Fabricación De la Mantequilla

Definiciones y estándares Descripción del proceso de la fabricación de la mantequilla

La ciencia del fondo del batido de la mantequilla

Cristalización de la grasa de leche durante el envejecimiento

Estructura De la Mantequilla

Fabricación de la mantequilla Continua

Cálculos De la Producción

Mantequilla Azotada

Grasa de leche Anhidra

La mantequilla es esencialmente la grasa de la leche. Se hace de la crema dulce y se sala generalmente. Sin embargo, puede también ser hecha de acidulado o la crema bacteriológico cortada y las mantequillas (dulces) sin sal están también disponibles. Bien en el diecinueveavo siglo la mantequilla todavía fue hecha de la crema que había sido permitida estar parada y agriar naturalmente. La crema después fue desnatada de la tapa de la leche y vertida en una tina de madera. La fabricación de la mantequilla fue hecha a mano en mantequeras. El proceso natural el agriar es, sin embargo, el y una infección muy sensibles por los microorganismos extranjeros estropeó a menudo el resultado. La fabricación de la mantequilla comercial de hoy es un producto del conocimiento y de la experiencia ganados sobre los años en las materias tales como higiene, la acidificación bacteriana y el tratamiento de calor, así como el desarrollo técnico rápido que ha conducido a la maquinaria avanzada ahora usada. El separador poner crema comercial fue introducido en el final del diecinueveavo siglo, la mantequera continua había sido comercializado por el centro del vigésimo siglo.

Definiciones y estándares Grasa de leche - los componentes de lípido de la leche, según lo producidos por la vaca, y encontrados en leche comercial y productos leche-derivados, abarcados sobre todo del triglyceride.

Grasa de mantequilla - casi sinónimo con grasa de leche; todos los componentes gordos en leche que son separables batiendo.

Grasa de leche Anhidra (AMF) - la extracción comercialmente preparada de la grasa de leche de la vaca, encontrado en el bulto o la forma concentrada (abarcada de la grasa del 100%, pero no no necesariamente de todos los componentes de lípido de la leche).

Aceite de mantequilla - synonomous con grasa de leche anhidra; (la terminología convencional en el yacimiento de las grasas y de petróleos distingue un aceite de una grasa basada encendido si es líquida en la temperatura ambiente. o sólido, pero muy arbitrario).

Mantequilla - una emulsión del agua-en-aceite , abarcada del > de grasa de leche 80%, pero también de contener el agua en la forma de gotitas minúsculas, quizás de algunos solids-not-fat de la leche, con o sin la sal (mantequilla dulce); la textura es un resultado de working/kneading durante el proceso en las temperaturas apropiadas, para establecer la red cristalina gorda que da lugar a suavidad deseada (compare la mantequilla con mantequilla derretida y recristalizada); utilizado como una extensión, una grasa el cocinar, o ingrediente de la hornada.

Los componentes principales de una mantequilla salada normal son gordos (80 - el 82%), el agua (15,6 - 17,6%), la sal (cerca de 1,2%) así como la proteína, calcio y phosphorous (cerca de 1,2%). La mantequilla también contiene las vitaminas solubles en la grasa A, D y E.

La mantequilla debe tener un color uniforme, ser densa y gusto limpio. El contenido en agua se debe dispersar en gotitas finas de modo que la mantequilla parezca seca. La consistencia debe ser lisa de modo que la mantequilla sea fácil de separarse y derrite fácilmente en la lengüeta.

Descripción del proceso de la fabricación de la mantequilla

El proceso de la fabricación de la mantequilla implica absolutamente un número de etapas. El mantequero continuo ha hecho el tipo más común de equipo usado.

La crema se puede proveer por una lechería flúida de la leche o separar de la leche entera por el fabricante de la mantequilla. La crema debe ser dulce (pH > 6,6, TA = 0,10 - 0,12%), no rancio y no oxidado.

Si la crema es separada por el fabricante de la mantequilla, la leche entera está precalentada a la temperatura requerida en un pasteurizer de la leche antes de ser pasado a través de un separador . La crema se refresca y se conduce a un tanque de almacenaje donde la proporción de grasas se analiza y se ajusta al valor deseado, en caso de necesidad. La leche desnatada del separador se pasteriza y se refresca antes de ser bombeado al almacenaje. Es generalmente destinada para la concentración y sequedad.

