Кондитерские жиры


Кондитерские жирыКОНДИТЕРСКИЕ ЖИРЫ
Для производства всех видов кондитерских изделий — молочных конфет, фаджа (молочных конфет со свойствами помадки), нуги, трюфелей, а также конфетной массы для начинок вафель и печенья — в больших количествах применяются растительные жиры. Единственным животным жиром, который часто используется в подобной продукции, является сливочное масло, но для большинства видов хлебобулочных изделий и в других отраслях пищевой промышленности применяют и другие животные жиры.
Для получения натуральных масел и жиров могут использоваться многие растения, но, как правило, без дополнительной физической и химической обработки растительные масла применяться не могут. Растительное масло, отжатое из плодов или семян, рафинируют, а затем подвергают отверждению либо путем выделения глицеридов, либо с помощью гидрогенизации, после которой проводится дезодорация. Степень отверждения определяется видом применения данного жира.
Английские слова оil (масло, как правило, растительное) и fat (жир, масло) час¬то могут быть взаимозаменяемыми. При сравнении этих терминов иногда указывают, что oil (масло) — это жидкий жир, a fat — масло (oil), при нормальной температуре остающееся твердым. Продукт, полученный отжимом масла из семян или орехов, чаще всего называется oil; отжатое масло подвергается дальнейшей обработке. Известно несколько сотен различных видов масличных культур, но лишь несколько из них имеют промышленное значение.
Растительные жиры обычно подразделяют на масла местного производства, импортируемые масла, первые из которых вырабатываются из семян и плодов растений, выращиваемых в умеренном климате, а вторые импортируют из тропических стран.
Масла внутреннего производства: Основные страны-производители
(по состоянию на 1984 г.):
Соевое США, Бразилия, КНР
Хлопковое США, СССР, КНР
Арахисовое Индия, КНР
Подсолнечное СССР, США
Рапсовое Канада, КНР, Индия
Оливковое Средиземноморские страны
Основные страны-производители (по состоянию на 1984 г.):
Пальмовое ---- Малайзия, Индонезия, Нигерия
Кокосовое ---- Филиппины, Индонезия
Пальмоядровое --- Малайзия, Нигерия
Какао-масло ----- Бразилия, КотД'Ивуар, Западная Африка, Малайзия
Кроме того, существуют и дикорастущие культуры, масла из которых часто называют «экзотическими маслами»;
среди них можно назвать масло из ореха бассия (иллипе) и из ореха ши (из семян масляного дерева). Объем их производства в различных регионах мира значительно отличается, но для производства жиров-эквивалентов какао-масла они приобрели довольно важное значение.
Химия жиров
Химически будет более правильно называть жиры и жировые вещества липидами (от греческого lipos, жиров). В их число входят:
• натуральные жиры или масла, также известные как триглицериды;
• фосфолипиды;
• стерины.
Глицериды, жирные кислоты
Глицериды представляют собой соединения трехосновного спирта глицерина с различными жирными кислотами. Глицерин можно химически представить следующим образом:
СН2ОН
СНОН
СН2ОН
Жирные кислоты в основном являются соединениями с цепочечными молекулами. В самых больших количествах в натуральных жирах присутствуют пальмитиновая и стеариновая кислоты:
Пальмитиновая кислота СН3 (СН2)14СООН
Стеариновая (октадекановая) кислота СН3 (СН,)16СООН
Лауриновая кислота СН3 (СН2)10СООН

