Гидролитическая порча жировю рафинация

Гидролитической порче подвергаются жиры, содержащие белковые вещества и воду. Наличие плесеней также вызывает гидролиз триглицеридов. Под действием собственных ферментов и ферментов, вырабатываемых микроорганизмами и плесенями жиры гидролизуются с образованием моно-, диглицеридов и свободных карбоновых кислот:

Скорость гидролиза жиров находится в прямой зависимости от концентрации водородных ионов, которые как ионы гидроксила, являются катализаторами этого процесса. Процесс гидролиза протекает значительно быстрее в присутствии некоторых металлов или их оксидов, например Zn, ZnО, СаО, МgО.

Низкомолекулярные кислоты сильно меняют вкус и запах жира. Из-за гидролиза особенно сильно изменяются органолептические показатели молочного жира и кокосового масла, содержащие в своем составе низкомолекулярные летучие жирные кислоты. Высокомолекулярные жирные кислоты вкуса и запаха не имеют, поэтому увеличение их содержания при гидролизе не изменяет органолептических показателей жира.Гидролитический распад жиров, липидов зерна, муки, круп и других жиросодержащих пищевых продуктов является одной из причин ухудшения их качества и порчи.

В масле полностью созревших семян масличных культур свободные жирные кислоты отсутствуют, но в процессе извлечения его из сырья и хранении они образуются вследствие гидролиза. При хранении масличных семян в условиях относительно высокой температуры и повышенной влажности процесс гидролиза в масле протекает особенно интенсивно. Нерафинированные растительные масла интенсивно подвергаются гидролизу. Поэтому извлеченное из семян масло подвергают рафинации и дезодорации.

Гидролитическая порча протекает в тканевых жирах, жире-сырце (внутренний жир), жире мяса, соленом жире (шпик), жире копченных колбасных изделий, в сливочном масле. Скорость и глубина гидролиза жира зависит от температуры. Процесс ускоряется при температуре выше 10-20^оС, замедляется при снижении температуры.

Глубина гидролитического распада определяется содержанием свободных жирных кислот и характеризуется величиной кислотного числа. К и с л о т н о е ч и с л о (КЧ) – это количество миллиграммов едкого кали, необходимого для нейтрализации жирных кислот, содержащихся в 1 г масла или жира. Кислотное число характеризует с т е п е н ь с в е ж е с т и ж и р а. В свежем жире кислотное число не выше 0,05-0,2 мг КОН. Кислотное число для ряда пищевых продуктов нормируется стандартами и является одним из показателей, характеризующих их качество.

Гидролиз фосфолипидов, содержащихся в молочном жире, приводит к образованию холина. При разложении холина образуются ядовитые вещества: нейрин, мускарин, триметиламин. Триметиламин придает молочному жиру рыбный запах.

В топленых жирах автолитический гидролиз не наблюдается, т.к. при топке жира при 80^оС фермент липаза полностью теряет свою каталитическую активность. Кроме того, в топленых жирах не содержится вода, поэтому топленые жиры не подвергаются гидролитической порче.

Для предотвращения гидролитической порчи жиров необходимо соблюдать следующие правила:

- жир должен быть сухим и чистым;

- хранить жир при низкой температуре;

- если возможно, жир нужно перетопить;

- нельзя хранить жир в металлической таре.

Рафинация растительных масел

Растительные масла природного происхождения это сложные многокомпонентные системы, состоящие в основном из сложных эфиров глицерина и жирных кислот (триглицеридов) разнообразного состава и веществ растворимых в них в различной степени. В маслах и жирах содержатся разнообразные примеси – свободные жирные кислоты, которые ухудшают вкусовые качества и ускоряют окислительную порчу, фосфолипиды, выпадающие в осадок ухудшают товарный вид, ароматические вещества и пигменты, придающие специфические органолептические свойства маслам и жирам. Это так называемые сырые масла, то есть не обработанные после выделения из семян и плодов. Некоторые из них (соевое, рапсовое, кукурузное) в виду наличия неудовлетворительного вкуса или запаха, а так же из-за присутствия токсических веществ (хлопковое) не пригодны к употреблению в пищу. Для улучшения потребительских качеств масел и жиров их подвергают очистке в различной степени – рафинации.

