kształtowania jakości masła
Umiejętność otrzymywania masła sięga bardzo dawnych czasów. Już wiele tysięcy lat przed naszą erą stosowano ten produkt nie tylko jako żywność, ale także w celach kultowych, medycznych i kosmetycznych. Benno Martiny (1836–1923) w swojej rozprawie Die Milch podał informację o wyrobie i spożywaniu masła przez Hindusów, Izraelitów, Arabów, Egipcjan, Persów, Greków i Rzymian 2000 lat przed narodzeniem Chrystusa. Solon (638–559 p.n.e.) odwołuje się do „dziwnego tłuszczu” otrzymywanego w wyniku wytrząsania mleka. Herodot (484–424 p.n.e.) opisuje natomiast sposób otrzymywania masła z mleka kobylego przez hordy Scytów.
O wyrobie masła z mleka krowiego przez Traków pisał także Hipokrates (460–377 p.n.e.). Sposób otrzymywania masła (...Bo uciskanie mleka daje masło...)
opisany jest również w Starym Testamencie (Ks. Przysłów 30:30-31:4).
Począwszy od XII w. masło stało się już ważnym produktem eksportowym Skandynawów. Aż do połowy XIX w. masło wyrabiano w gospodarstwach rolnych i praktycznie nie znano sposobów jego otrzymywania w warunkach przemysłowych. Pierwszy zakład produkujący masło na dużą skalę uruchomiono w mieście Manchester w 1871 roku. Dalszy rozwój przemysłowej produkcji masła był związany z coraz szerszym wprowadzaniem do zakładów mleczarskich wirówki odtłuszczającej skonstruowanej przez dr. G. De Laval w 1879 r.
Obecnie masło jest w dalszym ciągu bardzo ważnym produktem mleczarskim. W 1994 roku wykorzystano do jego produkcji ok. 45.1% ogółu przerabianego tłuszczu mlekowego w Polsce, a w roku 2003 – 41.3%. Po zdecydowanym spadku w drugiej połowie lat dziewięćdziesiątych, produkcja masła w Polsce w ostatnich latach ustabilizowała się i osiągnęła w roku 2002 poziom 150,2 tys.t. Stabilizację wielkości produkcji masła na poziomie 1 800 – 1 900 tys. ton obserwuje się w ostatnich latach w krajach Unii Europejskiej.
Zgodnie z opracowanym w 2003 roku przez Związek Prywatnych Przetwórców Mleka Raportem o stanie branży mleczarskiej i perspektywach jej rozwoju w poszerzonej Unii Europejskiej przewiduje się wzrost konsumpcji masła w Polsce z 4,5 kg w 2002 roku do ok. 5 – 5,5 kg (na jednego statystycznego mieszkańca rocznie) w 2009 roku.
Masło jest produktem wysokotłuszczowym otrzymywanym w wyniku zmaślania wydzielonej z mleka i odpowiednio przygotowanej śmietanki.
Zgodnie z wymaganiami standardu A–1 (Standard for butter and whey butter) z 1971 roku (uaktualnionego w 1999 roku) opracowanego przez Komisję Kodeksu Żywnościowego FAO/WHO, masło jest produktem tłuszczowym otrzymywanym wyłącznie z mleka. Definicję masła jako produktu otrzymywanego wyłącznie z mleka przyjęto również jako obowiązującą w PN–A–86155:1995. Przewiduje ona obok pasteryzowanej śmietanki możliwość stosowania w produkcji masła zakwasów maślarskich oraz innych preparatów zakwaszających dopuszczonych przez Państwowy Zakład Higieny. Dopuszcza ona ponadto stosowanie barwnika naturalnego, a w przypadku masła solonego soli kuchennej. W ostatnich latach na rynkach wielu krajów pojawiają się coraz częściej produkty masłopodobne (ang. spreads) o zmienionym składzie chemicznym.
Spośród wielu kierunków skierowanych na postęp w technologii wyrobu masła i wyrobów masłopodobnych szczególne miejsce zajmują działania skierowane na poprawę i standaryzację cech smakowo-zapachowych. Zajmują one czołową pozycję w ocenie konsumenckiej większości produktów spożywczych w tym także masła i produktów masłopodobnych.
