Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Литературный обзор 6
1.1 Технологические особенности производства "жёлтых жиров" 6
1.2Аспекты использования эмульгаторов в производстве эмульсионных продуктов 17
1.3 Использование растительных масел и жиров в производстве молочно жировых композиций 25
1.4Использование пряноароматических растений в качестве БАД 29
1.5 Заключение по обзору литературы 32
Глава 2. Методология проведения исследований 37
2.1 Организация проведения исследований 37
2.2 Методы исследований 40
2.2.1 Методы исследований исходного сырья 40
2.2.2 Методы исследования спреда 42
Глава 3. Результаты исследований 45
3.1 Исследование химического состава рыжикового масла 45
3.2 Исследование процесса рафинации рыжикового масла 47
3.3 Исследование рыжикового масла в процессе хранения 52
3.4 Исследование состава и свойств фосфатидного концентрата рыжикового масла 55
3.4.1 Исследование эмульгирующих свойств композиции фосфатидный концентрат рыжикового масла - МГД 56
3.5 Исследование состава и свойств растительных жиров 60
3.6 Исследование состава и свойств сливочного масла 64
3.7Конструирование жировой основы спреда сбалансированного жирнокислотного состава 66
3.8 Технология производства спреда 69
3.9 Оценка качества спреда 86
3.10 Исследование пищевой и биологической ценности спредов 91
3.11 Расчёт экономической эффективности 93
Выводы 95
Список использованной литературы
- Технологические особенности производства "жёлтых жиров"
- Использование растительных масел и жиров в производстве молочно жировых композиций
- Организация проведения исследований
- Исследование химического состава рыжикового масла
Введение к работе
* Сбалансированность рациона питания человека подразумевает
соблюдение определённых соотношений между пищевыми и биологически активными веществами, обеспечивающими нормальную жизнедеятельность организма. Особое значение придаётся сбалансированности эссенциальных веществ, не синтезируемых в организме или синтезируемых в ограниченном количестве.
К одним из жизненно необходимых компонентов пищи, во многом определяющим её пищевую, биологическую, энергетическую ценность и вкусовые достоинства, относятся липиды. Основным фактором, характеризующим эффективность использования пищевых липидов организмом является сбалансированность их жирнокислотного состава.
Особая роль в составе липидов принадлежит полиненасыщенным
, жирным кислотам и фосфолипидам. Исключение их из рациона питания
человека приводит к серьёзному нарушению процессов жизнедеятельности. Если для энергетического использования пригодны все жирные кислоты, то для осуществления пластических процессов требуется достаточно специализированный набор жирных кислот. Установлено, что наиболее эффективными функциональными ингредиентами этой группы являются ненасыщенные жирные кислоты с расположением двойной связи между третьим и четвёртым углеродными атомами — со-3 жирные кислоты. К таким кислотам относятся а-линоленовая, эйкозапентаеновая и докозагексаеноевая. Линолевая, у-линоленовая и арахидоновая кислоты входят в семейство to-6.
, Жирнокислотная формула является важнейшей характеристикой жировых
продуктов, но ею не исчерпывается их полная оценка. Составляющие липокомплекса фосфолипиды, стерины и жирорастворимые витамины также оказывают выраженное влияние на характер биологического действия пищевого жира.
Регулирование жирнокислотного состава липидного комплекса разрабатываемых спредов должно осуществляется путём создания многокомпонентных композиций, состоящих из молочных ингредиентов с различными группами растительных масел и жиров.
Рациональное комбинирование нескольких источников липидов при разработке новых видов молочно-жировых продуктов имеет большое значение с экономической точки зрения, так как позволяет предприятиям минимизировать затраты на сырьё, а также снизить зависимость производства от сезонных колебаний поступления молока.
Учитывая экономические и медико-биологические аспекты, связанные с созданием продуктов питания сбалансированных по пищевой и биологической ценности, соответствующих концепции государственной политики России в области здорового питания, авторами проводится широкий комплекс научных исследований и технологических разработок по созданию нового ассортимента молочно-жировых продуктов — спредов, которые представлены в данной диссертации.
