Особенности состава, свойств и качества сливочного масла разных методов производства

18-04-2014, 00:26

С момента появления альтернативного (классическому) метода производства сливочного масла, предложенного нашим соотечественником В. А. Мелешиным в 1934 г. и до настоящего времени не превращаются диспуты между его сторонниками и оппонентами. Изыскивается масса самых неожиданных аргументов и «за» и «против». В свое время находились радикалы, которые жестко требовали сдать метод производства масла сбиванием сливок в «архив», apгументируя тем, что «если вы за бочку, значит — за капитализм». Во времена расцвета в СССР космополитизма это было небезобидно. Так или иначе, но к 1970 г. выработка сливочного масла новым методом достигла в стране - 76 % от общего объема производства И это при том, что в нем имелись явные недоработки: многоручного труда, практическое отсутствие автоматизации, были вопросы к консистенции и термоустойчивости, связанные с особенностью физической структуры вырабатываемого новым методом масла, проблематичность фасовки и пр Все это компенсировалось оперативностью выработки продукта в течение рабочей смены, более скромными потребностями в производственных площадях, универсальной возможностью выпуска всего существующею ассортимента масла из коровьего молока и большим потенциалом его развития в перспективе, обеспеченностью маслозаводов технологическим оборудованием отечественного изготовления и пр.
Вместе с тем к середине 1970-х гг. в мире появилось много современных моделей маслоизготовителей непрерывного действия и скомплектованных на их основе высокопроизводительных автоматизированных комплексов технологического оборудования для выработки сливочного масла методом сбивания сливок. И маслоделам России нужно было в очередной раз определиться, как развивать отечественное маслоделие. Научные данные, характеризующие сравниваемые методы производства масла, отсутствовали. В связи с этим во ВНИИMCe с ведома Минмясомолпрома России были развернуты комплексные исследования (описаны в предыдущем разделе), всесторонне раскрывающие преимущества и недостатки сравниваемых методов производства сливочного масла, включая их экономические показатели, особенности технологии и производства в целом, данные о составе, физической структуре и качестве, хранимоспособности и другие показатели масла, вырабатываемого разными методами. При этом были получены интересные, оригинальные результаты, не имеющие аналогов за рубежом. Такая работа была посильна только ВНИИМСу как координатору в стране научных исследований в области маслоделия.
Полученные экспериментальные научные данные, при безусловном использовании литературного материала отечественных и зарубежных ученых, стали основанием для формулирования отделом маслоделия ВНИИМС в середине 1980-х гг. предложения об одновременном развитии в нашей стране обоих существующих методов производства сливочного масла сбиванием сливок с использованием маслоизготовителей периодического и непрерывного действия (CC МПД и МНД) и преобразованием высокожирных сливок (ПВЖС).
Технологические особенности существующих методов производства сливочного масла. Систематизация существующих аппаратурных схем производства сливочного масла по общности технологического процесса и анализ большого количества данных о составе масла, его физической структуре, потребительских показателях и так далее свидетельствуют о том, что в настоящее время в мире существуют два признанных принципиально разных метода:
• сбиванием холодных (6...12 °С) заранее подготовленных сливок средней жирности в маслоизготовителях периодического (традиционная схема) и непрерывного действия;
• преобразованием горячих высокожирных сливок (жира — 61,5...82,5 %) в масло посредством интенсивной термомеханической обработки в маслообразователях.
Технологические схемы производства сливочного масла существующими методами иллюстрируются рис. 31.
Сравниваемые методы производства сливочного масла различаются главным образом условиями выделения жировой фазы:
• в первом случае жировую фазу выделяют из сливок жирностью 28...55 % при температуре 12...14 °С, то есть при температуре ниже точки отвердевания основной массы глицеридов молочного жира посредством интенсивного механического воздействия. Жировая фаза при этом выделяется в виде отдельных жировых «комочков» различной величины (2...5 мм) — масляного зерна в качестве промежуточного продукта, который затем отделяют от плазмы сливок (пахты), спрессовывают в монолит и пластифицируют;
• во втором случае жировую фазу выделяют в горячем состоянии сепарированием — сначала молока, а затем полученных сливок (м. в. жира — 30...35 %). Получаемые в результате сепарирования в качестве промежуточного продукта высокожирные сливки, соответствующие по содержанию компонентов вырабатываемому маслу (м. д. жира — от 61,5 до 82,5 %), в масло преобразуют посредством быстрого охлаждения от 60...70 °С до температуры ниже точки отвердевания основных групп глицеридов молочного жира (12...17 °С) при интенсивном механическом перемешивании В этих условиях активно происходят процессы разрушения жировой дисперсии, отвердевания глицеридов в молочном жире, что обусловливает полноту обращения фаз жировой дисперсии. Дисперсия типа М/В преобразуется в дисперсию типа В/М, характерную для сливочного масла.

