Способ получения сливочного масла
Изобретение относится к сельскому хозяйству и пищевой промышленности. Способ получения сливочного масла заключается в том, что сливкам сообщают кинетическую энергию высокочастотной вибрации от 0,3 до 1,3 Дж на 1 кг сбиваемого сливочного масла в течение от 2,5 до 0,5 мин до образования масла и жидкого обезжиренного молочного продукта - пахты. Изобретение позволяет повысить производительность и снизить энергозатраты процесса сбивания сливочного масла. 2 ил.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и пищевой промышленности, а именно к производству сливочного масла, и может применяться в домашних условиях, а также на предприятиях по переработке молока.
Известен способ получения масла, заключающийся в перемешивании сливок в емкости с подвижными относительно стенки маслоизготовителя билами либо неподвижными либо без бил (Устройство для сбивания масла. Патент RU №2059359, МПК 6 А 01 J 15/04, опуб. 10.05.96). Такой способ является наиболее распространенным и реализован в большинстве маслобоек (например, ЯЗ-ОМЕ; МИБС-0,2) и маслоизготовителях (например, в маслоизготовителе марки ММ-1000), применяемых как в домашних условиях, так и на предприятиях по переработке молока. Исходным сырьем при производстве сливочного масла таким способом являются сливки. Сливки помещают в рабочую полость емкости устройства для сбивания масла, имеющую, как правило, цилиндрическую форму. Емкости либо билам сообщают вращательное движение, в результате чего происходит интенсивное перемешивание исходного молочного сырья и выделение масляного зерна из сливок. Процесс преобразования сливок в сливочное масло длится от нескольких десятков минут до двух часов. Побочным продуктом является пахта. Рассмотренному способу производства сливочного масла присущи недостатки: большая продолжительность процесса сбивания (от несколько десятков минут до нескольких часов) и, как следствие, повышенный расход энергии.
Известен также способ получения масла из молока или жидкого молочного продукта (патент RU №2070805, МПК 6 А 23 С 15/02, А 01 J 15/02, опуб. 27.12.96), заключающийся в том, что молоко или жидкий молочный продукт сначала подвергают вспениванию, после чего полученную пену разрушают и эту последовательность операций повторяют вплоть до образования масляных зерен, которые затем уплотняют и получают масло и обезжиренное молоко или жидкий обезжиренный молочный продукт. Вспенивание молока или жидкого молочного продукта, как один из вариантов, осуществляют посредством механического воздействия по меньшей мере на часть молока или жидкого молочного продукта. В качестве механического воздействия предлагается подвергать исходный молочный продукт встряхиванию (вибрационному воздействию). Среднее время образования масляных зерен составляет около 5 мин. Затраты электрической энергии на получение 1 кг масла примерно 0,5 кВт. Однако получение масла непосредственно из молока является сложным процессом, т.к. необходимо сначала произвести встряхивание исходного молочного продукта, затем разрушение образовавшейся пены. Такая последовательность действий повторяется до полного выделения масла. Кроме этого, жирность молока может колебаться в достаточно широких пределах, поэтому для выделения заданной массы масла потребуется обработка большого количества молока, что неизбежно приведет к продолжительному по времени процессу и увеличению энергозатрат.
Задачей настоящего изобретения является повышение производительности и снижение энергозатрат процесса сбивания сливочного масла.
Поставленная задача достигается тем, что в способе получения сливочного масла, так же как и в прототипе, жидкий исходный молочный продукт подвергают вибрационному воздействию до образования масла и жидкого обезжиренного молочного продукта. Согласно изобретению в качестве исходного молочного продукта используют сливки, которым сообщают кинетическую энергию высокочастотной вибрации от 0,3 до 1,3 Дж на 1 кг сбиваемого сливочного масла в течение от 2,5 до 0,5 мин до образования масла и жидкого обезжиренного молочного продукта - пахты.
Согласно флотационной теории А.П.Белоусова (Горбатова К.К. Биохимия молока и молочных продуктов: Учеб. для студентов средних специальных учебных заведений по специальности "Технология молока и молочных продуктов". -2.изд., перераб. и доп. -М.: Колос, 1997. -288 с.) при сбивании сливок в маслоизготовителе происходит образование пузырьков воздуха. При столкновении с воздушными пузырьками жировые шарики сливок лишаются оболочек и переходят на их поверхность. При выходе на поверхность сливок пузырьки воздуха разрушаются, оставляя на поверхности жировые шарики.
В данном изобретении в качестве исходного молочного продукта используются сливки как наиболее сбалансированный по жировому соотношению молочный продукт. Подвергая сливки вибрационному воздействию с амплитудой so и частотой ω , им сообщается кинетическая энергия вибрации
где m - масса сливок;
s0ω=vвиб - амплитуда скорости вибрации.
