Charakterystyka klasycznego procesu zmaślania cz I

dla studentów

Zmaślanie śmietany w wyniku jej wstrząsania, ubijania lub mieszania przyjęło się określać jako metodę flotacyjną. Spośród bowiem licznych teorii, próbujących wyjaśnić mechanizm tego procesu, najpowszechniej akceptowana jest teoria flotacyjna z jej kolejnymi rozwinięciami i uzupełnieniami takich autorów, jak Pockels, van Dam i Holwerda, King oraz Mulder. Zmaślanie metodą periodyczną polega zwykle na wytrząsaniu słodkiej śmietanki lub ukwaszonej śmietany w różnego rodzaju drewnianych lub metalowych pojemnikach, tzw. beczkach, napełnionych w 40—55% całej objętości masielnicy. Proces tworzenia się masła w metodzie flotacyjnej jest przy tym możliwy, gdy spełnione są 3 podstawowe warunki. 1)    Nastąpić musi uszkodzenie otoczek fosfolipidowo-białkowych na kuleczkach tłuszczowych i taka deformacja kuleczek (pewnej ich części), aby częściowo wydostał się z nich ciekły tłuszcz, stanowiący spoiwo niezbędne do połączenia kuleczek — początkowo w mikroskopijne grudki, a następnie coraz większe ziarenka masła. 2)    Część tłuszczu zawartego w kuleczkach tłuszczowych występować musi w stanie ciekłym, ponieważ — jak podano w punkcie 1 — po wydostaniu się z nich podczas zmaślania stanowić on będzie lepiszcze łączące poszczególne kuleczki w grudki masła. Nie nastąpi zmaślanie, jeśli cały tłuszcz zawarty w kuleczkach jest ciekły, np. w temp. 40—50°C. Próba zmaślania w tej temperaturze prowadzi do rozrywania kuleczek iłuszczowych i, w efekcie, do homogenizacji śmietanki. W zależności od warunków i intensywności wytrząsania może też zachodzić koalescencja kuleczek w większe twory ciekłego tłuszczu. Jeżeli jednak śmietankę po pasteryzacji schłodzić do 10°C, to samo doprowadzenie do tej temperatury spowoduje wprawdzie niewielką, ale wystarczającą krystalizację tłuszczu, aby nastąpiło zmaślenie. Krótki czas zmaślania śmietanki o niskiej zawartości zestalonego tłuszczu zbieżny jest przy tym z wysoką zawartością tłuszczu w maślance. 3)    Z poprzedniego punktu 2 wynika, że część tłuszczu zawartego w kuleczkach musi być w stanie zestalonym, co osiąga się w procesie fizycznego dojrzewania śmietany. Jak już wcześniej podano, nie mniej niż 30—50% całego tłuszczu powinno ulec krystalizacji. Tłuszcz w postaci zestalonej umiejscowiony jest głównie w strefie podotoczkowej w formie powłoki i nadaje odpowiednią wytrzymałość mechaniczną kuleczkom tłuszczowym. Nie dopuszcza mianowicie do ich dezintegracji (homogenizacji) w procesie zmaślania, ani też do całkowitego łączenia się treści kubeczek w jednolitą masę „czystego" tłuszczu. Nie jest jednak możliwe zmaślenie śmietany, gdy cały tłuszcz zawarty w kuleczkach jest w formie krystalicznej. Należy jednak zaznaczyć, że długotrwałe wytrząsanie cakiej śmietany może doprowadzić do częściowej zamiany stałej fazy tłuszczowej na ciekłą (w związku z zamianą energii mechanicznej na cieplną), co umożliwić już może tworzenie się masła. Z praktyki wiadomo, ze długotrwałe (trudne) zmaślanie silnie chłodzonej uprzednio śmietany można bardzo skutecznie przyspieszyć przez podwyższenie temperatury zmaślania nawet tylko o parę stopni Celsjusza (w warunkach domowego — wiejskiego wyrobu masła np. przez dodatek do masielnicy ciepłej wody). Mogłoby się wydawać, iż uszkadzanie otoczek fosfolipidowo-białkowych i łączenie się kuleczek tłuszczowych podczas zmaślania następuje w wyniku mechanicznych zderzeń (kolizji) kuleczek. To pozornie bardzo prawdopodobne i logiczne przypuszczenie nie odpowiada jednak prawdzie, bowiem energia kinetyczna kuleczek związana z ubijaniem i wytrząsaniem śmietany nie jest wystarczająca, aby ich zderzenia doprowadziły do uszkodzeń otoczek, odpowiedniej deformacji kuleczek i ich połączeń. Należy przy tym uwzględnić fakt, iż prawdopodobieństwo zderzeń kuleczek i energia tych zderzeń będą wzrastać w miarę zwiększania się różnicy prędkości poszczególnych sąsiadujących ze sobą warstw śmietany, co uzależnione jest od intensywności mieszania i wytrząsania. Istotny tu jest gradient prędkości warstw sąsiadujących, a nie bezwzględna prędkość danej warstwy jako odizolowanego układu. Kuleczki znajdujące się bowiem w tej samej szybko płynącej warstwie śmietany mogą mieć bardzo dużą energię kinetyczną (w porównaniu z kuleczkami innej wolno płynącej warstwy znajdującej się w drugim końcu masielnicy), ale ich względna prędkość, tj. odniesiona do prędkości innych kuleczek z tej samej warstwy, będzie niezależna od prędkości całej warstwy. Prędkość warstwy jako całości nie będzie więc czynnikiem przyspieszającym kolizję kuleczek w obrębie tejże warstwy lub zwiększającym energię zderzeń między nimi. Podobnie duża prędkość wagonu kolejowego i tym samym duża prędkość (względem ziemi) cząstek pyłu zawieszonych w powietrzu znajdującym się w wagonie nie oznacza zwiększonej prędkości cząstek względem siebie ani też zwiększonej energii ich przypadkowych zderzeń. Prawdopodobieństwo i energię zderzeń kuleczek tłuszczowych w procesie zmaślania należy więc rozpatrywać w aspekcie różnic w prędkościach kuleczek znajdujących się w sąsiadujących warstwach cieczy lub pośrednio — różnic w prędkościach płynięcia tych warstw.