Содержание к диссертации
Введение
1. Литературный обзор 7
1.1 Ключевые тенденции в производстве эмульсионных продуктов 7
1.1.1 Создание продуктов сбалансированного жирно-кислотного состава 9
1.1.2 Модификация молочного жира как составляющей жировой основы спреда 14
1.1.3 Растительные масла — функциональный источник полиненасыщенных жирных кислот 18
1.1.4 Аспекты снижения содержания трансизомеров жирных кислот 24
1.1.5 Аспекты снижения содержания в молочных продуктах насыщенных жирных кислот и холестерина 31
1.2 Технологические аспекты получения молочно-жировых эмульсий 33
1.2.1 Подбор эмульгатора - один из ключевых факторов в технологии производства спреда 34
1.2.2 Кристаллизация жиров - определяющий фактор качества спредов 38
1.3 Теоретические аспекты окисления масел и жиров 41
1.4 Современные тенденции по разработке и производству спредов 44
2. Методология проведения работы 50
2.1 Организация проведения исследований 50
2.2 Основные методы исследований 53
2.2.1 Основные методы исследования исходного сырья 53
2.2.2 Основные методы исследования готового продукта 57
3. Результаты исследований 60
3.1 Исследование и анализ состава сырьевых компонентов сливочно-растительного спреда 60
3.2 Разработка жировой основы масел сбалансированных по жирно-кислотному составу 72
3.3. Разработка технологических решений по подбору эмульгаторов для спредов.. 85
3.4 Оптимизация соотношения компонентов сливочно-растительного спреда. 94
3.5 Исследование и обоснование основных технологических параметров, обуславливающих процесс производства спреда 105
3.6 Разработка технологии производства сливочно-растительного спреда 111
3.7 Исследование состава и свойств спредов, анализ пищевой и энергетической ценности 116
3.8 Изучение показателей качества спреда в процессе хранения 120
3.9 Расчёт затрат на сырьевые компоненты для производства спреда 128
Выводы 130
Список использованной литературы 132
Приложения 153
- Растительные масла — функциональный источник полиненасыщенных жирных кислот
- Подбор эмульгатора - один из ключевых факторов в технологии производства спреда
- Исследование и анализ состава сырьевых компонентов сливочно-растительного спреда
- Исследование и обоснование основных технологических параметров, обуславливающих процесс производства спреда
Растительные масла — функциональный источник полиненасыщенных жирных кислот
В связи с тем, что свойства масел и их потребительское значения в основном определяется составом жирных кислот и их сочетанием в глицеридах, то на основании превалирующего содержания этих кислот растительные масла условно делятся на следующие группы:
линолево-олеиновая группа (масла подсолнечное, хлопковое, арахисовое, кукурузное и др.);
линолево-линоленовая группа (масла соевое, рапсовое);
олео-пальмитиновая группа (масла оливковое, пальмовое);
лауриновая группа (масла кокосовые, пальмоядровое).
Основная биологическая ценность растительных масел и жиров заключается в высоком содержании в них полиненасыщенных жирных кислот, фосфатидов, токоферолов и других веществ.
Биологически активным компонентом растительных масел являются стерины (ф-ситостерин), содержание которых в различных растительных маслах неодинаково. Так, до 1000 мг % стеринов и более содержит масло пшеничных зародышей, кукурузное масло; до 300 мг % — подсолнечное, соевое, рапсовое, хлопковое, льняное, оливковое; до 200 мг % — арахисовое и масло какао; до 60 мг % — пальмовое, кокосовое. Растительные масла полностью свободны от холестерина. Очень высоким количеством токоферолов (100 мг % и более) характеризуются масла пшеничных отрубей, соевое и кукурузное масла; до 60 мг % токоферолов в подсолнечном, хлопковом, рапсовом и некоторых других маслах, до 30 мг % — в арахисовом, до 5 мг % — в оливковом и кокосовом [1,4,24,130]. Общее содержание токоферолов ещё не является показателем витаминной ценности масла. Наибольшей витаминной активностью обладает подсолнечное масло, поскольку все его токоферолы представлены а-токоферолом, меньшую Е-витаминную активность имеют хлопковое и арахисовое масла, что касается соевого и кукурузного масел, то они почти полностью лишены витаминной активности, поскольку 90 % общего количества их токоферолов представлены антиокислительными формами.
