<<
>>

Высокотехнологичные производства, используемые при переработке жиров

В последние годы во всем мире повышено внимание к проблеме трансизомеров жирных кислот, содержащихся в продуктах питания. Они встречаются в природе и образуются при гидрогенизации.

Например, в молоке и жире жвачных животных их количество не превышает 5 %, а в процессе гидрогенизации оно может достичь 50 %. Многие ученые, проводившие исследования в данной области, считают, что бесконтрольное вмешательство в природу жиров способно нанести серьезный вред здоровью человека. Во многих странах определен предел такого вмешательства и на законодательном уровне приняты ограничения по содержанию трансизомеров в продуктах питания.

В настоящее время существуют два способа модификации, позволяющие получить специализированные жиры без трансизомеров жирных кислот либо с низким их содержанием: переэтерификация — в зависимости от типа катализатора химическая и ферментативная (энзимная); фракционирование («сухое» и в растворителе).

Переэтерификация масел и жиров широко используется в Великобритании, Германии, Голландии, Японии, Бельгии, Канаде, США и других странах для эффективного решения многих задач при производстве спредов, маргаринов, жиров для кондитерской и хлебопекарной промышленности, в том числе для: создания продукции, не содержащей трансизомеров жирных кислот; создания оптимального по кислотному составу и реологическим свой-ствам ассортимента продукции различного назначения при ограниченном выборе сырья; стабилизации мелкокристаллической Р’-полиморфной структуры жировых основ, препятствующей рекристаллизации продукции при длительном хранении; эффективного использования высокоплавких животных и растительных жиров; повышения эффективности фракционной кристаллизации масел и жиров; производства структурных липидов лечебного и пищевого назначения.

Производство переэтерифицированных жиров — это принципиально новый этап в развитии жироперерабатывающей промышленности, обеспечивающий значительное улучшение качества готовой продукции.

Переэтери- фикация жиров и масел заключается во внутри- и межмолекулярном перераспределении жирных кислот в смеси триглицеридов. Переэтерификация в однородной жидкой среде, перераспределяя жирно-кислотные группы триглицеридов, создает жир теоретически рассчитанного глицеридного состава и с новыми свойствами.

Реакции обмена структурных элементов бывают четырех видов: перемещение в глицеридах радикалов кислот из а- в 5-положение и наоборот (внутримолекулярная переэтерификация); обмен радикалами жирных кислот между молекулами двух разных глицеридов (межмолекулярная переэтерификация);

обмен радикалами между глицеридом и спиртом (алкоголиз); обмен радикалами между глицеридом и кислотой (ацидолиз).

Механизм переэтерификации заключается в атаке углеродного атома карбонильной группы сложного эфира другой группировкой, способной отдавать электроны. При производстве пищевых жиров применяется в основном химическая межмолекулярная и внутримолекулярная пере- этерификация, которая заключается в перераспределении радикалов жирных кислот под влиянием гомогенных катализаторов. В настоящее время переэтерификацию проводят главным образом с метилатом или этилатом натрия. Действительными катализаторами переэтерификации являются глицераты, образующиеся при взаимодействии алкоголятов с моно-, ди- и триглицеридами.

Внутри- и межмолекулярная переэтерификация триглицеридов происходит в результате цепной реакции глицератов с триглицеридами по упрощенной схеме:


Как и алкоголяты, глицераты натрия разрушаются под действием воды, кислот, перекисей и др. Глицераты образуют также побочные продукты взаимодействия с глицеридами.

По окончании процесса катализатор разрушают подкисленной водой, а жир промывают и дезодорируют. Структурная схема производства жиров методом химической переэтерификации представлена на рис.

5.13.

Дозирование производят весовым или объемным способами в соответствии с рецептурой. Глубокую сушку жира проводят в вакуум-сушильных аппаратах.

Переэтерификация позволяет получать новые виды пищевых жировых продуктов с заданными свойствами, дает возможность регулировать содержание в пищевых жирах высокоплавких жирных кислот. Переэтери- фикация приводит к снижению температуры плавления жира или смеси жиров, повышает их пластичность и стабильность к окислению кислородом воздуха.

