ВИРОБНИЦТВО МАСЛА

1. Виробництво вершкового масла.

         Сьогодні маслоробство переживає кризу. За роки економічних реформ країна стала великим імпортером вершкового масла. У Росії структура молочних продуктів змінюється під дією цілого ряду факторів, головним серед яких є скорочення надоїв молока в країні.
Самим уразливим з усіх молочних продуктів виявилося вершкове масло, витрати молока на виробництво якого в країні поступово скорочуються. Основна причина цього в тому, що повноцінне вершкове масло - продукт молокоемкий, чим вище якість масла, тим більше потрібно молока на його виробництво і вище його собівартість. Ці дві причини - скорочення надоїв молока і низька купівельна спроможність основної частини населення і призвели до різкого скорочення його виробництва
Визнаними лідерами у галузі виробництва вершкового масла в усьому світі вважаються України, Франція, Німеччина, США і Індія. Причому в Росію найбільші партії вершкового масла ввозяться не тільки з Нової Зеландії, але і з Німеччини - 11% імпорту, та Фінляндії - 17%.
Співвідношення імпортної та вітчизняної продукції на російському ринку вершкового масла в даний час характеризується такими даними: 66% - вітчизняного виробництва і 34% - закордонного, у попередньому році - 70 і 30% відповідно.
Виробництво вершкового масла і нашій країні до 2004 р. скоротилося: випуск склав 217903 т, було освоєно лише 91,38% в порівнянні з 2003 р.
При середній контрактній ціні на імпортне вершкове масло 1384 дол за 1 т найдорожча і якісна продукція надходить до Росії з Фінляндії і Франції - понад 1500 дол / т. Але середнім контрактними цінами здійснюються поставки вершкового масла з Нової Зеландії та Словаччини, а найдешевша продукція ввозиться до Росії з Іспанії.
У Пензенській області в 2004 р було вироблено 7262 т. вершкового масла.

    2. Способи виробництва і сорти вершкового масла
   
     Вироблення вершкового масла - складний фізико-хімічний процес, основою якого є виділення жиру з вершків у вигляді жирового концентрату (проміжний продукт), рівномірний розподіл його компонентів і пластифікація. Існують два методи концентрації жирової фази вершків: в холодному стані - так званим збиванням і в гарячому - сепаруванням. У залежності від методу концентрації на проміжних стадіях процесу відповідно отримують масляне зерно або високожирні вершки, які за структурою і властивостями істотно відрізняються від вершкового масла і один від одного.
При виробництві коров'ячого масла використовують такі принципово різні способи вироблення: збивання заздалегідь підготовлених вершків у масловиробниках періодичного (традиційна схема) і безперервної дії; перетворення високожирних вершків у спеціальних апаратах - масловиробниках.
При виробництві вершкового масла способом збивання вершків основою технології є виділення з вершків жирової фази (збивання) і перетворення утворився масляного зерна в моноліт масла з властивою йому структурою і консистенцією.
Фізико-хімічна сутність методу грунтується на особливості молочного жиру змінювати агрегатний стан в залежності від температури. Для цього вершки піддають фізичній дозрівання. Збивають вершки і обробляють масляне зерно механічним впливом при певному температурному режимі.
Для вироблення масла даними способом використовують масловиробники періодичної і безперервної дії. З урахуванням конструктивних особливостей масловиробники режими технологічного процесу різняться, але при цьому сутність процесу залишається незмінною.
Технологічні режими в основному залежать від хімічного складу і властивостей молочного жиру, виду вироблюваного масла, використовуваного обладнання.

    У загальному вигляді процес виробництва масла способом збивання вершків має наступний порядок операцій:
Приймання та сортування молока
v
Підігрівання, сепарування молока та отримання вершків
v
Теплова і вакуумна обробка вершків
v
Резервування та фізичне дозрівання вершків
v
Біологічне сквашивание вершків
(При виробництві кисловершкова масла)
v
Збивання вершків
v
Механічна обробка масляного зерна
v
Фасування та упаковка
v
Зберігання олії

Суть методу перетворення високожирних вершків полягає у концентрації жирової фази молока (вершків), нагрітих до температури 40 - 45 (60 - 80) ? С, сепаруванням до вмісту її в готовому маслі. При цьому спочатку на проміжній стадії процесу отримують високожирні вершки (аналогічно масляного зерна, одержуваному при виробленні масла методом збивання вершків).