Для производства молочно-жировой продукции в настоящее время широко используется рапсовое масло, мировое производство которого ежегодно растёт, в России культивированы множество безэруковых сортов. На сегодняшний момент освоено выращивание этой перспективной культуры в Кемеровской области, также освоено производство пищевого рапсового масла.
Рапсовое масло добывают из семян масличного рапса Brassica napus Linnaeus, принадлежащему семейству крестоцветных. Крупнейшим экспортером рапса является Канада. В последнее два десятилетия рапс получил распространение в США и Южной Америке. В настоящее время мировое производство масличного рапса составляет свыше 160 млн. т. В таблице 1.4 представлен ежегодный объём производства рапсового масла [56,65,121].
Рапсовое масло является одним из наиболее потребляемым в мире растительных масел наряду, с подсолнечным и соевым маслом.
Особенность жирно-кислотного состава рапсового масла является присутствие эруковой и эйкозеновой жирных кислот. В сортах семян рапса, не подвергавшихся отбору по жирнокислотному составу, содержание эруковой кислоты изменяется от 5 до 60%. Длинноцепочные жирные кислоты (эйкозеновая, содержащая 20 и эруковая, содержащая 22 атома углевода) не утилизируются ферментной системой млекопитающих и накапливаются в различных тканях, оказывая вредное влияние на рост и развитие организма [123,135,155,161].
Возможность широкого пищевого использования рапсового масла появилась благодаря выведению в Канаде в 1961 г. семян рапса, не содержащих эруковую кислоту.
Нормативные органолептические, физико-химические показатели рапсового масла и рекомендуемые нормы содержания серы в рапсовом масле и готовой продукции оговорены ГОСТ 8988-2002 «Масло рапсовое. Технические условия» и представлены в таблицах 1.5. и 1.6. соответственно. Рапсовое масло согласно ГОСТ 8988 подразделяется на марки: Р - для промышленной переработки с применением рафинации и дезодорации; СК - для производства саломасов и кулинарных жиров; П - для поставки в торговую сеть и на предприятия общественного питания, производства пищевых продуктов.
Особое значение придается присутствию в жировых продуктах эссенциальных (незаменимых) ненасыщенных жирных кислот, к которым в первую очередь следует отнести линолевую и линоленовую (в рапсовом масле их суммарное содержание составляет - 22-40%).
В таблице 1.7. представлен жирно-кислотный состав низко- и высоко-эрукового рапсового масла.
Жирно-кислотный состав низкоэрукового рапсового масла характеризован очень низким уровнем насыщенных жирных кислот, относительно высоким уровнем мононенасыщенных жирных кислот и средним уровнем полиненасыщенных жирных кислот, с хорошим балансом между со-6 и со-3 жирными кислотами. Однако пищевая ценность и биологические свойства рапсового масла не ограничиваются только жирно-кислотным составом. Большое значение имеет содержание в масле различных сопутствующих веществ. Среди них особая роль принадлежит антиоксидантам - токоферолам (430-1680 мг/кг), которые не только защищает масло от окислительной порчи, но и является витамином Е, который обладает свойством обеспечивать нормальное развитие эмбриона, нормальную работу эндокринной системы, способствует укреплению мышечной системы и нервных клеток [1,161,168,170]. Уровень содержания и изомерный состав токоферолов определяет стойкость масла к окислению Содержание веществ, сопутствующих липидам (токоферолов и стеролов) представлен в таблицах 1.8. и 1.9.
