Жиры и масла
Перед производителем мучных кондитерских изделий стоит сложнейшая задача выбора жировых продуктов, соответствующих его требованиям.
Жиры — это, вероятно, наиболее важные ингредиенты, используемые в производстве печенья, третий по количеству компонент после муки и сахара. Жиры являются неотъемлемой частью любого продукта питания и всегда составляют часть рациона человека, поскольку содержатся и в животных, и в растительных тканях. В выпечке в течение столетий применялись жиры животного происхождения — такие, как говяжий и бараний жир, свиной жир и сливочное масло, в меньшей степени также применялось масло, полученное прессованием орехов и фруктов, например оливковое. Некоторые из этих жиров сильно влияют на вкус выпечного изделия. Жиры нестабильны и подвержены порче, известной как прогоркание. К тому же до появления искусственного охлаждения применяемые при выпечке и варке жиры зачастую были низкого качества. Не случайно сначала выпекали печенье типа крекеров, с малым содержанием жира и сахара. Широко распространены были только сливочное масло и свиной жир, а они не могли длительно храниться в тех условиях, в которых их использовали.
Растительные жиры из плодов пальм, включая кокос, импортировали в Европу из Африки еще в середине XVIII в., но поскольку очистка была плохой, их использовали в основном для изготовления свечей и мыла или как горючее для ламп.
В 1870-е гг. был разработан заменитель сливочного масла, известный как маргарин. Сначала его получали из животных жиров, но около 1890 г. в него был добавлен растительный жир и снятое или сквашенное молоко, что значительно улучшило вкус и пищевые качества. Маргарины, полностью состоящие из растительного жира, появились только 1910 г. после усовершенствования процесса гидрогенизации, позволившего получать полутвердый жир при температуре окружающей среды.
Состав жиров более разнообразен, чем состав муки или сахара. Их получают из самых разных растительных и животных (включая рыбу) источников. Развитие технологии очистки и обработки привело к созданию смесей, специально предназначенных для разнообразного применения, и поэтому перед производителем МКИ стоит сложнейшая задача выбора жиров, соответствующих его требованиям. Цены на жиры зависят от изменений в мировой экономике и урожаев.
Средства массовой информации уделяют большое внимание жирам, поскольку считается, что присутствие их в современном рационе питания ведет к различным заболеваниям. Основная проблема заключается в том, что жиры более чем в два раза калорийнее углеводов и белков и способствуют ожирению. В работе [1] опубликован отчет, в котором указано, что в Великобритании основным источником пищевых жиров (более 4%) является печенье. В этом отчете приведены рекомендуемые для потребления виды и количества жиров, и ниже мы подробнее рассмотрим уровень насыщенных и ненасыщенных жирных кислот в молекулах жира.
Жиры являются существенной частью питания человека, и наряду с изучением проблем, связанных с ожирением, постоянно исследуется их связь с другими серьезными заболеваниями. Технолог по производству МКИ должен потратить некоторое время на тщательное изучение жиров, их физико-химических свойств, возможных путей применения и пригодности для изделий, которые он должен выпускать. Это позволит реагировать соответствующим образом на новые данные медицинской науки или панические сообщения средств массовой информации, заменяя используемые жиры или масла другими, которые ведут себя в производстве аналогичным образом.
Физико-химические свойства жиров весьма сложны, и действию жиров в тесте посвящены многочисленные исследования. Поставщики жиров упростили проблему для производителей пищевых продуктов, разработав смеси, специально предназначенные для определенного применения. Эти смеси, однако, могут быть получены из различных базовых компонентов так, что влияние изменений стоимости и доступности этих компонентов могут быть сведены для покупателя к минимуму.
Существуют некоторые религиозные проблемы, связанные с определенными видами жира животного происхождения, в связи с чем многие производители предпочитают использовать только растительные жиры. Эти жиры не создают технических проблем, но животные жиры придают выпечным изделиям специфические вкусы.
11.2. Назначение жиров в МКИ
Жиры используются при приготовлении теста, покрытии поверхностей, в кремовых наполнителях и отделке, например, шоколадом. В небольшой степени жиры также используются для смазки лент пода. Сливочное масло — очень специфический вид жира, поскольку оно используется в качестве основного источника вкуса, и более подробно рассматривается в гл. 13. Маргарин также дает вкус благодаря имеющимся в нем компонентам молока.
Жиры служат также для создания определенных свойств теста. При замесе теста между водной фазой и жиром имеет место «борьба» за поверхность. Вода или раствор сахара взаимодействуют с белком муки, образуя клейковину в виде связанной растяжимой структуры. Если муку покрывает жир, эта цепь прерывается, и изделие после выпечки оказывается менее твердым, более рассыпчатым и тающим во рту. Если содержание жира высоко, его «смазывающие» свойства в тесте столь сильно выражены, что для получения необходимой консистенции требуется мало (или не требуется вообще) воды; ограничивается образование клейковины; набухание и клейстеризация крахмала также уменьшаются, и создается очень мягкая текстура. Тесто легко рвется, если его растягивать; оно рассыпчатое. От этого произошел термин «шортенинг» (shortening) для жира, добавляемого в тесто. Когда уровень сахара высок, жир соединяется в печи с сиропообразным раствором, препятствуя превращению его при охлаждении в твердую стекловидную массу аналогично образованию ириса или карамели.
При изготовлении пирожных содержащиеся в жире мелкие пузырьки воздуха принимают участие в формировании при выпечке изделий разрыхленной структуры и текстуры. В производстве печенья эта функция жира менее важна, но также присутствует. Изучение развития пористой структуры хлеба в ходе выпечки ([2]) показывает, что жиры ограничивают диффузию газа через стенки пор в критической стадии выпечки при температуре 38-58 °С (когда тесто становится мягче) и перед стадией поглощения воды из клейковины набухающими зернами крахмала, что делает клейковину более прочной и эластичной. Эта стабилизация пор приводит к более постоянному объему и более тонкой текстуре. Такое действие жира , по-видимому, имеет место и в тесте для печенья с низким содержанием жира.
Более поздние исследования [3], проведенные в Институте исследований пищевых продуктов (г. Рединг, Великобритания), показали, что кристаллы в полутвердом жире, используемом для получения теста, отделяются от жидкой фазы и оказываются покрытыми белковой мембраной. Эта мембрана позволяет большому количеству кристаллов твердой фазы жирового продукта прикрепляться к пузырькам воздуха. В ходе выпечки кристаллы жира тают, и белковая матрица объединяется с поверхностью пузырьков при их расширении, увеличивая сопротивление разрушению. Считается, что чем больше мелких кристаллов присутствует в жире, тем выше эффективность этого процесса при выпечке. Это служит причиной того, что тесто, изготовленное с полутвердым, а не с полностью жидким жиром (маслом), дает лучшую структуру при выпечке. Способы превращения масла в полутвердый жир описаны в разделе 11.4. В слоеном тесте пластифицированный жир используется для создания разделяющих тесто выраженных горизонтальных слоев, которые при выпечке отделяются и расширяются.
