Технологія виробництва

Технологія виробництва вершкового масла базується на склад­них фізико-хімічних та колоїдно-механічних процесах перетворення вершків у масло.

Вершки як і молоко відносяться до жирової емульсії першого типу — жир у воді, тобто жирові кульки з лецитиново-білковими оболонками (перервна жирова фаза) знаходяться у водній плазмі, яка є безперервною фазою. Вершкове ж масло відноситься до жи­рової емульсії другого типу — вода в жирі, тобто в ньому крапель­ки води-плазми (перервна водна фаза) знаходяться в безперервній жировій фазі.

Враховуючи, що під час виготовлення вершкового масла, вміст жиру з 30% у вершках збільшується до 60... 80 %, то його концент­рація в маслі зростає в 2...2,5 рази за умови одночасної зміні фаз жиру.

Під час маслоутворення фаза жиру змінюється з перервної у вершках до безперервного середовища жиру в маслі.

Важливою операцією в схемі технологічного процесу виготов­лення масла є пастеризація вершків. Мета пастеризації — макси­мальне знищення вегетативної, особливо патогенної мікрофлори та руйнування ряду ферментів (ліпази, пероксидази, протеази, галактази), які прискорюють псування та зниження якості масла. Залеж­но від методу та умов пастеризації ефективність її складає від 98 до 99,9 %, тобто майже повне знищення вегетативних груп мікро­організмів.

Вибір режиму пастеризації залежить від виду масла, наявності обладнання, кислотності та якості вершків, пори року та інших фак­торів. Під час виробництва солодко-вершкового масла вершки 1 ґатунку пастеризують за 85... 90°С влітку і 92... 95°С взимку, а вер­шки 2 ґатунку на 2... З °С вище.

Крім знищення мікрофлори, пастеризація впливає й на смакові властивості вершків, вони отримують специфічний присмак та за­пах пастеризації. Це пояснюється тим, що під час високих темпе­ратурних режимів (93...95°С) та витримки, з білків утворюються сульфгідрильні групи (- SH), вони ж виконують і роль антиокси­дантів. Підвищений температурний режим пастеризації сприяє й зменшенню в маслі кормового присмаку та запаху. Під час пасте­ризації у вершків видаляються деякі гази, внаслідок чого кис­лотність вершків знижується на 1... 2°Т

Особливе значення пастеризація має під час виготовлення Вологодського масла, яке відрізняється від інших тим, що має спе­цифічний притаманний цьому виду присмак та запах перепастеризації. Це досягається тим, що вершки пастеризують за 93...95°С, завдяки чому утворення сульфгідрильних груп (- SH) збільшуєть­ся. Присмак та запах Вологодського масла за цю особливість на­зивають "смаженим горішком".

Виготовлення вершкового масла проводять двома методами: методом збивання вершків та методом перетворення високожирних вершків у масло.

Перший метод використовується здавна, а другий — в останні 3...4 десятиріччя.

Технологічний процес виготовлення вершкового масла збиван­ням вершків складається з наступних операцій:

• оцінка кількості та якості вершків;

• сортування, очищення та зберігання вершків;

• пастеризація та охолодження;

• фізичне та біохімічне визрівання;

• збивання вершків у масляне зерно;

• промивання масляного зерна;

• механічна обробка масляного зерна та поселення;

• розфасування, пакування та маркування;

• зберігання масла.

Процес виробництва масла починається з оцінки кількості та якості вершків, встановлення їх сорту за органолептичними та фізико-хімічними показниками та відповідності їх вимогам НТД. Для відділення механічних домішок вершки фільтрують і, якщо відразу не переробляють, охолоджують до 4...6°С і зберігають, а за необ­хідності нормалізують за жирністю.

Відразу ж після пастеризації вершки охолоджують до темпе­ратури 6... 8°С. Цей режим перешкоджає розвитку залишкової мікро­флори та витопленню жиру, а також сприяє зберіганню в вершках присмаку пастеризації.