Рапсовое масло по своему жирно-кислотному составу и вкусовым качествам приближается к оливковому. В состав рапсового масла входит большое количество ненасыщенных жирных кислот, которые играют большую роль в регулировании жирового обмена, снижая уровень холестерина, возможность тромбообразования и ряда других заболеваний, в том числе опухолевых. Потребляя жировые продукты с рапсовым маслом, удовлетворяется потребность организма в ПНЖК, которые в свою очередь являются эссенциальными жирными кислотами, тем самым снижая риск сердечно сосудистых заболеваний [63].
Низкоэруковое рапсовое масло имеет оптимальное содержание насыщенных, полиненасыщенных и мононенасыщенных жирных кислот [26,45,56,86,121].
Низкоэруковое рапсовое масло с точки зрения здорового питания это масло:
-содержащее самый низкий уровень насыщенный жирных кислот;
-содержащее высокий уровень мононенасыщенной жирной кислоты олеиновой кислоты, которая уменьшает уровень холестерина крови;
-богатый источник витамина Е;
-подобно всем другим растительным маслам не содержит холестерина;
-богатый источник незаменимых (эссенциальных ) жирных кислот.
Подбор эмульгатора - один из ключевых факторов в технологии производства спреда
Основу технологии производства сливочно-растительных спредов, в том числе с пониженным содержанием жира составляет получение высокодисперсной молочно-жировой эмульсии посредством эмульгирования смеси растительных масел и жиров с молочным сырьем (молоко, сливки, сливочное масло), таким образом, чтобы не только обогатить липидный комплекс продукта эссенциальными составляющими - полиненасыщенными жирными кислотами и жирорастворимыми витаминами, но и повысить усвояемость его жировой части благодаря высокой степени эмульгирования растительного масла. При этом необходимо учитывать, что спред должен характеризоваться однородной, пластичной, плотной консистенцией, чистым выраженным вкусом или вкусом используемого наполнителя. В случае присутствия в продукте свободного растительного масла или влаги, ухудшаются не только его ор-ганолептические и потребительские характеристики, но и понижается стойкость продукта в процессе хранения. Стойкость эмульсии, т.е. способность не разрушаться под действием ряда факторов, в частности под механическим и температурным воздействием, определяется свойствами тончайшего поверхностного адсорбционного слоя, окружающего капельки дисперсной фазы [27,42,43].
Правильно подобранные эмульгаторы позволяют получить одинаково стабильный качественный результат при наличии вариаций в качестве сырья и технологического процесса при производстве масложировой продукции.
Действие поверхностно-активных веществ (ПАВ) связано с тем, что их гидрофильная группа имеет сродство к водной фазе, а липофильная часть, располагается в жировой фазе. Таким образом, поверхностно-активное вещество располагается на поверхности раздела масло-вода и уменьшает поверхностное или межфазное натяжение. Липофильные части состоят из Сіб (пальмитиновая) или более длинноцепочечных жирных кислот. Молекулы с более короткими цепочками, например, С]2 (лауриновая кислота), могут быть прекрасными эмульгаторами, но они легко подвергаются гидролизу, в результате которого в продукте возникает мыльный или другой нежелательный привкус. Ненасыщенные жирные кислоты в основном представлены молекулами с углеродной цепью С8, имеющими одну (олеиновая) или две (линолевая) двойные связи. Линолевую кислоту обычно предпочитают не использовать, так как она легко окисляется и может придавать прогорклый посторонний привкус готовому пищевому продукту. Эмульгаторы, произведенные из гидроге-низированных жирных кислот, могут иметь консистенцию, промежуточную между жидким и твердым состоянием. Такие продукты также содержат значительные количества трансизомеров жирных кислот, которые имеют более высокую температуру плавления, чем соответствующие им цис-изомеры [27,44,53,61].
