабилизации изменяется с 72 до 90%. При преобразовании высокожирных сливок в масло смена фаз проходит по характерной S-образной кривой.
Таким образом, быстрое разрушение эмульсии начинается при 19,5° С, когда по кривой температуры можно судить о начальных стадиях отвердевания жира. Вязкость продукта уменьшается при появлении непрерывной жировой фазы, после того, как разрушение эмульсии достигнет примерно 70 %, начинается очень быстрое увеличение вязкости. Процессы дестабилизации имеют общие закономерности, независимо от удельной мощности обработки, однако при ее увеличении происходит смещение процесса обращения фаз в область повышенной температуры, вследствие более раннего отвердевания молочного жира. Таким образом, механическая обработка высокожирных сливок играет важную роль в управлении процессом маслообразования. Если высокожирные сливки охлаждаются без механических воздействий, то в готовом продукте формируется грубая крошливая консистенция с дефектами структуры в виде трещин по всему объему. Кристаллизационный характер структуры продукта подтверждается малой восстанавливаемостью ее после разрушения, равной 5 -17 %.