Масложировая промышленность

Изменения, происходящие в сливочном масле во время хранения

Упрочнение структуры сливочного масла, выработанного методом сбивания сливок

Структура сливочного масла упрочняется в результате различных физико-химических процессов, протекающих в молочном жире с течением времени.

К этим процессам относятся:

  1. дополнительная кристаллизация глицеридов при наличии в свежевыработанном масле жира в переохлажденном состоянии;
  2. восстановление разрушенных тиксотропных (коагуляционных) связей между глицеридами, отвердевшими во время выработки при формировании коагуляционной структуры.

Упрочнение структуры за счет тиксотропных связей между кристаллами глицеридов называется тиксотропным упрочнением структуры или восстановлением структуры.

Упрочнение структуры происходит в результате постепенного увеличения числа контактов между твердыми частицами. В результате упрочнения структуры масло отвердевает без повышения температуры (изотермический процесс). Во время отвердевания при дополнительной кристаллизации глицеридов в масле должен присутствовать переохлажденный жир, способный кристаллизоваться.

Белоусов А.П. считает, что твердение масла происходит в результате рекристаллизации – в росте кристаллов наиболее устойчивых форм за счет распада менее устойчивых.

Во время кристаллизации глицеридов в молочном жире в состоянии покоя образуются крупные кристаллы молочного жира, что препятствует их свободной ориентации при структурообразовании.

Тиксотропное упрочнение структуры масла тормозится, если содержание жидкого жира увеличивается, например, после двукратной гомогенизации масла, что вызывает утолщение прослоек между частицами, участвующими в образовании структурных связей.

Важную роль в тиксотропном упрочнении структуры масла играют главным образом высокоплавкие глицериды.

Изменение прочности структуры масла определяют по изменению предельного напряжения сдвига и реологических показателей, характеризующих твердость масла.

Предельное напряжение сдвига сладкосливочного масла, выработанного методом сбивания сливок, обычно колеблется в пределах от 2,0 до 3,2 кПа, а выработанного методом преобразования высокожирных сливок, – от 3,0 до 10 кПа.

Реологические показатели твердости масла, характеризующие способность структуры масла оказывать сопротивление внедрению в толщину масла индепторов различной формы, измеряют разными методами: вдавливанием в масло диска с поперечным сечением 4 см2 со скоростью 0,33 мм/с (метод Хардера); путем погружения конуса определенной массы в течение 5 с (пенетрационный метод); путем измерения усилия, необходимого для продавливания (цилиндрического) образца масла через отверстие 0,33 мм/с (экструзионный метод); путем измерения усилия, прилагаемого при резании прямоугольного образца масла проволокой диаметром 0,3 мм (метод Осьминина). Твердость масла, измеренная методом резания, колеблется при температуре 120С в пределах от 52 до 107 г/см.

Твердость масла определяют после истечения различных сроков хранения. Твердость масла отражает суммарное влияние на упрочнение структуры масла фазовых превращений молочного жира и новых связей, возникающих между твердыми частицами.

Твердение масла ускоряется, если в свежевыработанном масле часть жидкого жира находится в переохлажденном состоянии и происходящая во время выдержки масла дополнительная кристаллизация накладывается на основной процесс – рекристаллизацию (увеличение тиксотропных связей) и следствием этого будет более высокая прочность кристаллической структуры масла.

Во время хранения масла при различных температурах упрочнение структуры происходит однотипно.

Твердение масла может завершаться в разные периоды времени с различной скоростью в зависимости от условий охлаждения масла во время вторичного структурообразования в монолите масла в состоянии покоя, температуры, сезона года и других условий. Чем больше содержится в масле после охлаждения жира в переохлажденном состоянии, тем выше скорость упрочнения структуры в начальный период хранения масла и выше значение предельного напряжения сдвига.

В летний период процесс твердения масла завершается в течение месяца, в зимний период продолжается свыше двух месяцев.

При этом масло в зимний период характеризуется более высокой твердостью.

Значительное влияние на процесс твердения масла после его выработки оказывает изменение его температуры. Процесс твердения ускоряется при повышении температуры в результате облегчения установления контактов между частицами вследствие усиления броуновского движения. При повышении температуры повышается подвижность кристаллов.

При температуре 15 0С в зимний период и 130С в летний структура масла упрочняется быстрее. Это явление можно объяснить тем, что при этих температурах достигается максимальное значение аутогезионного давления, характеризующего силу сцепления одинаковых молекул (когезия).

По данным многих авторов, наибольшее повышение твердости масла после его выработки происходит при температуре в пределах 13–160С. Эта температура совпадает с температурой, при которой аутогезия масла достигает максимальной величины 12–13 0С для летнего и 15–16 0С – для зимнего масла.

При температуре хранения 15 0С кристаллы глицеридов быстро ориентируются относительно друг друга, что приводит к усилению действия вандерваальсовских сил при взаимодействии твердых частиц и увеличению скорости упрочнения структуры.

При температуре 150С процесс твердения масла, выработанного методом сбивания сливок в маслоизготовителе непрерывного действия, происходит интенсивно в течение первых 4–8 часов и длится 48 часов.

Предельное напряжение сдвига составляет через 4, 8, 24, 48 часов соответственно 0,85; 1,36; 3,29; 4,07 кПа.