De los tanques de almacenaje intermedios, la crema va a la pasterización en una temperatura de 9öC o más. La temperatura alta es necesaria de destruir las enzimas y los microorganismos que deteriorarían la calidad que guarda de la mantequilla.

A si la maduración se desea para la producción de la mantequilla cultivada, las culturas mezcladas del S. cremoris, lactis diacetyl del lactis del S., leuconostocs, se utilizan y la crema se madura pH 5,5 en 21oC y entonces pH 4,6 en 1óC. La mayoría del desarrollo del sabor ocurre entre pH 5,5 - 4,6. Más fría es la temperatura durante la maduración del más es la producción de ácido en relación con del desarrollo del sabor. La mantequilla madurada no se lava ni se sala generalmente.

En el tanque del envejecimiento, la crema se sujeta a un programa de refrescarse controlado diseñado para dar a la grasa la estructura cristalina requerida. El programa se elige para acordar con factores tales como la composición de la grasa de mantequilla, expresada, por ejemplo, en los términos del valor del yodo que es una medida de la proporción de grasas no saturada. El tratamiento se puede incluso modificar para obtener la mantequilla con buena consistencia a pesar de un valor bajo del yodo, es decir cuando la proporción no saturada de la grasa es baja.

En general, el envejecer toma 12 - 15 horas. Del tanque del envejecimiento, la crema se bombea a la mantequera o al mantequero continuo vía un cambiador de calor de la placa que la traiga a la temperatura indispensable. En el proceso del batido la crema se agita violentamente

analiza los glóbulos gordos , haciendo la grasa coagular en granos de la mantequilla, mientras que la proporción de grasas del líquido restante, el suero, disminuciones.

Así la crema está partida en dos fracciones: granos y suero de la mantequilla. En el batido tradicional, las paradas de la máquina cuando los granos han alcanzado cierto tamaño, con lo cual se elimina el suero. Con el mantequero continuo el drenaje del suero es también continuo.

Después de drenar, la mantequilla se trabaja a una fase gorda continua que contiene una fase finalmente dispersada del agua. Era práctica común lavar la mantequilla después de batir para quitar cualquier sólido residual del suero y de leche pero esto se hace raramente hoy.

La sal se utiliza para mejorar el sabor y el shelf-life, pues actúa como preservativo. Si se va la mantequilla a ser salada, la sal (1-3%) se extiende por su superficie, en el caso de la producción de hornada. En el mantequero continuo, una mezcla de la sal se agrega a la mantequilla que la sal se disuelve todo es la fase acuosa, así que la concentración eficaz de la sal es el aproximadamente 10% en el agua.

Después de salar, la mantequilla se debe trabajar vigoroso para asegurar la distribución uniforme de la sal. El funcionamiento de la mantequilla también influencia las características por las cuales el producto es juzgado - aroma, gusto, calidad que guarda, aspecto y color. El funcionamiento se requiere para obtener una mezcla homogenous de los gránulos, del agua y de la sal de la mantequilla. Durante el trabajo, la grasa se mueve desde globular a la grasa libre. Las gotitas del agua disminuyen de tamaño durante el trabajo y no deben ser visibles en mantequilla correctamente trabajada. La mantequilla con exceso de trabajo será demasiado frágil o grasienta dependiendo de si la grasa es dura o suave. Un poco de agua se puede agregar standarize el contenido de agua. El control exacto del compostion es esencial para la producción máxima.

La mantequilla acabada se descarga en la unidad de empaquetado, y de allí a la conservación en cámara frigorífica.

La ciencia del fondo del batido de la mantequilla

El glóbulo gordo

La grasa de leche se abarca sobre todo de triglycerides, con cantidades pequeñas de mono y de los diglycerides, de phospholipids, de glicolípidos, y de lipoproteínas. Los trigylcerides (el 98% de grasa de leche) están de la composición diversa con respecto a sus ácidos grasos componentes, el aproximadamente 40% de los cuales sea no saturado firmeza gorda varían con la longitud de cadena, el grado de no saturación, y la posición de los ácidos grasos respecto al glicerol. Los glóbulos gordos varían a partir del micon la 0,1 - 10 en diámetro. La membrana del glóbulo gordo se abarca de materiales tensoactivos: phospholipids y lipoproteínas.