В кремах-наполнителях (начинках) и глазурях жир служит в качестве прочного несущего элемента для тонко молотого сахара. Физические свойства жира должны обеспечивать твердую консистенцию при температуре окружающей среды, но позволять быстро плавиться во рту, так чтобы сахар и другие вкусовые вещества быстро высвобождались. Скрытая теплота (теплота, требуемая для фазового перехода) плавления кристаллов жира поглощается при их плавлении при разжевывании, поэтому чем быстрее плавление (таяние), тем прохладнее и приятнее ощущение на языке. Жиры, используемые для покрытия поверхностей, наносятся путем распыления теплого масла на пикантные крекеры и остаются в виде глянцевой пленки, улучшая золотисто-коричневую окраску поверхности изделия после выпечки. В это масло можно добавить вкусовые вещества, что приводит к меньшим потерям, чем при добавлении вкусовых веществ в тесто перед выпечкой. Жиры находятся в полутвердом состоянии при температуре окружающей среды (растительные масла при этих температурах имеют жидкую консистенцию). Если температура при хранении изменяется, меняется и соотношение жидкой и твердой фазы, некоторые кристаллы при повышении температуры плавятся и возвращаются в прежнее состояние при ее снижении. Когда это происходит, в печенье, креме или шоколаде возникает миграция некоторых жидких фракций жира. Это перераспределение может также включать миграцию от одного компонента печенья к другому, что приводит к размягчению шоколада, образованию на поверхности кристаллов, видимому «высыханию» кремов и т. д. Если печенье не хранится в замороженном состоянии, со временем миграция компонентов жира может изменить его внешний вид и потребительские свойства.
11.3. Качество и проблемы транспортировки жиров
Для большинства жиров, используемых при выпечке, принципиально важными характеристиками являются содержание сухих веществ и размер кристаллов в момент использования жира. Содержание твердой фазы связано с температурой окружающей среды, а условия, при которых жир переходит из жидкого состояния в твердое, влияют на размер кристаллов. Крупные кристаллы соединяются, и полутвердая масса воспринимается как более твердая, чем масса с мелкими кристаллами. Жир с мелкими кристаллами называют пластифицированным. Для получения пластифицированного нужным образом жира требуется специальное оборудование (см. раздел 11.4). Если при хранении или транспортировке температура жира не регулируется, могут образоваться крупные кристаллы, снижающие его пластичность.
В результате химических реакций жир со временем окисляется, что приводит к возникновению неприятного привкуса. Эти изменения называют прогорканием жира, и вызваны они окислением, гидролизом или омылением (образованием мыла) и изменением вкуса. Для замедления этих изменений могут быть приняты соответствующие меры, но привкус, возникающий в изделии из-за порчи жира, — это основной фактор, влияющий на «старение» изделия и, следовательно, на срок его хранения. Существование явления прогоркания жиров требует, чтобы сырье правильно хранилось и использовалось как можно быстрее, особенно при бестарной транспортировке, как в случае жидких растительных масел.
11.4. Физико-химические свойства жиров
Для понимания процессов транспортировки, подготовки и использования жиров при приготовлении различных видов печенья необходимо описать физико-химические свойства жиров. Жиры и масла иногда называют липидами. Липиды — это жировые
вещества в жидком, пастообразном или твердом виде. Липиды нерастворимы в воде, но растворимы в полярных растворителях, например, эфире. Кроме жировых продуктов, используемых при выпечке, липиды включают такие вещества, как фосфолипиды и стерины. Фосфолипиды обнаружены в лецитине, эмульгаторах, а стерины включают холестерин, который сейчас широко обсуждается из-за явной связи между высоким уровнем холестерина в крови и сердечно-сосудистыми проблемами и артериосклерозом. Интересующие нас жиры — это смеси триглицеридов, имеющие общую молекулярную формулу, приведенную на рис. 11.1, где 1^, Я2, 11з — жирные кислоты различных типов.
вещества в жидком, пастообразном или твердом виде. Липиды нерастворимы в воде, но растворимы в полярных растворителях, например, эфире. Кроме жировых продуктов, используемых при выпечке, липиды включают такие вещества, как фосфолипиды и стерины. Фосфолипиды обнаружены в лецитине, эмульгаторах, а стерины включают холестерин, который сейчас широко обсуждается из-за явной связи между высоким уровнем холестерина в крови и сердечно-сосудистыми проблемами и артериосклерозом. Интересующие нас жиры — это смеси триглицеридов, имеющие общую молекулярную формулу, приведенную на рис. 11.1, где 1^, Я2, 11з — жирные кислоты различных типов.
Триглицериды, жидкие при нормальной комнатной температуре, называют маслами, а пластичные или полутвердые триглицериды — жирами. Две или три жирные кислоты, образующие молекулу триглицерида, могут быть одинаковыми, но наиболее распространены их смеси. Тип жирной кислоты в каждой позиции существенно влияет на физические свойства жира, а соотношение триглицеридов в жире определяет его характеристики и стабильность. Жирные кислоты имеют различную длину цепи и могут быть насыщенными и ненасыщенными. Чем больше длина цепи, тем выше температура плавления. В насыщенных кислотах нет двойных связей между соседними атомами углерода, и соединения относительно устойчивы к окислению. В ненасыщенных кислотах присутствует одна или несколько двойных связей между парами углеродных атомов (см. рис. 11.2). Возможны два положения двойной связи, известные как «цис-» и «транс-».
Глицериды с одной ненасыщенной кислотой в молекуле называют мононенасыщенными, а с несколькими ненасыщенными кислотами — полиненасыщенными. Все жирные кислоты с двойными связями имеют более низкие температуры плавления, чем их насыщенные аналоги, и значительно более химически активны.
Рис. 11.1. Химическая структура глицерина (а) и триглицерида (б)Способность ненасыщенных кислот реагировать с йодом делает возможным метод химической оценки меры ненасыщенное™ определенного масла. Полученная величина называется йодным числом; чем выше йодное число, тем более ненасыщенным является жир и, следовательно, более неустойчивым к окислению и прогорканию.
Рис. 11.2. Ненасыщенные связи с цис- и транс-конфигурациямиВ табл. 11.1 приведен состав некоторых распространенных природных жиров и масел через пропорции каждой из жирных кислот, присутствующей в виде триглицеридов. Используются обычно применяемые наименования кислот, а обозначения С 16:0 или С 18:1 показывают длину углеродной цепи и количество имеющихся ненасыщенных связей. Можно видеть, что йодное число связано с соотношением имеющихся ненасыщенных связей.
Количество известных жирных кислот довольно велико, но лишь относительно немногие
Таблица. 11.1. Содержание типичных жирных кислот в различных жирах и маслах.