Эти соединения имеют так называемые «двойные связи», и у различных жирных кислот может быть одна, две, три, а иногда и четыре двойных связи. Наличие этих связей значительно повышает химическую активность, а также приводит к тому, что образованный такими кислотами жир легко может прогоркнуть. Кроме того, у таких жиров обычно более низкая температура плавления. С наличием двойных связей связаны химические процессы гидрогенизации (см. ниже).
При образовании глицерида молекула глицерина этерифицируется жирной кислотой, теряя при этом три молекулы воды. И наоборот, глицерид может быть путем гидролиза обращен в глицерин и свободную жирную кислоту.
При развитии растения глицериды выстраиваются с помощью сложной реакции — фотосинтеза, благодаря которому в плодах и семенах образуются жиры, необходимые для обеспечения питательными веществами молодого растения на ранних этапах его развития.
Гидролиз обычно происходит под воздействием ферментов (липазы). Чтобы исключить содержание в жире свободных жирных кислот, при производстве жиров из натурального сырья следует избегать преждевременного воздействия ферментов. Присутствие свободных жирных кислот может сильно повлиять на вкус жира, примером чего может служить жир лауриновой кислоты (С12).
Фосфолипиды, стерины
Фосфолипиды и стерины входят в состав жиров, хотя их доля обычно не превышает 0,5%. Наиболее известным фосфолипидом является лецитин.
Стерины являются жирорастворимыми циклическими соединениями; достаточно хорошо известен холестерин, присутствующий в основном в животных жирах. Достаточно близки к стеринам жирорастворимые витамины.
Производство и переработка жиров
Для извлечения жиров из семян или плодов используется сочетание технологических процессов: отжим в шнековых прессах и экстрагирование растворителем. Полученное таким способом жировое сырье не пригодно для использования в пищу и должно пройти рафинирование, которое производится в три этапа:
• нейтрализация — жир промывается щелочным раствором и остаточные жирные кислоты удаляются в виде мыла;
• обесцвечивание — нагретый жидкий жир смешивается с абсорбирующим веществом (фуллерова земля) и обесцвечивающим углем, после чего произво¬дится фильтрация; при этом удаляются пахучие и красящие вещества, а также слизь;
• дезодорирование — с помощью технологии, описанной в разделе «Какао-масло», удаляются последние остатки нежелательных летучих соединений, и физические свойства полученного таким образом очищенного жира остаются практически неизменными; для использования подобного жира в кондитерской промышленности в большинстве случаев требуется отверждение.
Отверждение жиров
Для отверждения жиров используются две основные технологии, одна из которых базируется на физическом процессе, а другая — на химическом.
Физическое отделение глицеридов. Как правило, с помощью отделения некоторых более низкоплавких составляющих жира получается более простая по составу смесь глицеридов.
Технология, первоначально применявшаяся только к кокосовому и пальмоядровому маслам, состоит в том, чтобы при точно контролируемых условиях дать жидкому жиру частично затвердеть, в результате чего он будет представлять собой смесь жидкого жира и кристаллов твердого жира. Эта смесь затем проходит через гидравлический пресс, и таким образом жир разделяется на стеарины (имеющие более высокую темпе-ратуру плавления) и олеины (находящиеся в жидком состоянии). Для некоторых сфер применения этот метод, основанный на кристаллизации и отжиме, оказывается недостаточно «селективным», и поэтому в настоящее время применяются новые технологии сепарирования жиров, основанные на их частичной кристаллизации из некоторых растворителей типа ацетона, что позволяет в значительно большей степени контролиро¬вать отделение требуемых глицеридов. При помощи подобных технологий возможно отделять фракции, в которых преобладают простые глицериды.
Стеарины в составе кокосового и пальмоядрового масел являются хрупкими, твердыми жирами; температуры их плавления близки к температуре плавления какао-масла. Они нашли применение в качестве жиров для кондитерской глазури. Их свойства определяются тем, что в составе присутствует лишь небольшое количество сходных между собой глицеридов, среди которых преобладает миристодилаурин. К сожалению, эти стеарины, достаточно часто применяемые в качестве заменителей какао-масла, в присутствии некоторого его количества вызывают эвтектический эффект, и полученная в результате смесь жиров для глазури может оказаться слишком мягкой. Чтобы производить жир-заменитель какао-масла приемлемого качества, не дающий при смешении с ним эвтектического эффекта, требуется более точное отделение глицеридов, сходных по химическому составу с присутствующими в натуральном какао-масле (см. раздел «Жиры-заменители какао-масла»).
Стеарины кокосового и пальмоядрового масел также склоны к появлению прогорклости, вызванной реакцией гидролиза, когда при расщеплении жира выделяется свободная лауриновая кислота (см. раздел «Активность липазы»).
Химическое отверждение (гидрогенизация). В целом насыщенные жиры имеют более высокую температуру плавления и большую твердость, чем ненасыщенные. Глицериды различных жирных кислот могут быть насыщенными или ненасыщенными.
Ненасыщенные кислоты, имеющие более низкие температуры плавления, могут быть преобразованы в насыщенные путем добавления в их структуру атомов водорода. Таким образом, возможная степень отверждения определяется количеством и типом ненасыщенных кислот, присутствующих в масле.
