Механическая обработка масла. Цель обработки — получение пласта однородной консистенции, регулирование содержания влаги, диспергирование ее до минимальных размеров и равномерное распределение.
Структура масляного зерна, его консистенция и размеры существенно влияют на процессы механической обработки. В отличие от масла оно обладает более рыхлой структурой и в нем содержится большое число отдельных и слипшихся жировых шариков с частично разрушенными оболочками. Зерно должно быть оформленное, иметь вид рассыпчатой массы, достаточно
твердой и упругой консистенции. Структура, консистенция и размеры зерна зависят от конструкции мас- лоизготовителя, режимов подготовки и сбивания сливок, их жирности. При повышенных температурах подготовки и сбивания сливок, их жирности зерно образуется более рыхлой, мягкой консистенции, повышенной влагоемкости. В пласт из такого зерна быстро врабатывается влага без достаточной степени диспергирования. И наоборот, при пониженных температурах— излишне твердой консистенции, округлой формы и даже с дефектом засаленности, который может усилиться при длительной механической обработке.
Конечное содержание влаги в масле определяется начальной влагоемкостью зерна (от 15 до 50%), зависящей от его размеров. Больший удельный вес приходится на поверхностную влагу в виде макрокапилляров между зернами, меньше заключено вовнутрь зерна. Регулирование или вработка влаги и ее диспергирование идут за счет поверхностной влаги. Крупное зерно содержит меньше влаги, чем мелкое с относительно развитой поверхностью. Влаги, заключенной внутри зерна, больше в крупном зерне.
Шичество оборотов маолоизготовшпеля
Рнс. 24. Кривая вработки влаги в масло в процессе механической обработки масляного зерна
Масло обрабатывают с помощью вальцов, лопастей, а в безвальцовых— за счет ударов о стенки. При вращении маслоиз- готовителя масло лопастями или стенками поднимается вверх, а затем отрывается и падает, ударяясь о стенки резервуара, спрессовывается. Сначала обработку несколько минут ведут при закрытых кранах, а затем, не останавливая маслоизготовитель, при открытых. После прекращения выделения влаги маслоизготовитель останавливают, отбирают из разных мест монолита среднюю пробу, определяют содержание влаги, по расчетам вносят недостающее ее количество и ведут обработку при закрытых кранах до полной ее вработки и диспергирования. Температура обработки масла в металлических маслоизготовителях регулируется орошением его водой.
Весь процесс обработки масла по М. М. Казанскому можно разделить на три стадии (рис. 24). На первой — зерна объединяются в рыхлый пласт масла, при этом они давят друг на дру1 га, поверхностная влага стекает и выпрессовывается из масла, отчего содержание ее понижается до 11—14%. Момент, соответствующий минимальному содержанию влаги, называется крити-
17—837 ческим. Содержание влаги в этот момент повышается с увеличением влажности зерна и уменьшением его твердости. При образовании пласта разрушаются протоки между зернами, которые распадаются на мелкие капли и капсулируются.
При сдавливании зерен завершается разрушение оболочек гидрофобизированных жировых шариков с выделением из них жидкого жира, который способствует капсулированию крупных капель влаги. Разрушается рыхлая структура масляных зерен, получается более компактная структура с возрастанием коагу- ляционных контактов между частицами дисперсной фазы. По достижении критического момента прекращается обильное вы- прессовывание влаги из пласта масла.
Во второй стадии под действием механической обработки разрушается структура масла, оно становится более влагоемким и начинает врабатывать влагу наряду с ее выпрессовыва- нием. Выпрессовывание происходит через имеющиеся капилляры, а удаление крупных капель — через свободную поверхность монолита.
Сначала процессы вработки и выпрессовывания влаги уравновешены, а затем с усилением размягчения масла начинает преобладать вработка воды. Одновременно происходи-; усиленное диспергирование крупных капель, которые при обработке вытягиваются, и, когда длина их превышает поперечник в 3—4 раза, они разделяются на несколько мелких.
Чтобы образовавшиеся мелкие капли были достаточно устойчивыми, необходимо иметь оптимальное соотношение в масле твердой и жидкой фаз жира, достаточно эффективную вязкость консистенции. Во время обработки происходит постепенное уменьшение степени непрерывности водной фазы. Происходит дальнейшее формирование структуры масла: частичное разрушение элементов кристаллической структуры отвердевшего жира, завершается смена фаз, равномерное распределение в монолите жидкой и твердой фаз жира, дальнейшее выделение жидкого жира, некоторая вработка и диспергирование газовой фазы. Структура приобретает гомогенность, увеличивается количество коагуляционных связей, масло приобретает более пластичную консистенцию.
На третьей стадии обработки значительно повышается вла- гоемкость масла, поэтому увеличивается вработка влаги и почти полностью прекращается ее выпрессовывание. Усиленно происходит диспергирование капель. Процесс обработки прекращают по достижении в масле желаемого содержания влаги и образования сухой поверхности монолита. Одновременно с влагой происходит вработка газа с его диспергированием. В летнем масле содержание воздуха выше, чем в зимнем, что связано с большим содержанием в нем жидкого жира. В процессе обра ботки происходит переход коллоидных веществ плазмы иа поверхность раздела плазмы с жировой фазой.
