Способ производства сливочного масла Советский патент 1992 года по МПК A23C15/02 

Изобретение относится к маслодельной отрасли молочной промышленности, а именно к способу производства сливочного масла.

Известны способы производства сливочного масла, включающие традиционные (длительные) способы созревания сливок и их сбивание, предусматривающие выдерживание сливок от 5 до 20 ч при различных температурах созревания, меняющихся в зависимости от химического состава молочного жира, времени года и местности, при этих способах отсутствует интенсивное механическое воздействие, хотя имеет место механическое перемешивание сливок, а затем сбивание подготовленных сливок в мас- лоизготовителе 1.

Недостатками данных способов являются, во-первых, большая длительность процесса созревания сливок, т к. хотя 5-часовая выдержка сливок и упоминается в литературе, но для сливок жирностью 36-45% нигде не применяется из-за невозможности

достижения эффекта созревания за этот промежуток времени, во-вторых, такая длительность процесса может привести к протеканию непредсказуемых микробиологических и биохимических процессов, что снижает качество сливочного масла, а также может привести к частичному подсбиванию сливок в сливкосозревательных емкостях в процессе их перемешивания, что затрудняет опорожнение этих емкостей и транспортировку сливок к маслоизготовителю.

Наиболее близким по своей физической сущности к предлагаемому является способ производства сливочного масла, заключающийся в том, что сливки после пастеризации охлаждают до 3-5°С и подвергают интенсивному механическому воздействию в течение 1,5-2 мин, затем сливки подогревают до 17-18°С в течение 15-20 мин и охлаждают до температуры сбивания (7-10°С), при этой температуре их выдерживают 1,5-2 ч и сбивают 2.

-Ч

00

&

CJ 00

Недостатками данного способа производства масла являются, во-первых, увеличение отходов жира с пахтой при сбивании сливок, вызванное чрезмерным дроблением жировых частиц в сливкообработнике вследствие интенсивного механического воздействия на сливки, и во-вторых, увеличение энергоемкости процесса сбивания, вы- званное необеспеченностью заданной степени кристалличности молочного жира в сливках, что приводит к тому, что процесс сбивания ведется не в оптимальном режиме.

Целью изобретения является снижение отхода жира в пахтой и снижение энергоемкости процесса сбивания сливок.

Это достигается тем, что в предлагаемом способе производства масла сливки после пастеризации охлаждаются до 3-5°С и подвергаются обработке в переменном электромагнитном поле напряженностью 60-80 кА/м при пересечении потоком сливок силовых электромагнитных линий со скоростью 0,8-1,0 м/с в течение 10-15 с, подогреваются до 17-18°С в течение 15-20 мин, охлаждаются до 8-10°С и выдерживаются при этой температуре в течение 1,5-2 ч, а затем подаются на сбивание в маслоизго- товитель непрерывного действия.

Сравнение заявляемого технического решения с известными способами позволяет установить их соответствие критерию новизна.

При изучении других известных решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию существенные отличия.

Указанные отличительные признаки позволяют выработать сливочное масло, обеспечив:

1)ускоренное созревание сливок (время созревания такое же, как и в прототипе), полностью исключив механическое воздействие на сливки в процессе их созревания, за счет наведения электромагнитного поля (ЭМП) в потоке сливок и взаимодействия этого ЭМП с внешним переменным ЭМП, в результате резко активизируется создание пространственных межмолекулярных структур в сливках, растет количество центров кристаллизации и размеры кристаллов триглицеридов;

2)уменьшение отходов жира с пахтой за счет полного исключения интенсивного механического воздействия, и тем самым исключения дробления жировых частиц до

мелкодисперсного состояния в процессе сливкоподготовки;

3) уменьшение энергоемкости процесса сбивания в МИД за счет возможности создания оптимального режима сбивания сливок, выражающегося в уменьшении частоты вращения мешалки до 10% по сравнению с прототипом, вследствие достижения большой степени дестабилизации оболочек жировых шариков всех типоразмеров, оболочки становятся настолько хрупкими, что требуется меньше усилия для разрыва этих оболочек и коагуляции жировых частиц, в свою очередь снижение частоты вращения

мешалки также приводит к уменьшению отхода жира с пахтой при сбивании.

Схема работает следующим образом: сливки поступают в установку для сливок, где нагреваются до температуры пастеризации, а затем охлаждают до 3-5°С и насосом подаются в установку для электромагнитной обработки, где поток сливок кратковременно обрабатывается переменным ЭМП, затем сливки поступают в емкость, где в

течение 15-20 мин нагреваются до 17-18 С, а затем в другую емкость, где охлаждаются до температуры сбивания 8-10°С и при этой температуре выдерживаются 1,5-2 ч, после чего готовые к сбиванию сливки поступают

в МИД на дальнейшую выработку сливочного масла.