В большинстве случаев применения пищевых масел используются частично отвержденные масла, и большое значение имеет соотношение текстуры, пластичности и температуры плавления. Чтобы понять возможности изменения этих свойств, необходимо знать химические особенности применяемых реакций.
Гидрогенизация как химический процесс. Жирные кислоты характеризуются длинной углеродной цепью с четырьмя связями у каждого атома углерода, в которой к ним присоединены атомы водорода.
Эти двойные связи атомов углерода могут присоединять водород и образовывать насыщенные кислоты, идентичные друг другу, независимо от того, образованы ли они из «цис-» или «транс-» ненасыщенных кислот.
Диненасыщенная жирная кислота содержит две такие двойные связи, а триненасыщенная — три. Когда начинается гидрогенизация, триненасьпценные кислоты обращаются в диненасыщенные, затем в мононенасыщенные (мононепредельные) кислоты и, наконец, в насыщенные кислоты. Одновременно с этим присутствующие в составе диненасыщенные кислоты обращаются в мононенасыщенные, а затем в насыщенные, а присутствующие мононенасыщенные кислоты обращаются в насыщенные.
Если все перечисленные процессы происходят одновременно, то процесс счи¬тается «неселективным», а если сначала происходит гидрогенизация триненасыщенных кислот, затем — диненасыщенных и т. д., то процесс является «селективным».
В зависимости от типа реакции, происходящей на промежуточных этапах, полу-отвержденное масло может иметь разные характеристики, но в составе полностью отвержденного масла все кислоты будут насыщенными, и поэтому в результате масла приобретают одинаковые свойства.
Кроме того, «цис-» и «транс-» кислоты могут менять свою структуру, превращаясь друг в друга, а расположение двойных связей ненасыщенных кислот в моле¬кулярной цепочке может меняться, что приводит к образованию изомеров ненасыщенных кислот (изокислот).
Все эти изменения влияют на физические характеристики любого полуотвержденного масла, но в меньшей степени, чем «селективное» и «неселективное» отверждение.
Гидрогенизация растительных масел производится в условиях непосредствен¬ного контакта масла с газообразным водородом при соблюдении необходимых температурных условий и давления.
Масло нагревают в закрытом баке с водородом под давлением до 120-180 °С; для обеспечения контакта с водородом масло энергично перемешивают или пропускают водород сквозь масло в виде мелких пузырьков. Реакция происходит в присутствии катализатора (обычно для этого используют никель в виде очень мелких частиц, осажденных на кизельгуре). Способ подготовки и осаждения катализатора очень важен, так как он влияет и на активность катализатора, так и на селективность реакций.
Принципы отверждения масла, позволяющие добиться желаемого соотношения между температурой плавления и текстурой при любой данной степени отверждения, основываются на точных данных о температуре и времени гидрогенизации, а также об активности катализатора.
Промышленные пищевые масла
Общие сведения о структуре наиболее распространенных пищевых масел приведены в табл. 9.1. Краткое описание тех из них, которые играют важную роль в кондитерской промышленности, мы даем ниже.
Кокосовое масло
Кокосы достаточно хорошо известны — это плоды пальмы с соответствующим названием, произрастающей на островах и в прибрежной зоне тропических стран. Орех защищен твердой скорлупой; внутри находится ядро, и именно это ядро высушивается. Полученная в результате масса известна под названием копра — из нее и отжимается нерафинированное кокосовое масло.
Физические свойства.
Среднее содержание масла в копре составляет 66%; цвет получаемого жира может быть различным в зависимости от качества сырья — от белого до коричневато-желтого. Внешне этот жир кажется как бы кристаллизовав¬шимся, а при низких температурах обладает явно выраженной ломкостью, но поскольку температура его плавления составляет 25 °С, при обычных летних температурах он размягчается и становится почти жидким. Вкус/аромат не прошедшего рафинирование жира может быть разным — от вкуса/аромата свежего кокоса до неприятного резкого, а после рафинирования кокосовое масло лишено вкуса и запаха, имеет приятный белый цвет и достаточно стабильно.
Химические свойства. По химическому составу кокосовое масло отличается от многих других жиров тем, что в нем присутствует большое количество глицеридов низших насыщенных жирных кислот (например лауриновой и миристиновой), а также небольшое количество короткоцепочечных летучих кислот — капроновой каприловой и каприновой. Ненасыщенные жирные кислоты представлены лишь в небольшом количестве, что в значительной степени защищает кокосовое масло от окислительной порчи (прогоркания).
Достаточно необычный состав жирных кислот кокосового масла объясняет его высокое число омыления, высокие числа Рейхерта-Мейссля и Поленске, а также низкое йодное число.
В составе кокосового масла эти жирные кислоты связаны и образуют различные триглицериды с преобладанием триглицеридов лауриновой и миристиновой кислот. Поскольку эти триглицериды представлены в большом количестве, кокос масло не размягчается постепенно, по мере возрастания температуры, а быстро пе¬реходит из вполне твердого состояния в жидкое при изменении температуры всего на несколько градусов.
Небольшого количества глицеридов в ненасыщенных жирных кислотах достаточно для проведения гидрогенизации — кокосовое масло, которому свойственно быстрое растапливание, может быть отверждено до образования продукта, характерактеризующегося большим диапазоном пластичности и более высокой температурой плавления
