UNIWERSYTET ROLNICZY W KRAKOWIE

WYDZIAŁ TECHNOLOGII śYWNOŚCI

Katedra Przetwórstwa Produktów Zwierzęcych

ĆWICZENIE 4

PRODUKCJA MASŁA

Specjalizacja: Technologia mleczarstwa

Studia niestacjonarne – rok IV, semestr VIII

Przedmiot: Tłuszcz mlekowy, napoje fermentowane i lody

1

WSTĘP

Charakterystyka procesu zmaślania

Zmaślanie to przekształcenie odpowiednio przygotowanej śmietanki słodkiej lub

ukwaszonej (śmietany) w masło. Spośród wielu znanych teorii opisujących ten proces,
najbardziej akceptowana wydaje się być teoria flotacyjna. W dużym uproszczeniu proces
zmaślania można określić jako przemianę fazową emulsji typu o-w (śmietanka) w emulsję
typu w-o (masło). Warunkiem tej konwersji jest uszkodzenie otoczek kuleczek tłuszczowych
przez oddziaływanie mechaniczne. Nie ma takich możliwości w śmietance pozostawionej w
spokoju, w której na powierzchni granicznej: śmietanka – powietrze jest zaadsorbowana
warstewka białkowa złożona głownie z kazeiny. W wyniku jednak różnego rodzaju
oddziaływań uporządkowana powierzchniowo czynna warstewka białkowa traci ciągłość.
Zjawisko to towarzyszy początkowemu okresowi zmaślania i intensywnego tworzenia
pęcherzyków powietrza. Do nowo tworzącej się granicy międzyfazowej dążą substancje
wykazujące zdolność obniżania napięcia powierzchniowego, a wiec białka i otoczone
otoczkami fosfolipidowo-białkowymi kuleczki tłuszczowe. W efekcie część kuleczek
tłuszczowych zostaje pozbawiona materiału otoczkowego. W ślad za materiałem otoczkowym
po powierzchni granicznej rozprzestrzenia się również wydobywający się z wnętrza kuleczek
tłuszczowych ciekły tłuszcz. Kolejne zderzenia pęcherzyków powodują ich powiększanie się,
a tym samym zmniejszanie powierzchni granicznej powietrze – plazma. W wyniku tego
następuje gwałtowne zbliżanie się kuleczek tłuszczowych, prowadzące do powstawania
mikroskopijnych grudek masła. Czynnikiem zlepiającym te nowe struktury jest ta część
wolnego tłuszczu wydobywającego się z uszkodzonych kuleczek tłuszczowych, która nie
zaadsorbowała na swojej powierzchni warstewki białek plazmy. Dalsze oddziaływanie
mechaniczne i kolejne kolizje pęcherzyków z zawartymi w nich, wytworzonymi wcześniej,
maleńkimi grudkami masła prowadzą do powstania jeszcze większych struktur, zlepiających
się już w wyniku zwykłych zderzeń mechanicznych. Proces ten zaczyna dominować w
końcowej fazie procesu zmaślania, charakteryzującej się zanikaniem pęcherzyków piany i
przechodzeniem do plazmy substancji otoczkowej oraz części silnie zdyspergowanego i
pokrytego zaadsorbowaną warstwą białkową wolnego tłuszczu (tzw. koloidalnego).
Gwałtowne załamywanie się piany wskazuje na wzmożoną aglomerację grudek masła i jest
związane z pojawieniem się – widocznych już wzrokowo – ziarenek masła. Po uzyskaniu
pożądanej ich wielkości (2-4 mm) proces zmaślania należy uznać za zakończony. Masło
uzyskuje ostateczną strukturę po oddzieleniu maślanki i wygniataniu, poprzedzonym czasem
płukaniem.


Czynniki wpływające na czas i jakość zmaślania

Czas i dokładność zmaślania oraz związany z nimi wydatek jak również jakość i trwałość

masła zależą od następujących czynników:

-

składu chemicznego i wielkości kuleczek tłuszczowych,

-

zawartości tłuszczu w śmietanie,

-

stopnia dojrzałości fizycznej śmietany,

-

stopnia ukwaszenia śmietany,

-

stopnia napełnienia masielnicy,

-

temperatury zmaślania,

-

prędkości obrotowej masielnicy.

