10. FEJEZET VAJ ÉS VAJKÉSZÍTMÉNYEK GYÁRTÁSA 10.1. A termékcsoport meghatározása Az idetartozó termékek kizárólag tejből és/vagy a gyártásukra alkalmas tejtermékből (tejszín, tejzsír, vagy tejzsírfrakció stb.) készülnek, 20 °C-on szilárd halmazállapotúak és kenhető állományúak, legalább 10% (m/m) és legfeljebb 90% (m/m) tejzsírt tartalmaznak, és az étkezési sómentes szárazanyag-tartalmuknak legalább kétharmada tejzsír. A termékeket négy csoportba soroljuk és beszélünk vajról, csökkentett és kis zsírtartalmú vajakról, vajkészítményekről mint egyszerű termékekről, továbbá ízesítőanyagok hozzáadásával előállított összetett termékekről, más néven ízesített vajkészítményekről. A pH-érték alapján megkülönböztethetünk három terméktípust: édestejszín-vajat (pH 6,26,8), félsavanyú-tejszínvajat (pH 5,1–5,6) és savanyútejszín-vajat (pH 4,6–5,0), ill. -vajkészítményt. A termékek gyárthatók étkezési só hozzáadásával vagy anélkül. Az első esetben a terméket sózott vajnak, ill. vajkészítménynek nevezzük. A vaj tejzsírból fizikai úton nyert, idegen zsírt nem tartalmazó termék. A vaj 20 °C-on szilárd halmazállapotú és kenhető állományú „víz a zsírban” típusú emulzió, amely a vízen kívül más hozzáadott anyagot nem vagy legfeljebb tejzsírt, tejzsírfrakciót, tejeredetű tejsavkoncentrátumot, étkezési sót, színezéket és tejsavbaktérium-színtenyészetet tartalmaz. A vaj zsírtartalma legalább 80% (m/m) és legfeljebb 90% (m/m) lehet. A vaj- és vajkészítmény 20 °C-on szilárd halmazállapotú és kenhető állományú „víz a zsírban” vagy „zsír a vízben”, esetleg „vegyes” emulzió típusú termék, amelynek sómentes szárazanyag-tartalmában legalább kétharmad rész a tejzsír, és amely az emulzió stabilitásának biztosítása érdekében szükség szerint engedélyezett állományjavító adalékanyagokat, étkezési sót, színezéket, esetenként tejeredetű tejsavkoncentrátumot és tejsavbaktérium-színtenyészetet is tartalmaz. Zsírtartalmuk 1080% (m/m). A vaj és vajkészítmények felbontását a 10.1. ábra mutatja. Vaj és vajkészítmények Víz a zsírban emulzió Vaj (8090%)
Extra minőségű (Márkázott vaj)
Zsír a vízben emulzió
Csökkentett zsírtartalmú vajak (4160%) Átlagos (Teavaj)
minőségű
Vajkrém
Szilárd diszperzió (Vajpor) Szendvics vajkrém
Natúr
Ízesített (Tortakrémek)
10.1. ábra. A vaj és vajkészítmények csoportosítása A vaj fő alkotórésze a zsír. A vajban lévő víz (1520%) az aromaanyagok hordozója. A lipidek többségét a tejzsír (trigliceridek) alkotja. Nyári időszakban a vajzsírban több a telítetlen zsírsav (főleg az olajsav), télen viszont a telített zsírsavak mennyisége megnő (sztearinsav, mirisztinsav, palmitinsav). A lipoidok a tej lipidjeinek kisebb részét, a fehérjék a zsírmentes szárazanyag-tartalomnak közel a felét teszik ki. A tejcukor- és a tejsavtartalom 0,40,7% között mozog. Az ásványi
92
anyagok többségét a kalcium-foszfátok adják. A zsírban oldódó vitaminoknak értékes forrása a vaj (10.2. ábra). A vaj összetétele
Víz (max:16%)
Szárazanyag (kb. 84%)
Zsírmentes szárazanyag - fehérjék, - tejcukor, tejsav, - ásványi anyagok, - vitaminok, - színező és aromaanyagok.
Lipidek
„Vajzsír”
Levegő, gázok
Lipoidok
10.2. ábra. A vaj összetétele A vaj „víz a zsírban” emulzió. Az összefüggő fázist a zsír, illetve a vajolaj alkotja. A tejszín zsírgolyócskáiból kipréselődő vajolajban foglalnak helyet a zsírkristályok és a zsírrészecskék. Szintén itt találhatók meg finom eloszlásban a lipoid (burok) fehérjék. A víz, illetve író 430 m-es cseppecskék formájában oszlik el a vajolajban, tartalmazva a vaj zsírmentes szárazanyagának egy részét. A vajban található levegő buborékok alakjában szintén a vajolaj fázisban található meg (10.3. ábra). A vaj állománya és kenhetősége igen fontos minőségi jellemző. A jó állományú vaj még 78 °C-on is kenhető és szobahőmérsékleten sem lágyul el túlságosan. A vaj állományát a zsírsav-összetétel és a kidolgozott szerkezet határozza meg. A zsírsav-összetétel évszaktól és takarmányozástól való függőségét nehéz megváltoztatni. A gyakorlatban a kívánt szerkezet kialakítását elsősorban a tejszín érlelési módjával, és a köpülési, mosási, gyúrási hőmérséklet helyes megválasztásával tudjuk befolyásolni.
