Содержание к диссертации
Введение
1 Аналитический обзор 8
1.1 Классификация и основные свойства фосфолипидов 8
1.2 Основные области применения лецитинов 11
1.3 Обзор российского рынка лецитинов 15
1.4 Современные технологии получения фосфолипидов 20
1.5 Основные способы модификации лецитинов 29
2 Методическая часть 33
2.1 Методы исследования показателей качества и безопасности жидких лецитинов 33
2.2 Методы исследования группового состава фосфолипидов 35
2.3 Методы определения электрофизических характеристик и размеров ассоциатов фосфолипидов 37
2.4. Методы исследования технологически функциональных свойств... 37
3 Экспериментальная часть 40
3.1 Характеристика объектов исследования 40
3.2 Выбор и обоснование способов модификации фосфатидных концентратов 43
3.3 Определение эффективных режимов гидратации фосфолипидов в мисцелле 50
3.4 Исследование факторов повышающих эффективность гидратации... 56
3.5 Исследование режимов сушки фосфолипидной эмульсии 67
3.6 Исследование способов снижения вязкости жидких лецитинов 72
4 Разработка технологической схемы получения жидких лецитинов 82
5 Оценка потребительских свойств полученныхжидких лецитинов 85
5.1 Оценка физико-химических показателей жидких лецитинов з
5.2 Оценка показателей безопасности жидких лецитинов 87
5.3 Оценка технологически функциональных свойств жидких лецитинов 90
6 Оценка экономической эффективности 95
Выводы 97
Список использованных источников
- Основные области применения лецитинов
- Методы исследования группового состава фосфолипидов
- Методы определения электрофизических характеристик и размеров ассоциатов фосфолипидов
- Исследование режимов сушки фосфолипидной эмульсии
Введение к работе
1.1 Актуальность работы. Одним из приоритетных направлений развития науки, техники и технологий в Российской Федерации является рациональное природопользование. Данное направление предусматривает использование высокотехнологичных процессов при переработке продовольственного сырья, а также эффективное использование вторичных ресурсов. Повышение эффективности переработки продовольственного сырья, а именно нерафинированных растительных масел, является важной и актуальной задачей.
При гидратации нерафинированных растительных масел, наряду с гидратированным маслом, получают фосфатидный концентрат, состоящий из фосфолипидов и триацилглицеринов. За рубежом фосфатидный концентрат выпускают под коммерческим названием «лецитин».
Современные пищевые технологии предусматривают использование лецитина (Е 322) в качестве технологической пищевой добавки (эмульгатора, инстанизатора, стабилизатора, разжижителя, водопоглотителя и др.) при производстве широкого спектра продуктов питания – майонезов, маргаринов, хлебобулочных изделий, шоколада, мясного фарша, колбас, сухих завтраков, детского питания и др.
Потребность предприятий пищевой отрасли России в лецитинах составляет в настоящее время около 11500 тонн в год, при этом объем их потребления постоянно возрастает.
Среди лецитинов, представленных на мировом рынке, превалирует продукция, получаемая из семян сои, более 90 % которой является генномодифицированной.
Выпускаемые отечественными предприятиями фосфатидные концентраты, значительное количество которых представлено подсолнечными, крайне редко соответствуют требованиям предъявляемым ГОСТ Р 53970-2010 «Добавки пищевые. Лецитины Е322. Общие технические условия», действующего в настоящее время. Основные несоответствия наблюдаются по таким показателям, как массовая доля веществ, нерастворимых в ацетоне; массовая доля веществ, нерастворимых в толуоле; цветное число; вязкость. Указанные показатели во многом определяют основные технологические свойства лецитинов, следовательно, несоответствие их значений регламентируемым требованиям ограничивает область применения фосфатидных концентратов.
Реорганизация сложившегося процесса переработки подсолнечных масел с переориентацией на производство высококачественных конкурентоспособных лецитинов в масштабах отрасли требует больших материальных и временных затрат.
Таким образом, перспективным является решение проблемы переработки фосфатидных концентратов, не удовлетворяющих установленным требованиям, с получением жидких конкурентоспособных лецитинов, соответствующих требованиям ГОСТ Р 53970-2010 «Добавки пищевые. Лецитины Е 322. Общие технические условия».
1.2 Цель работы: разработка инновационной технологии получения жидких лецитинов.
