 |
Рис. 5: а - голландский бак для отстоя молока (вид сбоку и сверху); б - ряд отстойных тазов (гуссандеровский метод) |
До 1860 г. в Вологодской губернии в период кустарного производства вырабатывалось только топленое масло; с 70-х годов стали вырабатывать сливочное масло: из сырых сливок сладко-сливочное (соленое и несоленое), из гретых пастеризованных - парижское и из сырых сквашенных - голштинское (кислосливочное). До 80-х годов сливки для выработки масла в Вологодской губернии получали методом отстоя, с распространением сепараторов (1880-1886 гг.) - методом воздействия центробежной силы. В Европе сепаратор применяли с 60-х годов XIX века. Для изучения истории развития вологодского маслоделия представляет интерес рассмотрение применяемой в нем технологии оборудования на разных этапах ее становления.
Метод отстоя сливок основан на всплывании и скоплении на поверхности молока жировых шариков вследствие разности в плотностях жировых шариков и плазмы молока.
Молоко для отстоя ставят сразу же после доения, пока оно еще парное, в теплом молоке всплывание жировых шариков из-за меньшей вязкости плазмы молока идет быстрее. Отстаивание ведут при температуре 13-15 °С. При преждевременном сквашивании молока сопротивление отстою сливок максимальное, поэтому молочнокислое брожение замедляют охлаждением молока, проведением отстоя в затемненных и более холодных помещениях. При отделении сливок отстоем в снятом молоке жировых шариков остается значительно больше, чем в обезжиренном молоке при сепарировании. Чем дольше будет отстаиваться молоко, тем в большей степени произойдет обезжиривание молока, но сливки получаются худшего качества. Обычно сливки отстаиваются в течение 36 часов, но первые порции отстоя - 12-18 ч. используют для выработки высококачественного парижского масла, 24 ч. - для сладкосливочного несоленого, 36 ч. - для сладкосливочного соленого и голштинского.
На практике было выработано до 10 различных способов отстаивания сливок, которые, как и сам метод отстоя, имеют лишь историческое значение: голландский, голштинский, дестиновский, гуссандеровский, девонширский способы без продолжительного охлаждения и способы шварцевский, реймеровский, Кулея, при которых отстаивание проводится с продолжительным охлаждением. Наиболее распространенные из них - голландский, голштинский, гуссандеровский и шварцевский. Они применялись в Вологодской губернии.
Голландский - самый старый, послужил прообразом другим методам. Надоенное молоко охлаждается в погребе или холодной воде до 12-15 °С, чтобы дольше сохраняло свежесть. Затем разливается для отстоя в неглубокую (около 10-12 см высотой) посуду (глиняную, стеклянную, деревянную, жестяную) и отстаивается 24-36 часов (рис. 5, а).
|
Рис. 5: а - голландский бак для отстоя молока (вид сбоку и сверху); б - ряд отстойных тазов (гуссандеровский метод) |
В Вологодской губернии этот метод применялся в измененном виде: молоко без предварительного охлаждения разливалось в глиняные горшки и крынки и отстаивалось в комнате (зимой), в погребе или в леднике летом.
Гуссандеровский способ отличается от предыдущего тем, что отстаивание проводится в сухой светлой комнате при температуре 15-20 °С без предварительного охлаждения в ряде отстойных плоских (высота 15 см) продолговатых тазов (рис. 5, б), имеющих на днe замыкаемые отверстия. Тазы по 4 штуки устанавливаются на стол. Их отверстия в дне располагаются над узким жестяным желобом. Через 24 часа снимаются сливки: из каждого таза вытаскивается пробка, обезжиренное молоко по желобу стекает в ведро, а сливки, как более плотная часть, остаются в отстойных тазах, откуда их собирают.
Голштинский способ - отстаивание в деревянных низких (12 см) баках при температуре воздуха 10-15 °С в течение 36-48 ч. Сливки должны быть свежими, сладкими, отстаивание проводят в погребах (рис. 6, а, б).
 |
Рис. 6. Отстойная посуда (голштинский метод:) а - деревянный бак; б - жестяной таз |
Шварцевский метод, названный по имени шведского землевладельца, опубликовавшего его в 1864 г., основан на отстаивании свежевыдоенного молока в жестяных (форма параллелепипеда) емкостях на 30-40 л высотой в 40-50 см (рис. 7, а, б).
 |
Рис. 7. Посуда для шварцевского метода: а - отстойный сосуд; б - приемник с одним рядом сосудов; в - ковш для снятия сливок |
Сосуды помещаются в холодную, с добавлением льда воду (ок. 4 °С). Эти сосуды в количестве 8 штук устанавливаются в приемник с проточной ключевой или ледяной водой (бак из кирпича и др.). Для съема сливок применяют особый "шварцевский" ковшик. При этом методе отстоя в обезжиренном молоке жира остается очень мало 0,4-0,6 % (рис. 7, в).