10.3. ábra. A vaj szerkezete A vaj az emberi szervezet számára értékes energiaforrás. A vajzsír olvadáspontja közel áll az emberi test hőmérsékletéhez, ezért felszívódása gyors és csaknem teljes (9598%-os). A vajzsír tartalmaz ún. nélkülözhetetlen (esszenciális) zsírsavakat és fontos forrása a zsírban oldódó vitaminoknak, különösen az A-vitaminnak. A vajgyártásra alkalmazott leggyakoribb eljárás legfontosabb művelete a köpülés, melynek során a tejszín „zsír a vízben” emulziójából fázismegfordulással „víz a zsírban” emulzió jön létre. A tejszín érlelése hatására megszűnik a zsírgolyócskák adszorpciós burkának összefüggő
93
jellege. A köpüléskor a zsírgolyócskákból a vajolaj kilép és összefüggő fázissá egyesül, miközben az előző összefüggő plazmából apró cseppeket zár magába. A köpülés végére tehát vajrögök és jelentős mennyiségű folyadék fázis, úgynevezett író keletkezik. 10.2. A vajgyártás alap- és adalékanyagai Ha a fölözés a gyártó üzemben történik, akkor a tejet tekintjük alapanyagnak, ha vásároljuk a tejszínt, akkor az üzembe érkező tejszínt kezeljük alapanyagként. A vaj szempontjából az üzemi fölözés a megbízható alapanyag, mert az üzemi átvételtől kezdve figyelemmel tudjuk a minőség alakulását kísérni. Az alapanyaggal szemben legyen az tej vagy tejszín a fogyasztói tejjel szemben támasztott követelményeket vesszük alapul, és mivel zsírdús termékről van szó, egyéb tényezőkre is oda kell figyelni. A tejszínnel szemben támasztott követelmények: Íz és szag: legyen hibátlan, tiszta, mert az íz- és szaghibák a vajban felerősödve jelennek meg. A legtöbb ízhibát a takarmányok okozhatják. A tejzsír kolloid állapota fontos, mert a zsír megfelelő (töretlen) kolloid állapota a fölözés élességét erősen befolyásolja. Nehézfém-szennyeződés: jelenlétük már igen kis mennyiségben is fémes, olajos ízhibát okozhat, mert elősegítik a vajzsír oxidációs bomlását. Lipázos tejet, vagy tejszínt nem használhatunk fel vajgyártásra. Aciditás: a titrált savfok az alapanyag (tejszín) zsírszázalékától függően változik. A plazma savfok a zsírtartalomtól független, ezért plazmasavfokot veszünk figyelembe. SH o 100 Psf = , 100 zs ahol: Psf = a plazmasavfok (SH°), zs = a tejszín zsírtartalma (%). A Psf maximum 7,5 SH° lehet. A gyártáshoz használt tejszín zsírtartalma eljárástól függően 2850% között megfelelő. Egyéb felhasznált anyagok követelményei Vajkultúra: törzsei a Str. lactis, Str. cremoris, Str. diacetilactis, Leuc. citrovorum és Leuc. dextranicum. Elvárás a kellő biológiai aktivitás, az intenzív tejsav- és aromatermelés. Citromsav: pH-beállításhoz használhatják, megfelelő tisztaságú legyen. Vajmosóvíz: alapkövetelmény az ivóvíz minőség. Csomagoló eszköz: zsírtaszító és lehetőleg fényvédő legyen. Színező anyagok, aromaanyagok, ízesítők: felhasználásukkal cél a színállandóság és a megfelelő aroma kialakítása, csak a hatóságok által engedélyezett anyagokat lehet felhasználni. 10.3. Vajgyártási eljárások Agglomerizálásos (köpüléses) eljárások: Az eljárás lényege, hogy a köpülésre a tejszínt fizikai vagy biológiai érleléssel előkészítik, majd köpülőkben habképzéses eljárással a zsírgolyócskákat halmazokba tömörítik, vajrögökké egyesítik, ezzel a plazmától elkülönítik.
