Главная / Для предприятия общепита / Товароведение пищевых продуктов / Химия производства масел и жиров: состав и процессы

Химия производства масел и жиров: состав и процессы

Основные виды жировых продуктов, используемых в пищевой промышленности и питании, — растительные липиды (растительные жирные масла), получаемые из масличных растений, а также продукта их переработки: маргариновая продукция, майонез и другие, и животные жиры: свиной, говяжий и бараний жир.

Растительным маслам и продуктам их переработки посвящена настоящая  статья, с производством животных жиров вы познакомитесь в статье «Молочные продукты».

Главным источником получения растительных пищевых масел являются соя, подсолнечник, арахис, хлопчатник, пальма, рапс маслины, лен, клещевина, а также маслосодержащие отходе пищевых производств — отруби, зародыши злаков, фруктовые косточки.  

Современная технология предусматривает комплексную переработку масличного сырья с извлечением всех ценных компонентов (липидов, белков и др.) и их последующей переработкой в разнообразные продукты питания или пищевые добавки.

Технология получения растительных масел, применяемая в настоящее время на масложировых предприятиях, включает извлечение масла (прессование и экстракция), его очистку (рафинация) и переработку.

Существует несколько технологических приемов для извлечения масла: прессование, экстракция органическими растворителями (гексан, бензин) и сочетание этих методов.

Извлечение масла прессованием — способ, известный с глубокой древности. С развитием техники меняются приспособления и машины, с помощью которых он осуществляется: от камней и каменных чаш до современных непрерывно действующих шнековых прессов различных конструкций. Процесс осуществляется при значительном давлении (до 30 МПа) за очень короткое время (75-225 с). Однако этим способом невозможно выделить все масло, которое содержится в масличных семенах, масличность жмыха достигает 4-8 %. Поэтому этот способ часто применяют для предварительного извлечения масла (форпрессование). Масличность жмыха, полученного на форпрессах, составляет 15-18 %. Дальнейшее его извлечение проводят экстракцией неполярными органическими растворителями, главным образом экстракционным бензином.

Экстракционный способ является наиболее эффективным способом, позволяющим извлечь практически все липиды.

При хранении семян на масложировых предприятиях, подготовке маслосодержащего материала к извлечению масла и маслодобывании (прессование, экстракция) в липидном комплексе протекают сложные химические и биохимические процессы: гидролиз и окисление триацилглицеринов, их термический распад, высвобождение связанных с белками и углеводами липидов, образование новых разнообразных липид-белковых и липид-углеводных комплексов. Меняется и белковый комплекс, иди денатурация белков, гидролитические процессы, меняется их питательная ценность. Все это существенно влияет на ход технологического процесса и качество получаемых продуктов. Их интенсивность зависит от состава липидов, влажности, температуры, характера механических воздействий.

После прессования или экстракции сырые растительные масла подвергаются дальнейшей обработке для удаления содержащихся примесей, так как они снижают качество, затрудняют сохранность и последующую переработку. Главные из них механические примеси (частицы мезги, жмыха) и сопутствующие жирам вещества (фосфолипиды, воски, красящие вещества, продукты гидролиза и окисления липидов). Механические примеси удаляют отстаиванием, центрифугированием, фильтрацией, а сопутствующие вещества — в ходе более глубокой очистки (рафинации).

Рафинация масел. Как уже указывалось, «сырые» масла кроме запасных липидов (ацилглицеринов) содержат и другие группы липидов (фосфолипиды, воски), а также продукты гидролиза и окисления липидов и вещества, определяющие цвет, запах и вкус масел. Из масличного сырья при извлечении жира в него могут переходить ядохимикаты (пестициды и гербициды и т. д.), полициклические ароматические углеводороды.

Одни из перечисленных компонентов повышают пищевую и физиологическую ценность жиров и масел (фосфолипиды, жирорастворимые витамины, каротиноиды и др.), но затрудняют проведение последующих операций, другие — снижают его качество, а некоторые (ядохимикаты, полициклические углеводороды) крайне нежелательны для организма человека. Процесс удаления этих соединений из жиров и масел получил название рафинации. Цель рафинации — получение масел и жиров, состоящих главным образом из ацилглицеринов (глицеридов).

Осуществляя рафинацию, следует помнить, что глицеридный состав должен оставаться в нативном виде, не претерпевая изменений.

Рафинация масла начинается с водной обработки — гидратации. Ее задача — извлечение гидрофильных соединений, в первую очередь фосфолипидов. Их содержание в масле невелико (1-2 %), однако, обладая эмульгирующими свойствами, фосфолипиды повышают устойчивость образующихся на последующих этапах рафинации эмульсий, затрудняя отделение ненужных компонентов, осложняя его переработку, выпадают в осадок и легко разлагаются при хранении масла. При гидратации (взаимодействие с водой) молекулы фосфолипидов набухают и коагулируют. На практике гидратацию проводят следующим образом. Масло при нагревании (температура гидратации 45-70 °С) и интенсивном перемешивании смешивают с необходимым количеством воды (1-6%). Смесь выдерживают для обеспечения коагуляции фосфолипидов (фосфатидов) и отделяют фосфатидную эмульсию от  гидратированного масла. Высушенные под вакуумом до влажности 90 % фосфатиды являются товарным продуктом, а гидратированное масло направляется на переработку или на продажу (после высушивания).