Таблица. 11.1. Содержание типичных жирных кислот в различных жирах и маслах.
| Жирная кислота | Прин ятое обозн. | Слив. масло | Гов. жир | Лярд | Рыбий жир | Кокос. масло | Пальм косто чки | Пальм масло | Кукур масло | Хлопк. масло | Соевое масло | Рапсо вое масло (низкоэр уковые ) | Подсол нечное масло | Оливк овое масло | Арахи совое масло | Масло какао |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 |
| Насыщ енные | С4:0 | 3,0 | ||||||||||||||
| С6:0 | 1,0 | |||||||||||||||
| Капри ловая | С8:0 | 1,5 | 7,8 | 3,3 | ||||||||||||
| Капри новая | С10:0 | 3,0 | 6,7 | 3,5 | ||||||||||||
| Лаурин овая | С12:0 | 4,0 | Следы | Следы | 47,5 | 47,5 | 0,1 | 0,1 | ||||||||
| Мири сти- новая | С 14:0 | 12,0 | 3,0 | 1,5 | 8,0 | 18,1 | 16,4 | 1,0 | 0,1 | 0,8 | Следы | Следы | Следы | 0,1 | 0,5 | |
| Пальм ити новая | С 16:0 | 25,0 | 25,0 | 25,0 | 12,0 | 8,8 | 8,5 | 44,3 | 12,0 | 23,7 | 11,2 | 4,9 | 6,4 | 10,5 | 12,0 | 25,0 |
| Стеари новая | С18:0 | 9,0 | 23,0 | 17,0 | 2,7 | 2,4 | 4,5 | 2,4 | 2,6 | 4,1 | 1,5 | 4,6 | 2,7 | 4,0 | 35,0 | |
| Арахи новая | С20:0 | 1,0 | 0,5 | 0,3 | 0,1 | 0,1 | 0,3 | 0,5 | 0,3 | 0,4 | 0,6 | 0,3 | 0,3 | 1,6 | ||
| Беген овая | С22:0 | 0,1 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,5 | 0,3 | 0,7 | 0,1 | 3,8 | ||||||
| Лигноце риновая | С24:0 | 0,3 | 0,2 | 0,1 | 0,2 | 0,1 | 0,3 | 0,5 | 1,4 | |||||||
| Мононе насы –щенные | С12:1 | 0,4 | ||||||||||||||
| С 14:1 | 1,5 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Пальмито- | С16:1 | 4,0 | 3,0 | 2,5 | ||
| олеиновая | ||||||
| Олеиновая | С 18:1 | 41,0 | 40,0 | 6,2 | ||
| Гадолеино- | С20:1 | 1,0 | 1,1 | Следы | ||
| вая | ||||||
| Эруковая | С22-.1 | 0,1 | ||||
| Полиненасыщенные | ||||||
| Линолевая | С18:2 С20:2 | 2,2 | 10,0 | 21,0 28,0 | 1,6 | |
| Триненасы- | ||||||
| щенные | ||||||
| Линолено- | С18:3 | 0,5 | 1,1 | 23,0 | Следы | |
| вая | ||||||
| Типичное | 30 | 40 | 73 | 140 | 9 | |
| йодное | ||||||
| число | ||||||
| 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 |
| 0,2 | 0,2 | 0,8 | 0,1 | 0,4 | 0,8 | ||||
| 15,3 | 38,7 | 32,2 | 18,6 | 21,7 | 58,2 | 20,4 | 76,3 | 38,7 | 37,5 |
| 0,1 | 0,3 | Следы | 0,2 | 1,7 | 0,1 | 1,0 | |||
| 0,1 | 1,0 | Следы | |||||||
| 2,4 | 10,5 | 50,8 | 52,8 | 53,9 | 20,8 | 67,1 | 8,1 | 37,6 | 2,0 |
| 0,1 | 0,3 | 0,9 | 0,2 | 7,5 | 10,0 | Следы | 0,3 | Следы | |
| 17 | 50 | 125 | 110 | 130 | 112 | 130 | 85 | 98 | 40 |
обычно присутствуют в съедобных жирах и маслах в значительных количествах. Многие важные натуральные жиры содержат в качестве основных составляющих фактически только четыре наиболее распространенные кислоты: пальмитиновую, стеариновую, олеиновую и линолевую.
Триглицериды имеют разные температуры плавления, зависящие от свойств кислот, находящихся в каждой из трех позиций. Как уже отмечалось, малая длина цепей и двойные связи приводят к низким температурам плавления и наоборот. Природный жир всегда является смесью триглицеридов, поэтому он не имеет определенной температуры плавления, а свойства кривой плавления (которая будет рассмотрена ниже) сильно влияют на пригодность жира для достижения определенной цели. Были разработаны методы для изменения характеристик плавления путем воздействия на присутствующие триглицериды. Метод фракционирования удаляет жидкость из ее смеси с сухими компонентами при заданной температуре, что ведет к образованию двух фракций с очень разными свойствами. Такое разделение дает стеарин с более высокой температурой плавления и олеин с более низкой температурой плавления. Подвергая масло воздействию газообразного водорода при высоких температуре и давлении в присутствии соответствующего катализатора, можно разорвать некоторые или все ненасыщенные связи и сделать их насыщенными за счет добавления атомов водорода. Этот процесс ведет к образованию жира, плавящегося при более высокой температуре, чем исходный жир, и называется гидрогенизацией.
Переэтерификация — это другой химический метод, используемый для модификации триглицеридов. При соответствующем нагреве в присутствии соответствующего катализатора кислоты в триглицериде могут меняться местами, переходя с естественных позиций на другие, что влияет на плавление и кристаллизацию жира. Подвергая различные смеси природных масел одному или нескольким методам модификации, можно получить жиры, совершенно отличные от существующих в природе, со свойствами, гораздо более соответствующими определенным задачам.
Стоит заметить, что оценка физических характеристик жиров на основе знаний о составляющих смеси крайне сложна, и даже результат гидрогенизации и переэтерификации зависит от изменений цис- и транс- конфигураций или от свойств используемого катализатора.
Ранее упоминалось, и это хорошо известно, что жиры при хранении портятся, при этом возможно прогоркание или изменение вкуса. Природные жиры, извлеченные из растительных или животных тканей, содержат примеси и ферменты, которые обычно удаляют с помощью методов химической очистки. Только после этого жиры становятся пригодными для употребления в пищу.
Со временем окисление приводит к образованию гидропероксидов, которые, в свою очередь, разлагаются на различные соединения с весьма резким и неприятным вкусом. При определенных условиях свободные жирные кислоты из триглицеридов высвобождаются и могут взаимодействовать с водой и металлами, образуя мыла, также обладающие неприятным вкусом. Этим процессам разложения способствует высокая температура, ненасыщенные виды глицеридов, яркий свет (особенно ультрафиолетовый), и особенно определенные металлические ионы, действующие как катализаторы. В качестве катализатора особенно эффективна медь, поэтому следует тщательно избегать ее применения в трубах или вентилях, которые находятся в контакте с маслами.
Продукты окисления являются автокаталитическими. Это означает, что после начала прогоркания этот процесс ускоряется, и поэтому перед добавлением новых порций масла важно удалять окисленные и полимеризованные пленки жира с его поверхности в резервуарах. Такое проявление порчи жира, как изменение вкуса, отличается от окисления и гидролиза. Масла, содержащие существенные количества линоленовой кислоты и других жирных кислот с двумя двойными связями, особенно подвержены возникновению привкуса, которые описывают как «бобовый», «травянистый» или «рыбный». Эта проблема особенно велика в случае использования соевого масла.
Чтобы замедлить появление окислительного прогоркания (но не прогорклости, проявляющейся под действием ультрафиолетового света) может быть использована группа соединений, известная как антиоксиданты. Существует довольно большое число природных и искусственных антиоксидантов, многие из которых не допускается использовать в производстве продуктов питания. Законы, определяющие применение антиоксидантов, весьма разнообразны, в связи с чем сложно дать общие рекомендации по их применению. Антиоксиданты полезны для борьбы с прогорка- нием как хранящегося масла, так и масла в изделии после выпечки. Эффективность определенного антиоксиданта в этих двух случаях обычно различается. Окисление жиров в печенье значительно снижается при 0,2, что является одной из причин того, что печенье, поглотившее влагу из-за некачественной упаковки, имеет «затхлый» привкус. Известно, что сахар в выпеченном печенье имеет антиокислительные свойства.
