книги из ГПНТБ / Гуляев-Зайцев, С. С. Физико-химические основы производства масла из высокожирных сливок

щаются лопастная мешалка и отражатель. На выходе из камеры установлена перфорированная решетка.

Четырехскоростной привод мешалки обработника и сменные шкивы позволяют изменять частоту вращения вала охладителя от 1,66 до 2,5 с-1, а мешалки обработника — от 1,66 до 4,67 с-1. Это позволяет регулировать удельную мощность механической обработки на различных стадиях процесса с учетом состава и физико-химических свойств молочного жира, а также выраба­ тывать сладкосливочное, любительское и крестьянское масло.

Насос-дозатор обеспечивает стабильную производительность установки, а система автоматического регулирования — задан­ ную температуру масла на выходе из охладителя и обработника с точностью 4=0,5° С. Это способствует поддержанию постоянного технологического режима и получению масла с однородными свой­ ствами структуры и консистенции в течение всей смены.

Для разработки технологии преобразования высокожирных сливок в масло проведено исследование процесса маслообразования в установке производительностью 1000 кг/ч [3, 9]. В кор­ пус охладителя и обработника были вмонтированы специаль­ ные краники для отбора проб и термопары для измерения тем­ ператур сливок на различных стадиях процесса. Во время испытаний температуру готового масла на выходе из аппарата изменяли-от 15,5 до 20,5° С. Удельную мощность механической обработки в обработчике регулировали изменением частоты вра­ щения мешалки. Проверены различные схемы подключения рас­ сола к охладителю.

В исходном, промежуточном и готовом продукте сразу после отбора пробы определяли степень дестабилизации жировой

1Н

эмульсии. После структурообразования и хранения в холодиль­ ной камере в течение 10—15 суток определяли консистенцию масла, предельное напряжение сдвига, восстанавливаемость структуры, коэффициент термоустойчивости при 30° С, выделение жидкой фракции жира при 25° С, дефекты структуры [10], сте­ пень дестабилизации и пенетрацшо, характеризующую твердость

масла.

Результаты исследования процесса маслообразовапия в лет­ ний период представлены на рис. 47. По оси абсцисс показана продолжительность пребывания продукта в охладителе и обра­ ботчике, которая рассчитана по производительности установки н емкости рабочих объемов охладителя и обработчика. По оси ординат показаны степень дестабилизации жировой эмульсии, температура высокожирных сливок, предельное напряжение сдвига, коэффициент термоустойчпвости, консистенция продук­

та, степень разрушения структуры, восстанавливаемость ее после >

В обработчике температура продукта повышалась в результате выделения теплоты кристаллизации молочного жира и механи­ ческой обработки, достигая на выходе из аппарата 17,7° С. Ин­ тенсивность обработки продукта в охладителе соответствовала частоте вращения вала 1,66 с-1 и обработнике 2,5 с-1.

Степень дестабилизации исходных высокожирных сливок (кривая /), определенная по методике Шульца, 0—4%. При охлаждении сливок в первых 15 продуктовых пластинах до 22° С содержание свободного жира увеличивается незначительно. По

112

мере дальнейшего охлаждения высокожирных сливок с механи­ ческой обработкой эмульсия быстро разрушается. За 20 с ох­ лаждения (в 15—21 пластинах) степень дестабилизации стре­ мительно возрастает и при 16°С достигает 81%. В последних пластинах охладителя и обработнике эмульсия разрушается с малой скоростью, и смена фаз практически заканчивается. В продукте на выходе из обработника в дестабилизированном состоянии находится 92—96% жировой фазы.

Продукт, полученный после обработки в 6—21 пластинах охладителя, характеризуется высокой прочностью структуры (предельное напряжение сдвига 13800—17 300 Па, кривая 2), хорошей термоустойчивостыо (кривая 4) и имеет очень грубую, крошливую и несвязанную консистенцию (кривая 5). Под дей­ ствием сжимающих напряжений проба масла легко разрушается на отдельные частицы.

В последних пластинах охладителя (22—24) и обработнике структура продукта значительно изменяется. Предельное на­ пряжение сдвига постепенно уменьшается до 1500 Па, коэффи­ циент тсрмоустойчивости снижается до 0,84. Готовое масло име­ ет однородную пластичную и связную консистенцию, оценивае­ мую в 25 баллов.

Количество жидкого жира, выделяющегося из масла (кри­ вая 5), вначале уменьшается, а в продукте, полученном из высо­ кожирных сливок после 21 пластины, постепенно возрастает.

Восстанавливаемость структуры продукта в пробах (кри­ вая 7), последовательно отобранных по ходу процесса, возрас­ тает. Таким образом, охлаждение продукта в последних пласти­ нах и механическая обработка в охладителе и обработнике по­ степенно изменяют соотношение кристаллизационных и коагу­ ляционных элементов в структуре. Это подтверждается также степенью разрушения структуры (кривая 6'). Готовое масло име­ ет структуру с преобладанием коагуляционных связей, что под­ тверждается показателем восстанавливаемости и разрушаемости структуры.

Оценка степени дестабилизации после завершения процессов отвердевания и структурообразования (кривая 9) показывает, что в таком продукте содержится незначительное количество жира в состоянии устойчивой эмульсии в виде наиболее мелких жировых шариков, сохраняющихся и после отвердевания молоч­

ного жира.

Точка перегиба на кривых предельного напряжения сдвига, термоустойчивости, выделения жидкой фракции и консистенции соответствует высокой (почти предельной) степени разрушения жировой эмульсии.