Фосфатиды являются ценным пищевым и кормовым продуктом. Они применяются в хлебопечении, кондитерской и других отраслях пищевой промышленности. Гидратированное масло управляется на дальнейшую переработку, охлаждается до 10 °С (вымораживание) для удаления восков и воскоподобных Вещества, которые, имея высокую (35-80 °С) температуру плавления, образуют в масле стойкую взвесь кристаллов («сетка») ухудшающую его товарный вид.  Выпавшие в осадок вещества удаляют фильтрацией.

Растительные масла содержат свободные жирные кислоту перешедшие в масло из семян и образовавшиеся при его гидролизе, они ухудшают его пищевое достоинство. Содержание свободных жирных кислот в маслах, предназначенных для пищевых целей, должно быть ограниченным. Основной способ снижения содержания жирных кислот в масле — щелочная нейтрализация водными растворами щелочей, при которой образуются соли жирных кислот — мыла, выпадающие в осадок. Образовавшиеся при нейтрализации мыльные растворы получили название соапстоков. Механизм щелочной рафинации сложен, ее эффективность зависит от многих факторов: вида масла, кислотного числа, избытка щелочи, ее концентрации, технологии нейтрализации. Температура нейтрализации 85-90 «С.

Для удаления из нейтрализованного, промытого и высушенного масла жирорастворимых пигментов (каротиноидов, хлорофиллов, госсипола и др.) проводят при нагревании (75-80 °С) его адсорбционную рафинацию или отбеливание, используя специальные обработанные отбеливающие бентонитовые глины, содержащие алюмосиликаты или активированные угли.

Отбелка масла сопровождается процессами изомеризации, среди жирных кислот растительных масел появляются кислоты с сопряженными двойными связями.

Содержащие их растительные масла обладают повышенно» склонностью к окислению. Завершающая стадия рафинации -дезодорация — удаление с помощью острого водяного пара при повышенных температурах (230-265 °С) и разряжении (оси точное давление 0,1-0,4 кПа) одорирующих веществ (низкомолекулярные кислоты, альдегиды и кетоны, эфирные масла), определяющих вкус и запах, т. е. масло по вкусовым качествам после дезодорации становится обезличенным. При дезодорации из масел удаляются и вредные примеси: полициклические углеводороды, являющиеся канцерогенными веществами, ядохимикаты и др. Это особенно необходимо для масел, используемых непосредственно в питании, в маргариновом и консервном производствах. Используемые в пищевой промышленности и питании растительные масла в зависимости от вида масла и его назначения могут быть рафинированными по полной схеме или частично недезодорированными, гидратированными и нерафинированными. В питании используют нерафинированное подсолнечное масло высшего и I сортов, полученное прессовым способом. Масло, полученное экстракционным способом, применяют для пищевых целей только рафинированным.

Ресурсы твердых и полутвердых жиров ограничены и не могут удовлетворить потребности ряда отраслей пищевой промышленности и населения. Существует несколько приемов превращения  жидких масел и жиров в полутвердые и твердые. Рассмотрим основные: гидрогенизацию и переэтерификацию.

Гидрогенизация жиров. Задача гидрогенизации жиров и ма-сел — целенаправленное изменение жирноккслотного, а следовательно, и ацилглицеринового состава присоединением водорода в присутствии катализатора к остаткам ненасыщенных жирных кислот, входящих в состав ацилглицеринов. В результате меняются состав и свойства последних. Образующиеся продукты  обладают повышенной по сравнению с исходными продуктами температурой плавления, твердостью, большей стойкостью к окислению.

Одновременно с главным процессом — насыщением водородом двойных связей — происходят побочные: миграция двойных связей в остатках жирных кислот вдоль углеродной цепи, трансизомеризация, частичная переэтерификация. Побочные процессы оказывают значительное влияние на температуру плавления и твердость получаемых саломасов и приводят к появлению ряда нежелательных в питании веществ. Следовательно, гидрирование жиров — это совокупность ряда химических превращений, идущих с участием водорода и катализатора.

Селективность (избирательность) гидрирования объясняется большей скоростью гидрирования более ненасыщенных жирных кислот (например, линолевой по сравнению с олеиновой).

Природа катализатора и температура гидрирования существенно влияют на этот процесс.

Миграция двойных связей вдоль углеродной цепи и изменение его пространственной конфигурации связано с особенностями механизма гидрирования линолевой кислоты — основного структурного компонента большинства природных растительных масел, поступающих на гидрогенизацию (соевое, подсолнечное, хлопковое, рапсовое). В результате этих процессов до 60 % мононенасыщенных кислот в саломасах могут находиться в трансформе. Накопление транс- и позиционных изомеров существенно влияет на свойства гидрированных жиров, приводит к повышению температуры их плавления и твердости. Однако появление в пищевых продуктах транс- и позиционных изомеров нежелательно с точки зрения современных требований пауки о питании. При гидрогенизации может происходить и частичная переэтерификация.