Продолжительность производственного цикла при выработке масла методом сбивании сливок составляет практически сутки. При выработке масла методом преобразования высокожирных сливок технологический процесс осуществляется в непрерывном потоке. Продолжительность производственного цикла от приемки молока до получения масла составляет 1,0...1,5 ч, а процесс маслообразования (то есть преобразования высокожирных сливок в масло) непосредственно в аппарате — 180...240 с.
При изготовлении масла сбиванием сливок, при котором большинство технологических операций (исключая пастеризацию сливок) осуществляется при температуре ниже точки отвердевания основной массы триглнцеридов(4...17 °С), структурные элементы масла формируются на основе жировых шариков в процессе физического созревания сливок, то есть в состоянии покоя. Степень отвердевания жира при этом достигает 32—35 % и более. При последующем сбивании сливок в кристаллизацию вовлекается дополнительное количество триглицеридов, находящихся в переохлажденном состоянии к концу процесса созревания. Степень отвердевания жира и свежевыработанном масле с учетом этого на выходе его из маслообразователя, по данным А. П. Белоусова, составляет до 45...48 %. Масло при этом имеет твердообразное состояние с характерной для него «зернистой структурой».
При выработке масла преобразованием высокожирных сливок все технологические операции осуществляются при температуре, превышающей точку плавления глицеридов (60 °С и выше). И только на конечной стадии процесса маслообразования их охлаждают до 12...17 °С, то есть ниже точки массовой кристаллизации глицеридов. В связи с высокой скоростью охлаждения, степень отвердевания жира, поданным отдельных исследователей, составляет всего 15...21 %. Остальные триглицериды, способные кристаллизоваться в этой температуркой зоне, находятся в переохлажденном состоянии. Они выкристаллизовываются и отвердевают уже после выхода продукта из маслообразователя, то есть в таре. Интенсивность процесса кристаллизации глицеридов и тип формирующейся «гомогенной структуры» характеризуют скорость отвердевания продукта в таре и величину повышения его температуры.
Таким образом, к моменту получения сливочного масла (температура 12—17 °С) сбиванием сливок кристаллизация глицеридов (способных кристаллизоваться в этой температурной зоне) завершается практически полностью, а при изготовлении ПВЖС — только частично Вследствие этого в первом случае масло на выходе из маслоизготовителя находится в твердообразном состоянии, во втором — представляет легкоподвижную текучую массу. Различия процессов маслообразования предопределяют особенности формирования и тип структуры продукта, его реологические характеристики, механические показатели и соответственно консистенцию.
Характерный состав и физические свойства, качество сливочного масла разных методов производства. Принципиальные различия условий маслообразования анализируемых методов производства сливочного масла предопределяют различие аппаратурного оформления технологического процесса, а следовательно, состава и свойств вырабатываемого масла. Особенности состава, свойства, качество сладко-сливочного (непромытого) масла, выработанного разными методами, поданным автора, приведены в табл. 13.

При незначительных различиях массовых долей жира и воды количество COMO (сухого обезжиренного молочного остатка) в масле, полученном методом преобразования высокожирных сливок, как видно из табл. 13, имеет устойчивую тенденцию к повышению (на 11,1 и 33,0 %) по сравненное полученным в маслоизготовителях непрерывного и периодического действия, соответственно. При равнозначных условиях производства масла это привадит к снижению удельного расхода молока-сырья.
Уменьшение газовой фазы в масле, вырабатываемом методом преобразования высокожирных сливок, повышает его плотность и снижает «рыхлость», характерную для масла, полученного методом сбивания сливок, особенно при использовании непрерывнодействующих маслоизготовителей. Снижение газовой фазы положительно сказывается на пластичности консистенции масла и его хранимоспособности, а иногда (при неблагоприятных санитарных условиях в масло цехе) и на запахе масла, его качестве в целом.
Haблюдаемые различия состава масла предопределяются особенностями их технологии, поэтому являются характерными для сравниваемых методов производства.
Показателем, подтверждающим наличие отличительных особенностей в физической структуре сливочного масла сравниваемых методов производства, является состояние жировой дисперсии.
В масле, выработанном метолом преобразования высокожирных сливок, как видно из таблицы, содержится значительно больше неповрежденных жировых шариков, которые при разделении фаз переходят в плазму. Именно этим можно объяснить сравнительно медленную и неполную отделяемость белка при вытапливании жировой фазы (при перетопке) мобильное пенообразование в случаях использования масла для жарения.