Полярные головные группы могут представлять собой различные функциональные группировки. Их вводят в зависимости от требуемого типа ПАВ: анионных, катионных, амфотерных или неионогенных. Наиболее широко используемыми неионогенными эмульгаторами являются моно- и диглицериды, содержащие функциональную группу -ОН. Лецитин, чья головная группа состоит из смеси фосфатидов, может проявлять себя в зависимости от рН продукта как амфотерный или катионный ПАВ [57,62,64,119].
Весьма концептуальным инструментом при подборе эмульгатора является гидрофильно-липофильный баланс (ГЛБ или HLB). Количество и относительная полярность каждой из групп в поверхностно-активной молекуле определяет, будет ли данное вещество водо- или жирорастворимым (или -диспергируемым). Для описания конкретного эмульгатора это понятие может быть выражено количественно путем расчета значения ГЛБ. Высокие значения ГЛБ связаны с легкой диспергируемостью в воде. Поскольку обычной практикой является диспергирование поверхностно-активного вещества в непрерывной фазе, эмульгаторы с высокими значениями ГЛБ применяют для изготовления и стабилизации эмульсий типа масло-в-воде. Эмульгаторы с низкими значениями ГЛБ используют при составлении рецептур эмульсий вода-в-масле, в частности маргарина. Предельно высокие или низкие значения свидетельствуют об очень низкой функциональности эмульгатора, поскольку почти вся молекула будет растворяться в непрерывной фазе. Тем не менее, они могут быть полезными для полного растворения в непрерывной фазе других ингредиентов, например, ароматизирующего масла или витамина. При некоторых промежуточных значениях ГЛБ молекулы эмульгатора могут оказаться нестабильными в любой фазе, что приводит к их высокой концентрации на поверхности раздела фаз.
Кроме своей основной функции, а именно образования и стабилизации эмульсий, пищевые эмульгаторы выполняют множество других технологических функций: облегчение аэрирования; облегчение диспергирования; образование комплексов с крахмалом; устранение разбрызгивания; усиление глянца; гидратирование; инкапсулирование; стабилизация дисперсий.
Спред является эмульсией вода-в-масле только в принципе, поскольку в действительности он представляет собой дисперсию капель воды в полутвердой жировой фазе, содержащей кристаллы жира и жидкое масло [б]. Приготовление эмульсии требует значительной энергии для уменьшения размера капель дисперсной фазы, что приводит к увеличению площади поверхности раздела между двумя несмешивающимися фазами [85,119].
При современном непрерывном производстве эмульсия спреда существует только в течение краткого периода времени перед поступлением в охлаждающую установку, в которой происходит окончательное эмульгирование и кристаллизация жировой фазы. От данной эмульсии не требуется высокой устойчивости к коалесценции, поскольку в готовом продукте капельки воды закреплены в полутвердой фазе. Тем не менее размер капель оказывает значительное влияние на высвобождение вкуса и микробиологическую порчу. Роль эмульгаторов в этом случае заключается в снижении межфазного натяжения между масляной и водной фазами, что приводит, как правило, к уменьшению размеров капель воды. Так, капли воды размером 2-4 мкм способствуют ингибированию роста плесеней. Правда, желательно, чтобы некоторые капли воды были крупнее (10-20 мкм), что способствует улучшению восприятия вкуса. [119]
В целях повышения равномерности распределения размеров капель применяют липофильные эмульгаторы, например, моно- и диглицериды, содержащие высокомолекулярные жирные кислоты (Сіб-Сів)- Их вносят в количестве от 0,1 до 0,3%, зачастую в сочетании с 0,05-0,1% очищенного соевого лецитина.
Уменьшение размера капель эмульсии происходит в процессе охлаждения и механической обработки в цилиндрическом охладителе. Капли воды в спреде стабилизированы адсорбированными кристаллами жира.
Спреды и маргарины часто используют для жарки. В этом случае особенно важно, чтобы он не разбрызгивался.
Моно- и диглицериды в сочетании с лецитином способствуют снижению разбрызгивания спреда с низким содержанием жира и соли, хотя и в ограниченной степени. [118,119,126]
Эмульгаторы должны способствовать обеспечению пластичной и однородной консистенции, стабильности качества продуктов при хранении.