Пальмовое масло, пальмоядровое масло
Родина масляной пальмы — тропические регионы Западной Африки, но в настоящее время она возделывается также в западной части Малайзии и в Индонезии. Плоды этой пальмы необычны тем, что масло можно получать как из мякоти плода, так и из его ядра — из внешнего, волокнистого слоя мякоти делается пальмовое мас¬ло, а из твердого ядра — пальмоядровое. Выход получаемого нерафинированного масла составляет приблизительно 56 и 50% соответственно.
Пальмовое масло. Рафинированное пальмовое масло представляет собой жир бледно-желтого цвета, пригодный для длительного хранения. Продукт имеет мягкую консистенцию и полностью растапливается при температуре около 40 °С.
Глицеридный состав. Глицеридный состав пальмового масла примерно следующий: 10% тринасыщенных глицеридов, 50% мононенасыщенных глицеридов, 30% диненасыщенных глицеридов и 10% триненасыщенных глицеридов. Тринасыщенные глицериды представлены в основном трипальмитином, что достаточно необычно для натуральных жиров, — присутствие в их составе смеси разных глицери¬дов скорее правило, чем исключение.
Такой глицеридный состав, включающий как триненасыщенные, так и ди- и мононенасыщенные, а также полностью насыщенные глицериды, обеспечивает рафи-нированному пальмовому маслу мягкую консистенцию и достаточно большой диапазон пластичности, благодаря чему оно становится пригодным для применения в самых различных видах изделий.
Гидрогенизация. Благодаря своему относительно высокому йодному числу пальмовое масло может гидрогенизироваться до достижения любой желаемой тем-пературы плавления (обычно она составляет 40-42 °С или 46-48 °С). При полной гидрогенизации температура плавления этого масла — около 58 °С. Гидрогенизированное пальмовое масло используется в качестве ингредиента жировых смесей, позволяя добиться любой требуемой густоты; консистенцию пальмового масла можно повысить с помощью добавления гидрогенизированного масла.
Пальмоядровое масло. Во многих отношениях рафинированное пальмоядро¬вое масло сходно с кокосовым. Пальмоядровое масло представляет собой твердый белый жир, несколько менее ломкий, чем кокосовое масло, но имеющий немного бо¬лее высокую температуру плавления — от 28 до 29 °С. Благодаря большему содер¬жанию ненасыщенных жирных кислот йодное число у этого масла выше, чем у кокосового.
Пальмоядровое масло состоит в основном из глицеридов лауриновой и миристиновой кислот. Присутствуют и короткоцепочечные летучие кислоты, но в меньшем количестве, чем в кокосовом масле.
Таким составом жирных кислот объясняется высокое число омыления, большое число Рейхерта-Мейссля (см. выше) и число Поленске, но при этом эти пока¬затели все же ниже, чем у кокосового масла. Хотя содержание ненасыщенных жирных кислот выше, чем у кокосового масла, оно все же достаточно невелико, благода¬ря чему создаются условия, препятствующие прогорканию (окислительной порче).
Отделение глицеридов. Из пальмоядрового и кокосового масла можно отде¬лить необходимые глицериды, составляющие основу хорошо известных пальмоядровых стеаринов, которые являются твердыми хрупкими жирами, по своим физическим характеристикам напоминающими дорогостоящее какао-масло; температура их плавления значительно ниже температуры тела человека.
Благодаря повышенному содержанию ненасыщенных жирных кислот пальмо-ядровое масло хорошо гидрогенизируется, позволяя получать многочисленные продукты отверждения пальмоядрового масла с различной степенью гидрогениза¬ции и пригодные для использования в пищевой промышленности.
Арахисовое масло
Боб, из которого получают это масло, играет важную роль в пищевой промышленности и в большом объеме выращивается в тропических и субтропических странах. Арахис — это небольшое однолетнее растение, вырастающее примерно за четыре месяца. Из желтых цветков образуются стручки, которые, закапываясь в почву, увеличиваются в размерах и созревают. Созревший плод представляет собой ядро, окруженное твердой ребристой скорлупой; в ядре содержится около 45% масла.
Физико-химические свойства арахисового масла. Практически во всех случаях, когда требуется пищевое масло, может применяться арахисовое масло. Цвет нерафинированного арахисового масла может быть разным — от светло-коричневого до прозрачно-белого; арахисовое масло обладает явно выраженным ореховым вкусом. При нормальной температуре оно жидкое, а при более низких температурах осаждается кристаллический стеарин. Как видно из состава жирных кислот, степень ненасыщенности делает такой жир подходящим для гидрогенизации.
Состав жирных кислот (см. табл. 9.2). Предполагается, что неодинаковое соотношение линолевой и олеиновой кислоты в бобах от различных поставщиков может объясняться различиями климатических условий. Из табл. 9.1 можно сделать вывод, что масло, производимое в регионах с более холодным климатом, содержит больше линолевой кислоты и меньше олеиновой, и наоборот, в регионах с более жарким климатом оно содержит больше олеиновой кислоты и меньше — линолевой поставляемом из разных стран, и сроком хранения обжаренных бобов арахиса.
Таблица 9.2. Типичный состав и химические константы наиболее распространенных пищевых жиров и масел (состав жирных кислот определялся с помощью газожидкостной хроматографии и выражен средней массовой долей в общем составе жирных кислот.
Таблица 9.2. Влияние климатических условий на состав жирных кислот арахисового масла