При достижении определенного уровня кинетической энергии в сливках происходят фазовые превращения. Весь объем сбиваемых сливок заполняется мелкими воздушными пузырьками, осуществляющими движение по всему объему исходного молочного продукта. Сливки переходят в состояние, которое можно охарактеризовать как “жидкость-газ” (Колебательные явления в многофазных средах и их использование в технологии / Ганиев Р.Ф.; Кобаско Н.И. и др. -К.: Техника, 1980.). В результате движения происходит столкновение пузырьков, которые в сливках флотируются жировыми включениями. Пузырьки разрушаются, а жировые включения, находящиеся на их поверхности, слипаются, формируя кусок сливочного масла.
При определенном значении подводимой кинетической энергии, изменяя значение амплитуды скорости вибрации Vвиб., время сбивания масла существенно сокращается. Установлено, что выделение масла из сливок начинается при амплитуде скорости вибрации Vвиб.=0,6 м/с, что соответствует значению подводимой кинетической энергии вибрации Е=0,3 Дж на 1 кг масла. При указанных значениях в сливках возникает процесс фазовых превращений (переход в состояние "жидкость-газ"), происходит образование масляных зерен и жидкого обезжиренного молочного продукта - пахты. Время, необходимое для полного выделения масла из сливок, составляет 2,5 мин. Увеличение амплитуды виброскорости до 1,25 м/с, что соответствует значению подводимой кинетической энергии вибрации 1,3 Дж на 1 кг масла, позволяет сократить время сбивания до 0,5 мин. Дальнейшее увеличение амплитуды виброскорости и, как следствие, подводимой кинетической энергии вибрации не приводит к заметному сокращению времени сбивания масла, однако при этом неизбежно возрастают затраты энергии.
Особенностью данного способа является то, что отделение масла от сливок осуществляется за счет управляемого потока воздушных пузырьков, распределяющихся с большой скоростью по всему объему продукта. Согласно экспериментальным данным время, необходимое для полного отделения масла от сливок, составляет минимум 0,5 мин. Работа, затрачиваемая при этом на выделение 1 кг масла, не превышает 1,3 Дж. Затраты электрической энергии при указанных значениях не превышают 8· 10-3кВт.
На фиг.1 представлена кинематическая схема лабораторного вибростенда; на фиг.2 представлен его вид справа.
Заявляемый способ получения масла был осуществлен в лабораторных условиях с помощью вибростенда (фиг.1 и 2). Вибростенд (фиг.1) состоит из электродвигателя 1 (М), соединенного через упругую муфту 2, с входным концом вала 3, установленного на двух подшипниках качения 4. На выходном конце вала устанавливается эксцентрик 5 с эксцентриситетом е (фиг.2). На эксцентрике шарнирно, при помощи подшипника 6, установлен шатун 7. Второй конец шатуна шарнирно, при помощи подшипника 8, соединен с толкателем 9, совершающим возвратно-поступательное движение по направляющей 10. Механизм вибростенда смонтирован в корпусе 11.
Вращательное движение от электродвигателя 1, при помощи эксцентрика 5 с эксцентриситетом е=2 мм, преобразуется в возвратно-поступательное толкателя 9. Эксцентриситет е обеспечивает перемещение толкателя 9 с заданной амплитудой s0=2 мм. Емкость со сливками 12, установленная на толкатель 9, совершает колебания с заданной амплитудой виброскорости Vвиб. В качестве емкости 12 использовался цилиндрический сосуд емкостью 0,6 л, в который заливали 0,5 л сливок. Первоначально сливки подвергали вибрационному воздействию с амплитудой виброскорости 0,6 м/с, сообщая кинетическую энергию 0,3 Дж на 1 кг масла. Минимальное значение амплитуды виброскорости принято, исходя из наблюдений. Было установлено, что при данном значении начинало образовываться большое количество воздушных пузырьков, заполняющих весь объем жидкости, подвергаемой вибрационному воздействию. Полное отделение масла от сливок происходило за 2,5 мин. Объем выделенного масла составил 0,5 л из 1 л сливок.
Увеличение амплитуды виброскорости до 1,25 м/с и, соответственно, кинетической энергии до 1,3 Дж на 1 кг масла позволило сократить время сбивания масла до 0,5 мин. Количество выделенного масла из 1 л сливок составило 0,5 л. При сбивании масла на экспериментальном вибростенде (фиг.1 и фиг.2) затраты электрической энергии не превышали 8· 10-3кВт на 1 кг масла при значении амплитуды виброскорости 1,25 м/с и времени 0,5 мин.
Способ получения сливочного масла, заключающийся в том, что жидкий исходный молочный продукт подвергают вибрационному воздействию до образования масла и жидкого обезжиренного молочного продукта, отличающийся тем, что в качестве исходного молочного продукта используют сливки, которым сообщают кинетическую энергию высокочастотной вибрации от 0,3 до 1,3 Дж на 1 кг сбиваемого сливочного масла в течение от 2,5 до 0,5 мин до образования масла и жидкого обезжиренного молочного продукта - пахты.