При переэтерификации смесей растительных масел и животных жиров, а также тройных смесей (например, с саломасом) получаются продукты высокого качества (по структуре и органолептическим показателям), такие как кулинарные жиры или основа для производства спредов и маргарина. Переэтерификация значительно расширяет ассортимент жиров для кондитерских изделий, хлебопечения и консервирования, а также позволяет увеличить дозировку в спреды и маргарин негидрированных растительных масел.

Рис. 5.13. Структурная схема производства переэтерифицированных жиров

Примером межмолекулярной переэтерификации может служить взаимодействие двух глицеридов — тристеарина и триолеина, в результате чего образуется некоторое количество смешанных триглицеридов. Полученные таким образом смешанные триглицериды имеют температуру плавления более низкую, чем исходный тристеарин и более высокую, чем триолеин.

Гидропереэтерификация осуществляется при температуре несколько выше 160 °С с применением никелевых и других катализаторов, обычно применяемых для промышленной гидрогенизации масел. Приготовленный по этому способу из смеси подсолнечного масла и свиного жира гидропере- этерифицированный продукт имеет по сравнению с саломасом подсолнечного масла ряд преимуществ: он имеет более низкую температуру плавления (31-32 °С), более высокую твердость, меньшее содержание изомеризованных жирных кислот и лучшую цветность.

Переэтерификация методом ацидолиза протекает при нагревании свободных жирных кислот с глицеридами с образованием смешанных триглицеридов и высвобождением из первоначального триглицерида одной или нескольких жирных кислот. Реакция эта обратима и протекает по следующей схеме:


Замена кислотных остатков осуществляется при температуре 250300 °С без присутствия катализаторов. Однако катализаторы значительно ускоряют процесс альдолиза. Серная кислота не только ускоряет процесс альдолиза, но делает его возможным при температуре 150-170 °С. Аль- долиз дает возможность снижать температуру плавления высокоплавких триглицеридов, а также вводить в молекулы триглицеридов жиров низкомолекулярные жирные кислоты, например, масляную, при получении различных видов пищевых жиров с более низкой температурой плавления.

Ферментативную переэтерификацию можно представить, как результат обратимой реакции гидролиза — этерификации триглицеридов. Биологическим катализатором этой реакции являются липазы. Липазы — ли- офобные вещества и в органической среде активны на границе с водной фазой, необходимое количество которой вводят в реакционную среду совместно с липазой. Они термически неустойчивы и их каталитическая активность, как правило, максимальна в интервале температур 40-60 °С. Для улучшения условий реакции ферменты распределяют на носителях («иммобилизованные» ферменты). Реакции с этими ферментами проводят в баках с мешалками, в колонных, трубчатых, пластинчатых и других реакторах. Каждый из видов переэтерификации имеет свои недостатки и достоинства (табл. 5.4).

Таблица 5.4

Сравнительная характеристика видов переэтерификации

Вид переэтерификации

Достоинства

Недостатки

Химическая

Высокий уровень организации производства

Более высокие потери масла в результате «влажной» инактивации катализатора

Стабильность производства.

При постоянном составе жирных кислот — воспроизводимость процесса

Сложность в эксплуатации и хранении катализатора (сплавов натрия-калия и этиловых эфиров натрия и калия)

Вид пере- этерификации

Достоинства

Недостатки

Химическая

Возможность производить продукт партиями различного объема и ассортимента

При достаточно быстром процессе изменяется цвет продукта, что вызывает необходимость его очистки

Технологический процесс простой, удобный, не требует высоких температур и давления

Использование сырья с минимальным содержанием свободных жирных кислот

Фермента

тивная

Экологически чистый и безопасный способ производства

Производство зависит от импорта ферментных препаратов

Нет изменения цвета готового продукта, не нужно отбеливать

Менее гибкий процесс — большие партии переходов

Не снижается биологическая ценность жиров, так как процесс идет при температуре не выше 70 °С

Нестабильная активность ферментов — необходимость постоянного внесения дополнительного катализатора

Анализ представленных «за» и «против» показывает, что значимых предпочтений между данными способами нет. Результаты исследований, про

веденных специалистами ведущих научно-исследовательских лабораторий и «ЭФКО. Пищевые Ингредиенты», свидетельствуют, что физико-химические параметры жиров после химической и ферментативной технологий идентичны. С позиции новизны и экологичности процесса ферментативная переэте- рификация интересна, но по степени изученности и стабильности предпочтительнее химическая.