Длительное время этому не могли дать грамотного объяснения, только в 40-60-е годы XX века, изучив явления фазовых изменений глицеридов молочного жира (Г.В.Твердохлеб) [114] и изменения состояния оболочек жировых шариков (М.М.Казанский) [49], выяснили, что при охлаждении до 4-6 °С около 50 % глицеридов молочного жира отвердевает, жировые шарики становятся мутными, принимают угловатую форму, снижается связь между ядром и оболочкой шариков, часть оболочного вещества теряется в плазме, электрический заряд снижается в 2 раза, поэтому жировые шарики в значительной мере теряют способность отталкиваться друг от друга, образуют большие кучки, куда захватываются и мелкие жировые шарики. Эти кучки в 10-20 раз больше жировых шариков, степень их всплывания резко увеличивается. А так как они захватывают и мелкие жировые шарики, то степень обезжиривания молока при этом методе резко увеличивается.
За 30 лет до публикации Шварца этот метод был разработан русским помещиком Муравьевым и широко распространился не только в России, но и в западноевропейских странах, он описан Муравьевым в его книге [94]. Этот метод отстоя преимущественно применялся на первых маслодельнях Вологодской губернии, в том числе голштинцами Буманами.
С 1859 г. были разработаны машины-центрифуги, позволяющие отделять сливки от молока без отстаивания.
Процесс выделения сливок методом отстоя, длительный и трудоемкий, не позволяет отделить из молока мелкие жировые шарики и приводит к ощутимым физико-химическим изменениям компонентов молока.
Первая попытка применить центробежную силу для получения сливок относится к 1859 году. Проф. А.Фукс, занимаясь разработкой центрифуг для других целей, предложил центрифугирование молока проводить в медном ведре с плотно завинчивающейся крышкой. Наполненное молоком ведро помещалось в барабан центрифуги и около получаса подвергалось воздействию центробежной силы. В результате на поверхности молока образовывался густой слой сливок, который снимали с тощего молока.
Подобный центробежный сливкоотделитель предложил в 1864 г. баварец А.Прандтль (рис. 8).
Рис. 8.
Центрифуга Прандтля
Первоначально аппарат состоял из вертикального вала с крюками, на которые подвешивались ведра. При вращении вала ведра под действием центробежной силы принимали горизонтальное положение. Впоследствии Прандтль изменил форму ведер. Они горизонтально вставлялись К сетчатую оболочку центрифуги и удалялись от ее оси на 30 см. При вращении вала со скоростью 400 об/мин в течение 15-18 мин на вертикально стоящей поверхности молока, обращенной к оси вращения, собирался густой слой сливок.
В 1872 г. на молочно-хозяйственной выставке в Вене демонстрировалась модель центробежного сливкоотделителя конструкции профессора Мозера. Присутствовавший на выставке инженер Лефельдт использовал идею Мозера и сконструировал похожую центрифугу больших размеров, представленную им в 1874 г. а международной сельскохозяйственной выставке в Бремене. Ведра подвешивались не к плечам, а к нескольким горизонтальным дугам, укрепленным на валу. Одновременно использовалось большее число ведер, что повышало производительность центрифуги. В 1876 г. Лефельдт усовершенствовал конструкцию центрифуги (рис. 9), которая с 1877 г. постоянно работала на Кильской артельной молочне.
Рис. 9.
Центрифуга Лефельдта
Центрифуга имела железный барабан вместимостью 200 л молока, который устанавливался в железный кожух. Барабан вращался на валу с помощью паровой машины со скоростью 800-900 оборотов в минуту. После остановки барабана обезжиренное молоко откачивалось насосом, а оставшиеся сливки сливались через отверстие в дне барабана. Основным недостатком этой центрифуги является отсутствие непрерывности постоянного притока молока и удаления из барабана потоков сливок и обезжиренного молока.
Первой центрифугой непрерывного действия был сепаратор шведа де Лаваля, сконструированный в 1879 году, со скоростью вращения барабана 7000 оборотов в минуту (рис. 10).
Рис. 10
Сепаратор де Лаваля
Первые сепараторы выпускались больших размеров, работали с помощью паровых двигателей и применялись только в крупных хозяйствах. Ручные сепараторы различной производительности появились в 1886 году, были доступны для мелких хозяйств и быстро нашли широкое распространение. В России сепараторы стали применяться с 1887 г.
Производительность и качество сепарирования резко повысились с введением в барабан сепаратора тарелок для разделения сепарируемого молока на тонкие слои, предложенным в 1889 г. Альфа и практически примененным в 1891 г.
В дальнейшем происходило совершенствование сепараторов, появлялись все новые и новые конструкции (рис. 11).
Рис. 11
Сепаратор модели 1911 г. Альфа-Лаваль Колибри
И в настоящее время мы располагаем совершенными конструкциями герметических сепараторов различного назначения: для отделения сливок различной жирности, нормализации молока, очистки от механических и бактериологических загрязнений.