94
Fölözéses eljárások: A zsírgolyócskák koncentrálását kétszeres fölözéssel érik el. A fázismegfordulás eléréséhez hűtést és mechanikai hatást alkalmaznak. Ismertebb eljárások pl. az Alfa-Laval és a Meljusin módszer. Ugyancsak kétszeri fölözéssel érik el a zsírgolyócskák koncentrálását a vajzsír-emulgeáló eljárások alkalmazásánál. Ennél az eljárásnál a vajzsírból a szérumot melegen elválasztják, és később a vajzsírba plazmát emulgeálnak. Európában ipari méretekben a vajkészítés úgynevezett folytonos vajgyártó gépekkel történik az agglomerizálásos módszerrel (10.4. ábra). 10.4. A tejszín kezelése, előkészítése Az agglomerizációs vajkészítési eljárások a gyártás menetét tekintve lehetnek szakaszos és folytonos üzeműek. Bármelyik eljárást választjuk is, a vajgyártáshoz megfelelően elő kell készíteni a tejszínt. A tejszín átvétele A mennyiségi átvétel tömeg vagy térfogat szerint történik. A minőségi átvételkor meghatározzák a tejszín zsírtartalmát, plazmasavfokát, érzékszervi tulajdonságait. A tejszín zsírtartalmának beállítása A tejszín zsírtartalmát a vajkészítési módnak leginkább megfelelő értékre kell beállítani. Folytonos vajgyártás biológiai érleléssel: 3842% zsírtartalom. Folytonos vajgyártás fizikai érleléssel: 4550% zsírtartalom. Szakaszos vajgyártás biológiai érleléssel: 2830% zsírtartalom. Szakaszos vajgyártás fizikai érleléssel: 3436% zsírtartalom. A tejszín pasztőrözése, szellőztetése és hűtése A pasztőrözés általános célján kívül a tejszín pasztőrözésekor célunk a káros hatást kifejtő enzimek inaktiválása, antioxidáns hatású anyagok kialakítása és a „pasztőrözött” íz elérése, mert a fizikai érleléssel gyártott vajak íze enélkül jellegtelen, üres lenne. Mivel a nagyobb zsírtartalom a mikroorganizmusok számára nagyobb védettséget biztosít, ezért magasabb pasztőrözési hőmérsékletre, 90110 °C-ra hevítjük a tejszínt. A pasztőrözés mérsékli a tejszín oxidációs hajlamát is. A tejszín pasztőrözésénél vákuumos szellőztetést alkalmazunk. Hatására az illó szag- és ízanyagok, valamint az oldott gázok eltávoznak. Pasztőrözés után a tejszínt azonnal le kell hűteni. Minél gyorsabban és minél alacsonyabb hőmérsékletre hűtjük le a tejszínt, annál kisebb zsírkristályok keletkeznek és fordítva. Nyáron a gyors, alacsony hőmérsékletre való hűtéssel keményítjük a vajzsírt. A hűtés hatására végbemenő változások: a zsírgolyócskák burkában a foszfatidok kristályos állapotba kerülnek, ezzel megszűnik felületi aktivitásuk és emulgeáló hatásuk, a trigliceridek egy része is kristályosodik (kb. 50%), a kristályosodás a zsírgolyócskákban kívülről befelé halad, így a belül lévő vajolaj nyomása nő, és a folyékony trigliceridek egy része a zsírgolyócskák felületére préselődik, ahol félhold alakú képződményeket hoz létre, az egymással érintkező zsírgolyócskák a vajolajréteg révén halmazokká tapadnak össze.
95
10.4. ábra. A vajgyártás folyamatábrája 10.5. A tejszín érlelése Az érlelés célja az, hogy a tejszínt vajkészítésre alkalmassá tegyük. A kívánt készterméktől függően a tejszínt különböző érlelési eljárásokkal tesszük köpülésre alkalmassá. Érlelhetjük a tejszínt fizikai, biológiai és a hőfoklépcsős eljárások valamelyikével. (Egy tejszínérlelő tankot mutat be a 10.11. ábra.) 10.5.1. Fizikai érlelés A fizikai érlelés lényege, hogy a tejszínt 10 °C alá hűtjük és hidegen tartjuk. Általában 26 °C-on 26 órán át érleljük. Télen magasabb, nyáron alacsonyabb érlelési hőmérsékletet választunk. Alacsonyabb hőmérsékleten az érlelési idő rövidebb. Érleléskor a zsírgolyócskák megdermednek. 10.5.2. Biológiai érlelés Az érlelés ideje alatt két szakaszt különböztetünk meg, elsőként a savanyítási szakaszt, majd az aromatermelési szakaszt. A savanyítás 35% vajkultúrával történik. Savanyítási szakasz: az érlelésre váró tejszínt bekultúrázzuk, majd 1622 °C-on 810 órán keresztül savanyítjuk. Ebben a szakaszban 25 plazmasavfokig érleljük a tejszínt. A savanyítási szakaszban tejsav termelődik, csökken a pH, ezért a burokfehérjék dehidratálódnak, csökken a burok elektromos töltése és a felsoroltak miatt csökken a „zsír a vízben” emulzió stabilitása.