Agregado de los glóbulos gordos típicamente de tres maneras:

floculación

fusión

fusión parcial

El azotar y batido

Espuma de muchos productos lácteos fácilmente. La leche desnatada hace espuma copioso con la cantidad de espuma que es muy dependiente en la cantidad de grasa residual - la grasa presiona hacer espuma. Los elementos espumosos son proteínas, la cantidad de proteínas en la espuma son proporcionales a su contenido en leche. El hacer espuma se disminuye en leche tratada calor, posiblemente porque denaturated producto de las proteínas del suero a la capa más frágil de la proteína en el interfaz. Las grasas tienden para extender por el interfaz del aire-agua y desestabilizan la espuma; las cantidades muy pequeñas de grasas (phospholipids incluyendo) pueden desestabilizan una espuma.

Durante la interacción de glóbulos gordos con las burbujas de aire el glóbulo puede también ser interrumpido (ésta es la única manera que los glóbulos gordos se pueden interrumpir sin entrada de energía considerable). La interrupción del glóbulo gordo por la interacción entre el glóbulo gordo y las burbujas de aire es rara a menos que en la caja de burbujas de aire nuevamente formadas donde todavía está fina la capa diedra del aire-agua. si la parte del glóbulo gordo es sólido, el batido resultará, por lo tanto el término "flotación que bate" - de romper repetido de las burbujas de aire y de la fusión que resulta de la grasa fijada por adsorcio'n.

A pesar de los comentarios antedichos sobre la desestabilización de hace espuma por la grasa, la grasa de leche es esencial para la formación de los productos azotados estables que dependen de la interacción entre los glóbulos gordos, las burbujas de aire y los componentes del plasma (especialmente proteínas).

Cuando se bate la crema las células del aire forman más lentamente en parte debido a una viscosidad más alta y en parte porque la presencia de la grasa causa el derrumbamiento inmediato de la mayoría de las burbujas más grandes. si la mayoría de la grasa es líquida (de alta

temperatura) la membrana del glóbulo gordo es no pinchada fácilmente y no ocurre el batido - en la temperatura fría donde está presente la grasa sólida, el batido (el agrupar) del glóbulo gordo ocurre. Los grupos de glóbulos comienzan a asociarse a las burbujas de aire de modo que una red de las burbujas de aire y de los grupos y de los glóbulos gordos forme el encierro de todo el líquido y producir una espuma estable. si el golpeo continúa los grupos gordos aumentan de tamaño hasta que se convierten en demasiado grandes y demasiado pocos para incluir las células del aire, por lo tanto las burbujas de aire se unen, la espuma comienza "a escaparse" y untar con mantequilla en última instancia y la leche de la mantequilla permanecen.

Cristalización de la grasa de leche durante el envejecimiento Antes de batir, la crema se sujeta a un programa de refrescarse diseñado para controlar la cristalización de la grasa de modo que la mantequilla resultante tenga la consistencia derecha. La consistencia de la mantequilla es una de sus características calidad-relacionadas más importantes, directamente e indirectamente, puesto que afecta las otras características - principalmente gusto y aroma. La consistencia es un concepto complicado e implica características tales como dureza, viscosidad, plasticidad y capacidad que se separa.

Las cantidades relativas de ácidos grasos con el alto punto de fusión se determinan si la grasa será dura o suave. Suavemente la grasa tiene un alto contenido de bajo-derretir los ácidos grasos y en la temperatura ambiente esta grasa tiene una fase gorda continua grande con una fase sólida baja, grasa es decir cristalizada, de fusión elevada. Por otra parte, en una grasa dura, la fase sólida de la grasa de fusión elevada es mucho más grande que la fase gorda continua de bajo-derretir los ácidos grasos.