Страна-поставщик

Насыщенных кислот

Олеиновая кислота

Линолевая кислота

Испания

22

53

25

Филиппины

18

55

27

Страны Западной Африки

18

65

17

Сенегал

15

66

19


Соевое масло
Соевые бобы происходят из восточной Азии, но в XX в. они начали в огромных масштабах выращиваться и в США. В результате соевое масло стало одним из важнейших видов растительных масел во всем мире, хотя его содержание в соевых бобах составляет лишь около 20%. Соевые бобы очень богаты белком (40-50%), в связи с чем соевый жмых является полезным кормом для животных.
Поскольку соя является дешевым источником белка, было проведено много ис-следований по возможности ее использования для питания человека. Соевая мука обладает специфическим земляным привкусом, который необходимо устранить при ее применении в качестве ингредиента пищевых продуктов, предназначенных для человека.
Из соцветия мелких фиолетовых цветков образуется от двух до пяти стручков с семенами. Бобы имеют овальную форму разного цвета — желтого, зеленого или черного. Соевые бобы лучше всего растут в теплом и влажном климате, но соя может выращиваться в самых разных климатических условия на плодородных, хорошо дренируемых почвах.
Хлопковое масло
В течение долгого времени хлопок возделывался только для получения волокна, и лишь намного позже его семена стали использовать для получения растительного масла. На взрослом растении образуются коробочки с белыми семенами, окру¬женными пушистыми волокнами. Овальные семена имеют размер 0,5x0,8 см; выход масла составляет от 15 до 25%.
Подсолнечное масло
Подсолнечник — очень высокое растение (1,5-2,5 м), хотя существуют и его карликовые виды с цветками с темно-коричневой серединой и желтыми лепестками. Его родина — Центральная Америка, но в настоящее время подсолнечник возделывается во многих регионах мира. Основным производителем семян подсолнеч¬ника являются страны бывшего СССР. Прежде в семенах подсолнечника содержалось лишь 20-30% масла, но выведение новых сортов позволило повысить его выход до 40%.
Кунжутное (сезамовое) масло
Кунжут происходит из Китая и Индии. В настоящее время он в больших количествах выращивается в Африке и Мексике. Для этого растения подходят даже неплодородные почвы, возделывается оно достаточно просто. В семенах содержится около 50% масла, применяемого аналогично оливковому.
Рапсовое масло
Рапс может выращиваться в регионах с холодным климатом, и в последние годы его производство значительно возросло в Швеции, Дании, Польше и Канаде, вследствие чего сократилось потребление импортных тропических масел. Растение относится к семейству капустных (Brassica); при цветении рапса поля становятся ярко-желтыми. В рапсе содержится от 35 до 40% масла, которое в традиционно возделываемом рапсе содержало большое количество эруковой кислоты, употребление которой в пищу нежелательно с диетической точки зрения. В настоящее время выведены новые генетические разновидности рапса, из семян которых можно получать масло с низким содержанием эруковой кислоты.
Оливковое масло
Плоды оливкового дерева служат источником пищевого масла уже много веков. Хотя промышленное значение оливкового масла, возможно, не так велико, этот высококачественный продукт чрезвычайно ценится в качестве столового растительного масла. Оливки растут в средиземноморских странах (крупнейшими производителями являются Испания и Италия). В оливках содержится около 15 % масла.
Кукурузное масло
В последние годы кукурузное масло занимает все более важное место среди пи-щевых масел, являясь побочным продуктом огромной отрасли, производящей крахмал, глюкозный сироп и декстрозу. Кукурузное масло бледно-желтого цвета, при нормальной температуре жидкое, но при более низких температурах в осадок выпадает небольшое количество стеарина. Масло почти полностью сосредоточено в ростках, которые отбиваются от зерна на первых этапах помола и экстрагирования крахмала.
В США кукуруза является одной из наиболее широко распространенных сельскохозяйственных культур, и интенсивные научные разработки приводят к появлению все новой продукции на основе кукурузного сырья, причем не только в сфере пищевой промышленности, — например из него производят клей и бумагу.
Физико-химические свойства масел и жиров
При проверке качества масел и жиров используются особые физические и хи-мические методы контроля. Технологу важно понимать смысл показателей, полученных в лаборатории, и ниже мы попытаемся вкратце объяснить значение некоторых данных, получаемых с помощью наиболее важных анализов.
Число омыления
Число омыления выражается в количестве мг гидроокиси (едкого) калия (поташа), необходимом для омыления (разрушения сложноэфирных связей и нейтрализации выделенных при этом и свободных жирных кислот) 1 г масла или жира.
Результаты анализа свидетельствуют о составе содержащихся в пробе связанных жирных кислот: например, число омыления выше 200 говорит о присутствии жирных кислот, имеющих низкую или достаточно низкую молекулярную массу, а число ниже 190 указывает на присутствие высокомолекулярных жирных кислот. Кокосовое и пальмоядровое масла состоят из глицеридов жирных кислот с низкой молекулярной массой, и поэтому они имеют число омыления от 240 до 265. И напротив, у рапсового масла, содержащего большое количество высокомолекулярной жирной кислоты (эруковой), это число в среднем составляет 175.
Кислотное число
Кислотное число — количество (в мг) гидроокиси (едкого) калия в 1 г масла или жира, требующееся для нейтрализации свободных жирных кислот и других титруемых щелочью веществ.
Как правило, содержание свободных кислот выражается в процентах содержащихся в пробе наиболее значимых жирных кислот; например, для кокосового и пальмоядрового масла указывается содержание в пересчете на лауриновую кислоту, молекулярная масса 200; для пальмового масла — в пересчете на пальмитиновую кислоту, молекулярная масса 256; для жидких масел (арахисовое, хлопковое и т. п.) — в пересчете на олеиновую кислоту, молекулярная масса 282. Интересно отметить, что имеются подтверждения некоторого расхождения между средней молекулярной массой свободных кислот в составе масла или жира и средней молекулярной массой связанных жирных кислот. Молекулярная масса свободных жирных кислот в пересчете на олеиновую кислоту (молекулярная масса 282) зачастую равна половине кислотного числа.