Oceniana organoleptycznie smakowitość produktów żywnościowych stanowi sumę reakcji sensorycznych obejmujących ich smak i zapach, a także teksturę. Dokładny skład związków wpływających na smak i zapach masła nie jest do końca poznany. Zidentyfikowano już ponad 120 substancji decydujących o ogólnym aromacie tego produktu. Należy zauważyć, że smak i zapach masła zależy zarówno od substancji występuj
cych
ących w fazie wodnej jak i w tłuszczowej, a poszczególne komponenty smakowo - zapachowe wzajemnie na siebie oddziałują.
Ze względu na ponad 80% udział w produkcie, duży wpływ na ogólną smakowitość masła wywierają składniki lipidowe. Spełniają one rolę nie tylko samodzielnych substancji smakowo - zapachowych, ale także prekursorów związków z
nich powstających. Mogą również wpływać na modyfikację percepcji smakowo - zapachowej innych składników. Do ważnych substancji czynnych organoleptycznie, zwi
za
ązanych z fazą tłuszczową masła należą m.in.: krótkołańcuchowe wolne kwasy tłuszczowe (od C4 do C12), delta (d) i gamma (g) laktony, metyloketony i alifatyczne aldehydy. Z innych należy wymienić też substancje występujące w bardzo małych stężeniach: alkanole, fenol, m-krezol, p-krezol, indol, skatol, a także siarczek dimetylu.
Ostateczne cechy smakowo-zapachowe masła a także wyrobów masłopodobnych są wypadkową wielu czynników, z których znaczna część wynika z jakości surowca, część zaś określona jest parametrami technologicznymi wyrobu masła, warunkami magazynowania i dystrybucji produktu gotowego. I tak np. w mleku od krów o wyższej mleczności może zachodzić łatwiejsze utlenianie się tłuszczu niż od krów o niższej mleczności. Surowiec od krów w późnym okresie laktacji, a także chorych może wykazywać również wysoką zawartość wolnych kwasów tłuszczowych (WKT) - powstających w wyniku przemian hydrolitycznego rozkładu tłuszczu mlekowego, co sprzyjać może pojawianiu się w produkcie gotowym wad o charakterze lipolitycznym. Istotnym czynnikiem intensyfikującym przemiany lipolityczne w mleku już na etapie jego pozyskiwania stało się wprowadzenie doju mechanicznego. Sposób dojenia wywiera bowiem istotny wpływ na procesy fizjologiczne zachodzące wewnątrz wymienia, a także na regulację hormonalną tych procesów. Pobudzanie przemian lipolitycznych może wiązać się też z wadliwą konstrukcją urządzeń do dojenia, a także z niewłaściwą ich eksploatacją.
Uważa się przy tym, że istotnym czynnikiem zapobiegającym lipolizie indukowanej może być „delikatne” traktowanie surowca (mleka, śmietanki) w czasie całego technologicznego jego przerobu. Za normalną i dopuszczalną zawartość WKT po przeprowadzonych procesach przetwórczych przyjmuje się poziom 1 - 1,5 mEq/l.
Używanie surowca od krów z mastitis może być natomiast przyczyną trudności w procesie biologicznego ukwaszania śmietanki. Należy uwzględniać także technologiczne następstwa różnic składu tłuszczu mlekowego wynikających z różnego sposobu żywienia w okresie letnim i zimowym. Duży wpływ na jakość masła wywierają również higieniczne warunki pozyskiwania mleka oraz warunki jego przetrzymywania przed przerobem. Zanieczyszczenie mleka w oborze może sprzyjać np. rozwojowi drobnoustrojów gnilnych i lipolitycznych, a w konsekwencji prowadzić do pojawiania się w produkcie gotowym wad związanych z rozkładem białek i hydrolitycznym rozkładem tłuszczu mlekowego. Szkodliwy wpływ na końcową jakość masła mają również zanieczyszczenia surowca metalami pochodzącymi z uszkodzonych naczyń, środków ochrony roślin a także środków myjących (np. jony Cu, Zn, Fe) .
W dużym uproszczeniu proces wyrobu masła obejmuje dwa etapy koncentracji tłuszczu.