Известно, что при всем многообразии существующих режимов созревания сливок физика процесса заключается в дестабилизациилипоидныхоболочекЖШ.ихчастичном разрушении и в изменении коллоидного состояния белков плазмы сливок, т.е. в создании пространственных молекулярных структур в сливках.

Дестабилизация оболочек ЖШ, происходит в основном в результате кристаллизации глицеридов, входящих в состав оболочки, т.е. массового возникновения центров кристаллизации и последующего

линейного роста кристаллов, снижает прочность оболочек ЖШ в сливках, они (оболочки) становятся более хрупкими и частично разрушаются, что приводит к коагуляции жировых частиц. Принято считать, что сливки созревают, когда около 30-35% молочного жира переведено в твердое состояние. В процессе созревания сливок происходит изменение не только внутри оболочек ЖШ, но и в плазме сливок, происходит структурирование белковых веществ плазмы, что в значительной степени влияет на консистенцию сливочного масла, а с уменьшением жирности сливок роль структурирования в сливках возрастает.

Следовательно, интенсификация процесса созревания сливок в основном заключается в интенсификации процесса дестабилизации оболочек ЖШ и структурирования белковых веществ плазмы сливок.

Выбор одинаковых температурных ступеней в предлагаемом изобретении и в известном не случаен, т.к. он обусловлен необходимостью вовлечения в процессе кристаллизации всех групп триглицеридов оболочки ЖШ - высокоплавких, средне- плавких и низкоплавких. Для первой группы наиболее оптимальной является температура 17-18°С, для второй - 8-10°С, а для третьей - 3-5°С, но отличие от известного в том, что эффект ускорения созревания сливок достигается не за счет интенсивного механического воздействия, а за счет кратковременной обработки потока сливок в переменном ЭМП.

Механизм воздействия ЭМП на поток сливок заключается в следующем. При пересечении потоком сливок силовых линий переменного ЭМП в результате электромагнитной индукции в сливках индуцируется собственное ЭМП, взаимодействующее с внешним ЭМП, ослабляя или усиливая его. В результате этого взаимодействия молекулы преобретают эл. магнитный момент, молекулярные клубки раскручиваются и ориентируются вдоль силовых линий ЭМП, образуя цепочные агрегаты, что способствует сцеплению частиц и образованию пространственных структур по всему объему сливок, что и существенно ускоряет структурирование белковых веществ плазмы сливок. Но универсальность действия ЭМП заключается в том, что оно влияет на все группы молекул как в плазме, так и в ЖШ сливок. При этом известно, что частицами, обладающими электрическим потенциалом порядка 15mV, являются ЖШ (Белоусов А.П., Физико-химические процессы в производстве масла сбивания сливок, М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984, с, 26), следовательно, и наибольшему воздействию ЭМП, отклику, подвергают ЖШ, вернее их липопротеиновые оболочки, т.к. предполагается, что этот потенциал обусловлен ионизированными кислотно-фосфатными группами, составляющими наружный слой оболочки. Установлено также, что фосфатиды внутреннего слоя оболочки ускоряют возникновение центров кристаллизации в ЖШ (Белоусов А.П. Физико-химические процессы в производстве масла сбиванием сливок. М. Легкая и пищевая промышленность, 1984, с. 101). Под действием переменного ЭМП молекулы совершают колебательные движения с частотой, равной частоте переменного ЭМП. Рост

кинетической энергии частиц приводит к более быстрому преодолению потенциального барьера, возникающего между частицами за счет сил отталкивания, что в свою оче

редь способствует агрегации частиц, активному росту массообменных процессов, к которым относится процесс кристаллизации. Все это приводит к лавинообразному массовому за родышеобразованию в оболочках ЖШ

0 и ускоренному росту кристаллов, при этом в процесс кристаллизации вовлекаются все группы триглицеридов с различными температурами плавления.

Обработка потока сливо к ЭМП на5 столько активизирует все массообменные процессы, что позволяет достичь эффект ускоренного созревания сливок без применения каких-либо интенсивных механических воздействий или глубокого охлаждения. При

0 этом следует отметить, что процесс ведется в мягком режиме, без дробления ЖШ и их агрегатов, что способствует уменьшению отхода жира с пахтой в процессе последующего сбивания сливок в МИД. Этому же способст5 вует снижение частоты вращения мешалки сбивателя МИД, т.к, достигается более высокая степень дестабилизации оболочек ЖШ. Затем сливки после обработки ЭМП направляются на последующее нагревание до

0 17-18°С и выдержки при этой температуре в течение 15-20 мин, а затем охлаждаются до 7-10°С и выдерживаются при этой температуре 1,5-2 ч, т.к. с каждой температурной ступенью связано формирование в ЖШ

5 определенной кристаллической структуры, и как указывалось выше, в данном способе применяются наиболее оптимальные температурные режимы, используемые при сливкоподготовке.