Технологические особенности производства "жёлтых жиров"
Как пищевой продукт сливочное масло высоко ценится во всём мире, а производится только в отдельных его регионах - вследствие высокой ресурсоёмкости и дефицита молока-сырья. Поэтому спрос на сливочное масло чаще превышает возможности его производства. Это основная причина поисков альтернативных продуктов-аналогов, которые в 1969 году завершились во Франции созданием маргарина, изготовленного из натуральных растительных масел. С тех пор и до настоящего времени эти два жировых продукта - сливочное масло, вырабатываемое исключительно из коровьего молока, и маргарин из растительных (в основном) жиров -основные конкуренты на рынке так называемых жёлтых жиров.
В нашей стране за последние 14 лет объём выработки сливочного « масла резко снизился - с 880 тыс.т в 1990 г. до 270 тыс. т в 2004 г.
Объясняется это якобы снижением спроса из-за высокой калорийности сливочного масла и содержания в нём холестерина. Маргарин в этой дискуссии укрепил свои позиции и его производство значительно расширилось. Для увеличения объёма выработки маргарина провели модернизацию его технологии за счёт использования прогрессивного (для того времени) метода гидрогенизации жиров. Это значительно упрощало производство, в том числе за счёт снижения требований к составу и качеству исходных жиров и масел. При этом стали также использовать грубые животные жиры, содержащие холестерин. Однако существенным » недостатком процесса гидрогенизации было образование трансизомеров жирных кислот(36,42,40,37,39). » О трансизомерах жирных кислот в последние годы пишут много и противоречиво. Трансизомеры отличаются от цис-изомеров по своему химическому строению, химическим и физическим свойствами. Установлено, что трансизомеры жирных кислот имеют техногенное и природное происхождение.
Биохимические исследования доказали, что в организме животных и человека поведение трансизомеров жирных кислот отлично от цис-изомеров. Трансизомеры не только не превращаются в обычные метаболиты цис-кислот, но и влияют на эффективность образования последних. Например, из транс-транс-линолевой кислоты не получается арахидоновая кислота -важнейший компонент биологических мембран и предшественник регуляторных веществ - эйкозаноидов. Трансизомеры жирных кислот также уменьшают скорость образования арахидоновой кислоты из цис-цис-линолевой.
В отличие от цис-изомеров ненасыщенных жирных кислот они тугоплавки и с этой точки зрения не обеспечивают высокой пищевой ценности продукта( 10,189).
Доказано, что если в пище будут присутствовать только трансизомеры жирных кислот, то возникнет дефицит многих важных соединений (включая полиненасыщенные жирные кислоты) и жизнедеятельность организма может быть нарушена(36).
С учётом вышеизложенного, холестерин коровьего масла как бы отошёл на второй план, тем более, что в масле его содержится значительно меньше, чем в крови человека. К тому же, потребление сливочного масла, с учётом существующей в нашей стране физиологической нормы, составляет около 20 г в сутки. Имеются также данные, что холестерин, попадающий в организм человека с пищей, не оказывает прямого влияния на его содержание в крови, а следовательно, и патологию атеросклероза.
Таким образом, основными вопросами в дискуссии «сливочное масло -маргарин» стали: - излишняя калорийность и недостаток полиненасыщенных жирных кислот в коровьем масле; - повышенная калорийность и массовая доля трансизомеров жирных кислот в маргарине(36,72).
Содержание трансизомеров в маргарине привело к разработке альтернативного гидрогенизации нового прогрессивного метода обработки жиров переэтерификацией, основой которого является перегруппировка жирных кислот без воздействия на степень ненасыщенности и конфигурацию двойных связей - «цис/транс». Трансизомеры жирных кислот при этом не образуются. Однако этот метод значительно дороже гидрогенизации и пока не получил в нашей стране широкого распространения.
В производстве масла из коровьего молока в последние годы в нашей стране и за рубежом также произошли значительные подвижки, особенно в ассортименте, способствующие снятию отмеченных выше недостатков: повышенных калорийности и содержания холестерина. Этому способствовала разработка новых разновидностей сливочного масла пониженной жирности и низкожирного. Эффективность производства таких продуктов возрастает по мере снижения в них массовой доли жира(36,42).
