Каталог оборудования

Новости

Оборудование производства GEA Westfalia и Alfa Laval

ТЕПЛОВАЯ ОБРАБОТКА СЛИВОК 

Обоснование режимов тепловой обработки сливок 
для выработки различных видов масла

Пастеризация сливок в нашей стране является обязательной технологической операцией при изготовлении любого вида масла.

В процессе тепловой обработки уничтожаются микроорганизмы, инактивируются ферменты, сливки приобретают соответствующий вкус пастеризации и частично затушевываются нежелательные привкусы в сливках.

Процесс пастеризации считается эффективным в том случае, если уничтожается 99,9% микроорганизмов, содержащихся в сливках. Сливки следует пастеризовать при более высоких температуpax, чем молоко, так как они медленнее прогреваются вследствие низкой теплопроводности молочного жира, а также для полной инактивации ферментов. Известно, что нативная липаза инактивируется при нагревании до 80°С, а липаза бактериального происхождения при температуре, превышающей 85°С.

Для повышения качества масла, вырабатываемого способом преобразования высокожирных сливок, необходимо создать стабильный режим работы линии, получить высокожирные сливки постоянного состава, чему способствует сепарирование в состояний устойчивой эмульсии. Для этого не следует допускать подсбивания молока и сливок, в частности при их транспортировании а также необходимо избегать длительного хранения молока и сливок при низкой температуре. Пастеризовать сливки необходимо только один раз непосредственно перед получением высокожирных сливок (см. гл. IV).

Сливки целесообразно пастеризовать в трубчатых пастеризаторах. Не рекомендуется использовать для этой цели пастеризаторы с вытеснительными барабанами, так как вследствие воздействия лопастей часть жировых шариков гомогенизируется, увеличивается количество мелких жировых шариков, трудно поддающихся сепарированию и вызывающих повышенный отход жира в пахту. Одновременно происходит и частичная коалесценция (слияние) жировых шариков. При нагревании сливок в трубчатых пастеризаторах не происходит гомогенизации жировых шариков и коалесценция при этом меньше (табл. 9).

Таблица 9

Для каждого вида масла существует свой режим пастеризации, обеспечивающий оптимальные условия получения масла высокого качества. В производстве сладкосливочного, любительского и крестьянского масла температура пастеризации сливок 85-90°С. При изготовлении вологодского масла пастеризацию сливок проводят при 95-98°С с обязательной выдержкой в закрытой системе в течение 10 мин при температуре пастеризации. Выдержка сливок необходима для накопления ароматических веществ, сообщающих маслу вкус и аромат высокопастеризованных сливок. При отсутствии явно выраженного вкуса и аромата вологодское масло переводят в сладкосливочное.

Целесообразность выдержки сливок подтверждает выработкa масла, проведенная нами на семинаре-сработке на маслозаводе в г. Умани, УССР.

Сливки, отсортированные по пробе на выраженность вкуса пастеризации, были разделены на две части. Одну часть пастеризовали при 98°С с выдержкой 10 мин, а другую часть без выдержки. Вся последующая обработка сливок и превращение их в масло в обоих вариантах были одинаковыми. Дегустации отобрали образцы вологодского масла, выработанного из сливок с выдержкой 10 мин при температуре пастеризации и образцы без выдержки. Оценка проводилась методом закрытой экспертизы и показала следующее: все образцы масла, изготовленные из сливок с 10-минутной выдержкой, были отнесены к вологодскому маслу, как имеющие характерный вкус и аромат высокопастеризованных сливок. В образцах масла, выработанного из сливок без выдержки, отсутствовал выраженный аромат высокопастеризованных сливок и они не были отнесены к вологодскому маслу.

При 10-минутной выдержке сливок при температуре пастеризации накапливаются ароматические вещества, в основном сульфгидрильных групп (-SH), образующихся в результате частичного восстановления серусодержащих аминокислот (циетина, метнонина), входящих в белковую оболочку жировых шариков.

Реакция образования сульфгидрильных групп может быть доказана на примере цистина, который восстанавливается в цистеин, имеющий лабильные сульфидрильные группы:

Группы (- SH) понижают окислительно-восстановительный потенциал плазмы сливок и масла и являются антиокислителями, т. е. веществами, тормозящими окислительные процессы порчи масла. Поэтому в производстве масла, предназначенного для длительного хранения следует принимать температуру пастеризации, превышающую 90°С, так как при этом больше накапливается сульфгидрильных групп.