1.3 Основные задачи исследования:
- анализ и систематизация научно-технической литературы и патентной информации по теме исследования;
- оценка показателей качества подсолнечных фосфатидных концентратов;
- научно-практическое обоснование технологических решений получения жидких лецитинов из фосфатидных концентратов;
- исследование способов снижения массовой доли веществ, нерастворимых в толуоле;
- исследование влияния физико-химических методов воздействия на гидратируемость фосфолипидов из мисцелл;
- определение эффективных режимов гидратации фосфолипидов в мисцелле;
- исследование влияния технологических режимов сушки на процесс удаления растворителя и влаги из фосфолипидной эмульсии;
- исследование структурно-реологических свойств жидких лецитинов и разработка режимов их кондиционирования по вязкости;
- разработка технологических режимов и структурной схемы получения жидких лецитинов;
- комплексная оценка физико-химических показателей качества, показателей безопасности, и технологически функциональных свойств жидких лецитинов, выработанных по разработанной технологии;
- оценка экономической эффективности разработанной технологии.
1.4 Научная новизна. Впервые исследована гидратируемость фосфолипидов в концентрированных мисцеллах, и разработаны способы интенсификации процесса гидратации таких мисцелл.
Впервые исследован гранулометрический состав и размеры частиц веществ, нерастворимых в толуоле, содержащихся в фосфатидных концентратах. Установлено, что мисцеллы фосфатидных концентратов в гексане в диапазоне концентраций до 25 % (в пересчете на фосфолипиды) представляют собой однородные легко фильтрующиеся жидкости.
Установлено что при обработке системы «неполярный растворитель –фосфолипиды - триацилглицерины» в постоянном электрическом поле происходит увеличение полярности молекул фосфолипидов, что обуславливает укрупнение ассоциатов фосфолипидов и проявляется в снижении электропроводности системы.
Установлено, что после прекращения обработки в электрическом поле происходит смещение динамического равновесия в сторону образования ассоциатов низких порядков, что проявляется в релаксации значений электропроводности системы до исходного значения.
Установлено, что обработка мисцелл фосфатидных концентратов в гексане в электрическом поле повышает гидратируемость фосфолипидов, при этом температура процесса гидратации в диапазоне от 20 до 60 0С практически не оказывает влияния на гидратируемость.
Показано, что в групповом составе фосфолипидов, полученных при гидратации мисцелл фосфатидных концентратов в гексане, наблюдается увеличение массовой доли наиболее полярных групп фосфолипидов - фосфатидилхолинов и фосфатидилэтаноламинов.
1.5 Практическая значимость. Разработана эффективная технология получения жидких лецитинов, соответствующих требованиям ГОСТ Р 53970-2010 «Добавки пищевые. Лецитины Е322. Общие технические условия».
Разработана технологическая инструкция на производство жидких лецитинов.
1.6 Реализация результатов исследования. Разработанная технология получения жидких лецитинов принята к внедрению на ООО «Ювикс-Фарм» в I квартале 2014 г.
Экономический эффект от внедрения разработанной технологии составит более 7,6 млн. руб. при переработке 960 тонн фосфатидных концентратов в год.
1.7 Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены на: Международной научно-практической конференции «Комплексное использование биоресурсов: малоотходные технологии», КНИИХП РАСХН, г. Краснодар, март 2010 г; Всероссийской конференции с элементами научной школы для молодежи «Кадровое обеспечение развития инновационной деятельности в России», Ершово, октябрь 2010 г; Международной научно-практической конференции «Инновационные пищевые технологии в области хранения и переработки сельскохозяйственного сырья», ГНУ КНИИХП Россельхозакадемии, г. Геленджик, июнь 2011 г; Всероссийском конкурсе научно-исследовательских работ студентов и аспирантов в области технических наук в рамках Всероссийского фестиваля науки, Московский институт дизайна и технологий г. Москва, август 2011 г; Научно-практической международной конференции «Масложировая индустрия 2011», г. Санкт-Петербург, октябрь, 2011 г, Всероссийском конкурсе научно-исследовательских работ студентов, аспирантов и молодых ученых по нескольким междисциплинарным направления, г. Новочеркасск, ноябрь 2011 г; 12-й научно-практической международной конференции «Масложировая индустрия 2012», г. Санкт-Петербург, 24-25 октября 2012 г; I Международном молодежном научном форуме «Молодая наука – 2013», посвященный году охраны окружающей среды, г. Туапсе, 19-20 апреля 2013 г.; IX Всероссийской школы-конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Инноватика-2013» с международным участием, г. Томск, 23 – 26 апреля 2013 г.; II Международной научно-практической конференции «Теоретические и практические вопросы развития научной мысли в современном мире», г. Уфа, 29-30 апреля 2013 г.