Лауриновые жиры (жиры, богатые лауриновой кислотой), широко применяемые в начинках для печенья благодаря своему быстрому плавлению, более подвержены гидролитическому прогорканию, чем окислению. В присутствии солей натрия после появления гидролитической порчи начинается омыление, и поэтому существует опасение, что при использовании лауриновых жиров может появиться мыльный привкус, однако при отсутствии ферментов и влаги возникновение гидролитического прогоркания крайне маловероятно. Такие условия могут появиться только при росте плесени или при контакте с жиром частиц орехов или фруктов, обладающих ферментативной активностью.
При упаковке и хранении МКИ важно соблюдать определенные меры предосторожности. Во-первых, никогда не следует подвергать изделие действию сильного света, особенно солнечного, богатого ультрафиолетовыми лучами. Изделия в прозрачной или неплотной упаковке следует хранить в темноте или при минимальном освещении (в частности, очень неразумно выставлять его в освещенных солнцем витринах). Во-вторых, следует тщательно выбирать упаковку, находящуюся в контакте с изделиями. Жиры легко мигрируют в пористую бумагу, находящуюся в контакте с изделиями, и образующаяся при этом большая поверхность жира в сочетании со следами металлов в бумаге способствует прогорканию. Эти испорченные продукты могут ускорить порчу остального жира в изделии, но в любом случае неприятный запах от упаковки мешает получать удовольствие. Несмотря на очень высокую восприимчивость органов чувств человека к запаху и вкусу прогорклых соединений, последние, по-видимому, не наносят вред здоровью (так, собаки предпочитают слегка подпорченные (пахучие) жиры).
Еще одна важная химическая характеристика жира, имеющая значение в производстве печенья — это полимеризация. При определенных условиях некоторые глицериды демонстрируют эффект комбинирования и образуют очень большие клейкие молекулы, которые могут накапливаться на поверхностях резервуаров для хранения, трубах или на лентах пода. Они липкие (хотя удаляются очень горячей водой) и со временем становятся прогорклыми. Все жиры, за исключением сливочного масла, которое является одним из неочищенных видов жира, должны иметь слабый вкус и очень светлый цвет.
Химические явления, описанные выше, важны, но значительно важнее в производстве МКИ физические свойства жира.
Жиры — это скорее смеси, чем чистые соединения, и поэтому не имеют четкой характеристики плавления. Чем больше в жире набор различных видов жирных кислот, тем в более широком температурном диапазоне происходит плавление. Полезно знать характеристики плавления жиров, которые могут быть определены путем расчета твердой фракции жира (индекс твердости жира — ИТЖ) при различных температурах (см. раздел 11.11).
Кристаллические глицериды плотнее жидких, поэтому при охлаждении объем жира уменьшается. Это изменение плотности используется для оценки ИТЖ путем измерения изменения объема (дилатометрии). Для оценки соотношения «твердая/ жидкая фаза» в образце жирового продукта может быть также применен ядерный магнитный резонанс (ЯМР). Этот метод основан на различии в свободе содержащих водород молекул в жидкости и в твердой фазе. Результатом измерений являются кривые плавления, имеющие форму, представленную на рис. 11.3.
Для характеристики жировых продуктов имеют значение показатели ИТЖ при следующих температурах:
♦ температура окружающей среды (влияет на прочность начинки в изделии);
♦ температура работы с жиром (влияет на консистенцию жира при соединении его с другими ингредиентами для получения теста, крема и т. д.);
♦ температура теста (определяет состояние жира при формировании тестовых заготовок);
♦ температура тела — 36,9 °С (определяет, сколько жира растает во рту, и, соответственно, сколько нерастаявшего жира может прилипнуть к небу).
Поскольку всегда имеется некоторое количество глицеридов с очень низкой и очень высокой температурами плавления, жир, во-первых, не является на 100% твердым, пока он не охлажден до температур, значительно более низких, чем обычно используются для пищевых продуктов, и, во-вторых, когда отсутствуют твердые вещества, отсутствует определенная «точка плавления». В связи с этим было введено понятие «скользящей точки плавления» (СТП) и метод ее измерения описан в разделе 11.12. В СТП жир — это слегка мутная жидкость с содержанием твердых веществ около 4%.
Твердые глицериды присутствуют в виде кристаллов, но кристаллы могут быть разных видов (имеет место их полиморфизм). При быстром охлаждении образуются кристаллы а, они могут превратиться в Р-первичные (Р’) формы, которые в свою очередь могут превратиться в наиболее стабильные Р-формы. Кристаллы а имеют самую низкую температуру (точку) плавления. Они обычно очень малы и очень не-
Рис.11.3. Кривые плавления некоторых жиров.
Рис.11.3. Кривые плавления некоторых жиров.стабильны. Кристаллы (3 имеют самую высокую температуру плавления и обычно большие. Образование кристаллов ведет к высвобождению теплоты кристаллизации, и при превращении а —> (3′ (3 также выделяется тепло.
Если жиры охлаждаются в статическом состоянии, образуется твердая масса, состоящая из больших связанных друг с другом кристаллов (с жидкостью между ними). При последующем перемешивании кристаллы разрушаются, и масса становится значительно более пластичной. Поскольку физическое состояние жиров для МКИ очень важно, следует уделять большое внимание получению оптимального вида кристаллов в оптимальной структуре. Эту функцию выполняет аппарат, называемый кристаллизатором/пластификатором. При охлаждении и пластификации жира может оказаться желательным ввести в него воздух, водную фазу, поверхностно-активное вещество или нежировую твердую фазу (например, сахар или сухое молоко). В этом случае оборудование может носить название кристаллизатор/эмульгатор.
Кривая ИТЖ не показывает консистенцию жира при выбранной температуре, поскольку она также зависит от того, насколько жир был пластифицирован. Быстро охлажденные жиры демонстрируют значительное переохлаждение, и поскольку пластификация не может быть выполнена до образования кристаллов, для их роста кристаллизатор/пластификатор должен предусматривать время задержки. Консистенцию жиров можно изменить, вводя поверхностно-активные вещества, влияющие на полиморфизм кристаллов, воздух, инертный газ или воду. Типичный кристаллизатор/эмульгатор выполняет операции, показанные на рис. 11.4. Эти операции и характеристики, важные для управления процессом, описаны в разделе 11.11.
Рис.11.4. Схема типичного кристаллизатора/эмульгатора жира. Масло в точке F должно иметь температуру Т1 (примерно на 5 °С выше СТП) и течь с постоянной скоростью. Поскольку имеется сопротивление прохождению масла через устройство, масло будет иметь избыточное давление Блок кристаллизатора (охладителя) — это барабан, охлаждаемый хладагентом, находящимся в его рубашке. В зависимости от необходимой скорости отвода тепла и размера барабана хладагентом может служить холодная вода, аммиак или другой хладагент. Ротор в цилиндре опирается на холодные поверхности, поэтому охлажденный жир быстро с них снимается и смешивается с остальным маслом, а рост кристаллов не допускается. Важно сконструировать ротор так, чтобы на нем тоже не нарастали кристаллы. Затвердевший жир на роторе влияет на эффективный (рабочий) объем кристаллизатора (охладителя) и, следовательно, на длительность нахождения масла в устройстве при его прохождении через него. Охлажденный жир, выходящий из кристаллизатора, оказывается гораздо холоднее, чем необходимо, главным образом потому, что он сильно переохлажден. Консистенция может в результате измениться незначительно, поскольку содержание твердого вещества будет по-прежнему низким. Давление Р2, тем не менее, будет связано с изменением твердого вещества, и температура Т2 в этой точке важна.