В производстве кислосливочного масла сливки пастеризуют при 85-90°С. Нецелесообразно повышать температуру выше 90°С, так как образующиеся группы (-SH) при высокотемпературной пастеризации могут в дальнейшем вызвать восстановление диацетила до ацетоина, т. е. уменьшить выраженность аромата кислосливочного масла, который в основном определяется наличием диацетила. Аромат кислосливочного масла будет затушевываться ароматом пастеризации. Повышение температуры пастеризации сливок с 85 до 95°С вызывало в готовом продукте снижение содержания диацетила на 0,012 мг%.

Для повышения качества вырабатываемого масла проводят только однократную пастеризацию, так как многократная пастеризация ухудшает качество масла. Исследования сливок, подвергавшихся различной термомеханической обработке (пастеризация сливок на заводе - однократная; пастеризация в сепараторном отделении и заводе - двухкратная; пастеризация в сепараторном отделении и дважды на заводе - трехкратная), показали, что количество белка, адсорбированного жировыми шариками, в пересчете на 100 г жира (белковое адсорбционное число) снижается на 30-40% при двух- и трехкратной пастеризации по сравнению с однократной. Уменьшение толщины адсорбционного слоя жировых шариков отрицательно сказывается на процессе маслообразования и вызывает ухудшение консистенции масла (может быть "грубая" консистенция).

При выборе температуры температуры пастеризации большое значение имеет качество сливок. Сливки, бактериально обсемененные по редуктазной пробе), необходимо пастеризовать при более высокой температуре; сливки, имеющие металлический привкус, не следует нагревать до высоких температур, так как это может усилить пороки и придать маслу металлический привкус. Для таких сливок рекомендуется снижать температуру пастеризации до 75°С с соответствующим удлинением выдержки сливок при пастеризации до 10 мин. В зимний период вкус сливок становится менее выраженным и температуру пастериризации повышают до 92-94°С.

На 53 сессии Генеральной ассамблеи международной молочной федерации было отмечено, что в последнее время общей тенденцией является использование в технике производства молочных продуктов более высоких температур. Изучению вопроса высокотемпературной пастеризации сливок в производстве масла за последние годы посвящено много работ как в нашей стране, так и за рубежом.

Влияние пастеризации сливок на свойства масла обычно рассматривают с позиций микробиологического, биохимического и органолептического изменений.

Повышение температуры пастеризации сливок с 85 до 96°С в производстве сладкосливочного масла способом непрерывного сбивания оказало благоприятное влияние на органолептические и микробиологические попоказатели продукта (оценки масла по вкусу и запаху повысились в среднем на 1,0 балл), общее количество микроорганизмов и протеолитичееких бактерий уменьшилось.

Повышение температуры пастеризации улучшает реологические показатели готового продукта, в частности уменьшается количество вытекаемого жира из масла при 30°С (табл. 10), что может быть объяснено повышением скорости охлаждения сливок, в результате чего образуется больше мелких кристаллов жира. С уменьшением величины кристаллов и более равномерным их распределением повышается пластичность структуры, а развитая поверхность мелких кристаллов обладает большей адсорбционной способностью и смачиваемостью жидким жиром и тем самым препятствует его вытеканию из масла.

На Новоржевском заводе Псковской области установлена линия для высокотемпературной пастеризации сливок (рис. 1). В качестве аппарата, позволяющего поднимать температуру пастеризации до 105-120°С, использован маслообразователь ТОМ в комплекте с пластинчатым регенератором. В рубашки двух нижних цилиндров маслообразователя подают пар. Верхний цилиндр, вытеснительный барабан из которого удален, используют как выдерживатель сливок.

Применение высокотемпературной пастеризации сливок в производстве вологодского масла на Новоржевском заводе способствовало улучшению балльной оценки по вкусу и запаху в среднем на 0,6 балла и показало наличие преимущества в техническом плане: использование тепла горячих сливок создает экономию пара, поэтому общий расход пара на 1 т вологодского масла почти не увеличивается; отсутствие выдержки сливок позволяет сократить потребность в емкостях и организовать переработку сливок в закрытом потоке.

Таблица 10.

Тепловую обработку сливок при температурах, превышающих 100°С, широко применяют на заводах Белоруссии, что позволило значительно улучшить качество сливок и сливочного масла. Выработка сливочного масла высшего сорта после внедрения высокотемпературной тепловой обработки сливок повысилась на 4,8-6,7%.