Разработан способ получения маргарина, включающий смешивание фаз, добавление эмульгатора, красителя, ароматизатора, соли, гомогенизацию. Способ предусматривает соединение жировой фазы -саломаса, растительного масла жидкого и масла кокосового - и водного настоя трав с янтарной кислотой с последующим введением в смесь яблочного пюре и свекольного сиропа в определённом соотношении компонентов. Способ позволяет получать маргарин, обладающий повышенной пищевой ценностью, профилактическими свойствами, высокими органолептическими показателями: приятным вкусом, цветом от нежнорозового до тёмно-розового(102).
Использование растительных масел и жиров в производстве молочно жировых композиций
При производстве молочножировых продуктов используются многокомпонентные жировые основы: молочное сырье (молочный жир, сливочное масло, сливки), растительные жиры и масла, как природные, так и модифицированные. При этом количество молочного жира должно несколько преобладать над немолочными жировыми компонентами. В случае уменьшения составляющей молочного жира, спреды по составу и свойствам будут приближены к маргарину и другим аналогам сливочного масла.
Требования к жировым основам молочно-жировых композиций определяются областью применения последних. Так, для жировых продуктов, предназначенных для кулинарных целей, характерна плотная, твердообразная консистенция. Отличительной особенностью бутербродных жировых композиций является однородная пластичная консистенция при комнатной температуре и способность хорошо намазываться непосредственно после извлечения из домашнего холодильника(80,88,138,142).
Для диетического питания лиц с нарушениями липидного обмена жировые основы, как правило, содержат повышенное количество натурального растительного масла, при этом содержание линолевой кислоты составляет до 20 % от общего содержания жирных кислот. основы(11,17,20).
Такие жировые основы с повышенным содержанием глицеридов линолевой кислоты имеют пониженную твердость (30—50 г/см). Эти продукты сохраняют в течение длительного времени мелкокристаллическую структуру и однородную пластичную консистенцию в широком диапазоне температур, что обеспечивается, прежде всего, подбором глицеридного состава жировой основы.
Улучшение состава жировой части рациона может быть достигнуто путем создания продуктов, соответствующих оптимальной с физиологической точки зрения формуле. Это наряду с маргарином комбинированные масла и спреды, при производстве которых широко используют соевое, подсолнечное, кукурузное, рапсовое и другие растительные масла (4,57,128).
На российском рынке представлен целый спектр растительных масел и многокомпонентных жировых систем как импортного, так и отечественного производства. Они различаются по виду, физико-химическим, органолептическим показателям, степени очистки, предварительной подготовки, назначению. В качестве немолочных жиров в комбинированном масле с целью обеспечения его хорошего качества и безопасности ВНИИМС предлагает использовать только высококачественные натуральные растительные масла (рафинированное, дезодорированное) — подсолнечное, кукурузное, рапсовое, соевое, оливковое и др., отвержденные растительные жиры и их композиции. Они должны соответствовать заданным физико-химическим показателям, включая температуры плавления и застывания, иметь нейтральные вкус и запах. Содержание трансизомеров в соответствии с рекомендацией Института питания РАМН не должно превышать в продукте более 8 %.
Отделом маслоделия ВНИИМС разработан широкий ассортимент комбинированных масел с использованием растительных масел, в том числе подсолнечного, соевого, кукурузного, рапсового, включающий три группы: продукт с повышенным содержанием жировой фазы для кулинарных целей: масло топлёное «Столовое»; разновидности универсального назначения -«Диетическое», «Столовое», «Угличское», «Городское»; разновидности с вкусовыми компонентами для использования в натуральном виде -«Десертное», «Детское», «Сырное»; бутербродные пасты.
В качестве растительных жиров при производстве детского и диетического масла используется дезодорированное рафинированное подсолнечное или кукурузное масло. Массовая доля линолевой кислоты в детском масле составляет 10—11% (близко к содержанию ее в жире женского молока). Диетическое масло благодаря повышенному содержанию ПНЖК рекомендуется включать в рацион людей пожилого возраста, а также при лечении атеросклероза и тщательном подборе жиров (немолочных) по жирнокислотному составу, органолептическим показателям (82,83,84,85,86).