96
Aromatermelési szakasz: a már 25 plazmasavfokig érlelt tejszínt 913 °C-ra lehűtjük, és ezen a hőmérsékleten még 610 órán át érleljük. Közben lassan leáll a savanyodás és fizikai változások következnek be. Az érlelés végére a tejszín plazmasavfoka eléri a 35 pSH-t. A hidegérlelés alatt aromaanyagok aldehidek, ketonok, észterek képződnek, amelyek közül legfontosabb a diacetil termelődnek és közben a lehűtött tejszínben megindul a zsírgolyócskák kristályosodása. 10.5.3. Hőfoklépcsős érlelés A kedvező vajállomány kialakítása a cél. Figyelembe kell venni a tejzsír átlagos kristályosodási hőmérsékletét. Ez a hazai tejzsíroknál télen 20 °C, nyáron 11 °C és az átmeneti időben 15 °C (10.5. ábra). T (°C) 30
Hőmérséklet
28 26 24 22 20
1. Téli, 2. Átmeneti érlelés, 3. Nyári Ta: Hűtés, Tb: Hidegen tartás Tc: Melegítés Td: érlelés Te: Lehűtés a köpülési hőmérsékletre Tk: Köpülési hőmérséklet
1 2 3
18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0
1
2
Ta Tb Tc
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Td
Te
Tk
(idő)
10.5. ábra. A tejszínérlelés hőfoklépcsői az évszaktól függően 10.6. A vajgyártás műveletei 10.6.1. Köpülés A tejszín érlelését a köpülés követi. A köpülés olyan folyamat, ahol a tejszínből fázismegfordulás után vajrögök és író képződnek. A köpülés fontos feltétele a köpülési hőmérséklet helyes megválasztása. A köpülési hőmérséklet 812 °C, nyáron alacsonyabb, télen magasabb. A téli vajzsír olvadáspontja magasabb mint a nyárié, ezért kell télen magasabb, nyáron alacsonyabb köpülési hőmérsékletet választani. A köpülési hőmérséklet megválasztásakor a tejszín zsírtartalmát is figyelembe kell venni. Ha a tejszín zsírtartalma magas, akkor a vajolaj mennyisége több a plazma mennyiségéhez viszonyítva. A zsírgolyócskák túl gyorsan egyesülnek rögökké, ezért a kisebb zsírgolyócskák száma megnő a plazmában, vagyis nő az író zsírtartalma. Megállapítható, hogy a nagyobb zsírtartalmú tejszínt alacsonyabb, míg a kisebb zsírtartalmút magasabb hőmérsékleten kell köpülnünk. A köpülés folyamatában több szakaszt figyelhetünk meg. Habképződési szakasz: köpülés közben a tejszín örvénylik, rázkódik és levegővel keveredve részben habbá verődik. Az érlelés során már részben emulgeált zsírgolyócskák egymásnak ütköznek, és a felületükön levő vajolaj segítségével halmazokba tapadnak össze. A
97
halmazok a habképződés következtében a hab felületen koncentrálódnak. A koncentrálódás során a hab zsírtartalma a 70%-ot is eléri. Habösszeesési szakasz: a további mechanikai munka hatására az összes vajolaj kifolyik a zsírgolyócskákból és magába zárja a maradék szilárd zsírfázist és a folyadékfázis egy részét, azaz megtörténik a fázismegfordulás, mikroszkopikus vajszemcsék képződnek, és a hab összeesik. Vajrögképződési szakasz: a mikroszkopikus vajszemcsék makroszkopikus vajrögökké egyesülnek. A vajrögök közé bezáródik a plazma kisebbik része, nagyobb része a plazmának, mint író elkülönül (10.6. ábra).
10.6. ábra. A vajrögök képződése a. Zsírrészecske halmazok a légbuborék felületén, b. Mikroszkopikus vajszemcsék, c. Mikroszkopikus vajrögök, d. Makroszkopikus vajrögök 1. Légbuborékok, 2. Zsírrészecske halmazok, 3. Finom eloszlású kötött víz, 4. Durva eloszlású szabad víz
A vajszemcsék, vajrögök képződése, növekedése folytonos. A mikroszkópos tartományban a vajrögök közé bezáródott víz kötött víz, gyúrással nem távolítható el. A makroszkópos tartományban bezárt vizet gyúrással eltávolíthatjuk. A köpülést általában 23 mm átmérőjű vajrögök eléréséig folytatjuk. Köpülés után az írótól elválasztjuk a vajrögöket. Az író zsírtartalma függ az érlelés és a köpülés módjától, 0,31,2% között mozog. A hagyományos köpülőtípusokat a 10.7. ábra mutatja.
a. Hengeres vajkészítő b. Kubus c. Ikerkúp d. Palack (pörgettyű)
10.7. ábra. Hagyományos köpülőtípusok
98
10.6.2. A vaj mosása A vaj mosásának célja a vajrögök között visszamaradt író, és az utófertőzéssel bekerült baktériumok eltávolítása. A vaj mosása előnyös, mert csökkenthető a baktériumok számára tápanyagul szolgáló tejcukor és fehérjék mennyisége, és eltávolíthatók a hibát okozó vízben oldódó íz- és szaganyagok. Hátránya, hogy az íz- és aromaanyagok nagy részét is kimossuk. A mosott vaj üresebb ízű. A zsírmentes szárazanyag-tartalom 1,53%-ról akár 0,51,5%-ra csökken. A vaj mosásához ivóvíz minőségű víz szükséges. A víz vas- és mangántartalma legyen kicsi, keménységi foka ne haladja meg a 12 német keménységi fokot, pH-értéke legfeljebb 7 lehet. A mosóvíz hőmérséklete befolyásolja a vaj állományát és alapvíztartalmát. Kis rögméretre köpüléssel és hidegebb mosóvízzel kisebb alapvíztartalmat érhetünk el. A köpülési hőmérsékletnél hidegebb