Лекция 6
Устойчивость сливок как дисперсной системы
Выделение жировой фазы из сливок
Существующие методы производства масла
Устойчивость сливок как дисперсной системы
В соответствии с теорией устойчивости дисперсных систем энергия взаимодействия дисперсных частиц складывается из сил электростатического отталкивания и сил притяжения Ван-дер-Ваальса (дисперсные силы).
С увеличением расстояния между частицами дисперсные силы ослабевают. В случае сближения частиц энергия изменяется таким образом, что при средних расстояниях преобладает отталкивание, а при малых — притяжение. Для агрегации частицы должны сблизиться на такое расстояние, когда притяжение преобладает над отталкиванием. Однако для этого необходимо преодолеть энергетический барьер, величина которого зависит от потенциала частицы.
В жировой дисперсии молока частицей, обладающей электрическим потенциалом (около 15 мВ) на своей поверхности, является жировой шарик. Образуется потенциал, по-видимому, ионизированными кислотно-фосфатными группами, а также четвертичным атомом азота липопротеиновых комплексов, составляющих наружный слой оболочки жирового шарика
При получении сливок методом отстаивания подобные флокуляты образуются (из жировых шариков) самопроизвольно; при перемешивании сливок они легко разрушаются.
Агрегация жировых шариков в связи с необходимостью дополнительного преодоления структурно-механического барьера, создаваемого оболочкой, требует гораздо более высокой энергии сближающихся жировых шариков; достигается это в результате внешних взаимодействий (перемешивание и др.). Скорость агрегации жировых шариков будет, таким образом, при равнозначных условиях определяться стабилизирующей способностью их оболочек.
Стабилизирующими факторами устойчивости для эмульсий и суспензий при этом является не наличие энергетического барьера, а коллоидные адсорбционные слои и связанные с ними сольватные оболочки, обладающие структурно-механическими свойствами и создающие структурно-механический барьер.
Для образования и стабилизации высокоустойчивых дисперсных систем необходимо, чтобы адсорбционные системы и связанные с ними сольватные оболочки обладали достаточно высокой вязкостью, упругостью и механической прочностью. Таким стабилизирующим действием обладает оболочка жировых шариков.
Устойчивость жировой дисперсии в сливках можно характеризовать продолжительностью времени, потребного для ее разрушения в условиях механического воздействия.
При этом, чем выше массовая доля жира в сливках, тем ниже устойчивость дисперсии. Устойчивость сливок как дисперсной системы снижается с понижением устойчивости оболочек жировых шариков при нагревании, охлаждении, механическом перемешивании, замораживании и других операциях технологического процесса.
На устойчивость сливок влияет размер жировых шариков, состав и свойства жира и др. Повышенная устойчивость жировой дисперсии сливок повышенной жирности и высокожирных наблюдается в случаях преимущественного содержания в их составе мелких жировых шариков. Значительное влияние на устойчивость жировой дисперсии сливок оказывают процессы отвердевания глицеридов в молочном жире.
Одним из показателей устойчивости сливок является степень дестабилизации (разрушения) в них жировой дисперсии — отношение жира, освободившегося от липопротеиновых оболочек, к его общему количеству.
На скорость и степень процесса дестабилизации дисперсии влияют массовая доля жира в сливках, интенсивность механического воздействия на них, температура охлаждения и другие факторы. Так, нагревание сливок с массовой долей жира 60—65% и частично отвердевшей жировой фазой до температуры плавления жира не вызывает разрушения дисперсии. В высокожирных сливках, содержащих отвердевший жир, при нагревании их до температуры плавления жира наблюдается частичное или полное разрушение дисперсии в результате необратимых изменений в оболочках жировых шариков [111].
На устойчивость дисперсии сливок могут оказать влияние процессы окисления липидов, включая содержащиеся в оболочках жировых шариков.