Наиболее востребованными функциями эмульгаторов являются:
- создание качественных, стабильных эмульсий;
- управление процессами кристаллизации жиров;
- управление агломерацией жировых частиц;
- улучшение аэрирования и стабилизация взбитой системы;
- предотвращение разбрызгивания при жарке (для спредов, предназначенных для жарения);
- повышение термостойкости;
- предотвращение крупинчатости;
- улучшение пластичности.
В качестве эмульгаторов применяют соединения, растворимые в одной из фаз эмульсии и тонкодиспергированные нерастворимые твердые вещества.
Большинство эмульгаторов — это поверхностно-активные вещества, которые сорбируются на границе раздела фаз жир - вода [6,119,133,135].
При выборе эмульгатора, в первую очередь учитывается его состав, который определяет функциональные свойства эмульгатора. Известно, что основными эмульгаторами при производстве спредов являются моно - диглице-риды пищевых жирных кислот (Е 471), которые объединяют огромную группу продуктов и могут различаться по нескольким параметрам, определяющими из которых являются: содержание а-моноэфира; степень ненасыщенности, определяемая йодным числом (г h / 100 г) [15,27,119].
Эти параметры определяют в основном активность эмульгаторов и их необходимо учитывать при выборе эмульгатора для спреда конкретной жирности и назначения.
Исследование и анализ состава сырьевых компонентов сливочно-растительного спреда
При разработке новых эмульсионных жировых продуктов важно соблюдение такого необходимого условия как сбалансированность его жирно-кислотного состава. Для увеличения доли полиненасыщенных жирных кислот жировой фазы спреда и регулирования соотношения эссенциальных жирных кислот ряда соз: сб наиболее рациональным методом является внесение в жировую основу жидких растительных масел. Исследован жирнокислотный состав подсолнечного, оливкового и низкоэрукового рапсового масла и пальмового масла, а также молочного жира. Хромотограммы метиловых эфиров жирных кислот растительных масел и молочного жира представлены на рис. 3.1.-3.5.
Жирнокислотный состав растительных масел и молочного жира, рассчитанный на основании хроматограмм, представлен в таблице 3.1.
Глубина окислительных процессов и скорость жировой фазы находится в прямой зависимости от количества входящих в состав триацилглицеринов жирных кислот и степени их ненасыщенности. Глицериды насыщенных жирных кислот окисляются значительно медленнее ненасыщенных. При увеличении числа углеродных атомов в молекуле ненасыщенной кислоты жира окисление замедляется. Так глицериды эруковой кислоты (содержание в рапсовом масле составляет до 50%),окисляются медленнее глицеридов олеиновой кислоты (содержание в подсолнечном масле составляет до 35%). Однако глицериды высокомолекулярных полиненасыщенных жирных кислот, окисляются быстрее, чем более низкомолекулярных, имеющих меньшее число двойных связей. Метиловые эфиры линолевой кислоты в начальной стадии окисления окисляются в 9,5 раз, а линоленовой кислоты — в 16,5 раз быстрее, чем метиловые эфиры олеиновой кислоты [2,10]. По определенным данным [10,40,69] скорость поглощения кислорода метилстеаратом, метилолеатом, метиллинолеатом и метиллиноленатом определяются следующим соотношением 1:11:114:179.
Анализируя представленные данные, следует отметить, что эссенциальная линолевая кислота ряда со-3 содержится только в рапсовом масле. В связи с этим, при конструировании жировой основы жировой основы используют рапсовое масло, позволяющее регулировать соотношение со-3: со -6 кислот в проектируемой жировой фазе.
Следует отметить, что подсолнечное и оливковое масла не содержат жирных кислот ряда со-3, в связи, с чем могут быть использованы в жировой основе только для регулирования общего содержания ПНЖК.