Определяющее влияние на состояние жировой дисперсии и сохранение целостности жировых шариков в масле разных методов производства оказывают особенности процесса маслообразования, включая:
• возможность использования жировых шариков разных размеров при сбивании холодных (созревших) сливок и получении высокожирных сливок сепарированием горячих сливок;
• принципиальное различие процессов кристаллизации глицеридов молочного жира при сбивании холодных сливок с частично отвердевшим жиром (30...35 %) и скоротечно быстром охлаждении горячего расплава деструктурированной массы высокожирных сливок.
От метода производства также зависит состав масла и пахты. При физическом созревании сливок, по данным некоторых исследователей, имеет место инактивация оболочечных веществ жировых шариков и значительный переход их в пахту. Одновременно в пахту переходит значительное количество фосфолипидов, в том числе лецитина, что естественно снижает содержание этих веществ в масле. При выработке сливочного масла методом преобразования высокожирных сливок указанные вещества преимущественно остаются в масле. Эго соответственно сказывается на составе плазмы, влияет на вкус и запах сливочного масла, биологическую полноценность масла и пахты.
Органолептическая оценка сладко-сливочного масла (жира — 82,5 %), выработанного разными методами из одной партии сливок, иллюстрирует тенденцию улучшения выраженности вкусового букета его в масле, выработанном методом преобразования высокожирных сливок. Это отчасти можно объяснить увеличением в масле этого метода производства СОМО, дисперсности плазмы в монолите продукта и др.
Характерной особенностью масла, выработанного методом сбивания сливок, поданным автора, является недостаточная связность структуры и «рыхлость» монолита; термоустойчивость хорошая.
Особенности жирно-кислотного состава сливочного масла, изготовленного разными методами. Показатели состава и качества сладко-сливочного масла (с м. д. жира 82,5 %), выработанного из одной партии сливок (жирностью 30...32 %) методами ПВЖС и CC в маслоизготовителе периодического действия, поданным исследований автора, приведены в табл. 14.

По данным исследований, степень использования сухого обезжиренного молочного остатка (COMO) в масле, при выработке метопом преобразования высокожирных сливок (ПВЖС) на 9...10 % выше, чем при выработке масла сбиванием сливок (СС). Содержание COMO в получаемой при этом пахте, наоборот, ниже. Содержание лактозы в масле, выработанном методом ПВЖС, на 10 % выше, чем в масле метода CC, а в пахте соответственно наоборот, на 20 % меньше.
Фосфолипиды сливок распределяются между маслом и пахтой примерно в соотношении 1:2. При этом замечена тенденция увеличения этих соединений на 20 % в пахте, получаемой методом CC за счет соответствующего уменьшения их в масле. Содержание фосфолипидов в списочном масле, изготовленном методами ПВЖС и CC, составило соответственно 1328 и 1244 мг/кг. а в пахте — 602 и 707 мг/кг. Следовательно, пахта, полученная при выработке масла методом CC, более насыщена фосфолипидами по сравнению с пахтой метода CC.
Холестерина несколько меньше в масле, выработанном методом ПВЖС, — 1435 мг/кг против 1722 мг/кг в масле, изготовленном методом CC. В получаемой при этом пахте холестерина намного меньше: 192 и 144 мг/кг соответственно. Большая часть холестерина, содержащегося в сливках, переходит в масло. При выработке масла методами ПВЖС и CC в него соответственно переходит из сливок 90...92 и 70...80 % холестерина.
В использованных исходных сливках и выработанном из них масле идентифицированы 13 монокарбонильных соединений. В масле, изготовленном методами ПВЖС и CC имело место некоторое дифференцирование их фракций. Однако это требует дополнительных углубленных исследований и систематизации.
Принципиальных различий состава жирных кислот в жировой фазе масла и пакты не установлено, за исключением тенденции увеличении насыщенных высокоплавких жирных кислот, особенно пальмитиновой, в масле, полученном методом CC.
Количество летучих жирных кислот, как видно из табл. 14, в образцах жира, полученного из масла, несколько выше, чем из сливок (контроль). Однако в образцах жира из масла, выработанного методом ПВЖС, этот показатель выше, чем в сливках (контроль) на 5...7 %, а в масле, полученном методом CC, — на 15...16 %. Это согласуется сданными исследования жира из пахты. Содержание летучих жирных кислот в жире из пахты, полученной при выработке масла методами ПВЖС и CC увеличено по сравнению со сливками на 9...10 и 19...20% соответственно. Значительное увеличение кислот этой группы в масле метода CC, по-видимому, является следствием биохимических процессов при подготовке сливок к сбиванию («созреванию»).