Skład chemiczny i wielkość kuleczek tłuszczowych. Skład chemiczny ma bezpośredni

wpływ na twardość kuleczek tłuszczowych. Skład chemiczny tłuszczu zależy od warunków
ż

ywienia, okresu laktacji i rasy krów. Tłuszcz twardy, zawierający dużo nasyconych kwasów

2

tłuszczowych, zmaśla się trudniej i dłużej. Tłuszcz miękki, bogaty w nienasycone kwasy
tłuszczowe, łatwo i szybko łączy się w ziarna masła. Latem, gdy tłuszcz jest miękki, stosuje
się niską temperaturę zmaślania. Zimą natomiast, gdy tłuszcz jest twardy, podnosi się
temperaturę zmaślania.

Na czas zmaślania i wydatek masła wpływa także wielkość kuleczek tłuszczowych. Duże

kuleczki tłuszczowe łatwiej i szybciej łączą się w gronka i ziarna masła niż kuleczki drobne.
Jeśli przeciętna wielkość kuleczek tłuszczowych jest większa, wówczas czas zmaślania jest
krótszy. Temperaturę zmaślania należy tak ustalać, aby drobne kuleczki tłuszczowe zdążyły
połączyć się w ziarna masła, a nie zwiększały zawartości tłuszczu w maślance.

Przy różnych rozmiarach kuleczek tłuszczowych w normalnych warunkach zmaślania

wykorzystanie tłuszczu jest różne - im większe są kuleczki tłuszczowe, tym wyższy jest
stopień ich wykorzystania.

Zawartość tłuszczu w śmietanie. Większa zawartość tłuszczu w śmietanie powoduje, że

kuleczki tłuszczowe znajdujące się w większej koncentracji, szybciej łączą się w grudki
masła. Ze względu jednak na skrócony czas zmaślania nie wszystkie kuleczki tłuszczowe
zdołają połączyć się w ziarna wskutek czego zwiększa się zawartość tłuszczu w maślance, a
więc uzyskuje się mniejszy wydatek masła.
Zbyt wysoka zawartość tłuszczu w śmietanie powoduje skłonność do zlepiania się ziaren
masła i jego mazistości, utrudnia płukanie oraz przyczynia się do powstawania smaku
oleistego i łojowatego, pogarsza więc trwałość masła.
W celu zmniejszenia zawartości tłuszczu w maślance przy zmaślaniu śmietany
wysokoprocentowej należy obniżyć temperaturę zmaślania, tak aby czas zmaślania
odpowiadał ogólnie przyjętej normie.
Do zmaślania powinna być użyta śmietana o stałej zawartości tłuszczu, tj. 28—35% dla
masielnic o działaniu okresowym oraz 40—50 % dla masielnic o działaniu ciągłym.
Stopień dojrzałości fizycznej śmietany. Stopień twardości kuleczek tłuszczowych, tj. stan
dojrzałości fizycznej śmietany, wpływa na czas zmaślania i konsystencję masła.
Twarde kuleczki tłuszczowe, jak już powiedziano, trudniej łączą się ze sobą, miękkie zaś —
łatwiej i szybciej. Dlatego podczas zmaślania śmietany niedojrzałej fizycznie, zawierającej
dużą ilość nie zestalonego tłuszczu charakteryzującego się dużą skłonnością do zlepiania się,
ziarno tworzy się szybko. Konsystencja takiego ziarna jest wadliwa, a znaczna część tłuszczu
nie zdąży się połączyć w ziarno i pozostaje w maślance. Śmietanę niedostatecznie dojrzałą
należy zmaślać w niższej temperaturze.
Stopień ukwaszenia śmietany. Nadmiernie wysoka kwasowość śmietany może powodować
smak kwaśny i serowy masła. Niedostateczne ukwaszenie umożliwia rozwój mikroflory
niepożądanej, co jest szczególnie niebezpieczne przy przerobie śmietanki gorszej jakości.
Oprócz tego przy niskiej kwasowości otrzymuje się masło bez wyraźnych cech smakowych i
aromatu. Przy niższym zakwaszeniu dokładność oddzielania tłuszczu od plazmy oraz
intensywność łączenia się kuleczek tłuszczowych w grudki i ziarna są mniejsze, wskutek
czego maślanka zawiera więcej tłuszczu.
Prawidłowe ukwaszenie śmietany uzyskuje się w granicach od 16 do 18°SH w plazmie, przy
umiarkowanym ukwaszeniu i 22°SH przy silnym ukwaszeniu.
Stopień napełnienia masielnicy. W metodzie okresowej przy całkowitym napełnieniu
masielnicy nie wytwarza się piana, a więc nie powstają ziarna masła, przy zbyt małej ilości
ś