Pierwszy etap to wirowanie mleka, który obok pożądanej ponad 10 krotnej koncentracji tłuszczu - wywiera także określony wpływ na zawartość WKT. Z jednej bowiem strony oddziałuje on mechanicznie na kuleczki tłuszczowe powodując w nich określone zmiany destrukcyjne, głównie w ich otoczkach, czemu towarzyszy równolegle wzrost zawartości WKT. Z drugiej zaś, dochodzi w trakcie wirowania do rozdziału masy mleka pełnego na dwie części: śmietankę i mleko odtłuszczone. Oczywiście z punktu widzenia jakości masła istotnym jest to, co przedostaje się do
śmietanki. Wraz z wyższą niż w mleku koncentracją tłuszczu dochodzi w niej bowiem do większego stężenia WKT (9-10 krotnie, w przeliczeniu na produkt). Obserwuje się i pewne ubytki WKT. Stwierdzono np., że podczas wirowania mleka kwasy tłuszczowe o dłuższym łańcuchu w większości przechodzą do śmietanki, a kwasy tłuszczowe o krótszym łańcuchu, w tym i kwas masłowy, do mleka odtłuszczonego.
Należy w tym miejscu wspomnieć o konieczności prowadzenia procesu wirowania w temperaturze przewidzianej przez producenta urządzenia (wirówki). Stosowanie temperatury niższej prowadzi bowiem z reguły nie tylko do pogorszenia wydajności procesu, ale także wzrostu zawartości wolnego tłuszczu oraz zawartości WKT. Znaczne możliwości ograniczania wzrostu zawartości wolnego tłuszczu oraz zawartości WKT w śmietance daje zastosowanie wirówek odtłuszczających z łagodnym dopływem strumienia mleka (soft stream).
Śmietanka przeznaczona do produkcji masła powinna wykazywać świeży, czysty i naturalny smak i zapach, a także białą lub z lekkim odcieniem kremowym barwę. Powinna wykazywać także jednorodną konsystencję, bez grudek tłuszczu i białka. Jak już wspomniano kwasowość plazmy śmietanki odwirowywanej w zakładzie mleczarskim a przeznaczonej do wyrobu masła nie może przekraczać 8 -10 o SH. Podwyższoną kwasowość można uznać za jedną z najczęstszych wad śmietanki jako surowca do wyrobu masła. Wpływa ona nie tylko na pogorszenie jej cech smakowo-zapachowych ale także występowanie trudności w trakcie jej pasteryzacji. W śmietance przetrzymywanej przed pasteryzacją zbyt długo w niskich temperaturach, może wystąpić rozwój bakterii psychrotrofowych wywołujących niekorzystne procesy proteo- i lipolityczne. Wpływają one bezpośrednio na pogorszenie cech smakowo-zapachowych surowca a w wyniku znacznego nagromadzenia - wykazujących dużą odporność na temperatury stosowane w trakcie pasteryzacji śmietanki - enzymów pochodzenia bakteryjnego także na zwiększone ryzyko tych zmian w produkcie gotowym. Śmietanka może wykazywać w tym przypadku zapach i smak jełki, gnilny a nawet mydlasto-gorzki.
Zakres niekorzystnego działania bakterii psychrotrofowych można oceniać m.in. na podstawie zawartości wolnych kwasów tłuszczowych (WKT). Podwyższony ich poziom może być również wywołany czynnikami mechanicznymi (lipoliza indukowana), przede wszystkim zaś nadmiernymi wstrząsami (np. w trakcie transportu), napowietrzaniem, czy też niewłaściwym przepompowywaniem mleka i śmietanki. W ich wyniku dochodzi bowiem do uszkodzenia otoczek kuleczek tłuszczowych i ułatwionego dostępu lipaz mleka do ich wnętrza. Podwyższony poziom WKT w śmietance może być również wynikiem lipolizy spontanicznej warunkowanej m.in. sposobem żywienia, okresem laktacji krów mlecznych, ich wydajnością, stanem fizjologicznym oraz zdrowotnością gruczołu mlecznego. Uważa się, że mechanizm lipolizy spontanicznej polega na aktywowaniu lipazy rodzimej mleka (mlekowa lipaza lipoproteinowa-mLPL, EC 3.1.1.34) poprzez aktywator alfa-lipoproteinowy. Podwyższona zawartość WKT w śmietance znajduje także swoje odbicie w wyższym ich poziomie w produkcie gotowym wpływając na pogorszenie jego jakości organoleptycznej.