     Схема процесу вироблення масла даним методом включають наступні технологічні операції:
Приймання та сортування молока
v
Підігрів, сепарування молока та отримання вершків
v
Теплова і вакуумна обробка вершків
v
Сепарація вершків та отримання високожирних вершків
v
Нормалізація складу високожирних вершків
v
Розрахунок та внесення бактеріальної закваски та кухонної солі
(При виробленні кисловершкова і солоного масла)
v
Перетворення високожирних вершків у масло
v
Фасування та упаковка масла
Масло з коров'ячого молока в залежності від технології виготовлення поділяють на вершкове і топлене.
Вершкове масло в залежності від особливої технології виготовлення поділяють на солодковершкове, включаючи стерилізоване, кисловершкова і підсирна.
Солодковершкове та кисловершкове масло в залежності від масової частки жиру поділяють на класичне і зниженої жирності.
Солодковершкове та кисловершкове класичне і зниженої жирності масло поділяють на несолоне і солоне.
Масляну пасту з коров'ячого молока в залежності від особливої технології виготовлення поділяють на солодковершкове та кисловершкове.
Солодковершкове та кисловершкове масляну пасту підрозділяють на несолону і солоної.
В останні 20-30 років у всьому світі широкого поширення набули аналоги вершкового масла - спреди, які виробляються з різним ступенем заміни молочного жиру рослинним. Відповідно до прийнятої в Росії класифікацією (ГОСТ Р 52100-2003) спреди поділяються на вершково-рослинні (більше 50% молочного жиру в жировій фазі), рослинно-жирові (без молочного жиру).
Для отримання продукту зі збалансованим жирнокислотним складом найбільш оптимальним при заміні молочного жиру рослинним є діапазон 40-50%.
Для виробництва спредів оптимальним є метод перетворення високожирних вершків. Запорука успіху в досягненні поставленої мети - використання молочного та рослинного сировини високої якості, стабільна і узгоджена робота технологічного обладнання, ретельний постійний контроль та аналіз технологічного процесу.
Найважливішою умовою виготовлення якісного продукту є отримання стійкої високожирний емульсії з рослинно-молочно-жировою основою. Для цього при змішуванні компонентів потрібно дотримуватися таких умов:
плавлення рослинних масел необхідно здійснювати при температурі 65 ± 5 ? С, не допускаючи місцевого перегріву;
температура компонентів при змішуванні не повинна відрізнятися більш ніж на 5 ? С;
параметри емульгування суміші повинні враховувати ступінь заміни молочного жиру в продукті, а також особливості роботи обладнання.
Етап емульгування має особливе значення для отримання якісного продукту. При використанні наведеної схеми потрібна наявність емульгатора, що дозволяє досягти необхідного ступеня емульгування жиру. При його відсутності можна в окремому резервуарі зі знежиреного молока й замінника молочного жиру отримати рослинно-молочну емульсію з вмістом жиру 30-35% ("рослинні вершки"), змішати її з молочними вершками такий же жирності і сепарувати до отримання високожирних вершків необхідного складу. При цьому трохи зменшується економічна ефективність.

    3. Фізико-хімічні основи виробництва масла.
Виробництво масла способами збивання та перетворення високожирних вершків зводиться до зміни агрегатного стану кульок жиру вершків з подальшим звільненням і концентруванням жирової фази при одночасному утворенні структури масла. Основними фізико-хімічними процесами маслообразованія вважають тужавіння жиру, кристалізацію тригліцеридів і формування структури масла.