mietany (poniżej 15% pojemności masielnicy) rozlewa się ona po ścianach obracającej się

masielnicy i nie zmaśla się.
Dla każdego typu masielnicy stopień napełnienia jest stały i wynosi:
— dla masielnic bezwalcowych cylindrycznych 40% ogólnej pojemności masielnicy,
— dla pozostałych masielnic metalowych 15—55% ogólnej pojemności masielnicy.

3

Temperatura zmaślania śmietany. Jest to jeden z czynników mających największy wpływ
na proces produkcji masła. Od niej zależy czas i dokładność zmaślania, konsystencja masła
oraz zawartość w nim wody.
Przez podwyższenie lub obniżenie temperatury zmaślania, przy pozostałych warunkach nie
zmienionych, można wpływać na czas zmaślania śmietany. W wyższej temperaturze czas
zmaślania jest krótszy. Powstają wówczas większe pęcherzyki piany o małej elastyczności,
wskutek czego piana szybciej zanika. Mniejsze kuleczki tłuszczowe nie zdążają
skoncentrować się na błonkach pęcherzyków piany oraz wytworzyć grudek i ziaren masła,
wskutek czego wzbogacają maślankę w tłuszcz. Otrzymane masło ma złą, mazistą
konsystencję, zawiera nadmierną ilość wody i jest nietrwałe.
W niskiej temperaturze czas zmaślania jest dłuższy. Powstaje wówczas duża liczba bardzo
drobnych, elastycznych pęcherzyków piany. Kuleczki tłuszczowe łatwiej przechodzą na
błonki pęcherzyków piany, wskutek czego maślanka zawiera mniej tłuszczu. Powstałe ziarno
ma twardą konsystencję, a masło po wygnieceniu zawiera zbyt mało wody.
Najodpowiedniejsza jest taka temperatura, przy której czas zmaślania trwa średnio 45 min
(30—60 min).
W czasie zmaślania następuje wzrost temperatury o 1,5—2°C. Przyczyną tego jest tarcie
cząstek śmietany o siebie i o ściany masielnicy, wywołane przez ruch masielnicy.
Wysoka temperatura zmaślania sprzyja przyspieszeniu procesów utleniania tłuszczu, wskutek
czego masło szybciej nabiera posmaku oleistego.
Dla metody ciągłej temperatury zmaślania zależne od zawartości tłuszczu w śmietanie i jej
kwasowości przedstawia tabela 1

Tabela 1. Temperatury zmaślania śmietany przy produkcji masła systemem ciągłym

Kwasowość śmietany [

°

SH]

Temperatura zmaślania [

o

C]

Zawartość tłuszczu w

ś

mietanie

%

ogólna

w plaźmie

w lecie

w zimie

35

40

45

5,0 –7,0

7,5-10,0

13,0-18,0

4,5-6,5
6,9-9,0

4,0-3,5
6,2-6,2

8,0-11,0

12,0-16,0
31,0-29,0

8,0-11,0

12,0-16,0

8,0-11,0

12,0-16,0

10-11

9-10

8-9

8-9
7-8

8-9
7-8

12-13
11-12
10-11

10-11

9-10

10-11

9-10

Prędkość obrotowa masielnicy. Ma bezpośredni wpływ na intensywność wstrząsów
ś

mietany. Im obroty masielnicy są szybsze, tym wstrząsy śmietany są gwałtowniejsze i tym

czas zmaślania jest krótszy. Przy mniejszej liczbie obrotów wstrząsy są łagodniejsze, a tym
samym przedłuża się czas zmaślania.
Zarówno zbyt duża, jak i zbyt mała liczba obrotów masielnicy na jednostkę czasu nie daje
pożądanych wyników.
Liczbę obrotów masielnicy ustala fabryka, która ją wyprodukowała. Masielnice o napędzie
mechanicznym mają 15—35 obr/min.