Рис. 1. Схема высокотемпературной пастеризации:
1 - бак; 2 - центробежный насос; 3 - пластинчатый регенератор; 4 - маслообразователь ТОМ.

Проведенное Рочерсом (Австралия) производственное испытание влияния температур 115,5, 126,6 и 137,7°С показало, что обработка сливок при 126,6°С увеличивала получение масла с оценкой 94 балла. Стойкость такого масла была удовлетворительной, но в случае применения тепловой обработки сливок при 137 градусах Цельсия окисление жира в масле происходило быстрее и масло получало более низкую балльную оценку после хранения его в течение 6 месяцев.

За рубежом высокотемпературную пастеризацию сливок применяют и при производстве кислосливочного масла. В ГДР кислосливочное масло вырабатывают способом непрерывного сбивания из сливок 39-44% жирности, пастеризованных в пластинчатых аппаратах - непосредственно паром при 105-106 градусах С. В случае выработки марочного и столового кислосливочного масла способом прерывного сбивания используют сливки 36--38% жирности, пастеризованные при 95-105 градусах С.

В ЧССР сливки пастеризуют при 90-95°С. В Венгрии при производстве сливочного масла сливки пастеризуют при 90-92°С. В ФРГ в зависимости от времени года температура пастеризации сливок 95- 110°C.

Итак, в нашей стране и в мировом маслоделии отчетливо вырисовывается тенденция к применению значительно повышенных температур тепловой обработки сливок, предназначенных для производства масла.

Вещества, влияющие на вкус и аромат пастеризации

Привкус пастеризации в молоке и молочных продуктах обусловливается сульфгидрильными группами (-SH), образующимися за счет восстановления серусодержащих амино кислот (цистина, метионина и др.) под действием повышенных температур пастеризации. Химизм протекающих при этом изменений был представлен выше.

Анализ накопления сульфгидрильных групп в продукте в зависимости от температуры нагревания исходного сырья свидетельствует о том, что их максимальное количество наблюдается при 85-90°С. Последующее повышение температуры приводит в ряде случаев к снижению в продукте содержания сульфигидрильных групп, в то время как интенсивность вкуса пастеризации усиливается. Это указывает на то, что не только одни сульфигидрильные группы ответственны за аромат пастеризации.

Василисин установил, что специфический привкус пастеризации вологодского масла обусловливается комплексом веществ, входящих в состав натурального молока и образующихся в процессе его тепловой обработки, свободными сульфгидрильными группами, свободными аминокислотами, продуктами взаимодействия аминокислот с сахарами (меланоидиновыми соединениями), карбонильными соединениями и др. Для установления связи между наличием сульфигидрильных групп и специфическим вкусом пастеризованных молока, сливок и вологодского масла Чеботаревым использована нитро-пруссидная проба (Паттон и Джозефсон).

Методика выполнения пробы состоит в следующем. В пробирку к 5 мл молока или сливок, охлажденных в ледяной воде, добавляют кристаллический сернокислый аммоний до насыщения, затем приливают 5 капель 5-% раствора нитропруссида натрия. Смесь встряхивают и ставят в ледяную воду. К холодной смеси добавляют 5 капель гидрата окиси аммония. При наличии сульфгидрильных соединений содержимое пробирки приобретает розовый цвет, исчезающий через короткий промежуток времени.

Многократные наблюдения показывали постоянное наличие сульфгидрильных соединений в нагретом молоке и отсутствие их в сыром. Было установлено, что в зависимости от температуры пастеризации и продолжительности выдержки интенсивность окраски пробы изменяется, достигая наибольшей выраженности при температурах пастеризации 90-100°с. Выдержка при этих режимах не вызвала заметного усиления окраски пробы. Одновременно было установлено, что молоко, взятое с разных ферм и одинаково обработанное, показывало различия в интенсивности окраски, в то время как органолептическая оценка не отражала различий в выраженности вкуса пастеризации в разных пробах. Был использован новый метод определения сульфгидрильных групп с помощью титрования азотнокислым серебром. Сущность метода заключается в титровании раствора, содержащего сульфгидрильные группы, раствором азотнокислого серебра. Образуются нерастворимые меркаптиды, в результате чего изменяется электропроводность раствора, что регистрируется микроамперметром (метод часто именуют амперометрическим). Чеботарев установил, что амперометрическое титрование показывает наличие сульфгидрильных групп как в сыром, так и в пастеризованном молоке и в плазме масла. Содержание их колеблется в широких пределах. Содержание сульфгидрильных групп, способных реагировать с азотнокислым серебром, повышается при пастеризации. Однако по этому показателю, как считает Чеботарев, невозможно идентифицировать вологодское масло.