Отримання масла способом збивання вершків. Головні фізико-хімічні зміни жирової фази, що призводять до маслообразованію, відбуваються під час фізичного дозрівання й збивання вершків у масловиробниках. B процесі фізичного дозрівання вершків при низьких температурах спостерігається тужавіння жиру з кристалізацією тригліцеридів. Встановлено, що жир кристалізується в кульках жиру пошарово - спочатку утворюється мономолекулярний кристалічний шар високоплавкі тригліцеридів за периферії оболонки кульок, потім кристалізуються внутрішні шари жиру. Шари отверділого жиру (товщиною близько 5 нм) накладаються один на інший, між ними полягає рідкий жир. Таким чином, в кульці жиру до руйнування оболонки утворюється структурний каркас з високо - та среднеплавкие тригліцеридів.
Повного тужавіння молочного жиру під час охолодження вершків не відбувається. Кожній температурі охолодження відповідає певна ступінь твердіння жиру. Після тужавіння частини жиру встановлюється рівновага між твердим і рідким жиром. Ha ступінь твердіння жиру впливають температура і тривалість охолодження, жирно-кислотний склад тригліцеридів і інші фактори. Перемішування вершків у процесі їх дозрівання значно прискорює тужавіння жиру і кристалізацію тригліцеридів.
Ступінь тужавіння жиру і характер кристалізації тригліцеридів є визначальними чинниками швидкості маслообразованія, а також формування структури та консистенції масла. Оптимальним вважається вміст у вершках 30-35% отверділого жиру (при співвідношенні в ньому легко - і високоплавкі тригліцеридів 2:
1). При надмірному твердінні жиру виходить масло грубої, крихкої консистенції, а при недостатньому - м'якою, мажущейся консистенції. Для отримання масла гарної консистенції необхідно утворення дрібних термостійких кристалів тригліцеридів в стабільній р *- модифікації та переважання у структурі коагуляційних елементів, що забезпечують його пластичність і термостійкість.
Співвідношення легко - і високоплавкі тригліцеридів у жирі вихідних вершків залежить від пори року. Тому з метою отримання масла оптимальної консистенції на молочних заводах використовують диференційовані температурні режими охолодження, дозрівання і збивання вершків, враховують сезонні зміни хімічного складу молочного жиру.
B результаті механічної обробки вершків при їх збиванні в маслоізготовітеле жирова емульсія повністю руйнується. Кульки жиру остаточно позбавляються оболонок (готове масло містить незначну кількість жиру у вигляді емульсії, табл.46), агрегати кристалів жиру (мікрозерна) об'єднуються спочатку в дрібні, а потім у більш великі грудочки - масляні зерна, які піддають подальшій механічній обробці. Інтенсивність механічної обробки. Існує декілька теорій, що пояснюють освіта масла при збиванні вершків, - флотаційна, гідродинамічна та інші (вони детально розглядаються в курсі "Технологія молока і молочних продуктів"). Одна з них пов'язує освіта олії зі здатністю вершків давати стійку піну - дисперсну систему, що складається з бульбашок газу (повітря), розподілених в рідині. Піна утворюється при вработке у вершки повітря - він розбивається на дрібні бульбашки, які утримуються разом за допомогою прошарків з речовин плазми вершків. Co часом плівки між бульбашками піни стають тонше, бульбашки лопаються і Пепа руйнується. B процеси утворення і руйнування піни залучаються кульки жиру, при цьому вони втрачають свої оболонки, укрупнюються і утворюють далі масляні зерна.
Отримання масла способом перетворення високожирних вершків. Вихідна сировина при виробництві олії даними способом - високожирні вершки - являє собою досить стабільну емульсію, кульки жиру якої розділені тонкими водно-білковими прошарками дисперсійного середовища. Зміна структури високожирних вершків відбувається при маслообразованіі, яке включає процеси твердіння і кристалізації жиру, обернення фаз і структуроутворення.
B маслообразователь гарячі високожирні вершки піддаються одночасному впливу низьких позитивних температур і інтенсивному механічному перемішуванню. B результаті відбувається майже повне руйнування оболонок кульок жиру і звільнення не встигла ствердіти рідкої жирової фази. Потім настають тужавіння і кристалізація тригліцеридів з розплаву (рідкого) жиру.
