 |
|
Розділ 7. Підвищення харчової цінності високоплавких тваринних жирів
Дані про тригліцеридний і жирнокислотний склад, а також фізико-хімічні показники тваринних жирів показують про їх істотне розходження, що обумовлює в остаточному підсумку засвоюваність і харчові переваги даної продукції. Хоча незалежно від виду прийнято вважати енергетичну цінність жиру однією величиною (37,7 кДж/г), засвоюваність їх різна: яловичий жир – 80-94%, свинячий – 96-98%, баранячий жир – 80-90%, кістковий жир – 97% (а вершкове масло – 93-98,5%).
Через знижену засвоюваність і високу температуру плавлення яловичий і баранячий жири знаходять обмежене споживання як харчові продукти. Значна частина цих жирів направляється на технічні цілі. Для зміни такого положення необхідно підвищити споживчі властивості яловичого й баранячого жирів, чого можна досягти за рахунок поділу їх на фракції, які б містили різні по температурі плавлення тригліцериди.
Відомі різні способи фракціонування тугоплавких тваринних жирів: кристалізація жиру при температурі, яка забезпечує виділення високоплавкої фракції у вигляді кристалічного осаду, відокремлюваного від рідкої фракції пресуванням, вакуум-фільтрацією, центрифугуванням або декантацією; кристалізації високоплавких компонентів суміші жирів або жирних кислот з летких розчинників з наступною фільтрацією й дистиляцією використовуваних розчинників (ацетону, гексану та ін.); виділення з емульсій (фракційна дистиляція).
Кристалізація жиру відбувається при повільному охолодженні розплавленого жиру. Завдяки використанню цього методу з яловичого й баранячого жирів отримують легкоплавку фракцію – олео-маргарин (олео-ойл) зі свинячого – лярд-ойл, а також тверду францію – олео-стеарин.
Класичний метод проведення процесу фракціонування яловичого й баранячого жирів відбувається наступним чином.
Нагрітий до 70-80°С жир зливають у ємності місткістю 360 кг і витримують при температурі 30-32°С протягом трьох діб. У результаті цього високоненасичені тригліцериди утворюють кристали. Для прискорення кристалізації й забезпечення рівномірної тепловіддачі масу в процесі кристалізації перемішують і в розплавлений жир на початку витримки вносять затравку з кристалізованого жиру від попередньої партії.
Потім закристалізований жир загортають у серветки й пресують для виділення рідкої фракції. Замість пресування на гідравлічних пресах може бути використана вакуум-фільтрація. У результаті обробки одержують 59% рідкої фракції (олео-маргарину) і 40% олео-стеарину (1% становлять втрати). Температура плавлення, застигання і тригліцеридний склад олео-маргарину надані в табл. 7.33.
Таблиця 7.33
Деякі фізико-хімічні показники олео-маргарину та яловичого жиру
| Показник | Олео-маргарин | Яловичий жир |
| Температура, ºС: плавлення застигання | 28-32 17-25 | 45-52 34-38 |
| Гліцеридний склад, %: тринасичені динасичені-мононасичені мононенасичені-діненасичені | 3,5-9,8 27-33 58,5-64,1 | 26,5-34,1 46,4-61,6 10,5-17,3 |
З даних табл. 7.33 видно, що рідка фракція (олео-маргарин) має температуру плавлення, приблизно відповідній температурі плавлення свинячого жиру, що обумовлено низьким рівнем тринасичених і динасичених-мононенасичених триглицеридів у них у порівнянні з вихідним яловичим жиром, у якого температура плавлення значно вища, ніж у виділеної з нього фракції. З цієї ж причини засвоюваність олео-маргарину помітно вища, ніж яловичого жиpу і наближається до засвоюваності вершкового масла (97-98,5%).