При исследовании качества жидких растительных масел в процессе хранения изучали динамику окислительных процессов по изменению перекисного числа в условиях ускоренного окисления. Изменения степени окисления масел представлены на рисунке 3.6.
Данные графической зависимости свидетельствуют, что рапсовое масло устойчивее к окислению, чем подсолнечное.
В процессе дезодорации растительных масел при температуре 210-230 С происходит разрушение термолабильного антиоксидантного комплекса токоферолы: Р-каротин.
Для придания функциональной направленности и повышения антиок-сидантной стабильности предлагается обогащать жидкие растительные масла витаминно-антиоксидантным комплексом.
Для обоснования использования токоферолов, ретинола (витамина А) и их комплекса в качестве биологически активной добавки и антиокислителя для рапсового масла были проведены исследование по хранимоспособности образцов рапсового масла. В представленных таблицах показано изменение показателей окислительной порчи перекисного и кислотного чисел в процессе хранения масла Для приготовления образцов использовали рафинированное дезодорированное рапсовое масло с перекисным числом 4,5 ммоль активного кислорода/кг, кислотным числом не выше 0,2 мг КОН/г; Образцы хранились при комнатной температуре в защищенном от света месте. Полученные данные приведены в таблице 3.2. количество вносимого антиоксидантного комплекса устанавливали с учетом норм, рекомендуемых для потребления (30 % от рекомендуемой нормы) [89]
Исходя из приведенных выше данных следует, что рапсовое масло с добавлением комплекса витамина Е и витамина А обладает значительно большей хранимоспособностыо и стойкостью к окислению. Таким образом, использование обогащенного рапсового масла в составе жировых композиций при разработке спреда на основе рапсового масла окажет явный антиокси-дантный эффект. Спред, изготовленный на основе витаминизированного рапсового масла будет обладать дополнительной биологической ценностью и повышенной стойкостью к окислению.
Исследовано 6 образцов сладкосливочного масла разных производителей (в т.ч. и зарубежных). В соответствии с ГОСТ 52969-2008 в образцах сливочного масла были исследованы следующие показатели качества: температура плавления молочного жира, выделенного из сливочного масла, кислотность, титруемая кислотность плазмы. По органолептическим показателям исследуемые образцы сливочного масла имели характерный сливочный вкус и запах, пластичную консистенцию при температуре 12 ± 2С, светло - желтого цвета. Данные исследований приведены в таблице 3.3.
На основании проведенных исследований доказана необходимость оп ределения не только титруемой кислотности плазмы Т, но и кислотности сливочного масла в градусах Кеттсторфера, она определяет суммарную кислотность молочного жира и молочной плазмы сливочного масла и является показателем, регламентируемым ГОСТ.
При этом установлена зависимость показателей титруемая кислотность плазмы, Т и кислотность в К. С увеличением титруемой кислотности увеличивается общая кислотность.
Важным показателем, характеризующим физиологическую ценность жира, является содержание трансизомеров. На рис. 3.7. и 3.8. показан ИК-спектр поглощения молочного жира и пальмового масла. Характерной особенностью ненасыщенных соединений с изолированной трансэтиленовой связью является наличие в их инфракрасных спектрах интенсивной полосы поглощения в области 968 см" Количество трансизомеров молочного жира рассчитано по стандартной методике и колеблется в пределах от 2,5 до 3,7% от общего содержания жирных кислот.
Идентификацию и количественное содержание трансизомеров жирных кислот молочного жира определяли с помощью газохроматографического анализа. Анализируя хроматограмму молочного жира, установили содержание в нем трансизомеров олеиновой кислоты, в том числе транс-9-октадеценовой (элаидиновой) кислоты - 0,3%, транс-11-октадеценовой (вакценовой) кислоты 2,9%.
Общая характеристика молочного жира, выделенного из сливочного масла «Деревенское» представлена в таблице 3.4.
