2. Стабільність жирової фази вершків при їхній підготовці до маслоутворення.

Вершки являють собою стійку емульсію жиру у воді (плазмі). Стійкість жирової фази вершків подібно молоку обумовлена наявністю захисних оболонок на жирових кульках. Оболонки кульок мають складну структуру, складаються з лецетину, білків і інших компонентів, мають негативний заряд і оточені молекулами води. Вони володіють визначеними структурно-механічними властивостями (пружністю, механічною міцністю і т.д. ), тому стійкі до руйнування.

Стабільність жирової фази вершків залежить від розмірів жирових кульок і складу жиру: вона тим вище, ніж дрібніші жирові кульки і нижча жирність вершків. Так, у вершках з масовою часткою жиру від 10 до 63% жирові кульки рівномірно розподіляються в обсязі плазми і не стикаються один з одним, тобто емульсія має велику стійкість. При підвищенні масової частки жиру до 72% жирові кульки зближаються, але тільки частина їх знаходиться в постійному контакті один з одним. Як відомо, у полідисперсних концентрованих емульсіях, що містить краплі жиру різного розміру, маленькі краплі можуть розміщатися між великими. Таким чином, у вершках досягається досить щільне упаковування недеформованих кульок жиру.

У високожирних вершках з масовою часткою жиру вище 72, 5— 74% уже всі жирові кульки стикаються один з одним, тому більшість з них знаходяться в деформованому стані, а їхні оболонки розтягуються. Отже, високожирні вершки являють собою досить стабільну жирову емульсію, жирові кульки якої щільно упаковані і розділені найтоншими прошарками плазми. Однак стійкість емульсії легко порушується при охолодженні і механічній обробці вершків.

На стабільність жирової фази вершків значний вплив має температура. Вона найбільш стабільна при температурі вище крапки затвердіння молочного жиру — в інтервалі температур від 40 до 80°С. При температурі вище 80°С стабільність жирової фази знижується, вона зменшується також у результаті затвердіння жиру при охолодженні вершків. Таким чином, стабільність жирової емульсії вершків міняється під час їхньої пастеризації й охолодження.

Як відомо, у маслоробстві застосовують високі температури пастеризації вершків (вище 85°С), що викликано необхідністю руйнування ліпаз, що негативно впливають на жир під час дозрівання вершків і збереження готового продукту. Крім того, за допомогою високих температур домагаються утворення у вершках ароматичних речовин, необхідних для формування смаку і запаху вершковому маслу.

Зміни складових частин вершків при пастеризації аналогічні змінам, що відбуваються в молоці.

Під час пастеризації спостерігається збільшення середнього діаметра жирових кульок, тобто зменшення їхнього ступеня дисперсності. Застосована наступна дезодорація також сприяє зменшенню кількості дрібних (розміром менш 2 мкм) жирових кульок і підвищенню числа великих і середніх.

У процесі пастеризації (і дезодорації) відбуваються зміни компонентів оболонок жирових кульок вершків, у першу чергу білків, що супроводжується зниженням стабільності оболонок, тобто підвищується ступінь дестабілізації (руйнування) жирової емульсії. Кількість дестабілізованого (вільного) жиру у вершках збільшується з підвищенням температури пастеризації (і зниженням ступеня розрідження в дезодораторі).

Режим пастеризації також впливає на структурно-механічні властивості масла: твердість, пружність і ін.

Для підготовки до маслоутворення в процесі фізичного дозрівання або термомеханичної обробки вершки охолоджують до температури нижче крапки затвердіння, або застигання, молочного жиру. У результаті твердіння молочного жиру стабільність жирової дисперсії вершків зменшується і відбувається її часткове руйнування. Ступінь дестабілізації залежить від вмісту жиру у вершках — чим воно вище, тим менш стабільна жирова фаза і більше з неї виділяється вільного жиру. Однак процес дестабілізації жирової фази вершків при низьких температурах протікає повільно, його швидкість підвищується при механічній обробці.

При охолодженні відбувається кристалізація тригліцеридів молочного жиру як у емульгованому (усередині жирових кульок), так і в деемульгованому стані. У результаті молочний жир твердне. Але повного затвердіння молочного жиру не відбувається — при будь-якій температурі у вершках залишається рідкий жир. На ступінь затвердіння жиру впливають температура і тривалість охолодження, а також хімічний (тригліцеридний) склад жиру. При цьому затвердіння жиру в жирових кульках починається при більш низьких температурах, чим затвердіння деемульгованого жиру. Ступінь затвердіння жиру впливає на консистенцію готового масла.

Процес затвердіння жиру проходить нерівномірно, тому що молочний жир складається з тригліцеридів з різною температурою плавлення і затвердіння. Спочатку виникають центри кристалізації і тверднуть високо- і середньоплавкі тригліцериди, потім легкоплавкі. При цьому утворюються кристалічні агрегати з декількох молекул тригліцеридів, тобто змішані кристали, що мають різну форму і розміри. На початку кристалізації — це нещільно упаковані молекули тригліцеридів, що представляють собою окремі дрібні кристали нестабільної форми (її називають α-формою). Потім у результаті перекристалізації молекули тригліцеридів упаковуються щільніше і дрібні кристали збираються в більш великі у виді пластинок і зірочок (сферолітів). Таким чином, нестабільна форма кристалів переходить у більш стабільні форми (β-форми), тобто здійснюються фазові перетворення твердого жиру.

При охолодженні змінюються властивості оболонок жирових кульок. Унаслідок переходу частини оболонкових компонентів у плазму оболонки стають менш еластичними і механічно міцними. Крім того, у результаті затвердіння молочного жиру кульки стискаються і деформуються. Усе це приводить до ушкодження оболонок і зниженню їхніх захисних властивостей. При цьому чим більше будуть розтягнуті оболонки жирових кульок, тим при меншій кількості твердого жиру усередині кульок вони розірвуться. Отже, при охолодженні високожирних вершків оболонки жирових кульок розриваються швидше, ніж у вершках з меншим вмістом жиру. У результаті розриву оболонок деякої частини жирових кульок настає часткова дестабілізація жирової фази вершків, або часткове деемульгування вершків.

Також при охолодженні, починається структуроутворення — виникнення зв'язків між отверділими жировими кульками з утворенням скупчень (агрегатів, грудочок). Початкова стадія структуроутворення відбувається при виробництві масла збиванням вершків у процесі фізичного дозрівання вершків, а при виробництві масла перетворенням високожирних вершків — під час обробки вершків у маслоутворювачі.

Повне деемульгування вершків зі зміною типу емульсій і остаточне формування структури масла настають при механічній обробці в масловиготовлювачі або маслоутворювачі.