mosóvizet alkalmazva a vaj utószilárdulása csökken, ezért a vaj állománya kenhetőbb lesz. 10.6.3. A vaj gyúrása A gyúrás a vaj készítésének igen fontos művelete. A gyúrás célja: a vajrögök, vajszemcsék közé bezáródott felesleges víz eltávolítása, az egységes vajszerkezet kialakítása, a visszamaradó vízcseppek elaprózása és egyenletes eloszlatása. Az elsődleges vajszemcsékbe bezáródott finom eloszlású plazma az ún. kötött víz. Gyúrással nem távolítható el. Eltávolítható viszont a gyúrással a szabad víz, ami jelen esetben a nagyobb üregekbe bezáródott plazma. Technológiai szempontból a gyúrásnak két szakasza, így két célja van. Így beszélünk előgyúrásról és utógyúrásról. Az előgyúrás célja a felesleges víz eltávolítása a vajból. Gyúrás közben a vaj víztartalma fokozatosan az alapvíztartalomra csökken. A vaj alapvíztartalma (legkisebb víztartalom) függ az alkalmazott technológiától, a vajzsír összetételétől, a köpülési, mosási és a gyúrási hőmérséklettől. Az utógyúrás során a vajrögök egységes vajjá tömörödnek, a visszamaradó víz egyenletesen elaprózódik és eloszlik. A vízcseppek elaprózódása közben a vízcseppekre nyomóés nyíróerő hat, a cseppek folyadékhártyává deformálódnak, apró részekre szakadnak, majd ismét gömb alakot vesznek fel. Ez a gyúrás alatt többször megismétlődik. A folyamat közben a fehérjék és a baktériumok a zsírfázisban rögzítődnek. Itt a baktériumok víz hiányában csökkentik tevékenységüket, ezért a vaj sokáig eláll. A vaj állományát nagymértékben befolyásolhatjuk a gyúrással. Ha kisebb hőmérsékleten gyúrunk, lágyul a vaj állománya, mert csökken az utószilárdulás. Ha keményebb állományú vajat akarunk készíteni, akkor magasabb hőmérsékleten gyúrunk, így elősegítjük az utószilárdulást. 10.6.4. Víztartalom és pH-beállítás Szakaszos vajgyártásnál a gyúrás befejezése után, folytonos vajkészítéskor az utógyúráskor állítjuk be a vaj víztartalmát és pH-ját. Szakaszos vajgyártásnál az utógyúrt vaj víztartalmát vizsgáljuk meg, és ennek ismeretében adjuk a köpülőben lévő vajhoz a vizet, majd szárazra gyúrjuk. Folytonos vajkészítő berendezésekben vízbeállító szivattyúval az utógyúráskor adagoljuk a szükséges vizet a vajhoz. A vaj pH-ját általában a vaj víztartalmának beállításával együtt végezzük el. A pH-t vajkultúra és citromsavoldat keverékével állítjuk be. A vaj tárolása alatt 12 napig még 0,10,2 pH-érték csökkenésre számíthatunk a tejsavbaktériumok tevékenysége miatt. A víztartalom beállításánál figyelembe kell venni, hogy adagoláskor 0,10,3% víz kigyúródik a vajból. 99
10.6.5. A vaj állományának szilárdulása (utószilárdulás) Gyúrás után a tárolás alatt a vaj állománya szilárdul, mert a vaj szerkezetében további változások mennek végbe. Ha a frissen gyúrt vajat állni hagyjuk, akkor a trigliceridek azon része, amelyek az adott hőfokon túlhűtött állapotban vannak, utókristályosodnak. Ez a jelenség növeli a vaj szilárdságát, a folyamat nem megfordítható. A tixotrópia a gyúrás alatt a vajolajban rendezetlenül elhelyezkedő zsírkristályok a közöttük lévő vonzóerő hatására rendeződnek, és létrejön a vaj szerkezeti váza. A tixotrópia megfordítható folyamat. A vaj utószilárdulása kisebb hőmérsékleten lassabban megy végbe, ezért a vaj szilárdságát legkorábban három nap múlva értékelhetjük (10.8. ábra). Vajolaj
Zsírkristályok
Szerkezet a gyúrás alatt
Hűtőtárolás után
10.8. ábra. A vaj tixotrópiás utószilárdulása 10.6.6. A vaj csomagolása és tárolása Csomagolni a vajat az utószilárdulás előtt kell, mert a már utószilárdult vaj szerkezetében megtörik, víz szabadul fel, ami a mikroorganizmusoknak kedvez, a vaj hamarabb megromlik. A csomagolást a gyúrás után télen 12, nyáron 3 órán belül ezért el kell végezni. A vaj csomagolásának célja a termék védelme és esztétikai hatás elérése. A vaj csomagolóanyagával szemben a következő követelményeket támasztjuk: fényvédő legyen, a zsírt nem eresztheti át, vízgőzáteresztése minimális legyen, jól izolálja az íz- és szaganyagokat, védjen a külső hatásokkal szemben. A vajat csomagolás után azonnal hűtőbe kell szállítani. Jelentős szerepe van a hőmérsékletnek a vaj tárolásában (10.1. táblázat). Az eltarthatósági időt még a következők befolyásolják: a tejszín pasztőrözési hőmérséklete, a vajplazma elaprózása és eloszlatása, a vaj pH-ja, a vaj zsírmentes szárazanyag-tartalma, fehérjetartalma, a nehézfémsó mennyisége, a vaj antioxidáns-tartalma. 10.1. táblázat. A vaj tárolási előírásai Időtartam 7 nap 1 hónap 9 hónap
Hőmérséklet (°C) +2 ...+4 6 ...8 15 ... 20
Relatív légnedvesség (%) 7580 8085 8590 100