Во ВНИИЖ проводятся исследования в области наиболее перспективных технологий производства специальных жиров фракционирования и энзимной переэтерификации(39,129,140,141).
ЗАО «Союзснаб» предлагает широкий спектр жиров для различных производств, в частности для молочной промышленности, заменителей молочного жира. «Канолетта» - специально подобранная смесь растительных жиров, используемая при изготовлении комбинированных масел и молочных продуктов (147).
Заменитель молочного жира DONFRIT 85 U (Испания), предназначенный для производства молочных продуктов, изготовлен на основе частично гидрогенизированного растительного масла. Вкус и запах чистый, без посторонних привкусов(9,16,118).
Организация проведения исследований
Экспериментальные исследования проводили в соответствии с поставленными задачами в Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности.
Общая схема и последовательность выполнения исследований приведена нарис. 2.1;с.39.
На первом этапе эксперимента изучали и анализировали состав и качество сырья используемого в производстве спредов. Исследовали состав и свойства растительных масел; сливочного масла; модифицированных жиров; эмульгаторов. Среди контролируемых параметров определяли: в растительных маслах и жирах - органолептические и физико-химические показатели, жирнокислотный состав, содержание трансизомеров; в фосфатидном концентрате - содержание фосфатидов, липидов, витаминный и минеральный состав.
На втором этапе эксперимента была выполнена оптимизация количества сырьевых компонентов жировой основы для получения спреда заданного жирнокислотного состава, в соответствие с требованиями концепции сбалансированного питания. Расчёт оптимального соотношения компонентов жировой основы спреда был выполнен при помощи линейного программирования.
Третий этап исследований заключается в изучении влияния соотношений сырьевых компонентов на органолептические, физико-химические и структурно-механические показатели спредов. В качестве факторов коррекции определяющих состав и свойства готового продукта были выбраны массовая доля жира в готовом продукте, количество вносимого порошка петрушки и доза эмульгатора. Устанавливали влияние перечисленных факторов на органолептические и структурно-механические (содержание деэмульгированного жира) показатели. Полученные результаты обрабатывали методом регрессивного анализа, получая математические модели, описывающие зависимость результирующих критериев от изучаемых факторов. На основании полученных данных была разработана рецептура спреда.
Следующий этап работы состоял в разработке технологии производства спредов из молочно-растительного сырья.
На пятом этапе исследований был проведён анализ химического состава спреда и дана характеристика его биологической эффективности и пищевой ценности. При исследовании пищевой и биологической ценности изучали жирнокислотный и витаминный состав спреда.
Заключительный этап работы состоял в исследовании влияния режимов и условий хранения спредов на органолептические, физико-химические и микробиологические показатели. В результате проведённых исследований , были установлены оптимальные сроки реализации готового продукта. На разработанный спред из молочно-растительного сырья разработана нормативная документация.
Физикохимические показатели (температуру плавления и застывания, цветное число, йодное число, число омыления) молочного жира и растительных масел определяли в соответствие с методиками (78,94,131,146,173).
Для анализа жирнокислотного состава как исходных, так и полученных продуктов применяли метод жидкостной газовой хроматографии. Для этого использовали хроматограф ЛХМ-80 с пламенно-ионизационным детектором и программированием температуры от комнатной до 300 С. Анализ проводили в следующих условиях: колонка насыпная, металлическая с внутренним диаметром Зм м, длиной 3 м; неподвижная фаза - хроматон N-AW DMS (фракция 0,16-0,20 мм), содержащий 15% полиэтиленгликольсукцината; температура термостата колонок 175 С (изотермический режим), температура испарителя 225 С, объём вводимой пробы - 1 микролитр, измерения проводили при усилении 20х1010.
Хроматограммы рассчитывали по стандартной методике без использования поправочных коэффициентов. Подготовку проб осуществляли следующим образом: в пробирку помещали 0,5 г субстрата, подогревали до температуры плавления, приливали 6 мл октана, перемешивали, затем приливали 0,3 мл метилата натрия (2 н.) и интенсивно встряхивали в течение 1-2 минут. Образовавшийся осадок отфильтровывали, а маточный раствор использовали для анализа.