In buttermaking, if the cream is always subjected to the same heat treatment it will be the chemical composition of the milk fat that determines the butter's consistency. A soft milk fat will make a soft and greasy butter, whereas butter from hard milk fat will be hard and stiff. If, however, the heat treatment is modified to suit the iodine value of the fat, the consistency of the butter can be optimized. For the heat treatment regulates the size of the fat crystals, and the relative amounts of solid fat and the continuous phase - the factors that determine the consistency of the butter.

Pasteurization causes the fat in the fat globules to liquefy. And when the cream is subsequently cooled a proportion of the fat will crystallize. If cooling is rapid, the crystals will be many and small; if gradual the yield will be fewer but larger crystals. The more violent the cooling process, the more will be the fat that will crystallize to form the solid phase, and the less the liquid fat that can be squeezed out of the fat globules during churning and working.

The crystals bind the liquid fat to their surface by adsorption. Since the total surface area is much greater if the crystals are many and small, more liquid fat will be adsorbed than if the crystals were larger and fewer. In the former case, churning and working will press only a small proportion of the liquid fat from the fat globules. The continuous fat phase will consequently be small and the butter firm. In the latter case, the opposite applies. A larger amount of liquid fat will be pressed out; the continuous phase will be large and the butter soft.

So by modifying the cooling program for the cream, it is possible to regulate the size of the crystals in the fat globules and in this way influence both the magnitude and the nature of the important continuous fat phase.

Treatment of hard fat

For optimum consistency where the iodine value is low, i.e. the butterfat is hard, as much as possible of the hardest fat must be converted to as few crystals as possible, so that little of the liquid fat is bound to the crystals. The liquid fat phase in the fat globules will thereby be maximized and much of it can be pressed out during churning and working, resulting in butter with a relatively large continuous phase of liquid fat and with the hard fat concentrated to the solid phase.

The program of treatment necessary to achieve this result comprises the following stages:- rapid cooling to about 8oC and storage for about 2 hours at this temperature;- heating gently to 20 - 21oC and storage at this temperature for at least 2 hours (water at 27 - 29oC is used for heating);- cooling to about 16oC.

Cooling to about 8oC causes the formation of a large number of small crystals that bind fat from the liquid continuous phase to their surface.

When the cream is gently heated to 20 - 21oC the bulk of the crystals melt, leaving only the hard fat crystals which, during the storage period at 20 - 21oC, grow larger.

After 1 - 2 hours most of the hard fat has crystallized, binding little of the liquid fat. By dropping the temperature now to about 16oC, the hardest portion of the fat will be fixed in crystal form while the rest is liquefied. During the holding period at 16oC, fat with a melting point of 16oC or higher will be added to the crystals. The treatment has thus caused the high-melting fat to collect in large crystals with little adsorption of the low-melting liquid fat, so that a large proportion of the butter oil can be pressed out during churning and working.

Treatment of medium-hard fat

With an increase in the iodine value, the heating temperature is accordingly reduced from 20-21oC. Consequently a larger number of fat crystals will form and more liquid fat will be adsorbed than is the case with the hard fat program. For iodine values up to 39, the heating temperature can be as low as 15oC.

Treatment of very soft fat

Where the iodine value is greater than 39-40 the "summer method" of treatment is used. After pasteurization the cream is cooled to 20oC. If the iodine value is around 39 - 40 the cream is cooled to about 8oC, and if 41 or greater to 6oC. It is generally held that aging temperatures below the 20o level will give a soft butter.

Butter structure

It should now be obvious from the discussions regarding the background science of churning and the crystallization processes that the structure of butter is quite complicated. The size and extent of crystal networks both within the globules and within the non-globular phases is controlled to a large extent by milkfat's variable composition and by the aging process. The extent of globular versus non-globular fat is controlled to a large extent also by the amount of physical working applied to the butter post-churning.

Continuous ButtermakingThere are essentially four types of buttermaking processes:

traditional batch churning from 25- 35% mf. cream;

continuous flotation churning from 30-50% mf. cream;

the concentration process whereby "plastic" cream at 82% mf. is separated from 35% mf. cream at 55 C and then this oil-in-water elulsion cream is inverted to a water-in-oil emulsion butter with no further draining of buttermilk;

the anhydrous milkfat process whereby water, SNF, and salt are emulsified into butter oil in a process very similar to margarine manufacture.