Наступна операція — низькотемпературна витримка вершків для їх фізичного визрівання. Цей процес є підготовчим перед ос­новним — збиванням вершків у масло. Він полягає в тому, що за низької температури витримки, жирові кульки в вершках глибше охолоджуються, утворюючи багаточисельні жирові кристали зміша­ного хімічного складу тригліцеридів. Під час кристалізації кульки жиру набувають неправильну кутовату форму, внаслідок чого по­слаблюється зв'язок між жиром та оболонкою, вона тоншає і час­тково руйнується та під час збивання переходить у плазму. Вста­новлено, що чим ближче температура визрівання до 0°С, тим швид­ше потім відбувається процес утворення масляного зерна під час збивання вершків і тим меншими будуть втрати жиру в сколотину. Процес фізичного визрівання вершків відбувається тим швид­ше, чим нижче температура вершків. За 4... 8 годин визрівання кри­сталізується приблизно 40... 50% молочного жиру. Наслідком низь­котемпературної обробки вершків є процес прискорення руйнуван­ня оболонок жирових кульок під час збивання.

Під час виробництва кисловершкового масла процес низько­температурної обробки вершків проводять паралельно із сквашу­ванням їх чистими культурами молочнокислих мікроорганізмів.

Молочнокислу закваску готують на різних культурах. Під час молочнокислого бродіння у вершках та розпаді молочного цукру накопичується молочна кис­лота та ароматичні речовини (ацетоін, діацетіл, етілацетат, ацетальдегід, летючі кислоти, спирти та ефіри). Ці речовини надають кисловершковому маслу приємного кислуватого смаку та специфічно­го аромату.

Закваску молочнокислих культур вносять у вершки в розмірі від 2 до 5% загальної маси вершків. Сквашування проводять за температури 16... 20°С протягом 10... 16 годин до підвищення кис­лотності вершків до 29...37°Т. Наведений метод є довготривалим. Тому був розроблений скорочений метод сквашування вершків, під час якого закваску вносять у вершки після їх фізичного визрівання в такій кількості, щоб під час перемішування закваски з вершками одержати їх бажану кислотність.

Збивання вершків проводять в масловиготовлювачах періодич­ної та безперебійної дії.

Масловиготовлювачі періодичної дії використовуються здеб­ільшого металеві, безвальцові, циліндричної форми. Жирність вершків, які в них збиваються, 30...35%. Оптимальний темпера­турний режим збивання: влітку 8... 11°С, взимку 11... 14°С. Запов­нюються масловиготовлювачі вершками лише на 35...40%, щоб залишався об'єм для розміщення піни, яка утворюється під час збивання вершків.

Утворення вершкового масла методом збивання являє собою складний фізико-хімічний та коллоїдно-механічний процес. Існує декілька теорій маслоутворення. Одна з них — флотаційна — зап­ропонована Білоусовим О.П. За цією теорією процес маслоутворення відбувається в три стадії. Перша стадія — піноутворення — полягає в тому, що під час обертання масловиготовлювача під дією відцентрової сили вершки піднімаються до поверхні масловиготовлювача на певну висоту, а потім відриваються від неї і, падаючи вниз, змішуються з повітрям та інтенсивно утворюють стійку, дрібну піну, яка складається з безлічі повітряних бульок.

Друга стадія — флотування жирових кульок повітряними буль­ками. Маючи активну поверхню, бульки втягують жирові кульки в себе і концентрують їх. При цьому оболонки жирових кульок, ос­лаблені під час фізичного визрівання, руйнуються, поступово пере­ходять у плазму і "оголюють" поверхню жиру кульок. Цей процес багаторазовий.

Третя стадія — руйнування піни й утворення масляного зерна. Через деякий час піна починає руйнуватися і накопичені в ній жи­рові кульки, об'єднуючись оголеними поверхнями, утворюють кон­гломерати, тобто агрегуються, а потім вже з конгломератів утво­рюються масляні зерна. Вже на другій стадії процесу маслоутворення відбувається зміна фаз молочного жиру. Його кульки посту­пово втрачають лецитиново-білкову оболонку і мають змогу об­'єднуватись у жирові конгломерати, тобто утворювати безперер­вне жирове середовище. Остаточно цей процес завершується на третій стадії збивання. Таким чином, послідовно відбувається про­цес концентрування та зміни фаз молочного жиру.