По мере снижения температуры масла при хранении упрочнение его структуры приостанавливается, так как ориентация кристаллов становится невозможной из-за высокой вязкости дисперсионной среды.

При температуре ниже минус 4 0С полностью прекращаются процессы, приводящие к упрочнению структуры (своеобразное консервирование структуры).

Изменяя температуру масла в начальный период хранения, можно воздействовать на формирование его структуры и консистенцию. Поэтому, изменяя условия хранения масла, можно использовать их как дополнительное средство регулирования структуры и консистенции масла.

Во время хранения масла при минусовых температурах отсутствуют процессы, приводящие к перекристаллизации глицеридов обратимости структурообразования, возможна только дополнительная кристаллизация глицеридов.

Изменение степени дисперсности капель плазмы в масле

Масло, поступающее на хранение после выработки, содержит капли плазмы различных размеров. Степень дисперсности плазмы в масле в основном зависит от метода производства и в свою очередь является фактором, определяющим стойкость масла при хранении.

По данным Ф.А. Вышемирского, средний диаметр капель плазмы составляет в масле, выработанном методом сбивания сливок в маслоизготовителе непрерывного действия, – 3,33 мкм; в маслоизготовителе периодического действия – 3,36 мкм; в масле, выработанном методом преобразования высокожирных сливок, – 2,88 мкм.

Средний диаметр капель плазмы сладкосливочного (16,0 % влаги), крестьянского и бутербродного масла, выработанного методом сбивания сливок в маслоизготовителе непрерывного действия, по сравнению с диаметром капель плазмы в масле, выработанном методом преобразования высокожирных сливок, соответственно больше в 1,32; 1,27; 1,1 раза, средний объем соответственно – в 2,29; 2,0 и 1,33 раза, вследствие чего в масле, выработанном методом сбивания сливок в маслоизготовителе непрерывного действия, в большей степени активизируется развитие микрофлоры. Степень дисперсности капель плазмы зависит также от условий его температурной обработки в начальный период.

Масло сладкосливочное (16 % влаги) и бутербродное, выработанное методом преобразования высокожирных сливок, выдержанное в течение 3 суток при плюсовой температуре 3–7 0С, при наличии капель плазмы менее 2 мкм практически недоступно для развития микроорганизмов.

Количество клеток, способных развиваться в каплях различных размеров, – 2–3; 4–5; 8–10; 10–12 мкм, соответственно 1–2; до 13; до 104; до 178 единиц.

С увеличением размера капель плазмы ускоряется развитие пороков вкуса микробиологического происхождения в связи с ускорением развития микрофлоры в масле. При увеличении размера капель плазмы уменьшается количество стерильных капель (размером до 2 мкм). В этом случае при одинаковом содержании микрофлоры увеличивается количество микробов в каждой капле.

Установлено, что при немедленном замораживании свежевыработанного масла сладкосливочного (16 % влаги), крестьянского и бутербродного, выработанного методом преобразования высокожирных сливок и методом сбивания сливок в маслоизготовителе непрерывного действия при температуре минус 12, 18 и 25 0С, фасованного в ящики по 20 кг, первоначальные размеры капель плазмы в масле практически сохраняются в течение всего периода хранения – 12 месяцев.

Изменение содержания жирорастворимых витаминов

По данным ВНИИМС, в сладкосливочном масле традиционного состава (16 % влаги) содержится: 0,55 мг/100 г витамина А; 0,49 мг/100 г -каротина; 2,20 мг/100 г витамина Е.

В бутербродном масле содержится: 0,49 ± 0,022 мг/100 г витамина А; 0,21 ± 0,013 мг/100 г -каротина и 0,214 ± 0,097 мг/100 г витамина Е.

Во время хранения снижается содержание жирорастворимых витаминов в масле в результате их разрушения под действием первичных и вторичных продуктов окисления жира.

По данным ВНИИМС, в сладкосливочном масле (16 % влаги) после хранения в течение 150 суток при температуре 0–5 0С теряется 15 % витамина А; 11 % -каротина. Разрушение жирорастворимых витаминов во время хранения при температуре от 5 до 8 0С и от минус 3 до минус 5 0С в течение 2 месяцев в бутербродном масле, упакованном в полистироловые стаканчики по 100 г и в бумажные стаканчики с полимерным покрытием по 250 г, начинается с первых дней хранения и подчиняется экспоненциальному закону

N = N0 · е мг/кг,

где N – содержание витаминов в момент времени ; N0 – начальное содержание витаминов в масле, мг/кг; k – постоянная распада.

Имеются два периода разрушения витаминов А, Е и β-каротина в бутербродном масле при указанных условиях хранения. Периоды характеризуются различной скоростью разрушения витаминов. Скорость разрушения витаминов во втором периоде возрастает. Второй период разрушения жирорастворимых витаминов наступает на 30–40 сутки хранения и совпадает с изменением скорости накопления первичных и вторичных продуктов окисления жира.

Изменение содержания свободного жидкого жира

По данным ВНИИМС, при температуре минус 18 0С после 12 месяцев хранения масла, выработанного методом преобразования высокожирных сливок, происходит снижение количества свободного жидкого жира в сладкосливочном масле традиционного состава (16 % влаги) с 13,7 до 9,18 %; в любительском – с 11,5 до 8,1 %; крестьянском – с 10,8 до 6,9 %.