1.8 Публикации. По материалам выполненных исследований опубликовано 15 научных работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.
1.9 Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора, методической части, экспериментальной части, выводов, списка литературы и приложений. Основная часть работы выполнена на 130 страницах машинописного текста, включает 19 таблиц и 27 рисунков. Список литературы включает 106 наименований, из них 13 на иностранных языках.
Основные области применения лецитинов
Поверхностная активность фосфолипидов обусловлена полярностью и поляризуемостью их молекул. Под полярностью понимают стационарное смещение электронов отдельных атомов, молекул или атомных групп, приводящее к появлению электрического дипольного момента. Наличие дипольного момента в молекулах фосфолипидов обусловлено смещением связывающего электронного облака в сторону более электроотрицательных кислорода, азота, фосфора.
Поляризуемость отражает изменение распределения электронной плотности в пространстве между ядрами атомов под воздействием внешнего электрического поля окружающих ионов или молекул.
Полярность молекулы определяется строением фосфолипидов, электроотрицательностью атомов, видом связей, поляризуемость зависит как от внутренних, так и от внешних факторов [3,5,7]. Молекулы фосфолипидов более полярны, чем молекулы триацилглицеринов и, следовательно, энергия связи молекул фосфолипидов между собой больше энергии их связи с молекулами триацилглицеринов и гораздо больше энергии связи между молекулами триацилглицеринов. Это объясняет тот факт, что в неполярных и малополярых растворителях (маслах, гексане и др.) фосфолипиды проявляют себя как коллоидные неионогенные ПАВ, образующие ассоциаты различных порядков, в которых полярные группы фосфолипидов направлены внутрь мицеллы, а неполярные наружу [5,7].
В полярных растворителях (воде) фосфолипиды образуют мицеллы различной формы. При низких концентрациях образуются сферические мицеллы, в которых полярные части молекул составляют внешний слой, а неполярные -внутренний. При дальнейшем повышении концентрации фосфолипидов, мицеллы группируются в цилиндры, а затем образуется ламеллярная (слоистая) структура, состоящая из бимолекулярных слоев липидов, разделённых слоями воды [5,7]. Фосфолипиды обладают чрезвычайно высокой способностью солюбизировать липидные и нелипидные вещества, кроме того, они обладают взаимной солюбизирующей способностью [3,7].
Физико-химические свойства фосфолипидов в значительной степени определяются природой жирных кислот, входящих в их состав. Фосфолипиды, содержащие ацилы ненасыщенных жирных кислот, имеют мазеобразную консистенцию, в то время как фосфолипиды, содержащие ацилы насыщенных жирных кислот - твердую. Вид ацилов жирных кислот наряду со структурой молекул фосфолипидов, определяет кинетику и прочность их связывания с белками. Взаимодействие фосфолипидов с белками определяет ту важную роль, которую они выполняют в структурных элементах клетки - биомембранах [3].
В процессе получения и переработки растительных масел фосфолипиды взаимодействуют с углеводами и продуктами их распада с образованием меланофосфатидов, наряду с которыми, могут образовываться и более сложные соединения [3].
Однако в наибольшей степени физико-химические свойства фосфолипидов определяются видом характеристической группы. Так, по данным ряда исследователей [8-10] фосфатидные кислоты, фосфатидилсерины и фосфатидилинозитолы, обладая ярко выраженными кислотными свойствами, способны образовывать соединения с металлами. Так, фосфатидилинозитолы, фосфатидилсерины и фосфатидные кислоты образуют комплексные соединения с двух- и трёхвалентными металлами, такими, как магний, кальций, медь и железо.
Благодаря своим поверхностно-активным свойствам фосфолипиды широко применяются в пищевой промышленности. Полученные после при дезодорации подсолнечных масел фосфатидные концентраты или жидкие лецитины содержат около 60 % фосфолипидов, и около 40 % триацилглицеринов. Согласно ГОСТ Р 53970-2010 «Добавки пищевые. Лецитины Е322. Общие технические условия» лецитины подразделяют на: стандартные жидкие, обезжиренные, фракционированные, гидролизованные, и обезжиренные гидролизованные [11].