Діаметр цих зерен від 2 до 4 мм. Збивання вершків до утво­рення масляних зерен продовжується 30...60 хв. Консистенція зе­рен має бути достатньо твердою.

Після збивання вершків сколотину зливають, а зерно проми­вають.

Промивка масляного зерна, яке має розміри від пшона до го­роху (так краще виміряти "на око"), переслідує мету відділення за­лишків сколотини. Якщо її залишиться багато, то це може призвести не тільки до підвищення вмісту вологи за стандартом, але й до появи дефекту "мутна сльоза".

Створення умов для розвитку мікрофлори, бо в сколотині знач­ний вміст білків (до 3%) та лактози. Промивна вода має бути чис­тою й прозорою, відповідати вимогам до питної води, з температу­рою сколотини 10... 12°С. Під час промивки масляного зерна мож­на впливати й на його консистенцію. Якщо зерно м'яке, то його промивають водою з температурою на 1... 2°С нижче температу­ри сколотини, а якщо туте, то на 1... 2°С вище.

Завершальним етапом виготовлення масла методом збиван­ня є механічна обробка масляного зерна.

Мета цієї обов'язкової операції полягає в тому, щоб одержати однорідний суцільний пласт масла, рівномірно розподілити в ньому водну плазму та диспергувати її в маслі. Механічна обробка мас­ляного зерна в масловиготовлювачах відбувається в три стадії. На першій з розрізнених масляних зерен утворюється суцільний пласт і частково з капілярів зерен випресовується вода. На другій стадії капіляри пласта утримують залишок води, який під дією механіч­них сил починає диспергуватись, а на третій стадії процес диспер­гування завершується. За достатньою механічною обробкою вод­на плазма диспергується, досягаючи до 20 млрд, крапельок води в 1 г масла. У такому випадку до 90% крапельок мають розмір до 10... 15 мкм, що менше діаметра бактеріальної клітини, яка завдя­ки цьому втрачає можливість розмножуватись. З достатньою ме­ханічною обробкою і диспергуванням плазми масло набуває необ­хідної стійкості під час зберігання. Поверхня масла за правильно проведеною обробкою має бути сухою і під час пресування з мас­ла не повинні витікати краплі води.

Під час виробництва солоного масла в нього вносять до 1% кухонної солі. Сіль є консервантом. Вона не тільки надає продукту помірно солонуватий присмак, але й підвищує осмотичний тиск, що призводить до плазмолізу бактеріальних кліток. Але сіль роз­щеплює лицитин, який під час розпаду надає маслу риб'ячого сма­ку, а також появі олеїстого присмаку, тому для поселення масла користуються високоякісною сіллю вакуумної виробки з кристала­ми не більше 0,8 мм. По закінченні перелічених процесів масло упаковують.

Крім масловиготовлювачів періодичної дії використовуються й апарати безперервної дії. Існують різні види й модифікації та кон­структивні особливості цього обладнання. Але принципи їх дії схожі: безперервність і поточність процесу маслоутворення, починаючи з підготовки вершків і закінчуючи пакуванням масла, тобто це по­точні автоматизовані лінії з різною продуктивністю.

Схема виробництва масла на цих лініях починається з того, що підготовлені пастеризовані, охолоджені, фізично зрілі вершки подаються в горизонтальний збивальний циліндр, в якому з вели­кою швидкістю (до 2500 об./хв.) обертається мішалка. Вершки по­ступають безперервно і також безперервно та миттєво збивають­ся у масляне зерно розміром від 1 до 3 мм.

Масляне зерно зі сколотиною подається в похилий циліндр з шнеком, розділеним натри камери: в першій відділяється сколотина (вона стікає вниз, а зерно переміщується догори), в другій ка­мері зерно промивається, а в третій з нього відпресовується зайва волога, а масло ретельно перемішується і у вигляді безперервної стрічки потрапляє у розфасувально-пакувальну машину. За необхі­дністю у третій камері дозатором до масла вводяться наповню­вачі та смакові домішки.