An optimum churning temperature must be determined for each type of process but is mainly dependent on the mean melting point and melting range of the lipids, as discussed above, i.e., 7-10 oC in summer and 10 - 13 oC in winter. If churning temperature is too warm or if thermal cycle permits to much liquid fat than a soft greasy texture results; if too cold or too much solid fat than butter too brittle and sticky.

Continuous Flotation Churns

The cream is first fed into a churning cylinder fitted with beaters that are driven by a variable speed motor.

Rapid conversion takes place in the cylinder and, when finished, the butter grains and buttermilk pass on to a draining section. The first washing of the butter grains sometimes takes place en route - either with water or recirculated chilled buttermilk. The working of the butter commences in the draining section by means of a screw which also conveys it to the next stage.

On leaving the working section the butter passes through a conical channel to remove any remaining buttermilk. Immediately afterwards, the butter may be given its second washing, this time by two rows of adjustable high-pressure nozzles. The water pressure is so high that the ribbon of butter is broken down into grains and consequently any residual milk solids are effectively removed. Following this stage, salt may be added through a high-pressure injector.

The third section in the working cylinder is connected to a vacuum pump. Here it is possible to reduce the air content of the butter to the same level as conventionally churned butter.

In the final or mixing section the butter passes a series of perforated disks and star wheels. There is also an injector for final adjustment of the water content. Once regulated, the water content of the butter deviates less than +/- 0.1%, provided the characteristics of the cream remain the same.

The finished butter is discharged in a continuous ribbon from the end nozzle of the machine and then into the packaging unit.

Concentration Method

30% fat cream pasteurized at 90 oC

degassed in a vacuum

cooled to 45 - 70 oC

separated to 82% fat ("plastic" cream)

the concentrate, still an O/W emulsion, is cooled to 8 - 13 oC

fat crystals forming in the tightly packed globules perforate the membranes, cause liquid fat leakage and rapid phase inversion

contrast to mayonnaise, also a o/w emulsion at 82% fat but is winterized to prevent crystallization

butter from this method contains all membrane material, therefore, more phospholipids

no butter milk produced

after phase inversion the butter is worked and salted.

Phase Separation

Butter from anhydrous milkfat:

prepare "plastic" cream (>80% fat)

heat with agitation to destabilize emulsion

separate oil from aqeous phase: 82 to 98% butter fat

this butter oil is then blended with water, salt and milk solids in an emulsion pump and transferred to scraped surface heat exchanger for cooling and to initiate crystalization

further worked to develop crystal structure and texture

process similar to margarine manufacture

margarine has advantage of fat composition control to modify physical properties

butter produced by phase separation contains few phospholipids.

Butter Yield CalculationsTechnological limits to yield efficiency are defined by separation efficiency, churning efficiency, composition overrun, and package over fill.

1. Separation efficiency (Es): - represents fat transferred from milk to cream Es = 1 - fs/fm where fs = skim fat as percent w/w fm = milk fat as percent w/w

Separation efficiency depends on initial milk fat content and residual fat in the skim. Assuming optimum operation of the separator, the principal determining factor of fat loss to the skim is fat globule size. Modern separators should achieve a skim fat content of 0.04 - 0.07%.

2. Churning Efficiency (Ec): - represents fat transferred from cream to butterEc = 1 - fbm/fc where fbm = buttermilk fat as percent w/wfc = cream fat as percent w/w

Maximum acceptable fat loss in buttermilk is about 0.7% of churned fat corresponding to a churning efficiency of 99.3% of cream fat recovered in the butter. Churning efficiency is highest in the winter months and lowest in the summer months. Fat losses are higher in ripened butter due to a restructuring of the FGM (possibly involving crystallization of high melting triglycerides on the surface of the globules). If churning temperature is too high, churning occurs more quickly but fat loss in buttermilk increases. For continuous churns assuming 45% cream, churning efficiency should be 99.61 - 99.42%.