Стандартные жидкие лецитины представляет собой гомогенную текучую жидкость от светло-желтого до темно-коричневого цвета, содержащие не менее 60 % веществ, нерастворимых в ацетоне (фосфолипидов с сопутствующими веществами), и около 40 % триацилглицеринов, и других сопутствующих веществ.
Обезжиренные лецитины на 95 % состоят из веществ, нерастворимых в ацетоне и имеют порошкообразную консистенцию [11].
Следует отметить, что различия между ними заключаются не только и не столько в консистенции, сколько в специфике проявления технологических свойств, что и определяет их преимущественное использование при производстве отдельных видов пищевых продуктов
В таблице 1 приведен перечень технологических свойств лецитинов, и основные направления их использования [12-18].
Как видно из представленных данных, лецитины проявляют самые разные технологические свойства.
Традиционно лецитины используют при производстве шоколада в качестве эмульгатора, к тому же введение лецитина в шоколадные массы приводит к снижению вязкости, равномерному распределению компонентов. Наряду с эффектом разжижения, важное направление использования фосфолипидов в кондитерской промышленности при производстве конфет, шоколадных изделий и вафель связано с повышением пищевой ценности продуктов [14,19].
Наиболее широко лецитины применяют в качестве эмульгаторов при стабилизации водно-жировых эмульсий. При производстве маргаринов лецитин не только выполняет эмульгирующую функцию, но и предотвращает разбрызгивание маргарина во время жарки [20-24].
Методы исследования группового состава фосфолипидов
В отличие от ТУ, в ГОСТе впервые вводятся такие показатели, как «массовая доля веществ, нерастворимых в толуоле», «массовая доля веществ нерастворимых в ацетоне», «вязкость при 25 С», а также «кислотное число».
Следует отметить, что показатель «массовая доля веществ, нерастворимых в этиловом эфире» (ТУ) и «массовая доля веществ, нерастворимых в толуоле» (ГОСТ) являются идентичными показателями. Данные показатели характеризуют наличие примесей растительного происхождения.
Такие показатели, как «массовая доля фосфолипидов» (ТУ) и «массовая доля веществ, нерастворимых в ацетоне» (ГОСТ) являются практически идентичными, и характеризуют содержание в продукте фосфолипидов, гликолипидов и других веществ.
Еще одним отличием является то, что в соответствии с ТУ определяется кислотное число масла, выделенного из продукта, а в соответствии с ГОСТом определяется кислотное число непосредственно лецитина. Показатель «цветное число» характеризует цветность продукта, однако методика его определения по ТУ и ГОСТу отличается. Также в ГОСТе установлены требования к показателям безопасности лецитинов. В качестве объектов исследования были выбраны образцы подсолнечных фосфатидных концентратов, выработанные на российских предприятиях ЮФО.
Была проведена оценка соответствия физико-химических показателей фосфатидных концентратов марки ПП-1 требованиям ГОСТ Р 53970-2010 «Добавки пищевые. Лецитины Е322. Общие технические условия», а также требованиям ТУ 9146-203-00334534-97 «Концентраты фосфатидные. Технические условия», согласно которым они были выработаны. Полученные результаты приведены в таблице 5.
Наименование показателя Значения показателя, определенного по ТУ ТребованияТУ 9146-203-00334534-97 Значения показателя, определенного по ГОСТ ТребованияГОСТР 53970-2010
Массовая доля Не менее Не фосфатидов, % 55,6-60,5 60,0 определяется Массовая доля масла, % Не более Не 38,1-47,4 40,0 определяется Массовая доля веществ, нерастворимых в ацетоне, % Не - Не менее определяется 55,9-61,6 60,0
Массовая доля веществ, нерастворимых в этиловом эфире, % Не 1,2-1,7 Не более 1,5 определяется Массовая доля веществ, нерастворимых в толуоле, % Не - определяется 1,1-1,6 Не более 0,3 Массовая доля влаги и летучих веществ, % 0,7-1,8 Не более 1,0 0,7-1,8 Не более 1,0 Вязкость при 25 С, Не Па-С определяется - 12-25 Не более 12 Цветное число, мг Не йода 4,7-7,6 Не более 8,0 определяется Цветное число 10 %-ного раствора в Не - толуоле, мг йода определяется 72-98 Не более 80 Кислотное число масла, выделенного из фосфатидного концентрата, Не более Не мг КОН/г 3,5-6,5 10,0 определяется Кислотное число, мг Не Не более КОН/г определяется - 12,4-30,2 36,0 Перекисное число, ммоль активного Не более Не более кислорода / кг 2,4-6,8 10,0 2,4-6,8 10,0 Из приведенных данных видно, что фосфатидные концентраты не соответствуют ряду требований ТУ, и не соответствуют требованиям действующего ГОСТ Р 53970-2010 «Добавки пищевые. Лецитины Е 322. Общие технические условия» по показателям: «массовая доля веществ, нерастворимых в ацетоне», «массовая доля веществ, нерастворимых в толуоле», «вязкость при 25 С», «цветное число». Это ограничивает область применения фосфатидных концентратов, и делает невозможным их широкое применение в пищевой промышленности.