При ступінчастому охолоджуванні продукту (спочатку до 19 - 22 0 C, потім до 10-15 0 C) відбувається процес роздільно-груповий кристалізації тригліцеридів: на початку його переважно кристалізуються високо - та среднеплавкие, в кінці - легкоплавкі тригліцериди. Паралельно спостерігається перехід менш стабільних поліморфних форм тригліцеридів у більш стабільні (явище поліморфних перетворень). Тверднення оптимальної кількості жиру в маслообразователь не відбувається - масло при виході з нього має близько 12% отверділого жиру. Процес твердіння триває в моноліті масла при термостатування і зберіганні.
Процес твердіння жиру відбувається нерівномірно, тому що молочний жир являє собою суміш тригліцеридів з різною температурою твердіння. Агрегати з декількох молекул тригліцеридів у твердому стані є кристалічні маси. B залежно від умов твердіння вони здатні утворити чотири поліморфні модифікації (форми): нестабільну аморфну ??(стеклообразную) форму і кристалічні а-, Я '- і Я-модифікації. Поліморфна модифікація - нестійка, більш низкоплавкие, відрізняється нещільної упаковкою молекул тригліцеридів, має в основному структуру потрійної довжини ланцюга, являє собою окремі голчасті кристали. Я'-Модифікація - середньо-плавка, порівняно стійка (вона в основному обумовлює гарну консистенцію масла); Я-модифікація - найбільш стабільна і високоплавкі, Я '- і Я-модифікації мають найбільш щільну упаковку молекул тригліцеридів у вигляді структур подвійний і потрійний довжини ланцюга. При цьому утворюються кристалічні структури у формі голчастих або щільних сферолітов. Bo час охолодження вершків менш стійкі поліморфні модифікації, як правило, необоротно переходять в більш стабільні: v ^-a ^ -
Частина оболонок кульок жиру в маслообразоватоле не руйнується, також можливо вторинне емульгування рідкого жиру.
Одночасно з ненням жиру в маслообразователь відбувається процес, званий зверненням (зміною) фаз - перехід прямий емульсії у зворотній. При цьому рідка жирова фаза стає безперервною; в ній розподіляються кристалічний і отверділий жир, краплі плазми, окремі кульки жиру з не зруйнованими або частково зруйнованими оболонками і бульбашки повітря.
Явище звернення фаз характерне для концентрованих емульсій. Воно може бути зумовлене різними причинами, у тому числі і тривалим механічним впливом. B процесі обігу фаз краплі дисперсної фази (масла) прямий емульсії спочатку розтягуються і перетворюються на плівки, потім плівки охоплюють дисперсійне середовище (воду), яка стає дисперсною фазою у зворотній емульсії.
B кінці перемішування, коли кількість звільнився жиру досягає максимуму, переважає зворотна емульсія. O зміні фаз судять за кількістю деемульгірованного (вільного) жиру або за вмістом у плазмі масла емульгованому жиру. Звернення фаз супроводжується триваючої кристалізацією жиру і поліморфними перетвореннями тригліцеридів. При цьому утворюються кристали жиру взаємодіють між собою і формують просторову структуру масла. Від переваги в структурі кристалізаційних або коагуляційних елементів залежить консистенція масла.
При отриманні олії методом збивання вершків кристалізація і фазові перетворення тригліцеридів практично завершуються в процесі вироблення олії. Структурні елементи олії є мікрозерна жиру, що сформувалися в межах кульки жиру. Це найдрібніші (розміром до 1 мкм) кристали (паличкоподібні і сфероліти), рівномірно розподілені по моноліту масла і додають йому пластичність (Ф. A. Вишемирський).