10.7. Vajkészítési eljárások 10.7.1. Vajkészítés szakaszos eljárással A gyártáshoz savanyú tejszínvaj esetében 2830%-os zsírtartalmú tejszínt, míg édes tejszínvaj gyártásához 3336%-os zsírtartalmú tejszínt használunk fel. A tejszínt 95110 °C-on hőkezeljük. A köpülőbe tölthető tejszín mennyiségét a tejszín zsírtartalma határozza meg. Általában 2540%-os a töltési arány, amit a 10.2 táblázat szemléltet. 10.2. táblázat. A köpülő töltési aránya a tejszín zsírtartalmának függvényében Zsír % 25 30 35 40
Köpülő töltési % 40 33 29 25
A köpülés megkezdése előtt lezárjuk a köpülőt, majd lassú fordulaton pár fordulatot teszünk, utána gáztalanítunk. A tejszínből felszabaduló gázok főleg szén-dioxid okozzák a köpülőben a túlnyomást. Ezt követően megkezdjük a köpülést míg össze nem esik a hab, és látható vajszemcsék meg nem jelennek. Ezt a kémlelőablak megtisztulása is jelzi. Amikor a kívánt rögnagyságot elértük, a vaj tömörítése céljából lassan teszünk néhány fordulatot, majd pár perces pihentetés után az írót leeresztjük. Következő lépés a gyártás során a vaj mosása. A mosóvíz és vaj mennyisége a köpülő térfogatának 40%-a lehet. Zárt ajtó és nyílások mellett pár fordulattal mosunk, majd a mosóvizet leeresztjük. Az előgyúrás nyitott íróleeresztővel és lazán zárt köpülőajtóval történik, hogy a felesleges víz eltávozzon. Az előgyúrás 1520 percig tart, az ajánlott fordulatszám 46 fordulat/perc. Utógyúráskor szintén 46 fordulat/percen dolgozunk szárazra gyúrásig (köpülő belseje száraz). Utógyúrás után beállítjuk a vaj víztartalmát és pH-ját, majd ismét szárazra gyúrunk. Ezt követően ellenőrizzük a beállítás helyességét, majd kiadagoljuk a vajat. Szakaszos működésű vajgyártó berendezések A szakaszos működésű köpülők a legrégebben alkalmazott vajgyártó berendezések (10.12. ábra). Szerkezeti kialakításuk szerint két nagy csoportba sorolhatók: gyúróhengeres köpülők, verőléces vajkészítők. A gyúróhengeres köpülőkben a vaj kidolgozása jó hatásfokkal végezhető el, de ma már nem használatosak a gyúróhengerek csapágyazási és tömítési problémái miatt. A verőléces köpülők működésének lényege, hogy a köpülést, gyúrást a köpülőben lévő egymáshoz különböző szögben elhelyezett lemezeken (verőléc) való ütköztetésekkel biztosítjuk. A verőléces köpülő fő részei: hajtómű a motorral, támasztóbak, köpülődob, védőberendezés és szerelvények. A hajtóműházban elhelyezett villanymotor ékszíjáttétellel hajtja a fokozat nélküli hajtóművet. A köpülődob rozsdamentes acélból készül, három verőléccel. A dob palástján van az ajtó, amely a tejszín, a vajmosóvíz bevezetésére szolgál, és azon keresztül borítjuk ki a vajat 101
is. A köpülődob homloklapjain egy-egy nézőüveg található, melyeken keresztül a gyártást kísérjük figyelemmel. 10.7.2. A folytonos vajkészítés A 813 °C-ra hűtött tejszínt állandó keverés mellett csavarszivattyúval a vajgyártógép hűthető köpülőhengerébe továbbítjuk. Itt egy fokozatmentesen szabályozható, nagy fordulatszámmal működő (12502500 fordulat/perc) verőléc pár másodperc alatt kiköpüli a tejszínt. A vajszemcse és írókeverék innen a szintén hűthető utóköpülőhengerbe jut. Itt a vajszemcsék tömörülnek, melyeket az íróval együtt egy csiga a terelőlécekkel ellátott, perforált falú elválasztó hengerbe továbbít. Az író ezután egy gyűjtőedénybe kerül, majd lehűtjük, tároljuk. A vajrögök az úgynevezett mosóaknába hullanak, ahol hűtött vízzel permetező mosást alkalmazunk. A mosóvíz hőfoka nyáron 45 °C, télen 810 °C. A mosást követően a vajrögök a hűtőköpennyel ellátott gyúróhengerbe jutnak. Itt az egymással szembeforgó csigapár szabályozható fordulatszámmal (4060 fordulat/perc) a vajat alapvíztartalomra gyúrja, és a gyúrófejbe továbbítja. Az utógyúrás, a víz- és pH-beállítás itt történik. A kész vaj a továbbítócsőbe, majd az adagológépbe kerül. A víz és pH-érték beállítása az utógyúró részben egy változtatható teljesítményű adagolószivattyúval történik. Anyagok
Műveletek
Nyerstej Fölözött tej
Paraméterek
Fölözés
4550%
Pasztőrözés (vákuumszellőztetés)
95110 °C
Hűtés
Fizikai érlelés
612 °C, 26 óra
Köpülés
11 °C-on, búza, borsó méret
Író
Író leválasztás
Ivóvíz
11 °C
Mosás
Előgyúrás
1516% víztartalomra
Utógyúrás (pH- és víztartalom beállítás)
5,15,6 pH
Csomagolás
azonnal
Hűtőtárolás
10 °C alatt
10.11. ábra. Édes tejszínvaj folytonos gyártásának folyamatábrája Folytonos vajkészítő berendezések
102