Для получения оптимальных структур сливочно-растительных возможно использование широкого набора жиров и масел с различным содержанием твердых глицеридов. При этом важно учитывать область и условия применения спредов. Для спредов бутербродного назначения, в составе которых содержатся жидкие растительные масла содержание твердых глицеридов в интервале температур 15-30С должно быть 10-12%. Именно данное количественное соотношение обеспечивает особенно пластичную консистенцию. Данный факт будет учитываться при разработке технологии.
Исследование и обоснование основных технологических параметров, обуславливающих процесс производства спреда
Систематизация и анализ имеющихся данных показывает, что качество спредов определяется не только химическим составом молочно-жировых композиций, но и технологическими факторами проведения процесса. Производство данного вида продукции включает следующие технологические операции: подготовку сырьевых компонентов, получение молочно-жировой дисперсии, её охлаждение и механическую обработку.
Технологические факторы во многом обуславливают физические явления процесса — кристаллизацию глицеридов, обращение фаз, формирование структуры и др. В связи с этим целесообразно выделить два аспекта, обуславливающих комплекс свойств продукта-температурный и механический.
Для направленного регулирования процесса образования и формирования структуры спреда в ходе исследования были изучены следующие технологические факторы: температурные условия эмульгирования молочно-жировой фазы; скорость механической обработки в процессе охлаждения и кристаллизации.
Первой стадией технологического процесса производства спредов является эмульгирование рецептурных компонентов. Так как в жировую основу помимо сливочного масла входит дезодорированное рапсовое масло, то одной из задач технологии является оптимизация режимов его эмульгирования. С одной стороны присутствие жидкого растительного масла в свободном неэмульгированном состоянии, может негативно отразиться на формировании структуры продукта, и привести к расслоению эмульсии или излишне мягкой консистенции спреда. С другой стороны процессы кристаллизации глицеридов в высокодисперсном состоянии требуют более низкой температуры и следовательно более значительного переохлаждения, при этом процесс выделения твердой фазы осуществляется медленнее и требует большего времени для его завершения.
Для корректировки режимов диспергирования была проведена серия опытов, в ходе которых смешивали и эмульгировали расплавленное сливочное масло (массовая доля жира 72,5 %) с рапсовым маслом (10% от рецептурного количества) при обязательном использовании эмульгатора. В качестве эмульгатора использовали смесь дистиллированных моно- и диглициридов (Е 471) фирмы Palsgaard, в количестве 0,6 %.
Поставленная задача получения молочно-жировой дисперсии решалась путем: 1) смешения; 2) гомогенизирования.
По первому варианту перемешивание жировых и молочных компонентов осуществлялось в смесителе, оборудованном мешалкой специальной конструкции (анкерного типа). Частота вращения мешалки варьировалась в двух режимах: 80-100, 400-500 об/мин.
По второму варианту композиционная смесь сливочного масла с растительным маслом и эмульгатором подвергалась гомогенизации, с последующим охлаждением и механической обработкой. Применение гомогенизатора для эмульгирования позволяет в широких пределах изменять дисперсность жировой фазы эмульсии, кроме того, увеличить общее количество жировых шариков, уменьшить их средний диаметр и увеличить общую поверхность жировой фазы.
Изучали влияние условий эмульгирования молочно-жировой фазы на показатели качества: консистенцию и содержание твердого жира (рис. 3.23).
Частичное эмульгирование растительного масла в условиях механического перемешивания при частоте вращения мешалки 80-100 об/мин, позволило получить грубую дисперсию с размером жировых шариков 25-30 мкм.
Гомогенизация позволила достичь тонкодиспергированного состояния жировой фазы, при этом размер жировых шариков достиг 2-3 мкм.
Анализируя влияние дисперсности на консистенцию, следует отметить, что процессы кристаллизации и формирования структуры спреда определяются степенью предварительного эмульгирования, чем выше дисперсность жировой фазы, тем более низкие температуры требуются для её переохлаждения. Вместе с тем недостаточное эмульгирование приведет к отстою свободного жира, где часть внесенного в сливочное масло растительного масла находится в неэмульгированном виде, что в конечном итоге обуславливает и неудовлетворительную консистенцию готового продукта.