Переохлажденный жир немедленно поступает в рабочий агрегат, который представляет собой цилиндр без рубашки, также с ротором, но этот ротор имеет ряд лопастей, предназначенных для перемешивания вещества, так как при прекращении переохлаждения кристаллы растут. Здесь имеет место рост консистенции и температуры, так что на выходе жира давление Р3 будет ниже, чем Р2, но температура T3 будет выше Т2. В этой точке часто имеется небольшое отверстие, через которое жир пропускают с усилием для дополнительного разрушения агрегатов кристаллов. Это отверстие может быть регулируемым и называется текстурирующим вентилем. Падение давления на этом вентиле должно быть большим, и для этого давление Р\ должно быть высоким. Маловероятно, что высокие давления в кристаллизаторе (охладителе) или рабочем агрегате в значительной степени положительно влияют на охлаждение или снятие переохлаждения, поэтому дополнительные расходы на сосуды высокого давления связаны в основном с работой текстурирующего вентиля. Поэтому очень важно, чтобы после текстурирующего вентиля не было значительного роста кристаллов, и, следовательно, температура T4, при которой хранится жир, должна быть как можно ближе к T3. Это проявится, если содержание твердого вещества S1 почти равно S2 в резервуаре для хранения. Некоторое высвобождение тепла будет иметь место при полиморфных переходах от α или β’к β, но оно будет небольшим по сравнению с теплом, выделяющимся при первоначальной кристаллизации жиров. Важна температура T4 в резервуаре для хранения жира. Для определенной скорости потока и типа жира эта температура определяется температурой Т2. Обычно охлажденный жир хранят в резервуаре-хранилище по меньшей мере 8 ч для стабилизации формы кристаллов.
Описанная система обычно достаточна для большинства жиров, используемых для производства МКИ, но следует отметить, что при производстве маргарина для получения необходимых температур и текстур нужно дублировать рабочий агрегат, а возможно, и кристаллизатор (охладитель). Маргарин, как и масло, представляет собой эмульсию жира с водой. Содержание воды обычно составляет, около 16%, в нем также могут присутствовать обезжиренные СВ молока и соль.
Кристаллизация жира ускоряется, если с помощью необходимого вида кристаллов можно использовать затравку. Кристаллизация с затравкой возможна путем охлаждения до низкой температуры Т{ и введения обработанного ранее жира. С точки зрения управления процессом проблема заключается в том, что затем крайне сложно поддерживать стабильные условия подачи кристаллизатора (охладителя), и любые изменения в этой точке могут нарушить работу всей системы.
Когда при охлаждении необходимо образовать жировую эмульсию, содержащую газообразную или водную фазу, эти вещества добавляют перед кристаллизатором (охладителем). Энергичное перемешивание в установке применяется для получения тонкой и устойчивой эмульсии/пены, чему также способствуют увеличение вязкости и, возможно, поверхностно-активные вещества. Газообразная фаза будет нарушена применением высокого давления, так как после снятия давления пузырьки, естественно, увеличатся. Чем больше пузырьки, тем более подвержены они слиянию, ухудшающему текстуру.
Измерения ИТЖ в потоке, хотя и возможны на основе ядерного магнитного резонанса (ЯМР), но не приемлемы, так как ИТЖ — свойство жира, определяемое только температурой, при которой жир достигает стабильного состояния кристаллизации.
11.5. Жировые продукты специального назначения
Основные жиры, имеющиеся в продаже, получают из различных растений, животных и рыбы. Совершенствование методов очистки жиров сделало возможным создавать жировые продукты с определенными физико-химическими характеристиками. Первый уровень представляют смеси простых масел. Эти смеси позволяют компенсировать изменения свойств и стоимости природных масел, обусловленных условиями роста и происхождением. Отличающийся профиль распределения триглицеридов в смеси по сравнению с исходным маслом может уменьшить риск миграции жира и образования жирового налета. С помощью гидрогенизации масел могут быть установлены СТП, кривые плавления и снижена подверженность окислению. С помощью фракционирования можно отделить компоненты жира с высокой и низкой температурами плавления и использовать их в качестве компонентов смеси. С помощью переэтерификации можно воздействовать на пищевую ценность жира.
Поставщики жиров могут по соответствующей цене поставить практически любой необходимый вид жира. Например, масло какао, являющееся существенным компонентом шоколада, — один из лучших, но очень дорогих пищевых жиров. Производство жировых продуктов обеспечило создание почти идентичных по свойствам маслу какао жиров из простых и дешевых масел. Внимание специалистов по питанию к количеству и качеству потребляемых жиров и их возможному влиянию на наше здоровье означает, что применение жиров в нашем рационе, и, следовательно, в выпечных изделиях, иногда оказывается больным вопросом. В настоящее время выполнен большой объем исследований как по методам получения продуктов с пониженным содержанием жира и с пищевыми качествами, аналогичными исходным продуктам, так и по использованию заменителей жира. Чтобы обеспечить использование сырья, наиболее приемлемого по функциям и стоимости, технологам по производству МКИ можно рекомендовать поддерживать тесные связи со своими поставщиками жировых продуктов.
11.5.1. Заменители жира
Беспокойство об отрицательном влиянии жиров на здоровье, особенно по поводу излишних калорий и тучности, привело к разработке продуктов с пониженным содержанием жира и низкокалорийных заменителей жира. В некоторых видах пищевых продуктов, таких, как мороженое и холодные десерты, вкусовое ощущение, придаваемое жиром, можно имитировать с помощью белков и углеводов, но для выполнения функций жира в выпечных изделиях они не подходят. Технологии с применением эмульгаторов позволили использовать жир в тесте более эффективно, так что стало возможным, не снижая существенно потребительские свойства выпечных продуктов, использовать меньшее количество жира, но снижение количества жира при этом составляет около 20%. В настоящее время разработаны заменители жира, то есть сырьевые ингредиенты, которые по органолептическим показателям и эффективности аналогичны жировым продуктам, но имеющие значительно меньшую калорийность, однако распорядительные органы подходят к этим веществам с большой осторожностью. Следует обратить внимание на два заменителя жира: Olestra(продаваемый под названием Olean) компании Procter& Gambleи Salatnmкомпании Nabisco.
11.6. Жир как компонент теста для печенья
Слоеное тесто представляет собой особый вид полуфабриката и будет рассмотрено далее. Что касается приготовления различных видов теста, где требуется однородное распределение жира, по ним выполнен большой объем теоретических и прикладных исследований, касающихся выбора оптимальных видов жира и его состояния на стадии приготовления теста. Одним из основных процессов, происходящими при формировании свойств теста, является «борьба» за поверхность муки между водной и жировой фазами. Также следует рассмотреть роль кристаллов жира в стабилизации пузырьков газа в тесте в начале выпечки.