Az első folytonos vajkészítő berendezést Fritz készítette el 1939-ben. Magyarországon a Fritz-elven működő továbbfejlesztett változat az FBFB-12 típusú berendezések terjedtek el. Fő részei: a köpülő, a leválasztó rész, a gyúrórész (10.13. ábra). A gép felső részén helyezkedik el a köpülőhenger, amely hűthető. A köpülőben négy verőléc helyezkedik el. A köpülőhengerben jelentős mechanikai hatásra megy végbe a fázismegfordulás, és kialakulnak a vajrögök. A vajrögök és az író a köpülőhenger elején lévő ejtőaknán át a leválasztó hengerbe jutnak. A leválasztó részben találunk egy hűthető hengert, amelyben egy szállítócsiga van, és egy perforált hengert, amely együtt forog a szállítócsigával, és a vajrögöket terelőlemezekkel a mosóakna felé továbbítja. A perforált részben történik az író és a vajrögök elkülönítése. A leválasztott írót szűrőn keresztül elvezetjük, a vajrögök pedig a mosóaknába hullanak, ahol tetszőleges mennyiségű és hőmérsékletű vízzel mosunk. A mosóaknából a még vizet is tartalmazó vaj a gyúróhengerbe jut. A gyúróhenger első részén perforált lemez, majd további két perforált lemez között egy-egy háromágú keverőlapát található, amelyek felelősek a megfelelő vízelosztásért. A keverőlapátoknál becsatlakozó vezetéken át a vaj végleges víztartalma és pH-értéke állítható be. A köpülőtengely fordulatszáma 12502500 fordulat/perc értékek között fokozatmentesen szabályozható. A hajtóművek általában ékszíj meghajtásúak. A leválasztóhengert forgató motor fordulatszáma állandó, 16 fordulat/perc. A gyúrócsigák 4 fordulat/perc fordulatszámon működnek. A köpülő, a leválasztócsiga és a gyúrócsigapár köpenyét hűteni lehet. A vaj mosásához külön vezetéket építettek ki. A folyamatábrát a 10.9. ábra mutatja. 10.8. A vajkrém készítése A vajkrém pasztőrözött tejszínből soványtej, vaj, tejpor hozzáadásával, esetleg adalékanyagokkal kiegészítve, tejsavbaktérium színtenyészettel alvasztva, homogénezéssel és hőkezeléssel készült, melegen kiszerelt vajkészítmény. A zsír a vízben emulziószerkezetű vajkészítmények jellemzői Zsírtartalmuk az összes vajkészítmény közül a legkisebb, általában 3640%, szárazanyagtartalmuk 4649%. Zsír emulgeált állapotban van bennük jelen, így az emésztés során könnyen szívódik fel. Igen jól kenhető hidegen is. Táplálkozási értéküket jelentősen megnöveli viszonylag magas fehérjetartalmuk. Könnyen és jól ízesíthetők. A vajkrémgyártás rövid leírása Fölözéssel 3840%-os zsírtartalmú tejszínt 10 °C alá hűtjük és ezen a hőmérsékleten tároljuk a felhasználásig (10.10. ábra). Az előkészített tejszín zsírtartalmának és szárazanyag-tartalmának ismeretében hozzáadjuk a beállításhoz szükséges fölözött tej és tejpor mennyiséget a kívánt zsír és zsírmentes szárazanyag-tartalom elérése céljából. A beállított alapanyagot homogénezzük, majd hőkezeljük. A kis nyomáson való homogénezéssel célunk a tejpor tökéletes diszpergálása és a zsírgolyócskák átlagos átmérőjének csökkentése. Az előmelegített tejszínt 5070 bar nyomáson homogénezzük, majd a pasztőrbe vezetve 98102 °C-on 20 s hőntartással hőkezeljük. Pasztőrözés után 2224 °C-ra hűtjük le a tejszínt. Ezen a hőmérsékleten 2% vajkultúrával beoltjuk. A beoltást követően újra homogénezzük, de most már 250300 bar nyomáson, miközben az alapanyag hőmérséklete 3032 °C-ra felmelegszik. A kétszer homogénezett, hőkezelt alapanyagot ezután megalvasztjuk. Az alvadékot az érlelőtank keverőjével simára törjük, majd szivattyúval a kutterbe továbbítjuk. Itt hozzáadjuk az állományjavító anyagot, az ízesítő anyagokat, vajat stb. 103
Ha a tejszín pH-értéke magasabb 4,5-nél, akkor azt citromsavoldattal állítjuk be az elvárt értékre. A kutterben állandó keverés mellett a terméket közvetlen gőzbevezetéssel 7578 °C-ra hevítjük. A kutterezést követően a terméket szivattyú segítségével egy fűthető tartályba, majd az adagológép tölcsérébe továbbítjuk. Az adagolás a végtermék állománya és bakteriológiai minősége miatt 6572 °C-on folyamatosan történik. A termék 4,5 pH-n 70 °C feletti hőkezelés hatására gyakorlatilag steril lesz. A melegen való letöltés a reinfekciót minimálisra csökkenti. A vajkrém végső állománya a fogyasztói csomagolásban hűtés közben alakul ki. Anyagok
Műveletek
Tejszín, tejpor,
Paraméterek
Bekeverés, Zsírbeállítás
3235%
Előmelegítés
5055 °C
Homogénezés
5070 bar
Hőkezelés
98100 °C, 1540 sec
Hűtés
2224 °C
Vajkultúra
2%
Beoltás
Homogénezés
280300 bar
Savanyítás érlelés
3032 °C-on, 4,24,5 pH-ig
Alvadék feltörés
Adalékanyagok, stabilizálószer
Kutterezés hőkezelés
7278 °C
Adagolás csomagolás
6572 °C
Hűtés, érlelés
5 °C alá 24 órán át
10.10. ábra. A vajkrémkészítés folyamatábrája 10.9. A vaj és vajkészítmények gyakoribb hibái 10.9.1. Állományhibák Túl kemény, vagy túl lágy állomány: a nyári vaj igen lágy, a téli vaj pedig túl morzsálódó 15 °C-on. A hiba eredete a vajzsír összetételében van. Megfelelő technológia alkalmazásával a hiba csökkenthető vagy megszüntethető. Kenőcsös állomány: a vaj túlgyúrása okozza. Vízeresztés: a rosszul elvégzett gyúrás okozza. Gyors mikrobiológiai romláshoz vezethet. Védekezés az előírás szerinti gyúrás.