Тужавіння жиру і поліморфні перетворення тригліцеридів при виробленні масла способом перетворення високожирних вершків відбуваються як в розплаві жиру в маслообразователь, так і в моноліті масла при повільному охолодженні. Тому кристалічна структура масла характеризується наявністю в основному великих (розміром більше 1 мкм) крісталлоагрегатов (зустрічаються і дрібні кристали, нерівномірно розподілені по моноліту). Це обумовлює утворення структури з переважанням кристалізаційних елементів.
B залежності від характеру взаємодії між утвореними кристалами жиру масло може мати кристалізаційної-коагуляционную (зернисту) або конденсаційно-кристалізаційну (гомогенну) структуру. Прийнято вважати, що перша структура, що характеризується пластичністю і термоустойчивостью, притаманна маслу, виробленому способом збивання. Друга структура, що відрізняється від першої підвищеною твердістю і крихкістю при зниженій термостійкості, більш характерна для масла, отриманого способом перетворення високожирних вершків. Однак, за даними Ф. A. Вишемирський, шляхом застосування різних режимів охолодження і механічної обробки (одержуючи як проміжного продукту масляне зерно) можна і способом перетворення високожирних вершків виробити масло зернистої структури.
Відповідно до теорії акад. П.A. Ребіндера відмінність утворюються просторових структур при отриманні олії можна пояснити різним характером зв'язків між частинками дисперсної фази (див. ріс.39). Кристалізаційної-коагуляційна структура створюється силами зчеплення між кристалами, які в місцях контакту розділені прошарками рідкого жиру і залишками оболонок. Вона має здатність до тиксотропної ущільненню структурних елементів, т. e. пластичністю, але зниженою міцністю.
Конденсаційно-кристалізаційна структура являє собою сітку-каркас з зрощених між собою кристалів. Дана структура характеризується підвищеною механічною міцністю, але одночасно крихкістю і поганий відновлюваністю після руйнування.
Кількість, рівномірність розподілу, дисперсність плазми і повітряної фази визначають механічну міцність, зв'язність, пружність, термостійкість і стійкість масла при зберіганні. Олія, вироблена способом перетворення високожирних вершків, характеризується більшим ступенем дисперсності і більш гомогенним розподілом плазми. B ньому містяться в основному (більше 90%) краплі діаметром від 1 до 4-5 мкм і лише незначна кількість більш великих крапель. B маслі, отриманому способом збивання, плазма розподілена менш рівномірно, в ньому більше середній розмір крапель і зміст великих (діаметром 4-6 і навіть 10-15 мкм) крапель. Як відомо, дисперсність плазми багато в чому обумовлює характер і інтенсивність окисних і мікробіологічних процесів при зберіганні олії (див. розділ 13). Разом з тим в олії, виробленому способом перетворення високожирних вершків, в порівнянні з маслом, отриманим способом збивання, нижче зміст повітряної фази і вище кількість емульгованому жиру (див. табл.46).
Хімічний склад масла, виробленого двома способами, що відображає використання складових частин вершків, різний (табл.47). За даними ВНИИМС, в олії, виробленому способом перетворення високожирних вершків, зміст COMO на 9-10% вище, ніж в олії, отриманому способом збивання. Воно також містить більше лактози, білків, біологічно цінних фосфоліпідів, деяких карбонільних сполук, але характеризується меншою кількістю летючих жирних кислот.
ВНИИМС розроблені нові види масла, що володіють підвищеною біологічною цінністю - масло з збільшеним вмістом білка, з заміною 25% молочного жиру рослинним маслом, з різними наповнювачами і т.д.

          4. Біохімічні процеси при виробництві вершкового масла
Масло тваринне - харчовий продукт, основою якого є жирова фаза коров'ячого молока або молока інших сільськогосподарських тварин (буйволів, самок яка, козячого та ін.) Характер структури, фізико-хімічні характеристики, споживчі показники мастила обумовлені масовою часткою жиру.
При виробленні масла методами збивання вершків та перетворення високожирних вершків поряд з агрегатним зміною молочного жиру протікають біохімічні процеси, що викликаються корисною та шкідливою мікрофлорою та її ферментами. Значення цих процесів особливо велике при виробленні кисловершкове масло. При виробництві солодковершкового олії з дотриманням технологічних режимів і санітарних умов біохімічні процеси не надають визначальної ролі (при відсутності забруднення вершків сторонньої-мікрофлорою).