Trudności w pasteryzacji a także zła struktura masła i obniżona jego trwałość mogą być związane z występującym czasami niekorzystnym zjawiskiem aglomeracji tłuszczu w śmietance.
Czynnikiem wywierającym największy wpływ na cechy najbardziej istotne w ogólnej ocenie jakościowej masła szczególnie w odniesieniu do jego bezpieczeństwa zdrowotnego oraz trwałości jest pasteryzacja śmietanki. Prowadzi się ją w przepływie, wykorzystując najczęściej
nowoczesne wielosekcyjne wymienniki ciepła. Należy jednak podkreślić, że specyficzny skład śmietanki zmusza do stosowania bardziej rygorystycznych parametrów obróbki cieplnej niż w przypadku pasteryzacji mleka. Decydujący wpływ na konieczność zastosowania pasteryzacji wysokiej mają wysoka zawartość tłuszczu i związana z tym mniejsza o ponad 20% przewodność cieplna ośrodka ogrzewanego, a także większe niż w mleku odtłuszczonym przejście
drobnoustrojów z fazą tłuszczową podczas wirowania. Śmietankę przeznaczoną do wyrobu masła powinno się pasteryzować w temp. nie niższej niż 92oC przez 30–40 s. Stosowanie tak wysokiej temperatury pasteryzacji śmietanki – oprócz zniszczenia wegetatywnych form mikroflory patogennej i toksykogennej, prawie wszystkich bakterii saprofitycznych oraz drożdży i pleśni łącznie z ich zarodnikami – ma również na celu: maksymalną inaktywację ciepłoopornych enzymów lipolitycznych oraz proteaz pochodzenia bakteryjnego, a także laktoperoksydazy; podwyższenie stabilności oksydacyjnej oraz stworzenia korzystnych warunków dla rozwoju bakterii fermentacji mlekowej wprowadzanych wraz z zakwasem w procesie biologicznego dojrzewania śmietanki.
Pasteryzacja, obok wspomnianego powyżej wpływu na stopień inaktywacji lipaz wywiera także wpływ na zawartość WKT w śmietance. Wpływ ten może być dodatkowo wzmocniony poprzez zastosowanie procesu odgazowania. Stwierdzany w trakcie pasteryzacji i odgazowania spadek zawartości WKT spowodowany jest jak się wydaje znacznym usunięciem grupy lotnych WKT (wraz z oparami) a także możliwym łączeniem się WKT z różnymi składnikami mleka.
W odniesieniu do wspomnianej w głównych celach pasteryzacji śmietanki konieczności maksymalnej inaktywacji enzymów lipolitycznych należy uwzględnić fakt występowania dwóch niezależnych źródeł ich pochodzenia. Rodzima lipaza lipoproteinowa, której obecność w mleku wywołana jest jej przenikaniem z komórek mlekotwórczych, jest niszczona w trakcie normalnej pasteryzacji. Nie ma więc praktycznego wpływu na przebieg hydrolitycznego rozkładu tłuszczu mlekowego w dalszych etapach przerobu, jak również podczas składowania produktów gotowych. Decydujący wpływ na poprodukcyjne ujawnianie się wad natury lipolitycznej wywierają natomiast lipazy pochodzenia bakteryjnego. Ich aktywność może być jednak w pewnym stopniu zachowana, nawet pomimo całkowitego zniszczenia (w trakcie prawidłowo przeprowadzonej pasteryzacji) wytwarzającej je mikroflory.
Coraz częściej są stosowane również w praktyce mleczarskiej nowoczesne rozwiązania techniczne pozwalające na zastosowanie temperatury obróbki cieplnej śmietanki w zakresie 98–120oC. Możliwość stosowania takiej obróbki w temp. do 105oC przewidują także obowiązujące w kraju instrukcje produkcji masła metodą periodyczną i ciągłą. Wywiera to pozytywny wpływ na jakość i trwałość masła, m.in. zmniejszając ryzyko niekorzystnych zmian w fazie tłuszczowej.
Znaczący wpływ na poprawę cech organoleptycznych masła wywiera wspomniane już odgazowanie śmietanki. Głównym jego celem jest usunięcie lotnych substancji o nieprzyjemnym zapachu pochodzenia paszowego, produktów działalności szkodliwej mikroflory i enzymów, a także substancji zapachowych przenikających z otoczenia krowy. Śmietankę odgazowuje się bezpośrednio po pasteryzacji, co przedłuża równocześnie czas jej obróbki cieplnej. Efekt odgazowania jest uzależniony od różnicy prężności pary wodnej i par usuwanych substancji. Zależy od wielkości podciśnienia w odgazowywaczu, temperatury napływającej do niego śmietanki, a także wyjściowego stężenia usuwanych substancji.