104
10.9.2. Íz és szaghibák Tisztátalan íz és szag: a tejszín befülledése, kezeléskor nem megfelelő tisztaság az oka. Védekezés a technológiai utasítások betartásával. Takarmány eredetű íz és szaghibák: nagy mennyiségű, átható ízű vagy szagú takarmány etetése idézi elő. Megszüntethető a tejszín kezelésekor vákuumos szellőztetéssel, és megelőzhető az egyoldalú takarmányozás megszüntetésével. Öreges íz és szag: oka a meginduló zsírbomlás. Savanyú íz és szag: oka a tejszín túlsavanyodása. Lipázos íz és szag: vagy az eredeti, vagy a baktériumok által termelt lipáz enzim okozza. Védekezhetünk a tejszín válogatásával, illetve a fertőzés elkerülésével. Olajosfaggyús íz és szag: a hibáért a vajzsír oxidációs zsírbomlása a felelős, amit előidézhetnek fémsók, levegő oxigénje vagy akár fény is. Védekezés az oxidációt előidéző okok megszüntetésével. Élesztős íz és szag: a hibát a tejszín vagy vaj fertőződése idézi elő. Védekezés: a gyártás során a tisztaság, higiénia betartásával lehetséges. Főtt, kozmás íz és szag: kultúra eredetű hiba. A kultúratej túlhevítése okozza. El kell kerülni a kultúratej túlhevítését, a kultúrát le kell cserélni. 10.9.3. Szín és küllemi hibák Foltos, egyenetlen színű vaj: a vaj felületén eltérő színű foltok, csíkok, pettyek láthatók. A hibát okozhatják színtermelő mikrobák, penészek megjelenése, különböző színárnyalatú vajak tökéletlen összegyúrása, rosszul elkevert vajszínezék. Tompa-fényű vaj: rendszerint a kenőcsös állományú vaj hibája és általában a vaj túlgyúrása okozza. 10.10. A vajgyártás gépei A vajgyártó berendezések az anyagok szétválasztására szolgáló gépek közé tartoznak. A tejszínre gyakorolt különböző hatások alapján megkülönböztetünk: a zsírgolyócskák agglomerálásán alapuló eljárást (köpülés), fölözéses eljárást és vajzsír emulgeáló eljárást. A hazai alkalmazás szempontjából csak a köpüléses eljárásnak van jelentősége. Tejszínérlelő tank A tankban lévő tejszín hűtése a kettős fal közé vezetett hűtőközeggel történik. A hűtés kialakítása szempontjából lehet: vegyes rendszerű a berendezés, itt a fűtés és a hűtés azonos folyadéktérben történik, a belső tartály falára hegesztett csőkígyóval végezzük a hűtést, a víztéren át a fűtést, a tartályfalra hegesztett teljesen zárt rendszerű csőkígyós hűtés, fűtés. A tejszínérlelők keverőszerkezete kettős mozgást végző bolygórendszerű keverő. A hajtómotor tengelyéről kétszeres áttétellel külön hajtják a tartály geometriai tengelyében csapágyazott központi forgótengelyt, valamint az ehhez kapcsolt keverőkar végében csapágyazott és külön forgatott keretes keverőt. A keretes keverő így forog a saját tengelye és a
105
központi tengely körül is. A bolygó-keverős megoldáson kívül ismerünk lapátos-keverős megoldásokat is. A tejszínérlelő tankok tartozéka a tankmosó szórófej.
3
8
1. Belső tartály 2. Szigetelés 3. Külső burkolat 4. Hűtő-fűtő vezeték csatlakozás 5. Kétszárnyú keverő 6. Keverőmeghajtó szerkezet 7. Tejszínbevezetés 8. Hőmérő 9. Tisztító szórófej 10. Tejszínkivezetés
10.11. ábra. Tejszínérlelő tank
1. Hajtóműház 2. Hátsó tartóbak 3. Fémhordó (köpülőhenger) 4. Ajtó 5. Nézőablak 6. Védőkorlát 7. Vajkocsi 8. Íróleeresztő csap 9. Fordulatszám szabályozó 10. Főkapcsoló
10.12. ábra. A BFA-6 típusú vajkészítő 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Köpülő henger Íróleválasztó Mosóakna Előgyúró Injektáló szakasz Vákuumgyúró Homogénező betét Víztartalom ellenőrző műszer
10.13. ábra. Folytonos vajgyártógép 106