При использовании сливочного масла и маргарина (которые являются эмульсиями жира и молока с водной фазой, составляющей около 15-16%), чтобы не происходило чрезмерного разрушения эмульсии и с сырьем можно было легко работать, их применяют при температуре около 18 °С. При такой температуре жир сливочного масла имеет ИТЖ около 24%. Специально смешанные жиры для теста, пластифицированные и помещенные в коробки, используют примерно при той же температуре. Однако жиры при этой температуре весьма твердые и их невозможно хранить и транспортировать с помощью бестарных систем. В большинстве случаев жиры транспортируют примерно при 27 °С, так как при этой температуре они обладают текучестью и могут легко перекачиваться. При 27 °С типичный жир для теста имеет ИТЖ лишь 14%, и трудно поверить, что образование однородной пластичной структуры при замесе теста и таком уровне содержания твердого вещества будет явно выражено. Некоторым производителям удается использовать жир при температуре, немногим превышающей его СТП (примерно 40 °С).
В работе [3] утверждается, что количество кристаллов влияет на процесс обволакивания газовых пузырьков белковыми мембранами, и чем меньше кристаллы, тем они эффективнее. Если эти утверждения верны, то, по-видимому, использование для изготовления теста жидкого жира без кристаллов накладывает существенные ограничения на качество печенья. Во всех видах теста на «борьбу» за поверхность частиц пшеничной муки влияет также применение соответствующего эмульгатора (см. гл. 12).
Независимо от отношения к состоянию жира при его добавлении в тестомесильную машину, очень важно смешивание на этапах приготовления теста. Существует общепринятое мнение о том, какая именно смесь жиров оптимальна для теста, применяемого для изготовления печенья. Кривая плавления жира должна лежать в пределах, показанных на рис. 11.5. Чистое пальмовое масло, натуральный лярд (свиной
Рис.11.5. Типичные кривые плавления смеси жира, применяемого для печенья, с указанием допустимого диапазона.
Рис.11.5. Типичные кривые плавления смеси жира, применяемого для печенья, с указанием допустимого диапазона. жир) и некоторые виды сливочного масла (в частности, топленое) с ИТЖ более 24% при 20 °С зачастую ведут к образованию при хранении печенья жирового поседения, а применение смеси масел (увеличивающее диапазон присутствующих глицеридов), по-видимому, позволяет устранить эту проблему Жировое поседение проявляется на поверхности печенья в виде беловатой пятнистой пленки, образующейся при хранении. Оно возникает в результате образования крупных кристаллов жира, когда из- за изменений температуры жир мигрирует к поверхности, остается там и кристаллизуется. Этот налет можно заставить временно исчезнуть, нагревая печенье.
11.7. Жир в начинках для прослаивания печенья
Плотность начинок для печенья является важной характеристикой, которая зависит от аэрации. Можно легко изготовить начинку из пластифицированного жира примерно при температуре 20 °С путем смешивания его с размолотым сахаром. Смешивание допускает аэрирование, и температура поднимается в результате механического действия.
Начинка может быть твердой или текучей в зависимости от типа применяемой машины для прослаивания. Когда печенье охлаждается, наполнит ель затвердевает так, чтобы при обработке/транспортировке или надкусывании печенья он не выдавливался. Важно, чтобы СТП не была больше 39 °С, в противном случае при разжевывании будет иметь место заметный «остаток» нерасплавленного жира. Предпочтительные кривые плавления представлены на рис. 11.6, но могут быть введены некоторые изменения, учитывающие условия окружающей среды, в которых, как ожидается, печенье будут потреблять.
Рис.11.6. Типичные кривые плавлени жиров крема для печенья.
Рис.11.6. Типичные кривые плавлени жиров крема для печенья. С помощью соответствующего миксера в смесь жир/сахар (с 0,6% лецитина от массы жира) можно ввести воздух и достичь плотности до 0,6 г/см3. Обычно плотность составляет около 0,8 см3.
Критический ИТЖ для жира, по-видимому, составляет около 17-20%. Выше и ниже этого значения воздух не удерживается столь эффективно. Плотность начинки важна как для внешнего вида изделия, так и для консистенции начинки при прохождении через машину для ее нанесения. Если в начинке мало воздуха, заданное ее количество будет казаться очень тонким, и при нанесении начинки она будет очень текучей.
Если начинки изготавливают из полутвердого жира, этот пластифицированный жир обычно получают в кристаллизаторе/пластификаторе, как описано выше, а затем оставляют для «отпуска» или стабилизации на несколько часов в помещении с постоянной температурой. Жиры с крутой кривой плавления идеальны для начин- нок (наиболее предпочитаемыми являются «лауриновые» жиры, косточковое пальмовое и кокосовое масла), но они вызывают проблемы при охлаждении. Как видно из кривой плавления, консистенция этих жиров очень зависит от температуры; кроме того, у них имеется определенная тенденция к переохлаждению. Это означает, что после пластификатора жир бывает часто слишком жидким, чтобы быть хорошо пластифицированным. После снятия переохлаждения масса застывает, и ее можно легко извлечь, если общая температура значительно превышает 20 °С. Если начинки изготавливают из теплого жира, с помощью миксеров открытого типа невозможно достичь той же степени аэрации, и получающаяся начинка будет слишком мягка для большинства взбивальных машин.
Начинки для МКИ, изготовленные из пластифицированного жира в открытом миксере, необходимо перемещать к машинам для прослаивания, но эту операцию сложно механизировать. Многие производители предварительно готовят жидкую смесь (премикс) жир/сахар и пропускают ее через кристаллизатор/аэратор, а затем перекачивают начинку через кольцевой магистральный трубопровод к машинам для прослаивания. Регулирование температуры, консистенции и плотности представляет собой сложную задачу.
Особенности формирования специальных смесей очень важны в случае применения для начинок. Поскольку жиры представляют собой смеси триглицеридов, которые не ведут себя как простые смеси, добавление одного природного масла к другому, сильно отличному от него, обычно не приводит к образованию смеси с ожидаемыми физическими характеристиками. Как правило, кривые плавления смеси непредсказуемо ниже, чем кривые плавления каждого исходного масла. Поэтому, если жир теста смешивается с «лауриновым» жиром начинки, понижение ИТЖ в области 20 °С значительно более выражено, чем можно было бы ожидать. Безопаснее понизить ИТЖ, например, отвержденного кокосового масла с помощью неотвержденного кокосового масла, поскольку это в своей сути аналогичные жиры.
Плохое сцепление между начинкой и изделием может быть обусловлено свойствами смеси жира с низким ИТЖ на границе между кремом и изделием или полиморфным изменением, приводящим к образованию кристаллов с меньшей прочностью на этой границе.
11.8. Жир для слоеного теста
Как будет показано далее (гл. 25), жир для слоеного теста должен иметь высокий ИТЖ при температуре теста, но должен быть достаточно пластичным, чтобы позволить раскатку до получения очень тонких сплошных жировых пленок между слоями теста. Для достижения этой крайней степени пластичности обычно необходимо дать хорошо пластифицированному жиру стабилизироваться в течение нескольких часов перед повторной пластификацией при низкой температуре. Диапазон пластичности у жиров для слоеного теста должен быть гораздо шире, чем у жиров для начинок (более плоская кривая плавления), и для достижения этого необходимо пойти на компромисс и использовать более высокие СТП (примерно до 43 °С). Некоторые промышленно применяемые маргарины для выпечки слоеных изделий имеют даже более высокие температуры плавления, которые приводят к очень неприятным ощущениям при разжевывании. Особенно это касается таких изделий, как пирожки с мясом, запеченные в булочке сосиски или волованы, если потреблять их охлажденными. Вероятно, получить достаточно пластичный жир для слоеного теста может помочь включение 13-17% воды и какого-либо эмульгатора.