Метод виробництва масла збиванням широко розповсюдже­ний та надійний, але він має й негативні сторони. По-перше, він по­требує значних витрат часу (через фізичне визрівання); по-друге, для його здійснення обладнання потребує значних площ; по-третє, під час його здійснення важко контролювати та керувати техноло­гічним процесом збивання вершків.

Враховуючи ці недоліки, був розроблений та впроваджений у прак­тику метод перетворення високожирних вершків (ВЖВ) у масло.

Технологія виготовлення вершкового масла шляхом перетво­рення ВЖВ в масло складається з наступних операцій:

• оцінка кількості та якості вершків;

• сортування, очищення та зберігання вершків;

• пастеризація вершків;

• вторинне сепарування вершків для одержання ВЖВ;

• нормалізація ВЖВ;

• термомеханічна обробка ВЖВ і перетворення їх у масло;

• розфасування та пакування масла;

• термообробка масла;

• зберігання масла.

Теоретичні основи, технологічні операції та обладнання для здійснення виробництва вершкового масла цим методом були роз­роблені в 60-80 pp. вітчизняними науковцями. Зі значним збільшен­ням обсягів виробництва коров'ячого масла користуватись мето­дом збивання вершків за вказаними причинами було неефективно.

Новий метод передбачає одержання ВЖВ з жирністю, яка б відповідала готовому виду масла, тобто 75...82% жиру. При цьому з технологічного процесу виключались такі довготривалі операції як фізичне визрівання вершків та утворення масляного зерна. Цикл виготовлення масла скорочувався з 10... 12 годин до 2...З годин, він став безперервно-поточним. Для його здійснення були виготовлені нові види обладнання: сепаратори для сепарування первинних вершків і одержання ВЖВ, маслоутворювачі та інші допоміжні аг­регати. Новий метод потребував підвищення якості молока та вершків, тому що сепаратори для ВЖВ сепарували тільки вершки з кислотністю не вище 16...18°Т

Під час другого методу виготовлення вершкового масла тех­нологічні операції виконуються в такій послідовності. Одержані вер­шки з жирністю 25...35% пастеризують за тієї ж температури 85...90°С і зразу ж направляють на сепарування для одержання ВЖВ. Тем­пература сепарування не нижче 70...80°С. ВЖВ збирають у нормалізаційні ванни.

У них визначають вміст вологи та жиру і нормалізують вер­шками до необхідного рівня жирності залежно від виду масла. Після цього нормалізовані ВЖВ направляють у маслоутворювач. На цьому закінчується концентрування жирових кульок з 30...З5%у вершках до 75...82% у ВЖВ, що відповідає жирності вершкового масла. Подальші технологічні процеси направлені на зміну фаз молочного жиру: з перервної фази у ВЖВ до безперервної фази у вершковому маслі.

Для того, щоб технологічний процес був безперебійно поточ­ним, у лінії обладнання встановляється 2-3 сепаратора для ВЖВ, така ж кількість ванн для нормалізації ВЖВ та один або два маслоутворювача.

Основні термомеханічні процеси здійснюються в маслоутворювачі. Вони можуть бути двох або трьох циліндрові або пластинчаті.

Нормалізовані ВЖВ під тиском подаються в маслоутиворювач. У його циліндрах обертається зі швидкістю 150 об./хв. мішал­ка у вигляді барабана з ножами для скобління шару вершків з по­верхні циліндру. У нижньому циліндрі вершки охолоджуються до температури 18...20°С. У наступному циліндрі вершки доохолоджуються до 12... 15°С, і в ньому або в третьому циліндрі відбуваєть­ся остаточна термомеханічна обробка продукту.

У нижньому циліндрі в тонкому шарі охолоджених ВЖВ відбу­вається їх перетворення в масло. З верхнього циліндра виходить густа струмина, яка швидко твердіє в тарному ящику. Для одер­жання задовільної консистенції масла ВЖВ перемішують у зоні кристалізації тригліцеридів влітку 140...160с, а взимку 180-200 с.