Саломасы пищевого назначения, выпускаемые для маргариновой продукции из растительных масел.

Другим приемом, позволяющим изменять молекулярны’ (ацилглицериновый) состав исходного жира или жировой смеси не изменяя его жирнокислотного состава, является переэтерфикация. Химизм этого процесса уже рассматривался.

Переэтерифицируют в основном смеси высокоплавких жиров (животные жиры, пальмовое масло, гидрированные жиры) с жидкими растительными маслами для получения пищевых жиров. Из катализаторов, позволяющих осуществить переэтерифкацию, чаще всего используют порошкообразные этилатметилат натрия (C2HEONa, CH3ONa). Температура переэтерифкации 80-90 «С. Полученные продукты не содержат в отличие от саломасов, полученных при гидрогенизации транс- и позиционных изомеров кислот, отличаются высоким содержанием ненасыщенных кислот, а следовательно, повышенной пищевой ценностью.

Производство маргарина и маргариновой продукции. В настоящее время созданы жировые продукты, которые не только не уступают по своей энергетической, пищевой и физиологической ценности растительному маслу и молочному жиру, но в ряде показателей превосходят ее. Обычно эти виды продуктов объединяют термином маргариновая продукция. Различают собственно маргарины (эмульсии жира, молока и воды) с различным (от 40 до 82%) содержанием жира, и кондитерские, хлебопекарные, кулинарные жиры, содержащие до 99,5 % жира, которые обладают специальными технологическими свойствами, а также газонаполненные жиры (шертинги).

Маргарин — физико-химическая система, один из компонентов которой — вода (дисперсная фаза) распределен в другом — масле (дисперсионная среда) в виде мельчайших капелек, образуя эмульсию типа «вода в масле» (В-М). По полярности жидкости дисперсной фазы и дисперсионной среды эмульсии делят на два типа: первый тип — эмульсии масло в воде (М-В), они получили название прямых эмульсий или эмульсий первого рода, и второй тип — эмульсии вода в масле (В-М), их называют обратными эмульсиями или эмульсиями второго рода. Следовательно, маргарины — это обратные эмульсии или эмульсии второго рода.

По своей консистенции маргарины — застывшие (твердые, пластичные) эмульсии. По своим свойствам они напоминают сливочное масло, но содержат большее количество полиненасыщенных жирных кислот. В состав маргарина в различных соотношениях входят: рафинированное растительное масло (подсолнечное, соевое, хлопковое и др.), твердые растительные масла, пищевые саломасы, переэтерифицированные и животные жиры. Эти компоненты получили название жировой основы маргарина. Кроме этого, в маргарин входят молоко (в натуральном виде или сквашенное) для придания ему вкуса и аромата сливочного масла, соль, пищевые красители и ароматизаторы, консерванты, сахар, жирорастворимые витамины и другие добавки. Обязательным компонентом маргарина, обеспечивающим его агрегативную устойчивость, являются стабилизаторы-эмульгаторы. Молекулы ПАВ дифильны, т. е. состоят из гидрофильных и гидрофобных частей.

Получение маргарина начинается с подготовки жировой и водно-молочной фаз, так как его пищевое достоинство и технологические свойства в первую очередь зависят от физико-химических и структурно-механических свойств, а следовательно, от состава жировой основы. Важнейшие ее показатели — температура плавления (она не должна превышать 30 °С), твердость, пластичность, состав жирных кислот. Жировая основа с опредленным составом и свойствами должна состоять из нескольку видов саломасов с различной температурой плавления, жидких. и твердых растительных масел, переэтерифицированных жиров. В подогретую до 40-50 °С жировую основу вводят нежирные компоненты: красители, витамины, эмульгаторы, ароматизатора Для получения водно-молочной фазы сквашивают пастеризованное молоко с помощью молочнокислых заквасок.

Биологическое сквашивание дает возможность получить продукт с выраженным молочнокислым вкусом и ароматом, сметанообразной консистенции и определенной кислотности. Аромат квашеного молока во многом определяется присутствием диавитила  и ацетоина. В водно-молочную среду добавляют водорастворимые компоненты: соль, сахар, консерванты и др. Подготовленные фазы смешиваются и эмульгируются. Полученная «грубая» эмульсия поступает в эмульгатор для получения «тонкой» эмульсии с размером частиц 6-15 мкм, последняя поступает в переохладитель (температура 12-14 °С), а затем в кристаллизатор. При охлаждении механической обработке эмульсии происходят процессы  разрушения кристаллов триацетилглицеринов; продукт приобретает необходимую консистенцию и пластичность. Затвердевшая, однородная, пластичная и плотная масса светло-желтого или белого цвета (для неокрашенных маргаринов) поступает на фасовку. Основные виды маргаринов содержат до 82 % жиров. В последнее время начато производство диетических и низкожирных (содержание жира 50-60 %) маргаринов

Хранят маргарины при температуре от -2 до +2 °С (оптимальная температура хранения« 0 °С) .

Получайте все новости отрасли первыми



Читать далее