На I стадии процесса в мелкодиспергированной жировой фазе отвердевают высокоплавкие триглицериды, затем наступа­ ет скачкообразное разрушение жировой эмульсии — к концу стадии дестабилизируется до 81% жировой фазы. У продукта,

М3

заканчивается. В непрерывной жировой фазе происходит мас­ совое отвердевание триглицеридов молочного жира. В результа­ те охлаждения и механической обработки высокожирных сли­ вок на этой стадии у продукта снижается прочность, он приоб­ ретает однородную и более пластичную консистенцию. Таким образом, структурно-механические свойства готового масла оп­ ределяются температурой, продолжительностью и интенсивно­ стью механической обработки высокожирных сливок на II ста­ дии процесса.

Снижение скорости охлаждения и повышение температуры масла на выходе из обработника до 19,8° С существенным об­ разом меняет характер исследуемого процесса маслообразова-

даются лишь после прохождения через 18 продуктовых пластин охладителя. При данном режиме охлаждения скорость после­ дующей дестабилизации уменьшается. На выходе из охлади­ теля степень дестабилизации сливок составляет около 50%. В обработнике дестабилизация продолжается, и в свежем мас­ ле в состоянии разрушенной эмульсии находится около 88% жира. Смещение процесса преобразования высокожирных сли­ вок но длине аппарата подтверждается данными по изменению коэффициента термоустойчивости, консистенции и пенетрации. При данном режиме охлаждения II стадия процесса осуществ­ ляется в обработнике. В результате пониженной степени отвер­ девания жира в аппарате, а также недостаточной удельной ра­

144

жира в аппарате имеют общий характер. Чем ниже температура охлаждения сливок, тем раньше происходит смена фаз и выше скорость дестабилизации. Таким образом, с помощью режимов охлаждения можно управлять разрушением жировой эмульсии, достигая высокой степени дестабилизации (92—96%). При охлаждении свежевыработанного масла в холодильной камере обращение фаз практически заканчивается.

Исследования показывают (см. рис. 49), что разрушение эмульсии высокожирных сливок в аппаратах установки прохо­ дит по характерным 5-образным кривым. При температурах ниже 21—23°С эмульсия практически сохраняет первоначаль­ ные свойства, затем она быстро разрушается, и в дальнейшем степень дестабилизации возрастает незначительно. Таким об­ разом, основные закономерности разрушения эмульсии высо­ кожирных сливок, исследованные в экспериментальных установ­ ках, сохраняются и в условиях реального аппарата высокой производительности.

115

116

ля

Оптимальные режимы получения масла на установке произ­ водительностью 1000 кг/ч хорошо согласуются с разработанны­ ми параметрами охлаждения и механической обработки вы­ сокожирных сливок. Особенностью режима преобразования высокожирных сливок на установке с пластинчатым маслообразователем является то, что на II стадии маслообразоваиия зысокожирные сливки обрабатывают с переменной удельной мощ­ ностью механического воздействия.

Энергетические затраты на обработку продукта на II ста­

дии, рассчитанные в виде удельной работы, составляют 1500— 2600 Дж/кг.

Отклонения от указанных технологических режимов вызы­ вают появление в масле пороков. При повышении температуры масла на. выходе из масдообразозатсля кривые температуры и дестабилизации жировой эмульсии смещаются по длине аппа­ рата (см. рис. 48, 49). Продолжительность II стадии процесса преобразования высокожирных сливок в масло сокращается, а степень отвердевания жира в аппарате снижается. В резуль­ тате недостаточной по времени механической обработки высо­ кожирных сливок при низкой степени отвердевания жира в масле появляются такие пороки консистенции, как несвяз­

ность и коошливость. 1

При высоких температурах на выходе из аппарата в масле нередко возникает порок «мучнистая консистенция», который усиливается при несоблюдении режимов охлаждения и хране­ ния готового масла. Излишнее понижение температуры масла на выходе приводит к более раннему отвердеванию жировой фазы и разрушению эмульсии. Поэтому степень отвердевания

U8

ся прочность масла, исчезают пороки крошливости и несвязно­ сти структуры, оно приобретает более пластичную консистен­ цию. Чем выше частота вращения мешалки обработника, тем раньше по времени и с более высокой скоростью увеличивает­ ся пенетрация, характеризующая прочностные свойства. По данным рис. 52, оптимальной является обработка с частотой вращения мешалки 2,5 с-1. При высокоплавком молочном жи­ ре можно использовать частоту вращения 2,92 с-1. Летом при низкоплавкогч молочном жире вполне достаточна обработка высокожирных сливок с частотой вращения мешалки 1,66— 2,08 с - 1.

,У масла из высокожирных сливок, которые перемешивались

вобработнике в течение 50 и 100 с — крошливая, недостаточно связная или слоистая консистенция. Такие же пороки харак­ терны для готового масла, когда удельная мощность механиче­ ского воздействия в обработнике находится ниже оптимального уровня. Пороки структуры масла могут быть выражены в про­ дукте с различной степенью, определить их можно примене­ нием специального метода [10]. Фотографии масла после ис­

следования на выявление микродефектов структуры приведе­ ны на рис. 53. Масло с пластичной консистенцией не имело дефектов структуры, пластинка масла слоистой консистенции раскололась, а в продукте со слоистой и крошливой консистен­ цией видны крупные продольные щели и поперечные трещины.

С помощью изменения режимов охлаждения продукта в ох­ ладителе и мощности механического воздействия в обработнике можно управлять процессом и свойствами готового масла. При получении масла с излишне мягкой консистенцией и низкой термоустойчивостью необходимо уменьшить степень отвердева­

119

Установка

/

ЬЭ