Фракционирование представляет собой процесс обратимой термомеханической сепарации, т. е. под действием контролируемого охлаждения и механической обработки происходит формирование твердой фазы (кристаллов) расплава масла с последующими фильтрацией и расщеплением исходного сырья на две фракции: твердую (стеарин) и жидкую (олеин).

Каждая фракция имеет свои физико-химические показатели. Так как фракционирование — управляемый процесс, то можно получить продукты разной степени твердости, температуры плавления, с различным триглицеридным составом.

Фракционирование — самый экологически чистый процесс модификации специализированных жиров, так как происходит без применения катализатора и химически активных веществ, т. е. процесс полностью физический.

Методом фракционирования получают высококачественные заменители и эквиваленты масла какао и твердые жиры с низким содержанием трансизомеров, которые используют в кондитерской промышленности для производства глазурей и шоколадных масс. В качестве исходного сырья для фракционирования применяют: растительные масла (пальмовое, пальмоядровое, кокосовое, гидроге- низированное соевое и подсолнечное); жиры животного происхождения (молочный); различные смеси масел и жиров.

Дистилляция основана на способности некоторых глицеридов отгоняться при нагревании в вакууме. Этим путем удается изолировать глицериды, у которых кислотные остатки содержат не более 14 углеродных атомов. Таким способом были выделены триглицерид лауриновой кислоты из кокосового масла и тримиристин из масла мускатного ореха.

В последние годы широко используется фракционная кристаллизация пальмового и пальмоядрового масел. Насыщенные кислоты пальмового масла на 89 % состоят из пальмитиновой кислоты, а ненасыщенные — на 80 % из олеиновой кислоты.

Тринасыщенные глицериды масла представлены трипальмитином и плавятся при температуре 55-68 °С, динасыщенные состоят преимущественно из симметричного олеодипальмитата и плавятся при температуре 35 °С. Высокое содержание симметричных олеодинасыщенных триглицеридов используют для получения высококачественного заменителя масла какао. С этой целью нагретое до 70 °С пальмовое масло медленно охлаждают до 22 °С и после выдержки разделяют фильтрованием на олеин (выход 80 %) и стеарин, в котором концентрируются тринасы- щенные глицериды.

Пальмовый олеин, стойкий к окислительному и термическому воздействию, применяют как салатное и фритюрное масло. Гидрированный олеин в зависимости от содержания трансизомеров применяют в производстве маргариновой продукции или как высококачественный нелауриновый заменитель масла какао (с высоким содержанием транс-мононенасыщенных жирных кислот).

Значительное количество пальмового олеина подвергают повторной фракционной кристаллизации, в результате которой получают «супер олеин» и «мягкую среднюю фракцию пальмового масла». Эту фракцию повторно фракционируют, отделяя диолеонасыщенные триглицериды (твердую среднюю фракцию), обогащенную симметричным диолеопальмитином, и по температуре плавления и твердости близкую к маслу какао. Этот продукт служит основным компонентом «эквивалентов» масла какао. Усредненная характеристика фракций приведена на схеме (рис. 5.14).

Рис. 5.14. Схема фракционирования пальмового масла

Таким способом также можно получать заменители масла какао и твердые кондитерские жиры с низким содержанием трансизомеров. Как видно на рис. 5.15, все полученные этим способом жиры имеют «крутой» профиль плавления, т. е. высокую твердость, термоустойчивость, а также и хорошие органолептические показатели.


Рис. 5.15. Кривые плавления заменителей масла какао, полученных методом

дисстилляции:

1 — Эколанд 1602-36 TF; 2 — Эконат 1802-36; 3 — Эконат 1902-36

<< | >>
Источник: Т. В. Пилипенко, Н. И. Пилипенко, Т. В. Шленская. Высокотехнологичные производства продуктов питания : учеб. пособие. 2014

Еще по теме Высокотехнологичные производства, используемые при переработке жиров:

  1. Высокотехнологичные производства, используемые при переработке жиров