4

OCENA ŚMIETANY PRZYGOTOWANEJ DO ZMAŚLANIA

1.

Przeprowadzić ocenę organoleptyczną wg PN-90/A-86050

2.

Oznaczyć kwasowość ogólną i kwasowość plazmy w

°°°°

SH

Do kolby stożkowej odmierzyć pipetą 25 cm

3

śmietany i wypłukiwać jej resztki z pipety

używając 25 cm

3

wody destylowanej. Dodać 2 cm

3

fenoloftaleiny i miareczkować 0,25 N

NaOH do uzyskania różowego zabarwienia. Uzyskany wynik przeliczyć na

°

SH.

Kwasowość plazmy obliczyć wg wzoru:

K – kwasowość ogólna,

°

SH,

ƒ – zawartość tłuszczu w smietanie, %,
0,93 przeciętna gęstość tłuszczu,

3.

Oznaczyć pH

4.

Oznaczyć zawartość tłuszczu

Do tłuszczomierza Koehlera odmierzyć 10 cm

3

kwasu siarkowego (d=1,815) a następnie

specjalną pipetą 5 cm

3

śmietanki. Drugą pipetą odmierzyć 5 cm

3

letniej wody destylowanej i

spłukać nią do tłuszczomierza resztki śmietany z pipety. Dodać 1 cm

3

alkoholu

izoamylowego i tłuszczomierz dokładnie zatkać po czym wstawić do łaźni wodnej o temp.
65-70

°

C na 5-10 minut. Po dokładnym rozpuszczeniu kazeiny sprawdzić czy poziom słupka

tłuszczu znajduje się na skali (ewentualnie wyregulować korkiem lub dodać alkoholu
izoamylowego) i tłuszczomierz umieścić w wirówce Gerbera. Wirować przy około 1000-1200
obr/min przez 5 minut. Następnie wstawić tłuszczomierz do łaźni wodnej o temp. 65-70

°

C na

5 minut, po czym dokonać odczytu zawartości tłuszczu wg menisku dolnego.

5.

Oznaczyć temperaturę śmietany, w razie potrzeby doprowadzić śmietanę do
temperatury zmaślania: 7

°

C latem i 11

°

C zimą.

PRZEPROWADZENIE ZMAŚLANIA

1.

Przygotować masielnice do zmaślania

a.

Zmierzyć objętość masielnicy (wlewając wodę za pomocą naczyń miarowych)

b.

Wymyć masielnicę roztworem detergentu,

c.

Wydezynfekować masielnicę gorącą wodą,

d.

Wypłukać masielnicę zimną wodą

2.

Napełnić masielnicę odmierzoną ilością śmietany, tak aby jej wypełnienie wynosiło ok.
40% (30-50%) całkowitej objętości. W wypadku produkcji masła z dodatkiem oleju dodać
go do śmietany. Schłodzony do temp. poniżej 7

°

C olej dodać w ilości 15% latem i 25%

zimą w stosunku do ilości tłuszczu. Ilość tą obliczyć na podstawie procentowej zawartości
tłuszczu i objętości śmietany użytej do zmaślania. Olej wlać bezpośrednio do maselnicy
napełnionej śmietaną.













−

=

93

,

0

100

100

f

K

K

P

5

3.

Zamknąć szczelnie maselnicę i rozpocząć zmaślanie. Po kilku minutach zatrzymać i
odpowietrzyć masielnicę poprzez jej otwarcie. Obserwować dokładnie przebieg zmaślania
szczególnie w ostatniej fazie (czas zmaślania wynosi 45-60 minut). Zmaślanie należy
przerwać, gdy ziarenka masła osiągną wielkość 2-4 mm. Po zakończeniu zmaślania
maślankę odpuścić ostrożnie przez sitko. Zmierzyć jej objętość, temperaturę, kwasowość i
zawartość tłuszczu.