Кислотное число растительных масел определяли по ГОСТ 26593 85. Перекисное число растительных масел определяли по ГОСТ 26595-85 йодометрическим методом с кратковременным настаиванием. » Содержание витаминов А и Е в рыжиковом масле определяли по ГОСТ 30417-96 «Масла растительные. Методы определения массовых долей витамина А и Е».
Определение содержания масла; веществ, не растворимых в диэтиловом эфире; содержание фосфатидов; кислотность, определение цветности фосфатидного концентрата определяли согласно методикам (146).Определение влаги, золы и летучих веществ в фосфатидном концентрате проводили на термогравиметрическом анализаторе «TGA-501».
Определение кислотного числа масла, выделенного из фосфатидного концентрата, определяли следующим образом. Навеску фосфатидного концентрата (около 5 г) растворяли в ацетоне и количественно переносили » на фильтр; затем осадок на фильтре промывали до полного обезжиривания. Весь ацетоновый фильтрат количественно собирали в отдельную колбу и содержимое колбы концентрировали отгонкой до объёма 10-12 мл; затем брали пипеткой по 5 мл раствора в две конические колбы, одна из которых высушена до постоянного веса. Из этой колбы ацетон отгоняли и масло высушивали до постоянного веса при 100 С. В другую колбу добавляли 100 мл спирто-эфирной (1:4) или спирто бензольной смеси и титровали 0,1 н. раствором КОН в присутствии индикатора фенолфталеина до розового окрашивания, не исчезающего в течение
Исследование химического состава рыжикового масла
В связи с использованием рыжикового масла в рецептурном составе разрабатываемого спреда, был исследован жирнокислотный состав масла рыжика сорта "Исилькулец", произрастающего в Сибирском регионе.
Жирнокислотный состав исследуемого рыжикового масла представлен в табл. 3.1;с.46. в сравнении с подсолнечным рафинированным дезодорированным маслом. Анализ полученных данных показал, что масло рыжика содержит в своём составе насыщенные, мононенасыщенные, полиненасыщенные жирные кислоты с числом атомов углерода от 12 до 24. Количество ненасыщенных жирных кислот - 90%, из них полиненасыщенные жирные кислоты составляют 60%. Рыжиковое масло богато эссенциальными жирными кислотами - линолевой (17,37-17,71%) и а-линоленовой (36,72-37,71%), которых значительно меньше в традиционном подсолнечном.
В исследуемом масле имеются сопутствующие вещества, которые обуславливают окраску и биологическую ценность масла - стеролы, каротиноиды, хлорофиллы, токоферолы и ряд других. Содержание каротиноидов в рыжиковом масле составляет 10 мг/ЮОг, что значительно больше, чем в подсолнечном и соевом и других маслах. По содержанию токоферолов (80мг/100г) рыжиковое масло можно сравнить с соевым, хлопковым, кунжутным, кукурузным маслами.
При производстве спредов допускается использование рафинированных дезодорированных растительных масел высокого качества. Исследование физико-химических показателей рыжикового масла, представленных в табл. 3.2;с.47 показали, что они соответствуют нормативным требованиям, предъявляемым к пищевым растительным маслам.
Нерафинированное рыжиковое масло содержит сопутствующие вещества. Количество и состав сопутствующих веществ колеблется в широких интервалах, и зависят от сорта масла, качества использованного сырья и метода его переработки. К примесям относятся свободные жирные кислоты, выделившиеся в результате гидролиза триглицеридов; красящие вещества, придающие рыжиковому маслу янтарно-жёлтую окраску; и ароматические вещества, которые сообщают маслу характерный редечный вкус и запах.
Для получения спреда высокого качества, в соответствие с требованиями ГОСТ Р 52100-2003, необходимо использовать рафинированное дезодорированное рыжиковое масло. Схема процесса рафинации рыжикового масла представлена на рис. 3.1;с.49.