Odgazowywanie śmietanki wpływa także w niewielkim stopniu na trwałość oksydacyjną produktu gotowego oraz wspomniane wcześniej obniżenie zawartości niepożądanych w surowcu lotnych wolnych kwasów tłuszczowych. Obniża się więc dzięki temu ryzyko pojawienia się w produkcie gotowym wad związanych z utlenieniem oraz lipolizą tłuszczu mlekowego. Z reguły najlepsze wyniki uzyskuje się odgazowując śmietankę w temp. 95–98oC i pod ciśnieniem zredukowanym do 50–70 kPa.
Najbardziej cenione przez konsumentów cechy organoleptyczne masła, w tym przede wszystkim orzeźwiający, lekko kwaskowaty smak oraz „orzechowy” aromat uzyskuje się w wyniku metabolicznej aktywności mikroflory zakwasów. Związana jest ona z biologicznym dojrzewaniem śmietanki przeznaczonej do zmaślania. Dominującą rolę w takim maśle odgrywa diacetyl. Jego powstawaniu w wyniku przemian cytrynianów towarzyszy również wytwarzanie kilkukrotnie większych ilości obojętnej organoleptycznie acetoiny. O smakowo - zapachowych walorach masła ze śmietanki ukwaszonej (śmietany) decydują jeszcze takie substancje jak: kwas mlekowy, aldehyd octowy oraz kwas octowy.
W maśle ze śmietanki ukwaszonej, jako prawidłową należy przyjąć zawartość diacetylu na poziomie 1 - 2 mg/kg, chociaż już przy stężeniu 0,5 - 0,6 mg/kg nadaje ona temu produktowi przyjemny i orzeźwiający zapach. Należy też dodać, że zawartość diacetylu powinna być 3 - 5 razy wyższa niż zawartość aldehydu octowego. Duży wpływ na ostateczne cechy organoleptyczne masła produkowanego ze śmietanki ukwaszonej wywiera właściwy dobór szczepionek. Jako najbardziej przydatne uznaje się szczepionki średniokwaszące, o przyjemnych cechach organoleptycznych oraz zwiększonej ilości wytwarzanego diacetylu. Bardzo dobrze spełniają te warunki szczepionki typu BD. W ich skład wchodzą szczepy: Lactococcus lactis subsp. lactis, Lactococcus lactis subsp. cremoris, Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris oraz Lactococcus lactis subsp. lactis biovar diacetylactis. Wykorzystują one intensywnie cytryniany i w odróżnieniu od zakwasów typu D nie wykazują niepożądanych cech związanych z nadmiarem aldehydu octowego. Obecne w ich składzie bakterie Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris redukują go bowiem do etanolu, zapewniając jednocześnie właściwą proporcję do diacetylu.
Wzrost pożądanej w zakwasach biosyntezy diacetylu osiągnąć można w wyniku zmian składu podłoża. Szczególnie pozytywne rezultaty osiąga się w wyniku podwyższenia w nim zawartości suchej masy. Pozytywny wpływ na zawartość diacetylu wywiera także 0,1 - 0,3% dodatek kwasu cytrynowego lub cytrynianów. Intensyfikację przemian cytrynianów i związany z nią wzrost zawartości diacetylu obserwuje się również przy niwelującym różnice sezonowe, dodatku jonów manganu, a także magnezu. W celu uzupełnienia do optimum zawartości substancji odżywczych i mikroelementów w mleku przeznaczonym do przygotowania zakwasów o podwyższonym poziomie substancji aromatycznych można korzystać z obecnych na rynku gotowych biostymulatorów. Podnosi się dzięki nim aktywność kwaszącą i aromatotwórczą zakwasów oraz gwarantuje zachowanie właściwych proporcji poszczególnych gatunków wchodzącej w ich skład mikroflory. Podobne efekty może przynieść prowadzenie zakwasów na specjalnych podłożach zastępujących mleko odtłuszczone. W ich skład, obok mleka (serwatki) w proszku, wchodzą dodatkowo inne związki organiczne i specjalnie dobrane związki mineralne niezbędne do uzyskania wysokiej aktywności stosowanych kultur oraz zachowania proporcji między szczepami wchodzącymi w skład zakwasu. Charakteryzują się one ponadto odpowiednimi zdolnościami buforującymi, a zawarte w nich fosforany powodują wiązanie wolnych jonów wapnia i zmniejszają ryzyko zakażeń bakteriofagami. Dodatkowe zalety stosowania takich podłóż to: eliminacja zagrożeń związanych z obecnością antybiotyków, a także eliminacja ryzyka związanego ze zmianami chemicznymi mleka spowodowanymi porą roku oraz sposobem żywienia. Bardzo ważną rolę w biosyntezie diacetylu odgrywa wartość pH środowiska.