4.

Wypłukać masło trzykrotnie wodą.

a.

I płukanie przeprowadza się poprzez zalanie ziarna rozproszonym strumieniem wody

w ilości ok. 10% w stosunku do ilości śmietany wziętej do zmaślania i temperaturze
zmaślania.

b.

II płukanie przeprowadza się poprzez wypełnienie masielnicy wodą w ilości równej

objętości spuszczonej maślanki i temp. o 1-2

°

C niższej od temp. zmaślenia. Wodę należy

wpuszczać ostrożnie. Ziarna masła pozostawia się w spokoju przez kilka minut, po czym
delikatnie miesza się maselnice i po osadzeniu się ziarna wylewa ostrożnie wodę.

c.

III płukanie przeprowadza się podobnie jak II.

5.

Wygnieść masło łopatką na płytce do chwili uzyskania prawidłowego rozmieszczenia
(kontrolować papierkiem Dysprewod) i zawartości wody w maśle. W trakcie wygniatania
do masła wyprodukowanego ze słodkiej śmietanki dodać zakwas w ilości ok. 2% w
stosunku do masła.

6.

Odważyć uzyskane masło.

7.

Wypełnić dziennik techniczny produkcji.

8.

Obliczyć wydatek masła ze 100 kg śmietanki wg wzoru E. Pijanowskiego:

gdzie:
X

’’

– wydatek ze 100 kg śmietany,

k – współczynnik kontrolowanego rozchodu tłuszczu; wartość jego wynosi 0,996÷0,998,
ś

rednio 0,997

T

s

– % tłuszczu w śmietanie,

T

m

– % tłuszczu w maślance,

W – % wody w maśle,
S

m

– % suchej masy beztłuszczowej w maśle,

oraz wg wzoru Hittchera:
Wydatek masła w kg ze 100 dm

3

śmietany = 1,212 · % tłuszczu śmietany – 0,67

9.

Obliczyć zużycie jednostek tłuszczowych na 1 kg masła wg wzoru:

liczba jednostek zużytych na produkcję masła
liczba kg uzyskanego masła

m

m

m

S

T

S

w

T

T

k

X

07

,

1

100

)

(

100

''

−

−

−

−

=

6

10.

Obliczyć relatywne straty tłuszczu w procesie wyrobu masła

gdzie:
S

t

– relatywne straty tłuszczu w %,

t

s

– zawartość tłuszczu w śmietanie w %,

t

m

– zawartość tłuszczu w maślance w %,

11.

Zestawić bilans jednostek tłuszczowych:

Przychód: ilość j.tł. śmietany (l śmietany · % tł.)
Rozchód: ilość j.tł. masła +

ilość j.tł. maślanki

Straty: ilość j.tł. (Przychód – Rozchód)

Skrócony dziennik produkcji masła

Ilość [l]

Tłuszcz [%]

Kwasowość [ºSH]

pH

Ś

mietanka do

zmaślenia

Temperatura [ºC]

Napełnienie [%]

Temperatura [ºC]

Czas [min]

Zmaślanie śmietanki

Cechy ziarna [wielkość w mm]

Zawartość tłuszczu [%]

Kwasowość [ºSH]

pH

Temperatura [ºC]

Maślanka

Ilość [l]

I

II

Temperatura wody

podczas płukania

ziarna

III

Czas [min]

Wygniatanie

Rozmieszczenie wody [pap. „dysperwod”]

Masło

Ilość [kg]

s

m

s

t

t

t

t

S

⋅

⋅

−

=

)

991

,

0

80

(

7

Zakwaszanie plazmy masła metodą IBC – Indirect Biological Culturing

Zamiast ukwaszania śmietany przed zmaśleniem, można stosować ukwaszanie plazmy

masła poprzez dodatek koncentratu kwasu mlekowego wraz z zakwasem maślarskim.