Тривалість і трудомісткість виробництва олео-маргарину можна знизити, якщо застосовувати технологію та устаткування, розроблені фірмою «Альфа-Лаваль» для фракціонування тваринних жирів. Сутність даної технології полягає в інтенсивному проведенні кристалізації й поділі закристалізованої маси у відцентровому полі, для чого в неї попередньо додають водяні розчини детергентів (поверхневоактивних речовин). Технологічний процес проводиться на установках продуктивністю 30 і 80 т жиру на добу.
Установка для кристалізації жиру працює наступним чином. Жир, попередньо охолоджений у теплообміннику, подається насосом у кристалізатор. Кристалізатори постачені повільно обертовими мішалками для перемішування жиру й тепловою сорочкою, що має зовні теплоізоляцію.
Кількість охолоджувальної рідини, яку подають у сорочку кристалізатора, регулюється автоматично. У період охолодження повинна підтримуватися різниця температур жиру й охолоджуваної рідини, для того щоб одержати потрібні за величиною й формою кристали. Температура охолоджуваної рідини в основному повинна бути на 10–15°С нижче температури кристалізації.
По закінченні процесу кристалізації, що триває 6 годин до температури 35°С, відкривають спускний вентиль, що перебуває в донній частині кристалізатора, і жир насосом перекачують в установку для фракціонування. Подачу жиру в установку регулюють, змінюючи частоту обертання ротора насоса. Закристалізований жир приймають у змішувачі, куди подають водяний розчин детергенту й розчин сульфату магнію як електроліт, температура якого повинна бути рівній температурі закристалізованого жиру. Суміш перемішують і подають у сепаратор для поділу. Рідку фракцію відводять із сепаратора. Кількість рідкої фракції, що відводиться, реєструється витратоміром. Важка фракція, що складається із стеарину й розчину поверхнево активної речовини, насосом знову подається в сепаратор для розбивання згустків стеарину, після чого направляється в теплообмінник. Звідси підігріту суміш через проміжний бак насосом подають у другий сепаратор, де відбувається відділення стеарину. Розчин детергенту відводять із нижньої частини збірника, сепарують і відводять у приймач.
Залишки детергенту із продукту видаляються лужною рафінацією або відбілюванням. Основні показники процесу й установок фірми «Альфа-Лаваль» для фракціонування тваринних жирів наведені в табл. 7.34.
Таблиця 7.34
Основні показники процесу фракціонування жирів на установках різної продуктивності
| Показник | Продуктивність установок, т/добу | |
| Температура кристалізації, ºС: яловичого жиру свинячого жиру | ||
| Вихід продукції, % маси вихідного жиру: олео-ойля (олео-маргарину) стеарину лярд-ойля стеарину | ||
| Йодне число продукції, % І2: олео-ойля лярд-ойля стеарину яловичого стеарину свинячого | ||
| Витрата електроенергії, кВт*год: на кристалізацію на фракціонування | 3,5 | |
| Витрата пари тиском 0,2 МПа, кг | ||
| Витрата води, м3 | 0,2 | 0,2 |
| Витрата холоду, кДж: на кристалізацію на охолодження розчину детергенту | ||
| Витрата детергенту, кг | 0,2 | 0,2 |
| Витрата електроліту, кг | 0,2 | 0,2 |
| Витрати труда: на кристалізацію на фракціонування | 0,5 1,0 | 0,5 1,0 |
Застосування даної технології забезпечує збільшення на 21% вихід олео-маргарину у порівнянні з традиційним методом, значно інтенсифікує процес як кристалізації, так і розділення закристалізованої маси, підвищує продуктивність праці, виключає необхідність використання термокамер для кристалізації жиру. Крім того, установки універсальні i можуть застосовуватися для фракціонування різних тваринних жирів.
Олео-маргарин має колір від ясно-жовтого до жовтого, приємний смак, що нагадує вершкове масло. Його можна використовувати в домашніх умовах для виробництва високоякісної маргаринової продукції й у хлібопекарській промисловості.