Znaczną rolę w standaryzacji smakowo - zapachowych cech masła i ograniczenia ryzyka zakażeń obcą mikroflorą oraz wyeliminowania kłopotliwego i kosztownego prowadzenia zakwasów macierzystych wnosi zastosowanie kultur do bezpośredniego przygotowywania zakwasów roboczych (metoda semi-direct), a także kultur bakteryjnych służących do bezpośredniego zaszczepiania (śmietanki) w tanku fermentacyjnym (metoda direct).
Biorąc pod uwagę wszelkie niedogodności związane z produkcją masła ze śmietanki ukwaszonej, a także chęć lepszej standaryzacji cech smakowo-zapachowych opracowano również wiele alternatywnych metod aromatyzowania i zakwaszania plazmy masła (np.met.: NIZO, IBC, SMR). Pozwalają one na rozdzielenie procesów wytwarzania kwasu mlekowego i składników aromatycznych od procesu dojrzewania fizycznego, zwiększając tym samym możliwości optymalizacji cieplnej obróbki śmietanki w zakresie poprawy cech struktury i konsystencji masła. Umożliwiają ponadto większą swobodę wyboru różnych typów zakwasów i związaną z tym większą możliwość standaryzacji aromatu masła. Zastosowanie metod alternatywnych wpływa na ograniczenie nadmiernej lepkości śmietany, utrudniającej jej przetłaczanie do urządzeń zmaślających w systemie ciągłym. Wpływa również na zmniejszenie ryzyka występowania zmian oksydacyjnych w maśle, w wyniku obniżenia w nim zawartości miedzi. Obniża ponadto ryzyko występowania wad związanych z hydrolitycznym rozkładem tłuszczu mlekowego, w wyniku mniejszego stopnia przejścia wolnych kwasów tłuszczowych z surowca nieukwaszonego do produktu gotowego. Metody alternatywne dają również możliwość uzyskiwania słodkiej maślanki i łatwiejszego jej zagospodarowania.
Szersze wprowadzenie metod alternatywnych w krajowym przemyśle mleczarskim, szczególnie w zakresie właściwego doboru preparatów zakwaszających i aromatyzujących, musi być jednak poprzedzone uzyskaniem zezwolenia właściwych służ sanitarnych na ich stosowanie.
W ocenie konsumenckiej masła i produktów masłopodobnych, ważną pozycję obok walorów smakowo zapachowych zajmuje także ich tekstura. Jest to także kolejny ważny kierunek działań kreujących postęp w technologii wyrobu masła.
Przez pojęcie tekstury rozumie się natomiast zespół właściwości reologicznych i makrostrukturalnych masła. Węższym pojęciem od tekstury jest konsystencja, która jest właściwością materiału wyrażającą się oporem na trwała zmianę kształtu i określona jest przez zależność siła - płynięcie. Z punktu widzenia konsumenta najważniejszą cechą związaną z konsystencją masła jest jego smarowność (trudno mierzalna) dobrze skorelowana z jego twardością. Pod pojęciem struktury masła rozumie się natomiast koncentrację, rozmiar, kształt i sposób rozmieszczenia elementów strukturalnych (kryształów tłuszczu, kuleczek tłuszczowych, kropelek fazy wodnej, pęcherzyków powietrza).