Кислотное число, в какой бы форме оно не выражалось, полезно знать при рафинировании масла-сырца, поскольку это показатель количества свободной кислоты, подлежащей удалению, и при анализе очищенных масел кислотное число указывает на степень осуществления этого процесса. Для потребителя рафинированных масел низкое кислотное число свидетельствует о чистоте продукта, но еще более важно то, что если регулярно измерять кислотное число продукта, хранящегося на складе, то полученные сведения помогут выявить его порчу (в этом случае будет наблюдаться увеличение кислотного числа).
Неомыляемые вещества
Этим термином обозначают присутствующие в масле или жире вещества, которые после омыления масла или жира спиртовым раствором едкого кали и экстрагирования с помощью того или иного растворителя остаются нелетучими при высушивании до постоянной массы при 80 °С.
Вышеописанное неомыляемое вещество включает в себя, помимо прочего, углеводы, высшие спирты, а также стерины, холестерин и фитостерин. По методу определения неомыляемого вещества исключаются свободные жирные кислоты, мыла и минеральные вещества, а легкоиспаряющиеся вещества удаляются при сушке.
У большинства масел и жиров содержание неомыляемого вещества составляет менее 2%, а у многих — ниже 1%. У некоторых видов масел и жиров это содержание значительно больше (до 10%), и для подобных случаев стандартный метод анализа был изменен для исключения образования неудобных в работе эмульсий. Типичным представителем этой группы является масло из ореха ши. Омыление таких веществ, как шерстный жир (ланолин), в которых содержится значительное число эфиров воска, иногда трудно произвести в один прием. В таких случаях не¬омыляемое вещество получают обычным способом, а затем подвергают продукт повторному омылению с помощью едкой щелочи. В результате повторного экстрагирования омыленного продукта получается свободное от примесей неомыляемое вещество.
Как уже отмечалось выше, большинство масел и жиров характеризуются небольшой долей неомыляемого вещества, состоящего в основном из стеринов. Было обнаружено, что стерином, присутствующим в неомыляемом веществе животных масел и жиров, является холестерин, тогда как в растительных маслах и жирах содержится фитостерин. Если приготовить ацетаты этих двух стеринов и определить температуры их плавления, то обнаруживается, что ацетат холестерина имеет значительно более низкую температуру плавления, чем ацетат фитостерина. Именно так и производится определение растительного или животного происхождения продукта.
Йодное число
Йодное число — показатель степени ненасыщенности масел и жиров, обозначающий процентное содержание поглощаемого при стандартных условиях реагента, состоящего из галогенов (по массе, в пересчете на йод).
В случаях, когда высока доля насыщенных кислот (например в кокосовом масле и подобных ему жирах), йодное число будет низким, но у жидких масел этот показатель выше (от 80 до 200). Масла с самым высоким йодным числом (например льняное) поглощают кислород из воздуха и используются для производства лакокрасоч¬ной продукции; у пищевых же масел йодное число будет более низким (от 80 до 130), и наиболее распространенными из них в США являются арахисовое (от 85 до 95) и хлопковое масло (от 105 до 115).
Йодное число помогает определить чистоту продукта, но в основном оно применяется для контроля гидрогенизации в промышленных условиях. Поскольку обычно производится частичная гидрогенизация, измерение йодного числа очень важно, так как уменьшение этого показателя говорит о достигнутой степени насыщения.
Летучие жирные кислоты
Числом Рейхерта-Мейссля называется количество растворимых в воде летучих жирных кислот, содержащихся в масле или жире. Число Поленске — это количество нерастворимых в воде летучих жирных кислот, содержащихся в масле или жире. Проба Киршнера показывает количество растворимых в воде летучих жирных кислот, образующих растворимые в воде соли серебра.
С помощью соответствующих анализов общее количество присутствующих летучих жирных кислот не определяется, в связи с чем эти показатели имеют исключительно эмпирическое значение. Тем не менее при условии точной настройки используемых приборов и соблюдении методики анализа можно получить полезную информацию о наличии или отсутствии определенных жиров в составе смеси.
Все эти показатели связаны с присутствием в составе жира короткоцепочечных жирных кислот. Такие анализы проводятся для сливочного масла, а также для коко-сового и пальмоядрового масла. Уникальным свойством масла из коровьего молока и других молочных жиров является присутствие глицеридов, содержащих масляную кислоту СН3 • СН2 • СН2 • СООН, а поскольку эта кислота растворима в воде, получается высокое число Рейхерта-Мейссля. В этих жирах практически отсутствуют нерастворимые летучие кислоты, благодаря чему очень низко число Поленске. При анализе кокосового и пальмоядрового масел мы увидим несколько иную картину. Эти масла содержат как растворимые, так и нерастворимые кислоты, и поэтому получаются довольно большие числа Рейхерта-Мейссля и Поленске, хотя масляная кислота в этих маслах отсутствует.
Проба Киршнера применяется почти исключительно для масляной кислоты, и ее значение состоит в том, что она показывает, добавлялись ли к маслу и прочим мо-лочным жирам другие жиры, содержащие летучие кислоты (например кокосовое или пальмоядровое масло).
Следует подчеркнуть, что эти тесты носят эмпирический характер, и полученные результаты, в отличие от числа омыления и йодного числа, не аддитивны; тем не менее на основе суммы числа Рейхерта-Мейссля и числа Поленске можно получить достаточно адекватную приблизительную оценку присутствия кокосового и пальмоядрового масел в составе смеси, не содержащей сливочного масла.
Перекисное (пероксидное)число