Под термином рафинация понимается сложный многостадийный процесс, требующий соответствующего аппаратурного оформления. Как правило, рафинация состоит из следующих стадий:

• гидратация

• нейтрализация (часто совмещенная с гидратацией)

• отбеливание

• вымораживание

• дезодорация.

Для различных масел возможны варианты, например соевое масло не требует вымораживания, т.е. удаления воскоподобных веществ, по причине их отсутствия. Так же в последнее время распространена так называемая физическая рафинация, которая применяется, в основном, для подсолнечного масла. В этом случае удаление жирных кислот происходит не с помощью щелочи (гидроксид натрия, метасиликат натрия), а в процессе дезодорации в более жестких условиях и в дезодораторе, специально сконструированном для подобного процесса.

Гидратация. Основная цель гидратации – извлечение из нерафинированного масла фосфатидов и некоторых гидрофильных веществ. Масло обрабатывают раствором лимонной или фосфорной кислоты, а затем производят разделение фаз с использованием сепараторов или емкостных аппаратов с перемешивающим устройством - нейтрализаторов. Отходом является гидрофуз, который реализуется предприятиями вместе с соапстоком, или превращается в фосфатидный концентрат.

Нейтрализация. Процесс обработки масла щелочью для удаления жирных кислот. Применяются различные схемы нейтрализации – непрерывная и периодическая.

Непрерывная нейтрализация производится с использованием сепараторов, при температурах порядка 90-100 ^оС. В последнее время появились технологии низкотемпературной рафинации, в процессе которой производится удаление воскоподобных веществ вместе с соапстоком. Отход нейтрализации – соапсток, реализуется потребителям мыловаренной промышленности.

Периодическая нейтрализация производится в специальных аппаратах – нейтрализаторах, процесс подразумевает совмещенное проведение гидратации и нейтрализации. Масло предварительно обрабатывают раствором лимонной либо фосфорной кислоты, а затем вводят щелочь либо силикат натрия (метасиликат натрия). Использование силиката натрия оправдано тем, что не требуется промывка масла от остатков щелочи, но соапсток получается очень густой и требует дальнейшей обработки для сокращения потерь. Силикатная рафинация проводится при пониженных температурах (20-25 ^оС), что способствует значительному выводу из масла воскоподобных веществ и сокращает дальнейшие затраты на стадии вымораживания.

Отбеливание. Используется для проведения адсорбционной очистки от различных пигментов и остатков фосфатидов и мыла после щелочной нейтрализации. Производится в отбельных аппаратах периодического либо непрерывного действия. Процесс производится под вакуумом (30-50 мм. рт. ст.), при температурах 85-110 ^оС, иногда используется низкотемпературная отбелка (25-30 ^оС), но этот процесс не эффективен, так как очень мало уменьшается интенсивность окраски, плохо выводятся фосфатиды, а так же затруднена дальнейшая фильтрация.

В качестве адсорбента, как правило, используют кислотно активированную отбельную землю (глину) – природный минерал монтмориллонит. Добывается в карьерах, измельчается и обрабатывается соляной или серной кислотой. Так же, иногда добавляют активированный уголь в количестве 5-10%. Глину подбирают исходя из вида перерабатываемого сырья, условий производства и возможностей фильтрации суспензии - разделения отработанной глины и масла. Как правило, чем активнее глина сорбирует примеси, тем тоньше гранулометрический состав и хуже фильтрация, и соответственно наоборот. Поэтому необходимо использовать качественные адсорбенты, производителей которые работают над проблемой баланса отбеливающей способности и высокой скорости фильтрации. Отход производства – отработанная отбельная глина вывозится на специальные полигоны промышленных отходов.

Вымораживание (винтеризация). Используется для удаления из масел воскоподобных веществ, как правило, из подсолнечного и кукурузного. Проводится в специальных аппаратах – кристаллизаторах и экспозиторах. Применяется как периодическое, так и непрерывное. В процессе вымораживания масло смешивают с кизельгуром, либо перлитом и медленно охлаждают до температуры 5-8 ^оС, затем выдерживают несколько часов и отправляют на фильтрацию. Отход производства – отработанный фильтровальный порошок вывозится на специальные полигоны промышленных отходов.