Masło należy do ciał o złożonym obrazie cech reologicznych, a jego struktura i konsystencja zależą od wielu czynników. Decydujący wpływ, ze względu chociażby na ponad 80% zawartość w produkcie, wywiera na nie tłuszcz mlekowy. Pod względem składu kwasów tłuszczowych, tłuszcz mlekowy jest zaliczany do najbardziej złożonych tłuszczów jadalnych, zidentyfikowano w nim bowiem ponad 400 kwasów tłuszczowych. W znaczącej przewadze występuje jednak tylko 16 z nich. One też określają główne jego właściwości fizyczne, takie jak: temperatura topnienia i krzepnięcia, zawartość fazy stałej, z czym jest związana także twardość otrzymywanego masła.
Warunkiem uzyskania właściwych cech struktury i konsystencji masła jest optymalne wykrystalizowanie tłuszczu mlekowego, a także odpowiednia wielkość uzyskiwanych kryształów. Jest to zadanie trudne, wynika bowiem z sezonowych zmian składu i właściwości tłuszczu mlekowego. Daje się tutaj zauważyć stosunkowo małą skuteczność oddziaływań technologicznych, wyrażającą się wyraźnie większą twardością masła w miesiącach zimowych, gdy tłuszcz mlekowy wykazuje niską zawartość kwasów mono- i polienowych (niską liczbę jodową).
W codziennej praktyce mleczarskiej – wskutek optymalizacji procesu formowania kryształów tłuszczu mlekowego w trakcie fizycznego dojrzewania śmietanki – można kompensować różnice wynikające z sezonowych zmian jego składu, co znacznie poprawia reologiczne cechy. Powinno się to opierać na dobrej znajomości temperatur topnienia i krzepnięcia głównych frakcji tłuszczu mlekowego, podstawowym zaś celem tego procesu jest uzyskanie nie tylko odpowiedniego stopnia wykrystalizowania tłuszczu mlekowego (najczęściej 30–50%), ale także właściwego obrazu jego krystalizacji w kuleczkach tłuszczowych.
Poprawę reologicznych cech masła zimowego osiąga się dzięki wzbogaceniu dojrzałej fizycznie śmietanki w kuleczki tłuszczowe o grubych krystalicznych powłokach i płynnym wnętrzu. W trakcie dojrzewania śmietanki w okresie letnim wskazane jest natomiast uzyskiwanie dużej liczby kuleczek tłuszczowych o luźnych powłokach oraz małej ilości frakcji niskotopliwych we wnętrzu.
Dojrzewanie fizyczne śmietanki, podobnie jak i przebiegające najczęściej równolegle dojrzewanie biologiczne, odbywa się w wielopłaszczowych tankach umożliwiających skuteczne oziębianie i podgrzanie śmietanki, a także właściwe jej mieszanie. Obserwowana w ostatnich latach tendencja do koncentracji produkcji masła wpłynęła na potrzebę zmiany sposobu przygotowania śmietany do zmaślania W najnowszych rozwiązaniach, przy bardzo dużej skali produkcji, dojrzewającą fizycznie śmietanę przetrzymuje się w
zewnętrznych zbiornikach dwupłaszczowych. Przestrzeń między płaszczami wypełniona jest materiałem izolacyjnym zapewniającym utrzymanie zadanej temperatury w przedziale ±1°C/24h. W zależności od przewidywanej wielkości produkcji masła mogą być instalowane zbiorniki o pojemności od 25 do ponad 100 m3. W odróżnieniu od klasycznych tanków fermentacyjnych regulację temperatury (ogrzewanie, oziębianie) wynikającą z przebiegu dojrzewania fizycznego przeprowadza się w sprzężonych z tankami wymiennikach płytowych. Oczywiście wiąże się to z koniecznością zabezpieczenia jednego dodatkowego tanku operacyjnego. Proces przygotowania śmietanki (śmietany) do zmaślania nadzorowany jest przez system komputerowy.
Szansę uproszczenia procesu dojrzewania fizycznego śmietanki może w przyszłości przynieść zastosowanie techniki wysokich ciśnień (100 – 400 MPa).
Znaczne możliwości zmiękczenia masła przechowywanego, po zakończonym już procesie tężenia, daje natomiast wtórna obróbka mechaniczna. Osiągane w niej zmniejszenie twardości masła jest w miarę stałe, a odtworzenie sieci krystalicznej jest bardzo wolne i może trwać nawet kilka miesięcy.