Василисин модифицировал метод амперометрического титрования для определения сульфгидрильных групп. Вместо вращающегося электрода он использовал вибрирующий и упростил электрическую схему за счет отключения внешнего напряжения.

Сущность метода следующая. 5 мл плазмы масла, выделенной из исследуемых образцов [при определении групп (-SH) в сливках - 5 мл сливок], смешивали с 25 мл трис-буфера рН 8 и после двух минутного перемешивания титровали 0,001М раствором азотнокислого серебра. По количеству израсходованного на титрование серебра рассчитывали количество свободных SH-групп. Василисиным предложена уточненная формула для расчета содержания групп (-SH) в масле (в мг/кг масла)

где 0,131 х 10-3- количество цистеина =НС1, соответствующее точно 9,001M раствору азотнокислого серебра, г;
Г - количество 0.001М раствора азотнокислого серебра, пошедшее на титрование, мл;
б-содержание сомо в масле, %;
в - содержание влаги в масле, %;
а - навеска плазмы, г;
К -поправочный коэффициент к 0.001М раствору азотнокислого серебра;
10 в четвертой степени - коэффициент для пересчета процентов в мг на 1 кг масла

На основании математической обработки данных но 103 образцам вологодского масла Василисиным установлена корреляционная связь между оценкой масла по вкусу и запаху и количествам сульфгидрильных групп с коэффициентам корреляции равным 0,65.

Таким образом, был разработан объективный метод оценки качества вологодского масла по содержанию в нем сульфгидрильных групп.

В последние годы в связи с развитием аналитических методов исследования установлена значительная роль лактонов в аромате сливок, подвергнутых термической обработке. Лактоны представляют собой циклические кетоны или внутренние эфиры оксикарбоновых кислот. Особо важное значение в формировании вкуса масла имеют бета-лактоны с 8, 10 и 12 углерода.

Лактоны образуются из соответствующих гамма и бета-оксикис лот, которые входят в состав триглицеридов в альфа-положении и гидролизуются панкреатической липазой в первую очередь. Триглицериды оксикислот содержат, примерно, 50% пальмитиновой, 18% миристиновой, 16% олеиновой, 6% стеариновой и следы низкомолекуляриых кислот.

Количественное содержание лактонов в масле зависит от технологических факторов его выработки. В молочном жире, выделенном из сырых сливок, лактоны обнаружены в виде следов. В ходе технологического процесса их количество значительно изменяется. Особенно увеличивается количество доминирующих в масле бета-С10, C12 и С14 лактонов. Очевидно, нагревание и гидролиз вызывают лактонизацию оксикислот, в результате чего содержание лактонов в масле увеличивается в несколько раз. Наибольшее содержание лактонов оказывается в сливках, нагретых при 140°С в течение 3 ч. Кузьминой установлено, что нагревание сырых сливок до 60, 90 и 120°С приводит к увеличению содержания лактонов в готовом продукте соответственно в 1,5; 2,2 и 3 раза. При этом с повышением температуры обработки сливок усиливается аромат и привкус пастеризации. Карбонильные соединения, в некоторой мере ответственные за аромат высокопастеризованных сливок, накапливаются интенсивнее при нагревании сливок до 120°С. Исходя из соображений усиления аромата пастеризации при высокотемпературной обработке, Кузьминой был предложен способ выработки масла из смеси сливок обычной температуры пастеризации (85-90°С) и сливок, нагретых до 120°С, с соотношением их в смеси 70:50 и 50:50. Масло изготовлялось на Опочецком маслосырзаводе Псковской области. Выработанное с добавлением стерилизованных сливок, оно по вкусовым показателям соответствовало ГОСТ 12860-67 "Масло вологодское" и дегустационная комиссия отметила, что добавление 30% стерилизованных сливок способствует улучшению вкуса и армата готового продукта.

Таким образом, в настоящее время в основном установлены вещества, влияющие на вкус и аромат пастеризации, наиболее интенсивно образующиеся при высокотемпературной тепловой обработке. Следовательно, в производстве масла повышенного качества необходимо использовать оптимально высокие температуры пастеризации.