Таким образом, актуальной является разработка технологии получения стандартных жидких лецитинов, соответствующих требованиям ГОСТ Р 53970-2010. Нами было предложено получать жидкие лецитины из фосфатидных концентратов путем улучшения их показателей качества до требований, установленных ГОСТ.
Для получения жидких лецитинов, удовлетворяющих требованиям ГОСТ Р 53970-2010 при использовании в качестве исходного сырья фосфатидных концентратов, необходимо было решить следующие технологические задачи: - снизить массовую долю веществ, нерастворимых в толуоле до значений менее 0,3 %, - увеличить массовую долю ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) до значений более 60 %, - снизить вязкость до значений менее 12 Па-с, - снизить цветность до значений менее 80 мг. йода. Для определения способов снижения массовой доли веществ, нерастворимых в толуоле определяли их гранулометрический состав на лазерном анализаторе частиц «Fritsch analysette 22 NanoTec»» методом, описанном в методической части. Результаты исследований представлены на рисунке 5. Из представленных на рисунке данных видно, что размер основного количества частиц, нерастворимых в толуоле составляет от 0,5 до 15 микрометров. Истинная плотность частиц составляет 0,98 г/см3, и практически не отличается от плотности лецитинов, равной 1,03 г/см3. Таким образом, отделение веществ, нерастворимых в толуоле в поле центробежных сил является проблематичным, и единственным технически обоснованным способом отделения из фосфатидных концентратов является фильтрация.
Сравнительный обзор фильтровальных установок показал, что фильтрацию подобных систем целесообразно проводить при помощи рукавных (мешочных) фильтров, применяя фильтровальную ткань из полиэстера, позволяющих отделять частицы диаметром от 0,5 микрометров, например фильтровальный рукав из полиэстера марки «amaFlow АР» [102].
Фактором, ограничивающем применение фильтрации является повышенная вязкость фильтруемого вещества, что делает проблематичным использование данного метода для удаления веществ, нерастворимых в толуоле из фосфатидных концентратов.
Для оценки применимости метода фильтрации, исследовали динамическую вязкость фосфатидных концентратов при различных температурах (рисунок 6).
Из представленных данных видно, что фосфатидные концентраты обладают высокой вязкостью даже при температуре 80 С, таким образом, повышение температуры не приводит к снижению вязкости фасфатидных концентратов, достаточной для эффективной фильтрации.
Нагрев выше 80 иС приводит к ухудшению качества фосфатидных концентратов за счет окисления, и повышению их цветности. Учитывая это, было предложено снизить вязкость фосфатидных концентратов до значений, необходимых для осуществления процесса фильтрации путем их растворения в неполярном растворителе.
Методы определения электрофизических характеристик и размеров ассоциатов фосфолипидов
Цветное число полученного после сушки лецитина снижается до 47 мг йода, что соответствует требованиям ГОСТ (не более 80 мг. йода), это обусловлено снижением содержания веществ, нерастворимых в толуоле.
Однако, значение вязкости составляет 14,3 Пах, что превышает требования ГОСТ (не более 12 Пах). Повышенная вязкость обусловлена высоким содержанием веществ, нерастворимых в ацетоне - 63,7 %. При использовании жидких лецитинов повышенная вязкость создаёт трудности технологического характера. Учитывая это, изучали факторы, обусловливающие эффективное снижение вязкости полученных жидких лецитинах. 3.6 Исследование способов снижения вязкости жидких лецитинов
Наиболее эффективным фактором снижения вязкости жидких лецитинов является добавление в фосфолипидную эмульсию при сушке разжижающих агентов.