3. Composition Overrun% Churn Overrun = (Kg butter made - Kg fat churned)/Kg fat churned x 100 %

% Composition Overrun = (100 - % fat in butter)/% fat x 100 %

4. Package Fill Control= (actual wt. - nominal wt.)/nominal wt. x 100%

An acceptable range for 25 kg butter blocks is 0.2 - 0.4% overfill. Overfill on 454 g prints is about 0.6%.

5. Other factors affecting yield- shrinkage due to leaky butter (improperly worked).

- shrinkage due to moisture loss; avoided by aluminum wrap.- loss of butter remnants on processing equipment; % loss minimal in large scale continuous processing.

6. Plant Overrun-Plant efficiency or plant overrun is the sum of separation, churning, composition overrun and package fill efficiencies. In summary the theoretical maximum efficiency values are:Separation Efficiency 98.85 Churning Efficiency 99.60 Composition overrun (% fat) 23.30 Package overfill 0.20

-These values can be used to predict the expected yield of butter per kg of milk or kg of milk fat received.

7. Example3.6% m.f. milk0.05% m.f. in skim40% m.f. in cream0.3% m.f. in buttermilk81.5% m.f. in butter

Es = 1 - .05/3.6 = 98.6Ec = 1 - .3/40 = 99.25% Overrun = (100-81.5)/81.5 = 22.7%

Whipped ButterWhipped butter is typically used in foodservice situations. The main advantage of whipped butter is increased spreadability even at refrigeration temperatures, thus providing great advantage for the restaurant industry. The volume increase is usually 25 - 30%. Whipping is achieved by injecting an inert gas (nitrogen) into the butter after churning. In the phase separation process, whipping can be achieved by injecting nitrogen in the crystalizer as is done in the production of whipped margarine.

Anhydrous Milkfat ("butter oil")The processes for the production of anhydrous fat, using cream as the raw material, are based on the emulsion splitting principle. In brief, the processes consist of the cream first being concentrated and the fat globules then being broken down mechanically, so that the fat is liberated. This forms a continuous fat phase containing dispersed water droplets which can be separated from the fat phase.

Either the Clarifixator or the Centrifixator is used for mechanically liberating the fat and thus allowing for the phase conversion, and these two process lines derive their names from the corresponding units.

The Clarifixator line has been used commercially for a number of years. One of the key machines in the system - the Clarifixator - is a centrifugal separator equipped with a serrated disc which simultaneously homogenizes the milk. The disc normally breaks down the fat globules into smaller globules, although in the production of anhydrous milk fat, the disc breaks down the emulsion, so that the liquid leaving the machine is a continuous oil phase, with dispersed water droplets and buttermilk. After phase inversion, the fat is concentrated in a hermetic separator.

Clarifixator lines with capacities between 500 and 1000 kg of butter oil per hour are available.

The Centrifixator line has an appreciably higher capacity of 1500 - 2000 kg of butter oil per hour and offers opportunities for planning production rates of 4000 - 6000 kg of butter oil per hour. In this case, the emulsion is split in a unit of special design - known as the Centrifixator - which contains a motor-driven serrated disc. The fat is concentrated in a hermetic solids-ejecting separator. Solids-ejecting machines are also used in the second centrifugal separation stage, and the line is thus capable of operating for long periods and can be cleaned in place.

Fractionation of anhydrous milk fat

Milk fat is a complicated mixture of triglycerides that contain numerous fatty acids of varying carbon chain lengths and degrees of saturation. The proportions of the various fatty acids present will also vary depending on the conditions surrounding the production of milk.

One method of milkfat fraction in by thermal treatment. The mixture can be separated into fractions on the basis of their melting point. The technique consists of melting the entire quantity of fat and then cooling it down to a predetermined temperature. The triglycerides with the higher melting point will then crystallize and settle out.

In the modern thermal fractionation method, sedimentation by gravity is replaced by centrifugal separation. Since a modern separator generates a force which is thousands of times greater than the force of gravity and since the sedimentation distances are very short, the process is incomparably faster. The crystallizing stage can also be accelerated, since the crystals need not be large if centrifugal separation is employed.

Fractionation of milkfat can also be accomplished by supercritical fluid extraction techniques.

Some of this material has been condensed from the Alfa-Laval Dairy Handbook, with permission.

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