Представленная на рисунке 3.23 зависимость показывает, что степень переохлаждения, необходимая для начала кристаллизации жира в дисперсном состоянии (10мкм) составила 25 С, а для гомогенизированной композиции 20 С. Количество твердого жира в пределах температур охлаждение от 20 до 10 С в гомогенизированном продукте, значительно ниже чем в диспергированном до 30 мкм.
Так количество твердых изомеров при температуре 15С в гомогенизированном продукте составляет 12%, а в смеси полученной при перемешивании в условиях 80-100 об/мин, количество твердой фракции составляет 18%.
Таким образом, чем меньше размер жировых шариков, тем больше степень переохлаждения требуется для достижения необходимой структуры продукта.
На следующем этапе изучали влияние температурных условий диспергирования на температуру плавления жира, выделенного из готового продукта.
Эмульгирование проводили в интервале температур от 45 до 85 С. Повышение температуры нагревания смеси до 80-100С способствует расслаиванию эмульсии, что обуславливает пороки структуры в процессе кристаллизации. Кроме этого резкий перепад температурных режимов, который возможен на следующей стадии технологического процесса увеличивает скорость охлаждения. Кристаллизация глицеридов жиров - сложный экзотермический процесс. Он зависит от скорости и конечной температуры охлаждения. Химического состава жира и продолжительности его выдерживания в охлаждённом состоянии.
Кристаллизация жиров и масел, а также их композиционных смесей один из важнейших процессов в технологии спредов. Именно содержание твердой фазы жира наряду с его глицеридным составом определяет свойства готового продукта, в том числе структуру и консистенцию.
Триглицериды могут кристаллизоваться в различных полиморфных модификациях.
Образование той или другой полиморфной модификации зависит от ряда факторов: состава и чистоты соединения, температуры нагревания и охлаждения, способа и скорости кристаллизации и др.
В основу классификации по Малкину Т. положена температура плавления глицеридов: а-наиболее низкоплавкая (неустойчивая) форма, Р - промежуточная, (3 - наиболее высокоплавкая форма (устойчивая). Выделяется также полиморфная, малоустойчивая, самая низкоплавкая форма, образующаяся в результате охлаждения а - формы и называемая суб- а или у- форма.
Полиморфные формы обладают способностью переходить одна в другую. Однако этот процесс необратим, т.е. идет только в направлении от низкоплавких и менее стабильных форм к высокоплавким стабильным.
Быстрое охлаждение расплава триглицерида приводит к образованию у- формы и появлению зародышей а - формы. При очень медленном охлаждении расплава первой может образовываться р - модификация. Полиморфная форма (3 получается путем перекристаллизации из а- формы при соответствующих температурах. Стабильная Р - форма может быть также образована при кристаллизации глицеридов из растворителей или перекристаллизацией из нестабильных форм.
Скорость перехода одной модификации в другую зависит от скорости охлаждения расплава и длины углеводородного радикала ацилов кислот глицеридов.
В глицеридах жирных кислот с нечётным числом атомов углерода превращения полиморфных модификаций протекают медленнее, чем в глицеридах жирных кислот с чётным числом атомов углерода. Стабильность а - модификаций увеличивается с увеличением молекулярной массы жирных кислот глицеридов.
При значительном увеличении скорости охлаждения образуется неустойчивая кристаллическая а-модификация, для которой характерна более низкая температура плавления.
Нагревание смеси до 85С и последующие её охлаждение до 13-15 С позволяет получить продукт с температурой плавления жировой фазы 25,5 С (а-полиморфная модификация). Снижение температуры диспергирования до 35-40 С позволяет вырабатывать продукт с температурой плавления 29,0 - 30,0 С и достаточно плотной, пластичной консистенцией, что обусловлено р -полиморфной формой.