В качестве разжижающих агентов обычно используют жирные кислоты, такие как, олеиновая кислота, или соли двухвалентных металлов, например хлорид кальция. К последним предъявляются требования отсутствия токсичности, доступности, низкой стоимости [87].
Подготовку фосфолипидной эмульсии к сушке с целью снижения вязкости проводили двумя способами. В первом случае, в соответствии с рекомендациями, вводили хлорид кальция в количестве до 1 % к массе фосфолипидной эмульсии в эмульсии в пересчете на абсолютно сухое вещество, а во втором - олеиновую кислоту в количестве до 8 %.
Разжижающее действие СаС12 заключается в том, что ионы кальция присоединяются к отрицательно заряженным участкам молекул фосфолипидов, в результате чего прекращается взаимодействие между отрицательно и положительно заряженными частями молекул фосфолипидов, при этом крупные ассоциаты разрушаются с образованием ассоциатов низких порядков, при этом происходит деструктуризация ассоциатов и снижение вязкости.
Для оценки влияния разжижающих агентов на кинетику сушки проводили следующий эксперимент: фосфолипидную эмульсию высушивали, при перемешивании, в лабораторном реакторе «EUROSTAR pover control-vise Р7 IKA» при установленных ранее режимах (температура 75 С, остаточное давление 5 кПа). Кинетика сушки фосфолипидной эмульсии при различных способах подготовки приведена на рисунках 18 и 19.
Как видно из данных, представленных на рисунке 18, процесс сушки фосфолипидной эмульсии с добавлением хлорида кальция протекает более интенсивно, чем в контрольном образце без добавления реагента. Это может быть объяснено разрушением крупных ассоциатов фосфолипидов под действием as
Кинетика сушки фосфолипидной эмульсии: 1 - без добавления реагента; 2-е добавлением 2% олеиновой кислоты; 3-е добавлением 4% олеиновой кислоты; 4-е добавлением 6% олеиновой кислоты; 5-е добавлением 8% олеиновой кислоты введенного электролита - хлорида кальция, в результате происходит перераспределение влаги со значительным увеличением доли свободной влаги, которая удаляется при сушке значительно легче связанной влаги.
Как видно из данных, представленных на рисунке 19, кинетика сушки фосфолипидной эмульсии с добавлением различного количества олеиновой кислоты практически не отличается от кинетики сушки контрольного образца.
Влияние хлорида кальция и олеиновой кислоты на вязкость жидких лецитинов, полученных после сушки фосфолипидной эмульсии, представлены на рисунках 20 и 21.
Добавление 1 % олеиновой кислоты дает прирост кислотного числа на 2 мг КОН/г. Так как кислотное число жидкого лецитина, полученного без использования разжижающих агентов, составляет 28,5 мг КОН/г (таблица 10), добавление олеиновой кислоты свыше 4 % приведет к повышению кислотного числа сверх допустимых норм, регламентированных ГОСТ Р 53970-2010 (36 мг КОН/г). Из приведенных на рисунке 20 данных видно, что введение олеиновой кислоты в количествах менее 8 % не обеспечивает требуемого снижения вязкости.
Таким образом, добавление олеиновой кислоты в качестве разжижающего агента является нецелесообразным, ввиду повышения кислотного числа получаемого лецитина.
Как видно из рисунка 21, использование хлорида кальция в качестве разжижающего агента позволяет более эффективно снизить вязкость жидких лецитинов по сравнению с олеиновой кислотой.
Установлено, что использование в качестве разжижающего агента хлорида кальция в количестве 0,2 - 0,4 % к содержанию фосфолипидов в фосфолипидной эмульсии в пересчете на абсолютно сухое вещество позволяет снизить вязкость до величины менее 12 Пах, что соответствует требованиям ГОСТ и обеспечивает хорошую текучесть продукта.
Исследование режимов сушки фосфолипидной эмульсии
В связи с тем, в разработанной технологии для приготовления мисцеллы фосфатидных концентратов был использован гексан, наличие которого в полученном пищевом жидком лецитине недопустимо, определяли остаточное содержание гексана по известной методике [96] на хроматографе «Кристалл 2000» с плазменно-ионизационным детектором.