Содержание ненасыщенных жирных кислот в образцах жира из масла и пахты независимо от метода производства снижалось по сравнению с исходными сливками. Это обусловило снижение суммы летучих и ненасыщенных жирных кислот. Одновременно следует заметить, что снижение кислот этой группы в масле, выработанном методом ПВЖС, составило 2 % против 6...7 % в масле, полученном методом CC. В образцах жира из пахты, полученной при выработке масла методами ПВЖС и CC, содержание ненасыщенных жирных кислот соответственно ниже на 3 и 10 %. Частичное снижение жирных кислот этой группы можно объяснить их окислением в процессе производства. Более заметное снижение жирных кислот этой группы в масле и пахте метода CC следует объяснить следствием процесса длительного созревания сливок.
Количество насыщенных высокоплавких жирных кислот в образцах жира, выделенных из масла и пахты, независимо от метода производства имеет тенденцию к увеличению по сравнению с исходными сливками. В жире из масла и пахты, полученных методом ПВЖС, количество жирных кислот этой группы превышает содержание их в исходных сливках на 1,1 и 2,9%, а в образцах жира из масла и пахты метода CC соответственно на 3,2 и 5,4 %.
Таким образом, установлено, что в процессе производства масла разными методами имеется тенденция направленного использования отдельных групп жирных кислот. Степень использования ненасыщенных жирных кислот несколько снижается при одновременном увеличении насыщенных. Это более заметно выражено для масла, вырабатываемого метолом CC. в котором количество насыщенных жирных кислот увеличилось по сравнению с исходными сливками на 4,1 %, а содержание ненасыщенных снизилось на 6,3 %. В масле, полученном метолом ПВЖС, соответствующие показатели равны 1,1 и 1,9 %. Наблюдаемое различия незначительны. Однако общая разница насыщенных и ненасыщенных жирных кислот для масла, полученного метопом ПВЖС, составляет 3,0 %, а для масла, полученного методом CC, соответственно 10,4%, то есть более чем в 3 раза. Это уже может доказывать определенное практическое влияние «Относительные потери» ненасыщенных жирных кислот примерно в 2 раза превышают увеличение количества насыщенных. Следовательно, жирно-кислотный состав масла независимо от метода производства «сдвигается» в сторону повышения групп высокоплавких насыщенных жирных кислот(за счет общего снижения ненасыщенных жирных кислот на 0,9 и 3,8 % для масла, полученного методами ПВЖС и CC соответственно).
Жирно-кислотный состав пахты, получаемой при выработке масла разными методами, также различается, что наряду с другими факторами обусловливает различие свойств и пищевой ценности. Исследованиями автора подтверждено, что пахта, особенно получаемая при выработке масла методом CC, является биологически ценным продуктом, и ее следует полностью использовать на пищевые цели, при этом лучше свежей и в натуральном виде.
Принципиальных различий в характере термограмм нагревания жира, выделенного из сливок, масла и пахты, не установлено. Для образцов жира из пахты и масла, полученного метолом CC. замечена тенденция смещения пиков плавления высокоплавких глицеридов на 1...2 °С в сторону увеличения по сравнению с жиром из сливок. В связи с этим можно ожидать некоторого смешения физических характеристик и потребительских показателей масла, выработанного методом CC, в частности повышения тугоплавкости и термоустойчивости, что согласуется с практическими наблюдениями.
Комплексными исследованиями установлено, что при быстром охлаждении жира формируются смешанные кристаллы жира При медленном охлаждении во всех образцах жира образовывались достаточно крупные кристаллы, типичные для молочного жира, — сферолиты. Данные исследований образцов жира из пахты не позволяют пока однозначно судить о различиях глицеридного состава; требуется дополнительное исследование.
Следует отметить, что при охлаждении образцов жира из пахты образовывались более крупные сферолиты по сравнению с жиром из сливок и масла. Это свидетельствует о наличии в нем высокоплавких насыщенных триглицеридов, которые способны образовывать более крупные кристаллы, что можно объяснить химической однородностью кристаллизующихся групп и их меньшей растворимостью в жидкой части жира. Эти данные согласуются с результатами исследования жирно-кислотного состава, согласно которым количество насыщенных жирных кислот в жире из пахты больше, чем в жире исходных сливок и масла.
Полученными данными иллюстрируется влияние метода производства масла на использование компонентов сливок, в том числе направленное использование отдельных жирных кислот.
Преимущества и недостатки производства сливочного масла методами сбивания сливок и преобразования высокожирных сливок изложены в табл. 15.