Перекисное число — условная величина, выражаемая количеством йода в процентах, эквивалентным йодистоводородной кислоте, прореагировавшей в стандартных условиях с перекисной или гидроперекисной группами растительного масла. При испытании масел и жиров на поглощение кислорода происходит небольшое, но постоянное повышение поглощения кислорода, измеряемое в виде перекисного числа, — до тех пор, пока не будет достигнут уровень, при котором скорость поглощения кислорода существенно увеличится. Время, необходимое для достижения этой точки, называют индукционным периодом; считается, что оно свидетельствует о стабильности анализируемого продукта. Определение индукционного периода проводится в условиях ускоренного поглощения кислорода (то есть при высоких температурах), причем многие возражают против его использования в качестве достоверного показателя срока годности продукта при хранении. Нам удалось показать, что этот тест может быть полезен при оценке стабильности некоторых жиров и жиросодержащих продуктов, но все же желательно, чтобы параллель¬но с этим анализом проводились и другие, выявляющие срок годности продукта при хранении на практике.
Анализ физических свойств Удельная масса или плотность
Плотность масла при температуре воздуха 15,5 °С равна отношению массы воздуха, объем которого равен объему определенного количества масла при данной температуре, к массе того же объема воды при 15,5 °С. Теоретическая плотность (в г/мл) какого-либо масла при данной температуре равна массе (г) 1 мл масла.
Эти определения используются в производстве масел с высоким содержанием жира уже много лет и специфичны для данной отрасли. В других отраслях производства эти характеристики могут определяться другими способами. Их значение обусловлено тем, что в настоящее время большое количество жирных масел поставляется в бестарном виде.
Интересно отметить, что плотность гидрогенизированных масел меньше, чем у тех негидрогенизированных масел, из которых их производят. Обнаружено, что уменьшение плотности примерно пропорционально степени насыщения.
С помощью плотности и ряда других показателей определяют чистоту состава масла.
Температура плавления, промежуточная температура плавления, температура полного плавления
Вопрос о методе, который следует использовать для определения температуры плавления и температуры размягчения жиров, вызывает как многочисленные споры среди производителей жира, так и разногласия между поставщиками и потребителями. Описание «капиллярного» метода, используемого во многих лабораториях, приводится в Приложении 1. Получаемые показатели определяются следующим образом:
Температура начала плавления — температура, при которой становится заметным размягчение.
Промежуточная температура плавления — температура, при которой жир в трубке начинает подниматься.
Температура плавления (конечная температура плавления) — температура, при которой растительное масло ( жир), перейдя из твердого состояния в жидкое, становится полностью прозрачным.
Как правило, в ходе переговоров между специалистами-химиками, представляющими поставщика и потребителя, удается достичь договоренности по вопросу конкретных требований при проведении анализов, что позволяет выявить любые отклонения в качестве поставляемого сырья. Предпочтительно выбирать общепри-знанные, стандартные методы — например предлагаемые Британским институтом стандартов, Международным союзом теоретической и прикладной химии (IUPAC) и др.
Температура размягчения
Производители жиров предпочитают определять точку Барникоута (Barnicoat point) — этот метод более точен и надежен, чем определение промежуточной температуры плавления (см. Приложение 1).
Температура текучести и точка росы
Метод определения температуры текучести и точки росы был разработан Уббелоде (Ubbelodhe). Для него требуется специальный аппарат, причем единовременно можно проводить только одно измерение и достаточно велики затраты времени. Вкратце метод можно описать следующим образом: пробу жира в форме тонкой стружки помещают в небольшую чашку с отверстием стандартного размера. Эту чашку надевают на шарик специального термометра, контактирующий с пробой, и производят нагревание. Температура, при которой наблюдается движение образца через отверстие, фиксируется как температура текучести, а температура, при которой первая капля растопленного жира падает из чашки, записывается как точка росы.
Проба жира на расширение (индекс твердого жира)
Расширение жира можно определить как изотермическое расширение при переходе из жидкого в твердое состояние ранее отвержденного жира при соблюдении строго установленных условий.
Большинство жировых продуктов состоит из особенной, только им присущей смеси твердых и жидких глицеридов; определить процентное содержание твердого жира при любой конкретной температуре можно с помощью дилатометрии.
Экспериментальным путем было установлено, что при растапливании 100 г жира объем полностью затвердевшего жира увеличивается приблизительно на 10 мл (10 ООО мкл). Расширение обычно выражают в мкл на 25 г жира; оно является разностью между объемом твердого жира и объемом жидкости при той же температуре. Расширение, выраженное в мкл увеличения объема на 1 г, часто называют про¬центным содержанием кристаллического жира, присутствующего при указанной температуре. Полезно бывает построить график показателей расширения в соответствии с температурой — тогда по виду полученной кривой можно будет сделать важные заключения о продукте и точно определить конечную температуру плавления. Применение дилатометрии дает более объективные результаты, чем методы определения температуры плавления, и позволяет выявить отношение твердой и жидкой фазы при любой температуре ниже конечной температуры плавления.
Результаты дилатометрических анализов позволяют получить важную информацию о текстуре жиров при температурах в диапазоне от температуры окружающей среды до конечной температуры плавления, но при этом следует провести и испытания с помощью пенетрометра (см. ниже раздел «Твердость»),
На предприятиях, где производится или используется большое количество жира, содержание твердого жира измеряют методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР), что позволяет получить более точное представление о физических свойствах жира.
Подготовка образца должна производиться в соответствии со стандартом («Определение расширения жиров», 2.141 по IUPAC). Содержание твердого жира выражается Nt, а характеристики жира можно изобразить графически (см. рис. 9.1 и 9.2).