0 Все указанные отличительные признаки являются необходимыми, взаимосвязанными и обеспечивающими поставленную цель.

Так необходимо использование именно

5 переменного ЭМП как наиболее активизирующего все перечисленные выше процессы. В результате проведенных многочисленных экспериментов на разработанной в ЛТИХП на кафедре ОППТиОП установке для обработ0 ки сливок ЭМП выявлено, что при всех прочих равнозначных режимных параметрах использование постоянного ЭМП менее интенсифицирует процесс созревания сливок по сравнению с переменным ЭМП (процесс

5 длится дольше на 1-2 ч).

Напряженность 60-80 кА/м переменного ЭМП также является наиболее оптимальной для процесса. Так увеличение напряженности ЭМП выше 80 кА/м не дает существенного эффекта, но энергоемкость процесса значительно увеличивается, также возрастает и нагрев обмоток индуктора, уменьшение напряженности ниже 60 кА/м удлиняет время созревания сливок, поэтому выбранный диапазон является наиболее эффективным и оптимальным.

Очень важным параметром является скорость потока сливок, при этом поток сливок должен быть так ориентирован, чтобы он пересекал силовые линии ЭМП, при отсутствии условия пересечения потоком силовых линий ЭМП эффекта интенсификации не наблюдается вообще. Рекомендовано в молочной промышленности транспортировать по трубопроводу сливки со скоростью 0,5-0,7 м/с. Эта скорость выбрана из учета сохранения структуры сливок. В предлагаемом способе скорость течения сливок является очень важным режимным параметром. Так уменьшение скорости до 0,5 м/с снижает эффект созревания (т.е. увеличивает вре- мя окончания процесса в 2 раза. Наибольший эффект достигается в интервале скоростей потока сливок 0,8-1,0 м/с. Верхний предел скорости (1,0 м/с) является наиболее эффективным, а т.к. время обработки длится всего 10-15 с, т.е. разрушения структуры сливок не происходит.

Время выдержки (10-15 с) определяет энергию ЭМП, затрачиваемую на интенсификацию всех перечисленных выше процессов, а также и затраты мощности на процесс. Данные временный интервал также является наиболее оптимальным, т.е. уменьшение его ведет к замедлению процесса созревания, а увеличение - к большей энергоемкости процесса без существенного его ускорения.

Помимо основного положительного эффекта - уменьшения отхода жира с пахтой и снижения энергоемкости процесса сбивания сливок в МИД, предлагаемый способ созревания сливок позволяет:

- расширить диапазон сбиваемых сливок до 29-45% жирности вместо 36-45%,

рекомендуемых для МИД 2, при этом для существующих режимов сливкоподготовки снижение содержания жира ниже 36% не рекомендуется, т.к. снижается к.п.д. МИД (т.е. время сбивания растет при увеличении

частоты вращения мешалки сбивателя, т.е. увеличивается потребляемая энергия на сбивание). Связано это с недостаточной дестабилизацией оболочек ЖШ, т.к. при уменьшении жирности уменьшается концентрация ЖШ, следовательно, эффект коагуляции ЖШ. В предлагаемом способе достигается сбивание сливок 29% жирности без увеличения энергозатрат и снижения к.п.д. МИД. Следует отметить, что при тех

же режимных параметрах МИД на сливках 29% жирности, но выдержанных по известному способу, либо традиционным способом до 24 ч, эффекта сбивания достичь не удается.

Формула изобретения Способ производства сливочного масла, предусматривающий пастеризацию сливок, охлаждение их до 3-5°С, подогрев до 17-18°С в течение 15-20 мин и последующее охлаждение до 8-10°С с выдержкой сливок при этой температуре в течение 1,5- 2-х ч и их сбивание, отличающийся тем, что, с целью снижения отходов жира с пахтой и снижения энергоемкости, сливки после охлаждения до 3-5°С подвергают обработке в переменном электромагнитном поле напряженностью 60-80 кА/М при пересечении потоком сливок силовых электромагнитных линий со скоростью 0,8-1,0 м/с в течение 10-15 с.

Область использования: в молочной промышленности, а именно в способе производства сливочного масла. Сущность изобретения: сливки после охлаждения до 3-5°С подвергают обработке в переменном электромагнитном поле напряженностью 60-80 кА/м, при пересечении потоком сливок силовых электромагнитных линий со скоростью 0,8-1,0 м/с в течение 10-15 с.