Odpowiednią kwasowość masła uzyskuje się poprzez dodatek 80% kwasu mlekowego. Aby
pH plazmy masła osiągnęło wartość 5,2-5,3 dodatek ten kształtuje się na poziomie 0,056%.
Właściwy aromat masła uzyskuje się przez dodatek wysokoaromatyzującego zakwasu typu
D, zawierającego w swoim składzie 20-25% L. lactis ssp. lactis biovar diacetylactis.
Zawartość diacetylu w tym zakwasie wynosi 80-160 mg/litr. Równocześnie zakwas ten
produkuje dużą ilość aldehydu octowego, który charakteryzuje się surowo-roślinnym,
jogurtowym zapachem, co pogarszało by cechy organoleptyczne masła. W związku z tym
oprócz zakwasu D dodaje się do masła także zakwas L (Leuconostoc cremoris), którego
zadaniem jest rozkład aldehydu octowego, dzięki czemu masło uzyskuje właściwy,
charakterystyczny dla diacetylu aromat.

Przygotowanie zakwasu typu D
1.

W związku z dużą wrażliwością L. lactis ssp. lactis biovar diacetylactis, na bakteriofagi
przygotowanie zakwasu powinno się odbywać z zachowaniem szczególnej higieny i w
warunkach aseptycznych.

2.

W celu uzyskania wysokiej koncentracji diacetylu do przygotowania zakwasu stosuje się
mleko wzbogacone w suchą masę beztłuszczową do poziomu 16 %.

3.

Do zaszczepiania mleka używa się głęboko mrożonych lub liofilizowanych zakwasów
typu D o wysokim udziale L. lactis ssp. lactis biovar diacetylactis (20-25%).

4.

Temperatura inkubacji wynosi 21-23

°

C.

5.

W trakcie inkubacji i dojrzewania zakwasu prowadzi się ciągły pomiar pH.

6.

Przy pH 4,85 odfermentowany zostaje cały kwas cytrynowy i aby zapobiec rozkładowi
wytworzonego diacetylu zakwas chłodzi się do temp. 5

°

C. Podczas chłodzenia dodaje się

80% kwas mlekowy w ilości 3,75%, dzięki czemu redukuje się pH zakwasu do wartości
ok. 3,3, co działa stabilizująco na zawartość diacetylu.

7.

Zawartość diacetylu może być dodatkowo zwiększona przez mieszanie i napowietrzanie
ukwaszonego kwasem mlekowym zakwasu, przepuszczając go np. przez pompę wirową.

8.

W temp. 5

°

C zakwas może być przechowywany przez okres 2-3 dni.

Przy metodzie ciągłej produkcji masła zakwas dodawany jest do sekcji wygniatania.
W metodzie tradycyjnej zakwas dodawany jest przed wygniataniem w ilości:
- zakwas typu D (z dodatkiem kwasu mlekowego) – 1,2 – 1,5%,
- zakwas typu L – 0,5 – 1,0%.

Korzyści stosowania metody IBC

1.

Rozdzielenie procesów wytwarzania kwasu mlekowego i składników aromatu od procesu
dojrzewania fizycznego, zwiększające możliwości optymalizacji cieplnej obróbki śmietanki w
celu poprawy cech struktury i konsystencji masła

2.

Możliwość uzyskania słodkiej maślanki i łatwiejszego jej zagospodarowania.

3.

Ograniczenie nadmiernej lepkości śmietany utrudniającej jej przetłaczanie do urządzeń
zmaślających w systemie ciągłym

4.

Poprawa trwałości masła w skutek zmniejszenia zmian oksydacyjnych co wiąże się z obniżeniem
zawartości jonów miedzi w maśle w wyniku większego ich przejścia do maślanki podczas
zmaślania słodkiej śmietanki w porównaniu z ukwaszoną śmietaną.

5.

Obniżenie ryzyka wad związanych z hydrolitycznym rozkładem tłuszczu mlekowego w wyniku
przejścia większej ilości wolnych kwasów tłuszczowych do maślanki podczas zmaślania słodkiej
ś

mietanki w porównaniu z ukwaszoną śmietaną (wraz ze wzrostem pH rośnie rozpuszczalność

kwasów tłuszczowych w wodzie).