99
Рис. 9.1. Кривая Л1
По фирменному материалу The Characteristics of Chocolate by Loders Croklaan, b. V., Wormervee - Holland
98


Кривая скорости охлаждения — температура застывания
Определение кривой скорости охлаждения особенно важно при оценке качества переохлаждения жиров типа какао-масла в тех случаях, когда требуется темперирование или кристаллизация данного жира или глазури, в которой он содержится (например при глазировании).
У жиров, для которых характерно переохлаждение, наступает определенный момент, когда скрытая теплота перехода в твердое состояние преодолевает охлаждение, и температура начинает повышаться, достигая в итоге максимального значения, называемого температурой застывания. Если в течение всего анализа ежеминутно откладывать на графике температурные данные, то на основе формы полученной кривой можно получить полезные сведения о наиболее вероятном поведении используемого жира (подробнее о кривых скорости охлаждения см. раздел «Какао-масло». Для получения воспроизводимых результатов необходимо соблюдать установленные технологии проведения анализа.
Твердость
При использовании жира или смеси различных жиров для приготовления глазури или начинок важнейшей характеристикой часто оказывается текстура продукта при различных температурах. Степень твердости не всегда можно определить по результатам, полученным при дилатационных анализах жира и определении температуры плавления, и поэтому дополнительно бывает полезно получить данные, определенные с помощью пенетрометра.
Для использования этого метода требуется стандартный пенетрометр — такой же, как для испытаний качества битума (IP 49 и ASTMD5), и в зависимости от кон¬систенции жира могут применяться пенетрометры с иглой или конусом. Испытания обычно проводятся при температурах от 15,6 до 29,4 °С. Если нанести показатели пенетрометра на график в соответствии с температурой, то получится очень точ¬ная картина изменения текстуры по мере изменения температуры.
Пенетрометрический метод особенно полезен как способ текущего контроля поставок жира или проб любой стандартной продукции, когда из соображений экономии или из-за проблем с поставками становится необходимым полностью или частично заменить один жир другим. Данный анализ является эмпирическим — его особенности зависят от вида применения жира, причем важно, чтобы блоки жира были подготовлены для анализа путем стандартного кондиционирования (кристаллизации) и охлаждения.
Коэффициент (показатель) преломления
Коэффициент преломления показывает, насколько преломляется луч света в масле или жидком жире, и определяется с помощью рефрактометра. Коэффициент преломления связан с йодным числом, так как он тоже показывает степень ненасыщенности (масла с высоким йодным числом будут иметь также высокий коэффициент преломления). Поскольку этот анализ может производиться очень быстро, им удобно воспользоваться в ходе процесса гидрогенизации, но в целом этот показатель не столь информативен, как йодное число.
Состав жирных кислот глицеридов
Традиционный метод отделения и определения жирных кислот, входящих в состав различных глицеридов, был чрезвычайно сложным и требовал больших затрат времени. С тех пор как начали развиваться различные виды хроматографии (в том числе тонкослойная хроматография и жидкостная хроматография высокого давления), анализы значительно упростились, не требуют больших затрат времени и более точны и экономны.
Упаковка и хранение жиров
Жиры, как правило, поступают на предприятия в одной из трех форм: в твердых блоках, упакованных в картонные коробки, в твердом состоянии (в бочках) или : жидком состоянии (в авто- или железнодорожных цистернах). Хранение и распи-ливание жиров должно производиться очень тщательно, так как это дорогостоящих ингредиент. В твердом виде жир может храниться от 3 до 6 мес. в прохладном мест- (при температуре 15 °С или ниже) при относительной влажности воздуха примерно 55-65%.
Коробки из гофрокартона
Продукцию в такой упаковке следует хранить в сухом месте, так как из-за влажной упаковки жир на поверхности блоков портится. При распаковывании и транспортировке жира к месту растапливания следует предпринять все возможные меры для избежания попадания упаковочного материала (особенно полиэтилена) в емкости с жидким жиром.
Бочки
Опорожнение бочек с жиром и растапливание жира из бочек связаны со значи-тельными сложностями. Извлечение твердого жира из бочек вручную требует больших затрат на оплату рабочей силы, а из бочки в жир могут попадать посторонние примеси.
Растапливание может производиться с помощью рубашки с электрическим по-догревом или паровых змеевиков, избегая местного перегрева, причем температуры до 60 °С могут применяться только в течение короткого времени. Если растапливание производится медленно, как в горячем цеху, то не следует превышать температуру 52 °С.
Твердый жир (поставляемый в картонных коробках) зачастую страдает от неправильного обращения при растапливании, особенно когда он подается крупными кусками.
Жир, растапливаемый в резервуаре с паровой рубашкой, может очень быстро достигать температур порядка 100 °С и выше, причем иногда жир сохраняет эту температуру в течение значительного периода времени, ожидая своей очереди на производственном участке.
Лучше всего растапливать жир при температуре, не превышающей 60 °С, но при увеличении времени растапливания более предпочтительна температура 52°. Следует использовать емкости из нержавеющей стали и ни в коем случае — медные. Наиболее предпочтительны трубчатые решетки из нержавеющей стали, нагревае¬мые изнутри горячей водой или паром низкого давления, на которые ставятся бло¬ки жира.
Признаки порчи в подвергшемся перегреванию жире могут проявляться не сразу, так как при этом происходит замедленный химический процесс (так называемый индукционный период). Такие жиры, в том числе и использованные в качестве ингредиента пищевых продуктов, могут со временем прогоркнуть или приобрести нежелательный привкус.
Предназначенный для производства жир, нарезанный мелкими кусочками, в пределах предприятия чаще всего транспортируется на тележках (троллеях). Если вблизи окон эти троллеи попадают под воздействие яркого света, жир может быстро прогоркнуть. Троллеи должны регулярно очищаться от остатков жира.
Бестарное хранение
Как правило, для рафинированных растительных масел бестарное хранение до-пускается в течение не более 10 суток, а для гидрогенизированных — не более 14 суток. Место для установки баков с маслом должно выбираться так, чтобы минимизировать длину трубопроводов, особенно на участке между баком и производствен¬ным участком. Баки должны размещаться вдали от мест, где имеется пыль, в которой иногда могут присутствовать дрожжевые или ферментные клетки. Могут применяться как цилиндрические, так и прямоугольные танки. Несмотря на то что для большинства растительных масел и жиров можно использовать баки из простой стали, предпочтительнее применять танки из нержавеющей стали или эмалированные. Они должны быть закрытыми, с формой дна, обеспечивающей полное опорожнение, и выпускными трубопроводами, расположенными в самой нижней точке. Такие баки должны иметь необходимую теплоизоляцию и обогреваться так, чтобы исключить местный перегрев. Можно применять водяные рубашки или змеевики, но в случаях, когда для хранения используется много емкостей, их зачастую располагают в обогреваемом помещении, температура в котором контролируется с помощью реле, что избавляет от необходимости применения рубашек и термоизоляции. Во избежание загрязнения и порчи жира следует установить воздушные фильтры, очи¬щающие поступающий в баки при выгрузке жира воздух от пыли и микроорганиз¬мов. Этот воздух можно пропустить через У Ф-стерилизаторы и, кроме того, вместо воздуха можно закачивать азот.
В резервуарах хранения желательно поддерживать как можно более низкую температуру масла, но при этом она должна быть такой, чтобы масло в резервуарах и присоединенных к ним трубопроводах оставалось полностью жидким. Питающий трубопровод должен иметь систему обогрева и термоизоляцию, причем желательно, чтобы температура не превышала 50 °С.
Очистка баков
Скапливающееся в резервуарах или в трубопроводах окисленное масло, отло-жения на внутренних поверхностях трубопроводов и присутствие других посторон¬них веществ могут ухудшить сохраняемость недавно поступившего масла. Технический персонал должен проводить регулярный контроль состояния резервуаров, и в случаях обнаружения емкостей, подлежащих очистке, их внутреннюю поверхность следует полностью очистить от масла паром и соответствующим моющим средством. Очень важно после этого полностью промыть баки и трубопроводы, не оставляя ни малейших остатков моющего средства, а перед повторным заполнением емкости необходимо тщательно просушить.
Все трубопроводы должны монтироваться с достаточным уклоном, обеспечивающим свободное вытекание сырья без остатка. Поскольку медь является сильным катализатором окисления и при контакте с ней масло теряет свою стабильность, следует избегать использования бронзовых арматуры, крыльчаток и т. п. Желательно, чтобы эти детали были стальными.
Свежее масло должно заливаться в пустой бак, а не смешиваться со старыми запасами.
Литература
1. Egan, Н., Kirk, R. S, Sawyer, R. Pearsons Chemical Analysis of Foods. — Edinburgh, Scot¬land: Churchill Livingstone, 1981.
2. Hudson, В., Gurr, M., Kirtland, J., Patterson, H., Thomas, A., Paulicka, F. Recent advances in chemistry and technology of oils and fats // Chem. Ind. — London, 1976.
3. International Society of Fat Research —World Congress // Chem. Ind., Review. — London. 1978.
4. Landon, J. W. Palm oil // Chem. Ind. - London, 1975.
5. Padley, F. B. New developments in oils and fats // Chem. Ind. — London, 1984.
6. Vegetable Oils and Fats, The Chemistry of Glycerides. — London, England: Unilever House, Blackfriars (Unilever Educational Series).
7. Weiss, T. J. Food Oils and Their Uses. - Westport, Conn: AVI Publishing Co., 1970.
Владимир Заниздра

Основатель сайта Baker-Group.net. Более 25-ти лет опыта в кондитерском производстве. Более 20-ти лет опыта управления. Опыт в организации и проектирования производства с нуля. Сайт: baker-group.net/contacts.html Эл. почта Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Оставить комментарий

Календарь

« Декабрь 2016 »
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
      1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30 31  

Рекомендуемые материалы