Znaczny wpływ na reologiczne cechy masła wywiera również faza gazowa, której udział w zależności od metody produkcji waha się w szerokim przedziale od 2 do 5 %. Jak wynika z badań, już 10% podwyższenie jej zawartości pozwala na 55 – 75% zmniejszenie twardości masła, za główną zaś przyczynę obserwowanych zmian uznaje się niszczenie struktury fazy ciągłej masła i nadawanie mu większej puszystości.
Reologiczne cechy masła można standaryzować nie tylko dobierając odpowiednie parametry technologiczne, ale także zmieniając skład chemiczny tłuszczu mlekowego.
Znaczne możliwości sterowania składem tłuszczu mlekowego dają metody żywieniowe. Z najważniejszych należy wymienić metodę polegającą na podawaniu krowom w dawce pokarmowej tzw. chronionych lipidów lub też całych nasion roślin oleistych, np. soi lub rzepaku - bogatych w nienasycone kwasy tłuszczowe. Interesujące s
ą również badania zmierzające do zmiany składu tłuszczu mlekowego i zwiększenia w nim udziału nienasyconych kwasów tłuszczowych w wyniku działań genetycznych.
Coraz częściej w nowoczesnych technologiach przerobu olejów roślinnych oraz tłuszczów zwierzęcych – w tym także tłuszczu mlekowego jest stosowany proces przeestryfikowania. W wyniku procesu następuje wymiana (redystrybucja) reszt kwasów tłuszczowych wewnątrz tej samej cząsteczki triacyloglicerolu (przeestryfikowanie wewnątrzcząsteczkowe) lub między cząsteczkami różnych triacylogliceroli (przestryfikowanie miedzycząsteczkowe), wskutek czego powstają nowe estry o pożądanej charakterystyce fizykochemicznej, a także pożądanych właściwościach funkcjonalnych.
Jedną z bardziej ekonomicznych metod modyfikacji tłuszczu mlekowego jest jego frakcjonowanie. Zalicza się ją do metod fizycznych. Wykorzystuje się w niej zróżnicowanie temperatur topnienia lub krzepnięcia poszczególnych triacylogliceroli, różną lotność a także różną rozpuszczalność poszczególnych składników, co umożliwia rozdział tłuszczu na frakcje. Za najbardziej efektywne, a zarazem możliwe do zastosowania w przemyśle tłuszczowym, w tym także w przetwórstwie tłuszczu mlekowego, uznaje się frakcjonowanie bez użycia i z użyciem rozpuszczalników, destylację molekularną oraz ekstrakcję z CO2 w stanie nadkrytycznym.
Należy zaznaczyć jednak, że omówione powyżej metody modyfikacji składu i właściwości tłuszczu mlekowego, oprócz metod żywieniowych, nie pozwalają w zasadzie na bezpośrednią standaryzację reologicznych cech masła, dotyczą one bowiem wyizolowanego tłuszczu mlekowego. Jego dalsze wykorzystanie łączy się z koniecznością ponownego jego wkomponowania w modyfikowany produkt. Klasyczną już technologią umożliwiającą takie postępowanie jest rekombinacja. W najbardziej ogólnym ujęciu jest to odtwarzanie układu emulsyjnego masła z tłuszczu (także modyfikowanego), różnego rodzaju komponentów białkowych (jako źródła suchej masy beztłuszczowej) oraz wody. Mogą być również dodawane substancje smakowo-zapachowe, a w razie konieczności także substancje ułatwiające przebieg procesu technologicznego oraz stabilizujące strukturę produktu gotowego.
Innym sposobem modyfikacji właściwości tłuszczu mlekowego i reologicznych cech masła jest dodatek olejów roślinnych (np. słonecznikowego, sojowego, rzepakowego, palmowego lub ich mieszanek) do śmietanki lub gotowego już produktu. Prowadzi to do wyraźnego zwiększenia w nich udziału kwasów nienasyconych, przede wszystkim zaś niezbędnych nienasyconych kwasów tłuszczowych (NNKT). Zmiana proporcji zawartości kwasów nienasyconych do nasyconych prowadzi też w konsekwencji do zmniejszenia zawartości fazy stałej w tłuszczu, w porównywalnych warunkach temperaturowych, a przez to do poprawy smarowności (w niskich temperaturach) produkowanych według tej technologii wyrobów. Pozwala również ...
dianka89