11.9. Жир для глазирования изделий
Нанесение жирового продукта на поверхность теплого после выпечки изделия путем распыления широко применяется в производстве многих пикантных закусочных крекеров. Это масло имеет большую площадь поверхности и поэтому очень подвержено окислению, в связи с чем лучше всего использовать масло с высокой естественной устойчивостью к прогорканию. Лучшими из недорогих масел являются кокосовое и пальмовое косточковое, которые лучше наносить теплыми, так как при комнатной температуре они могут быть непластичными.
В настоящее время специально разработаны масла, обладающие стабильностью в условиях сильного окисления. Среди них хорошо известны Durkex500 и Stabilox950, изготавливаемые дочерними компаниями фирмы Unilever.При создании этих специальных масел было принято во внимание то, что пороговый уровень определения вкуса прогорклости жира зависит от количества кислот с короткими цепями.
Распыленное масло может поступать под давлением из форсунок сверху и снизу проволочного конвейера или направляться в виде масляного распыления, достигаемого путем дозирования масла на вращающиеся с большой скоростью «разбрасывающие» роторы/диски. В обоих случаях размер получаемых капелек масла так мал, что формируется весьма устойчивый аэрозоль, который довольно трудно удерживать или фильтровать. Особыми преимуществами обладает электростатическое распыление, поскольку сильные статические заряды позволяют управлять аэрозолем и получать хорошее распыление. Фильтровать воздух необходимости нет, так как все капельки быстро притягиваются к печенью или к заземленному корпусу машины. Используемое в распылительных машинах масло должно храниться на удалении от медных или бронзовых металлических частей, поскольку медь является хорошим катализатором реакции окисления.
11.10. Контроль качества жиров
Все вышесказанное посвящено тем аспектам, которые требуют особого внимания службы контроля качества. Жиры следует приобретать у надежных поставщиков, а физико-химические характеристики жиров должны соответствовать определенным требованиям. Требования по химическим характеристикам должны быть направлены на то, чтобы в момент поставки жир был хорошо очищенным и свежим. Физические свойства должны ограничивать допустимые отклонения в поступающих от поставщика жировых смесях или специально изготовленных жирах.
Не следует недооценивать значимость опытного дегустатора для проверки наличия посторонних привкусов или прогорклости. Вкус и обоняние очень чувствительны и быстры по сравнению с лабораторными проверками. Стандартные проверки стабильности жира довольно трудоемки и могут не вполне соответствовать данным о порче изделий.
Несомненно, следует знать скользящую точку плавления (СТП) жира и его кривую ИТЖ, а также должны быть предусмотрены средства проверки этих характеристик. Необходимо иметь возможность проверять соответствие рабочих температур кристаллизатора/пластификатора и кривой ИТЖ, что также позволяет исследовать проблемы с твердостью при хранении. Если имеются средства выполнения таких физических измерений, можно легко провести сравнение с жиром, извлеченным из изделия конкурента. Стандартные процедуры описаны ниже: для измерения скользящей точки плавления — в разделе 11.12, а для получения кривой ИТЖ с помощью дилатометрии — в разделе 11.11.
Измерение ИТЖ методом ЯМР быстрее, но эта аппаратура весьма недешева. Большинство производителей очищенного масла проверяют ИТЖ с помощью ЯМР, но результаты этого метода и дилатометрии совпадают не полностью. Чтобы добиться стабильности в результатах, полученных каким-либо методом, целесообразно проводить совместные с поставщиком проверки проб различных масел или смесей. Пластичность полутвердого жира лучше всего определяется соответствующим пенетрометром. Для относительных сравнений может быть использован любой пенетрометр, поскольку результаты не основаны на абсолютных параметрах. Если, однако, необходимо сослаться на другие лаборатории, лучше использовать стандартный метод, — описанный, например, в стандарте Великобритании BritishStandardMethodBS684, Section 1.11и основанный на применении конусного пенетрометра специальной формы. Типичные характеристики жира для выпечки приведены в разделе 11.13.
11.11. Определение индекса твердости жира методом дилатометрии
11.11.1. Оборудование
Дилатометры (см. рис. 11.7).
Весы с точностью до четырех знаков после запятой.
Регулируемый водяной термостат с мешалкой.
Регулируемый водяной термостат с мешалкой.
Термометр.
Пипетка или бюретка.
Вакуумный насос.
Круглодонная колба (250 мл).
Водяная баня (для нагревания жира при деаэрации).
11.11.2. Расширение жиров, полностью жидких при 40 °С
Профильтруйте расплавленный жир, если он не совсем прозрачен.
Налейте примерно 20 г расплавленного жира в круглодонную колбу на 250 мл, добавьте несколько стеклянных гранул (для устранения чрезмерного кипения) и удалите воздух под сильным вакуумом, нагревая выше 60 °С, часто и энергично встряхивая. Держите расплавленный жир под вакуумом до переноса его в подготовленный дилатометр (см. рис. 11.7). Взвесьте пустой дилатометр.
Рис.11.7. Дилатометр.
Рис.11.7. Дилатометр. С помощью пипетки или бюретки поместите 1 мл холодной кипяченой подкрашенной дистиллированной воды в дилатометр и точно взвесьте (до четвертого знака после запятой). Наполните дилатометр до верха горловины деаэрированным жиром, охладите примерно до 50 °С и, чтобы поднять уровень подкрашенной воды примерно до отметки 600-700 мкл, установите на место пробку дилатометра (завинчивающим движением, при этом часть жира удалится). Убедитесь в том, что в дилатометре нет пузырьков воздуха и пробка ввинчена плотно. Удалите избыточный жир и снова взвесьте дилатометр.
Поместите дилатометр в водяную баню, температура которой поддерживается равной 40 °С. Не ранее, чем через полчаса определите положение мениска в капилляре до ближайшей метки (мкл); через 5 мин определите положение мениска еще раз. Если уровень мениска не изменяется, выньте дилатометр из водяной бани и поместите его в тающий лед на 1,5 ч. Если положение мениска изменилось, оставьте дилатометр еще на 5 мин или до стабилизации положения мениска.
Выньте дилатометр из ледяной воды и поместите его в водяной термостат с заданной температурой 20 °С. Когда объем станет постоянным, но не позднее, чем через
45 мин, определите положение мениска. Повторите эту операцию для всех необходимых температур, например, 25, 30 и 35 °С.
В заключение снимите показания для полностью жидкого жира при 40 °С, чтобы убедиться в отсутствии утечек в дилатометре и воздушных пузырьков в жире. Это показание должно совпадать с полученным ранее при той же температуре.