На рисунке 24 приведена хроматограмма жидкого лецитина, полученного по разработанной технологии. Ранее проведенными исследованиями было установлено, что время удерживания чистого гексана при установленных режимах (температура пробоподготовки 70 С в течение 40 минут) составляет 5 минут. Как видно из рисунка, на хроматограмме отсутствует пик, соответствующий времени удерживания гексана. Для сравнения по вышеописанной методике исследовали образец жидкого лецитина с предварительным введенным гексаном в количестве 0,1 % к массе образца. Результаты приведены на рисунке 25.
Полученные результаты говорят о том, что содержание гексана в полученном по разработанной технологии жидком лецитине менее предела чувствительности метода, т.е. менее 0,025 мкг, что соответствует требованиям Гигиенических нормативов ГН 2.3.3.972-00, регламентирующих значение допустимых количеств миграции гексана в пищевые продукты менее 0,1 мг/дм [105]. ІШД-1,мВ 5000:
Хроматограмма жидкого лецитина с содержанием 0,1% гексана По показателям безопасности лецитины должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 53970-2010 «Добавки пищевые. Лецитины Е 322. Общие технические условия» Результаты оценки приведены в таблице 16.
Так как жидкие лецитины применяют в пищевой промышленности, в основном, в качестве эмульгаторов и стабилизаторов, изучали технологически функциональные свойства, жидких лецитинов, полученных по разработанной технологии. К технологически функциональным свойствам относятся эмульгирующие свойства, жиро- и водоудерживающая способности.
Под эмульгирующими свойствами понимают способность лецитинов повышать устойчивость эмульсионных систем.
Эмульсию получали путем гомогенизации воды, масла и лецитина в соотношении 70:30:1 на гомогенизаторе Polytron РТ 10-35 GT при скорости вращения гомогенизирующей насадки 10 000 об/мин в течение 5 минут. Эмульгирование осуществляли с одновременной подачей водной и масляной фаз, что исключало влияние данного фактора на тип образующейся эмульсии. После этого определяли тип и стойкость свежеприготовленной эмульсии, а также через 24 часа. Измерения проводили по известным методикам [100].
В качестве образцов сравнения были выбраны импортный соевый жидкий лецитин «Солек Ф-10», и подсолнечный фосфатидный концентрат марки 1111-1. Результаты представлены в таблице 17.
Из приведенных данных видно, что жидкий лецитин, полученный по разработанной технологии, а также импортный аналог одинаково хорошо стабилизируют эмульсии прямого и обратного типов, в отличие от фосфатидного концентрата. Это связано с повышенным содержанием фосфатидилхолинов, проявляющим более высокими поверхностно-активные свойства по сравнению с другими группами фосфолипидов.
Высокие водо- и жироудерживающие способности обеспечивают снижение потерь при технологической обработке, более нежную, однородную консистенцию продуктов, снижение брака в результате отделения жира или влаги.
Водо- и жироудерживающую способность определяли согласно известной методике [101]. На рисунках 26 и 27 приведена оценка жиро- и водоудерживающей способностей полученного по разработанной технологии жидкого лецитина в сравнении с импортным жидким лецитином «Солек Ф-10» и фосфатидным концентратом марки ПП-1.
Из представленных данных видно, что водоудерживающая и жироудерживающая способности жидкого лецитина, полученного по разработанной технологии выше, по сравнению с импортным лецитином, и фосфатидным концентратом.
Таким образом, полученный по разработанной технологии жидкий лецитин по показателям качества и безопасности соответствует установленным требованиям. К тому же он обладает высокими технологически функциональными свойствами, и может применяться в качестве пищевой добавки, а также в качестве сырья для получения обезжиренных и фракционированных лецитинов. Температура, С
Чистая прибыль (за вычетом налога на прибыль) 7920 7603 Как видно из представленных данных, при цене реализации 45 руб/кг, рентабельность продукции составит 29 %. Для сравнения стоимость импортных подсолнечных жидких лецитинов составляет более 120 руб/кг, а соевых - более 60 руб/кг, например, стоимость Солек Ф-10 составляет 64 руб/кг [106].
Предложенная отпускная цена на 40 % ниже цен импортных соевых лецитинов, и в 3 раза ниже импортных подсолнечных лецитинов, что обеспечивает конкурентоспособность выпускаемой продукции.
В качестве источника сырья для производства жидких лецитинов будут использованы фосфатидные концентраты, вырабатываемые отечественными масложировыми предприятиями. Данные об объемах выпуска фосфатидных концентратов в России в 2012 году приведены в таблице 19 [2].