На виході з маслоутворювача температура масла має бути влітку 14...16°С, а взимку 13...15°С.

Зважаючи на те, що жирнокислотний склад молочного жиру змінюється з різних причин (породи тварин, різноманітність кормів, пори року та ін.), необхідно регулювати режими роботи масловиготовлювача.

Теоретичні основи методу перетворення високожирних вершків у масло базуються на основних фізико-колоїдних процесах. Одер­жання ВЖВ шляхом концентрації жирових кульок сепаруванням з 30...35% до 70...80% призводить до того, що вони притискаються один до одного, ущільняються в об'ємі та частково деформують­ся. Це впливає на їх оболонки, які становляться тоншими й частко­во зруйнованими.

Під час швидкого охолодження ВЖВ починається інтенсивна кристалізація молочного жиру, спочатку легкоплавких, а потім і тугоплавких тригліцеридів, а під час їх інтенсивного перемішування руйнування оболонок продовжується й жирова фаза з "жир у воді" поступово переходить у фазу "вода у жирі". До кінця обробки в масловиготовлювачі майже вся маса ВЖВ переходить у фазу "вода в жирі", тобто фазу, властиву вершковому маслу.

Під час інтенсивного перемішування у ВЖВ завдяки охолод­женню відбувається й кристалізація гліцеридів жирових кульок. У першу чергу затвердівають тугоплавкі тригліцериди, їх довгі вугле­цево-водневі ланцюги проникають у шар оболонки жирової кульки. Під час цього зменшується зв'язок між оболонкою та жиром й ре­човини з оболонки частково переходять у плазму, що знижує міц­ність оболонки. За певним ступенем затвердіння жиру оболонки жирових кульок теж руйнуються. Цьому процесу сприяє постійне їх перемішування й тертя.

З жирових кульок через руйнування їх оболонок виділяються рідкі фракції жиру, які утворюють безперервну жирову фазу, а зат­верділий жир рівномірно розподіляється у рідкому і "цементує" всю жирову масу. Ці зміни є процесом зміни фаз.

Поряд зі зміною фаз відбувається і процес структурування, тобто утворення кінцевої структури продукту. Обидва ці процеси обумовлені ступенем охолодження ВЖВ, тривалістю та інтенсивн­істю перемішування. Необхідною умовою одержання термостійкої консистенції масла є те, щоб всі перелічені процеси пройшли у маслоутворювачі під час перемішування. Якщо ж вони закінчуються у моноліті масла після виходу масла з маслоутворювача, то під час отвердіння та структурування жиру можливе утворення дефектів консистенції: шаруватість, крихкість, низька термостійкість. Повна зміна фаз і кристалізація тригліцеридів є запорукою маслоутворення й термостійкості вершкового масла, одержаного методом пере­творення ВЖВ у вершкове масло.

Масло, виготовлене цим методом, має деякі переваги і в його якості. По-перше, воно має мінімальне обсеменіння мікрофлорою, бо всі операції технологічного процесу відбуваються в закритій сис­темі обладнання швидко і безперервно. По-друге, масло має більш виражений присмак пастеризації, бо не проводиться його промивка водою, а тому зберігаються смакові та ароматичні речовини. По-третє, у ньому менший вміст повітря, а тому не активізуються про­цеси окислення жиру. По-четверте, волога в маслі більше диспер­гована і тому недоступна мікрофлорі, а це підвищує стійкість про­дукту під час зберігання.

Метод перетворення ВЖВ в масло може здійснюватись не тільки під час використання масловиготовлювача, але й шляхом вакуумного перетворення, але цей метод ще не знайшов широкого промислового застосування. Треба відмітити, що за малих обсягів виробництва масла застосування методу виготовлення його пере­творенням ВЖВ не можна вважати раціональним, бо він потребує безперервного, тривалого циклу роботи всіх видів обладнання, без­перебійного забезпечення технологічної лінії як сировиною, так і санітарно-енергетичними засобами.

З цих причин підприємства з малими обсягами виробництва масла віддають перевагу методу збивання вершків у масло.

Дата добавления: 2015-07-08