Продолжительность каждой стадии обработки зависит от химического состава и фазового состояния жира, консистенции зерна, температуры и факторов механического воздействия. Чем больше легкоплавких глицеридов входит в состав жира, тем труднее получить масляное зерно достаточной твердости, и, наоборот, чем больше удельный вес тугоплавких глицеридов, тем выше получается твердость зерна. Поэтому для нивелирования сезонных изменений в химическом составе жира и получения зерна хорошей консистенции необходимо применять ступенчатые режимы подготовки сливок, регулировать температуру и степень механического воздействия при обработке масла. Для зерна из летних сливок требуется меньшее механическое воздействие при обработке масла, чем для зерна из зимних сливок.
С повышением кислотности сливок и приближением ее к изоэлектрической точке белка уменьшается степень его набухае- мости, а следовательно, и количество влаги в масле, удерживаемое белковой фазой. Понижается влагоемкость масла также при повышении температуры пастеризации в связи с изменением гидратации белка.
В цилиндрических безвальцовых маслоизготовителях обработка длится 15—25 мин летом и 30—50 мин зимой. В конусных и конических маслоизготовителях после критического момента обработки сначала поддерживают температуру орошения 18—20, а затем 20—22 °С. Обработку начинают на малой скорости, а затем по мере размягчения масла ее увеличивают.
Из цилиндрических безвальцовых маслоизготовителей масло выгружают в специальные тележки с высокими бортами, кото- 1 рые подставляют под люк маслоизготовителя. Выгружать масло можно также пневматически. Для этого к концу обработки температуру масла повышают до 18—20°С и в маслоизготовитель нагнетают воздух давлением 0,02 МПа, под действием которого размягченное масло легко вытесняется через кран для спуска пахты. При такой выгрузке продукт содержит меньше воздух" сама разгрузка осуществляется быстрее.
Влияние обработки на стойкость масла связано с распределением водной фазы. Масло с хорошо диспергированной влагой недоступно для развития микроорганизмов, плесени.
17*
При диспергировании капли плазмы одновременно осветляются вследствие притяжения частиц альбумина и коллоидного казеина жировой фазой. Полное осветление наступает при очень малых размерах капель, когда образуются тонкие мембраны и суспензированные вещества соприкасаются с границей раздела вода — жир. Одновременно с осветлением плазма освобождается и от микрофлоры.
В то же время тонкое диспергирование влаги приводит к увеличению поверхности раздела фаз влага — жир, на которой активизируются химические процессы. Кроме того, при достижении тонкого диспергирования влаги, связанного с длительной обработкой масла, оно обогащается воздухом, что способствует ускорению окислительных процессов и может стать причиной засаленности, олеистости и других дефектов.
Плазма содержит естественные защитные вещества — антиокислители. Поэтому тонкое диспергирование плазмы при обработке в значительной мере уменьшает опасность возникновения в масле окислительных процессов. Антиокислители проявляют себя тем активнее, чем больше поверхность раздела между фазами. Однако следует учитывать, что при использовании низкокачественного сырья и особенно при наличии в плазме металлов — катализаторов окислительных процессов — высокая степень ее дисперсности сказывается отрицательно,
В Новой Зеландии и других странах применяют обработку масла под вакуумом или в атмосфере инертных газов. Содержание воздуха в продукте при этом понижается до 0,1%, благодаря чему он приобретает более плотную консистенцию. Это способствует повышению стойкости масла против химических процессов и плесневения, в особенности если такая обработка совмещается в дальнейшем с герметической упаковкой. Однако при слишком высоком вакууме на третьей стадии обработки в масле могут образоваться капли свободного жира, так как жидкий жир, который удерживается поверхностью воздушных пузырьков, после удаления воздуха становится свободным и собирается в капли.
Гомогенизацию масла рекомендуется проводить при использовании безвальцовых маслонзготовителей, не всегда обеспечивающих достаточно однородную консистенцию и удовлетворительное распределение влаги в свежевы- работанном продукте, а также при выпуске в реализацию мелкофасованного масла. Масло гомогенизируют в текстураторах типа М6-ОГА производительностью 400—800 кг/ч. Предварительно его выдерживают 1—3 ч в цехе или холодильной камере для уплотнения консистенции. Затем масло порциями по 6—8 кг загружают в бункер гомогенизатора, где оно захватывается двумя шнеками и продавливается между ножами вращающегося ротора, а затем через диафрагму наконечника, после чего выходит через прямоугольное отверстие в ящик. В процессе обработки температура масла повышается на 2—3°С, оно приобретает плотную пластичную консистенцию с тонко распределенной влагой. В зависимости от твердости масла сменой роторов и изменением величины диафрагмы регулируют интенсивность механической обработки. Зимой, при более тугоплавком молочном жире, интенсивность механической обработки увеличивают, летом, при более легкоплавком жире, снижают.