Для інтенсифікації процесу кристалізації як найбільш тривалої стадії при фракціонуванні жирів запропоновані різні методи. Так, у нашій країні процес кристалізації свинячого жиру здійснюється впливом коливань із частотою 100-105 циклів на хвилину протягом 1,5-2 год при температурі 25-27°С.
Інший спосіб фракціонування свинячого жиру передбачає розплавлювання зневодненого жиру при температурі 55–60ºС, вплив на нього коливань із частотою 125–135 циклів на хвилину й амплітудою 5-6 мм, а потім охолодження водою до температури на 1-2°С вище температури кристалізації. Подачу води регулюють таким чином, щоб охолодження жиру відбувалося поступово протягом 20–25 хв до температури 34°С (перша стадія). Потім розплавлений жир витримують із безперервним струшуванням і охолодженням водою заданої температури, рівній температурі кристалізації, протягом 10-15 хв (друга стадія). Отриманий жир розділяють фільтруванням при розрідженні й температурі кристалізації.
У результаті використання такого способу тривалість кристалізації становить 35 хв. При обробці зазначеним методом свинячого жиру, що має температуру плавлення 42,5ºС, одержують тверду фракцію з температурою плавлення 51,2°С і рідку – з температурою 31 °С. В залежності від температури кристалізації вихід рідкої фракції відповідно змінюється. Так, при температурі кристалізації 28–29°С він становить 41%, йодне число – 61,9% І2, при 30-31°С відповідно 53% і 61,2% І2, при 34–35°С вихід уже склав 70%, йодне число – 59,8% І2. Таким чином, з підвищенням температури кристалізації вихід рідкої фракції зростає, температура плавлення збільшується й знижується йодне число, що свідчить про збільшення в складі лярд-ойля насичених тригліцеридів.
Кристалізація з летких розчинників, хоча й забезпечує інтенсифікацію процесу, але викликає застосування пожежобезпечних матеріалів, необхідність здійснення їх дистиляції, що при невеликих обсягах переробки жирів на м’ясокомбінатах є складним.
Застосування молекулярної дистиляції для поділу жирів забезпечує високий ступінь поділу тригліцеридів, але вимагає використання глибокого розрідження, що є складним і дорогим при невеликих обсягах переробки жирів.
Кістковий жир, отриманий із цівок великої рогатої худоби, фракціонують для виділення легкоплавкої фракції, яка має застосування у виробництві мастильних незамерзаючих при низькій температурі масел. Для підвищення харчової цінності поряд із фракціонуванням можна використовувати інші методи переробки харчових тваринних жирів, такі як переетерифікація й вітамінізація.
Переетерифікацією обробляють до 30% всіх жирів при виробництві маргаринової продукції в країнах Західної Європи й США. Процес переетерифікації відбувається при температурі не вище 60°С, структура жирних кислот при цьому не змінюється. Процес переетерифікації складається з наступних операцій: видалення вільних жирних кислот, зневоднювання, руйнування пероксидних сполук, власне переетерифікація із застосуванням каталізатора, дезактивація каталізатора, промивання переетерифікованого жиру, його зневоднювання, відбілювання й дезодорація. Як каталізатор використовують метилат натрію.
У результаті переетерифікації температура яловичого жиру знижується від 46,0 до 39,0 °С, а твердість із 650 до 407 г/см, аналогічно для баранячого жиру — від 47 до 40°С і твердість із 681 до 293 г/см. Це відбувається завдяки зміні гліцеридного складу переетерифікованого жиру в порівнянні з вихідним. Так, зменшується частка тринасичених, динасичених і мононенасичених тригліцеридів, і відповідно зростає кількість диненасичених-мононасичених і триненасичених гліцеридів.
Для підвищення харчової цінності свинячого жиру його вітамінізують вітамінами A, D і С. Процес вітамінізації не вимагає застосування спеціальної апаратури і його можна проводити на будь-якому підприємстві, використовуючи для цього казан з мішалкою або відстійник жиру.