Гидратация растительных фосфатидов используется на начальных стадиях различных схем рафинации.
Содержание фосфатидов в масле зависит от вида сырья, способов и технологических режимов извлечения масла и колеблется в широких пределах.
Гидратация первоначально вошла в технологию переработки растительных масел как очистка от веществ, ухудшающих товарный вид масла, затрудняющих процесс щелочной нейтрализации из-за возможности образования достаточно стойких эмульсий, снижающих выход рафинированного продукта, и т. д. В данной работе гидратация рассматривается как процесс извлечения фосфатидов, имеющих самостоятельное значение. Полученный фосфатидный концентрат используется в качестве эмульгатора при производстве спреда.
Условия проведения процесса гидратации зависят от содержания фосфатидов в маслах и от способа гидратации. Важным является определение оптимального количества добавляемой воды.
Так как фосфатидный концентрат предлагается использовать в качестве эмульгатора при производстве спреда, необходимо исследовать стабилизирующую способность предложенной композиции эмульгаторов.
Кроме того, важным является установление оптимальных режимов процесса гидратации с целью максимального извлечения фосфатидов. Для установления оптимальных режимов гидратации рыжикового масла был проведён ряд опытов, результаты которых представлены в таблице 3.3;с.50.
В результате проведённых исследований определены оптимальные режимы гидратации. Исследовано влияние режимов экспозиции и подготовки к экспозиции системы «гидратированное масло - фосфолипидная эмульсия» на эффективность отделения фосфолипидной эмульсии седиментацией.
Разработаны режимы и технологическая схема получения гидратированного рыжикового масла и фосфолипидного концентрата. Масло насосом подается в теплообменник, где оно нагревается до оптимальной (для осуществления процесса) температуры. Затем в него добавляется расчетное количество горячей воды. Смесь интенсивно перемешивается в центробежном смесителе и подается в сепаратор. Поскольку фосфолипиды способны к гидратации, в результате интенсивного перемешивания масла с водой они мгновенно «всплывают», и дополнительного времени, а, следовательно, и оборудования для протекания реакции не требуется. Сепаратор применяется для непрерывного удаления гидратированных фосфолипидов.
В результате проведённых исследований определены оптимальные режимы гидратации. Исследовано влияние времени гидратации и количества гидратирующего агента на эффективность отделения фосфолипидной эмульсии. Анализ полученных данных показал, что выход фосфолипидов возрастает с увеличением количества гидратирующего агента.
Варьирование температуры гидратации проводилось в диапазоне температур от 30 до 90С. С повышением температуры от 30 до 60С масло становится менее вязким, в результате чего уменьшается время разделения системы «гидратированное масло - фосфолипидная эмульсия». Повышение температуры до 80-90С приводит к снижению выхода продукта вследствие пептизации фосфатидной эмульсии и растворению фосфатидов в масле.
В результате полученных данных установлено, что при оптимальном количестве воды 4% выделено максимальное количество фосфатидного концентрата — 9,5±0,5г/100г, при температуре процесса гидратации 60±2 С. Оптимальное время выдержки составляет 45-50 мин. после введения гидратирующего агента.
Щелочная нейтрализация проводится главным образом для удаления свободных жирных кислот и некоторых других примесей. Наличие свободных жирных кислот ухудшает пищевое достоинство масла. Кроме того, в маслах с повышенным содержанием свободных кислот находится заметное количество других примесей - продуктов более глубокого распада глицеридов. Для производства спредов растительные масла не должны содержать свободных жирных кислот более 0,5%.
Удаление свободных жирных кислот достигается при обработке масел водным раствором натриевой щёлочи. Щёлочь реагирует со свободными жирными кислотами, связывает их, образуя натриевые соли.
При обработке масел раствором едкой щёлочи она реагирует не только со свободными жирными кислотами, но и с другими примесями, имеющими кислую реакцию. Кроме того, образующиеся хлопья мыла поглощают и увлекают с собой часть красящих веществ масла. Таким образом, щелочная обработка является весьма эффективным методом очистки. В результате масла освобождаются не только от свободных жирных кислот, но и от других примесей, включая часть красящих веществ.