Таблица 11.2
| т,°с | V 40, t, мкл |
| 10 | 630 |
| 15 | 525 |
| 20 | 420 |
| 25 | 315 |
| 30 | 210 |
| 35 | 105 |
| 40 | 0 |
Перед использованием значений для (A40 — Аt) в приведенном выше уравнении должна быть введена поправка на среднюю ошибку шкалы капиллярной трубки путем умножения (A40 — Аt) на истинное значение (в мкл) одной единицы шкалы. Значения для V 40, t приведены в табл. 11.2. Округлите результат до ближайших 5 мкл. Индекс твердости жира
Для получения индекса твердости жира (доля присутстующего твердого жира в центах) необходимо разделить значение расширения на 25
Значения расширения основаны на пробе жира весом 25 г.
Расширение жиров с высокими температурами плавления
Процедура аналогична описанной в разделе «Расширение жиров, полностью жидких при 40°С» со следующими отличиями:
- взвесьте пустой дилатометр;
- используйте 1,5 мл подкрашенной воды вместо 1 мл;
- нагревайте баню термостата до 60 °С вместо 40 °С;
- после заполнения мениск в капиллярной трубке должен подняться примерно до значения 800 мкл.
Количество воды в дилатометре ниже уровня водяной бани сильно влияет на расширение. Эту величину можно найти путем вычитания объема воды в капилляре выше уровня воды от 1,5 мл объема, помещенного в дилатометр в начале.
Расчет 2 — жиры с высокими температурами плавления
Дано:
Масса жира (в граммах) = ЦТ.
Показание при температуре £ °С = Л£.
Показание при 60 °С = Л60.
♦ Масса (г) воды ниже уровня воды в водяной бане при 40 °С – W40.
♦ Масса (г) воды ниже уровня воды в водяной бане при 40 °С – W40.
♦ Масса (г) воды ниже уровня водяной бани при 60 °С == W60.
♦ Расширение в мкл/°С стекла дилатометра = 0,18.
♦ Разница в объеме (мкл) 25 г расплавленного жира между 60 °С и t °С = V60, t.
♦ Расширение в мкл/°С 25 г масла = 20-40°С 40-60°С 21.021.6.
Тогда расширение в мкл А/°С воды в дилатометре фиксируется при 0,30 W40 0,45 W60.
| Таблица 11.3 | |
| Т, °С | V60, t, мкл |
| 20 | 20С60 + 20С40 |
| 25 | 20С60 + 15С40 |
| 30 | 20С60 + 10С40 |
| 35 | 20С60 + 5С40 |
| 40 | 20С60 |
| 45 | 15С60 |
| 50 | 10С60 |
| 55 | 5С60 |
| 60 | 0 |
Общая поправка в мкл/°С на 25 г смеси масло-жир определяется по следующей формуле:
между 20 – WC: С40 – 21,0 + 25/W(0,30W40 – 0.18);
между 40 – 60°С: С60 = 21,6 + 25/№(0,45 ТОО – 0.18).
Значения для F60, t приведены в табл. 11.3.
Тогда расширение определяется по формуле:
Dt = 25/W(A60 – At) – V60, t.
11.12. Определение скользящей точки плавления
Метод, описанный ниже, основан на методе, описанном в стандарте 55 684 (1950). Колба с широким горлом для проб высотой 15 и 8 см в диаметре с горлышком диаметром 5 см взвешивается и закрывается пробкой. Перед использованием она погружается по горлышко в водяную баню при температуре 15 °С на 15 мин. Используются капиллярные трубки длиной 5 см с внутренним диаметром 1,2-1,4 мм, очищаемые перед использованием с помощью хромовой кислоты.
Проверяемые образцы плавят и доводят до температуры около 50 °С, после чего столбик расплавленного жира длиной 1 см вводят в каждую капиллярную трубку. На короткое время трубки помещают на холодную поверхность (например, металлическую), находящуюся в контакте со льдом, при этом жир в каждой трубке частично затвердевает. Это делается для облегчения работы на начальных этапах.
Просверленная пробка, подходящая к горлышку колбы для проб, надевается на трубку термометра (имеющего диапазон до 60 °С с делениями в 0,1 °С), а капиллярные трубки прикрепляются к ней небольшой резиновой лентой, так что каждый столбик жира находится вровень с шариком термометра. Так можно разместить до восьми трубок. Затем пробы плавят, осторожно нагревая их над плиткой до тех пор, пока термометр не покажет 50 °С, причем термометр с трубками держат в горизонтальном положении. Затем термометр закрепляют почти горизонтально с небольшим наклоном вниз для предотвращения движения образцов вверх по трубкам и оставляют на 30 мин. При этом температура воды в водяной бане поддерживается равной 15 °С.
Затем термометр подвешивают в химическом стакане с водой, из которой удален воздух при 10 °С так, чтобы дно каждого столбика жира находилось на 3 см ниже поверхности воды. Температуру воды поднимают при помешивании со скоростью 2 °С в минуту, и температура, при которой каждый столбик жира начинает подниматься со дна капиллярной трубки, фиксируется как скользящая точка плавления образца.
11.13. Технические требования к жиру или маслу
| Цвет по ячейке LoviЬопd 5,25 дюйма | макс. 2,0 красный, 20,0 желтый (несколько меняется для разных масел) |
| Свободная жирная кислота (как %олеиновой или лауриновой кислоты) | макс. 0,10 |
| Перекисное число (в миллиэкв./кг) | макс. 1,5 |
| Йодное число | зависит от вида масла |
| Число омыления | то же |
| Диапазон скользящей точки плавления | » |
| Индексы твердости жира, °С 20 | |
| 30 | » |
| 35 | » |
| 40 | » |
| Антиоксидант | (тип и концентрация в ррт) |
| Эмульгатор | (тип и концентрация в ррт) |
Для упакованных в короба жиров (шортенингов) требования должны быть аналогичными, за исключением того, что допускаются значения перекисных чисел до 2,0 миллиэкв./кг. Маргарины — это эмульсии, и кроме пунктов требований, приведенных выше, для них должно быть указано содержание влаги (макс. 16%), сухих веществ молока и цвет, а также (при необходимости) содержание соли. Как ни странно, редко указывают уровень аэрации, плотность или показатели пластичности. Чтобы жир был пластичнее и светлее, в него обычно вводят воздух или азот.
Литература
- Committee on Medical Aspects of Food Policy (1984) Diet and Cardiovascular disease. Report of the Panel on Diet in Relation to Cardiovascular Disease. DHSS Report on Health and Social Subjects 28. London, HMSO.
- JOYNER, N. T. (1953) The plasticising of edible fats Journal of American Oil Chem. Soc., 30,
- BROOKER, B. (1998) The role of fat in biscuits — a strategy for fat reducing products. Biscuit Business (APV Baker) Issue
Дополнительная литература
• BERGER. К. G. (1970) Fats and structural components of foods. Food Manufacture, May.
- BS684 (1976) British Standard Method of Analysis of Fats and Fatty Oils, Section /-//. Determination of Penetration Value, BSI, London.
- COCKS, L. V. and VAN REDE, C. (1966) Laboratory Handbook for Oil and Fat Analysts, Academic Press.
- A.O.C.S Official Method Cd 16-81 (1983) Solid Fat Index, by NMR technique.
- NESTEC (1984) Lipids in foods. Nestle Products Technical Assistance Company Ltd.
- MANLEY, D. J. R. (1998) Biscuit, cookie and cracker manufacturing manuals. Manual I. Ingredients. Woodhead Publishing, Cambridge.
Останні коментарі