В основном, в качестве добавки при вымораживании используется кизельгур (диатомит) – природный материал, состоящий из остатков древних микроорганизмов. Добывается в карьерах, а затем подвергается прокаливанию с флюсом, после чего производится фракционирование по гранулометрическому составу. От свойств используемого кизельгура очень сильно зависит качество получаемого масла (способность выдерживать холодный тест), а так же скорость фильтрации. Поэтому использование некачественного материала приводит к трудному ведению процесса, а так же повышенным потерям. Перлит, в качестве добавки используется реже, по причине повышенной маслоемкости, кроме того из-за низкой плотности имеются трудности при транспортировании.

Фильтрация. Неотъемлемая часть отбелки и вымораживания. Процесс производится с использованием листовых напорных фильтров состоящих из жестких фильтрующих элементов из нержавеющей стали собранных на коллекторе и заключенных в герметичный корпус. Гораздо реже используются пластинчатые пресс-фильтры, покрытые фильтровальным материалом – бельтингом. Процесс характеризуется скоростью и чистотой фильтрата. Так же используется полировочная фильтрация с помощью нетканого материала, для удаления небольшого количества мелких примесей из масла.

Качественная отбельная глина, сбалансированная по гранулометрическому составу, позволяет проводить фильтрацию с высокой скоростью без так называемого «пыления» фильтра – когда очень мелкие частички отбельной глины проникают через намывной фильтрующий слой. Ввиду высокой активности отбельной глины по отношению к окислению масла, фильтрацию после отбеливания необходимо проводить без доступа воздуха - масло может контактировать с кислородом только после охлаждения, иначе резко повышается количество свободных радикалов и растет анизидиновое число. Осушение фильтра, после завершения цикла фильтрации производят паром.

Фильтрация после вымораживания производится с предварительной намывкой фильтрующего слоя с помощью кизельгура, для избегания налипания сорбированных восков на фильтрующую сетку, поскольку это приводит к очень быстрому прекращению фильтрации. Масло, подающееся на фильтрацию, подогревают до температуры порядка 15 ^оС, очень мягко, чтобы не расплавить кристаллизовавшиеся воски. Так же как и в случае отбелки, качественный фильтрующий материал способствует проведению фильтрации с высокой скоростью и длительным циклом, тем самым повышая производительность оборудования. Осушение фильтрующего слоя производится с помощью сжатого воздуха, частые сушки приводят к повышенному расходу воздуха и, соответственно, электроэнергии.

Дезодорация. Является завершающей стадией рафинации. Масло находящееся в дезодораторе обрабатывается острым паром при температурах 225 - 260 ^оС, и остаточном давлении 1-3 мм. рт. ст. В результате производится удаление одорирующих веществ, пестицидов, гербицидов и жирных кислот. Более высокие температуры характерны для физической рафинации – при которой происходит удаление жирных кислот во время дезодорации. Температура выше 260 ^оС не используется по причине заметного повышения количества транс-изомеров жирных кислот в дезодорированном масле. В зависимости от конструкции и исполнения масло находится в дезодораторе от 40 минут до двух часов. В погонах дезодорации, кроме перечисленных выше веществ находятся так же неомыляемые вещества, токоферолы и нейтральный жир увлекаемый общим газовым потоком. Крайне важно, для получения качественного дезодорированного масла произвести тщательную подготовку масла на предыдущих стадиях, так например, при наличии фосфатидов в масле произойдет их пригорание, и масло приобретет опалесцирующую окраску, а кроме того будет чувствоваться привкус гари.

Отходы и потери при рафинации. Очень важный показатель, характеризующий весь процесс рафинации и дезодорации. В первую очередь потери зависят от качества исходного масла - количества жирных кислот (кислотного числа), массовой доли фосфатидов, цветного числа, наличия влаги и посторонних примесей. Но одно и то же масло, переработанное на различных установках, или с использованием различных вспомогательных материалов может быть переработано с различным выходом готовой продукции. Например, если использовать слабоактивированную отбельную глину, и фильтровальный порошок (кизельгур) ненадлежащего качества, то потери, при прочих равных условиях, по сравнению с качественными материалами могут возрасти на 1-2%, в первую очередь за счет увеличения дозировок, а так же за счет большей маслоемкости отработанных материалов.