Технологія кисловершкове масло заснована на біохімічних процесах, збудниками яких є молочнокислі і ароматобразующіх бактерії, що використовуються у вигляді заквасок. У результаті їх розвитку у вершках в олії відбувається гомо - і гетероферментативних молочнокисле бродіння.
Залежно від умов середовища при гомоферментативное молочнокислом бродінні, окрім молочної кислоти, утворюються невеликі кількості летючих кислот, диацетила, ацетоіна, бутеленгліколя та інших з'єднань. Більша кількість їх продукують ароматобразующіх бактерії при зброджуванні лимонної кислоти.
При гетероферментативних молочнокислом бродінні, окрім молочної кислоти, утворюються спирт, оцтова кислота, вуглекислий газ.
В освіті аромату кисловершкове масло беруть участь летючі кислоти, діацетил, ацетоін (як попередник диацетила), ефіри, які утворюються при гетероферментативних молочнокислом бродінні і є продуктами метаболізму ароматобразующіх бактерій. Кисловершкове масло з вираженими смаком і ароматом містить на 100 г продукту: 0,1-0,5 мг диацетила, 18-30 мг летючих жирних кислот (мурашиної, оцтової, пропіонової, масляної) і до 10 мг етилового спирту.
Синтез диацетила і ацетоіна ароматобразующіх молочнокислими бактеріями відбувається в основному з пірувату, отриманого при зброджуванні як глюкози, так і цитратів. Для підвищення аромату при виготовленні закваски доцільно використовувати лимонну кислоту в кількості 0,2%, а при виробленні кисловершкове масло 0,1% до маси його плазми, або 180 г на 1 т готового продукту.
На утворення і накопичення ароматичних речовин у вершках і маслі великий вплив мають температура пастеризації та умови середовища. Оптимальною температурою пастеризації вершків є 85 ° С [7]. Підвищення температури вершків, їх витримка, повторна пастеризація зумовлюють збільшення редукуючих речовин у вершках і плазмі масла, негативно впливають на розвиток ароматобразующіх бактерій і накопичення ароматичних речовин в олії.
Максимальне накопичення диацетила відбувається при рН середовища 4,7-5,2 і високому окислювально-відновному потенціалі. При цих умовах поряд з утворенням ароматичних речовин в результаті зброджування глюкози і цитратів ароматобразующіх бактеріями, дцетоін (не має запаху) може окислюватися в діацетил. Відповідно до цього встановлено межі сквашування вершків, кислотність плазми 55-60 ° Т і кислотність плазми масла не вище 55 ° Т.
Існує метод виробництва кисловершкове масло, що передбачає збагачення продукту смаковими і ароматичними речовинами за допомогою внесення суміші кислот (молочної, оцтової, мурашиної) і диацетила.
При виробництві солодковершкового масла розвиток біохімічних (ферментативних) процесів є ознакою неблагополуччя. У разі вторинного забруднення вершків і масла сторонньої мікрофлорою та її ферментами при сприятливих умовах можуть протікати біохімічні процеси, що викликають зниження якості олії. При цьому основними показниками є утворення таких продуктів метаболізму бактерій:
молочної кислоти - в результаті зброджування лактози молочнокислими бактеріями (підвищується кислотність плазми масла);
різних азотистих сполук, на що вказує підвищення амінного азоту в плазмі олії - в результаті розвитку протеолітичних та інших бактерій, що володіють протеолітичними властивостями;
вільних жирних кислот - в результаті ліполізу жиру, викликаного розвитком бактерій і ферментів, мають ліполітичних властивостями.
Підвищення кислотності плазми свіжого масла виявляється органолептично, а продукти протеолізу і ліполізу тільки аналітично.
При виробленні кисловершкове масло повторне обсіменіння сторонньої мікрофлорою вершків і готового продукту може також викликати зниження його якості.