Контрольная по технологии производства продуктов на основе жиров

    1. Адсорбционная рафинация  - назначение процесса. Пигменты растительных масел и жиров их краткая характеристика, влияние на качество и технологические свойства масел. Сущность процесса отбеливания. Характеристика адсорбентов, требования к ним, активация адсорбентов. Технологическая схема отбелки. 

    Природные масла и жиры всегда содержат пигменты, окрашивающие их в специфический  цвет. Так, присутствующие в масле  каротиноиды придают им окраску от желтого (ксантофиллы) до красного цвета (каротины), особенно (b-каротин), хлорофиллы – зеленую, госсипол в хлопковом масле – темно-коричневую окраску.

    Каротиноиды достаточно устойчивы к щелочам, поэтому в большей своей части сохраняются в нейтрализованных маслах. Незначительное осветление происходит в результате адсорбции каротиноидов соапстоком только при нейтрализации концентрированными растворами щелочей. Каротиноиды активно адсорбируются на поверхности твердых адсорбентов, это свойство положено в основу технологии удаления их из масел.

    Хлорофиллы, в отличие от каротиноидов, взаимодействуют со щелочью, омыляются с образованием ряда соединений, в том числе и щелочных солей хлорофиллов, однако щелочной рафинацией нельзя полностью удалить хлорофиллы из масла.

    Эти две группы пигментов в основном присутствуют в маслах совместно, их соотношение и определяет специфическую  окраску масла. Так, в подсолнечном, соевом и некоторых других маслах в большом количестве присутствуют каротиноиды, маскируя цвет хлорофиллов, придавая маслу окраску от красного до желтого цвета. В рапсовом, льняном и других подобных маслах, наоборот, превалирует окраска, имеющая зеленый оттенок из-за содержания в большем количестве хлорофиллов.

    В хлопковом масле много других пигментов, в том числе каротиноидов и хлорофиллов, но специфическую его окраску от коричневой до черной определяет госсипол и всевозможные формы его изменений и превращений.

    Так как рафинированные масла и саломасы, приготовленные на их основе, должны быть светлыми, возникает необходимость дополнительной их обработки для снижения цветности. Это особенно важно при выработке маргарина, так как используют специальные красители, придающие этому продукту цвет, свойственным летнему сливочному маслу.

    Помимо  основного назначения адсорбционной  очистки (удаление пигментов) она решает не менее  важные задачи разрушения и удаления из масел продуктов окисления, следов фосфорсодержащих веществ, снижения остаточного содержания металлов.

    Для удаления из масел окрашивающих соединений в технологии рафинации используют метод адсорбционной очистки. Обработка высокодисперсными адсорбентами становится важнейшей стадией очистки растительных масел, природных и гидрированных жиров и жирных кислот от пигментов, следовых количеств фосфолипидов, соединений серы, солей жирных кислот (мыл со щелочными и другим металлами), а также основных продуктов окисления.

    Адсорбция – это процесс концентрирования вещества из раствора или газа на поверхности твердого тела или жидкости. Адсорбция происходит под действием молекулярных сил на поверхности адсорбента и ведет к уменьшению свободной поверхностной энергии.

    Прочность связывания и избирательность адсорбции  зависят от природы и строения адсорбируемых веществ, природы  и строения адсорбента. Неполярные (малополярные) соединения нормального строения лучше адсорбируются на неполярных адсорбентах (отбельная земля Bent Actigel), например углях, в то время как молекулы с разветвленными цепями или непредельными связями и другие более полярные соединения лучше адсорбируются на полярных адсорбентах (отбельная земля Suprefast M1FF и адсорбент F 160).

    Природа и строение окрашивающих веществ  в жирах различны, однако они все обладают определенной степенью полярности, поэтому для адсорбционной рафинации обычно применяют полярные адсорбенты, обладающие достаточной избирательностью и активностью. Для этой цели используют специальные активные отбеливающие глины, получаемые из природных бетонитовых глин (алюмосиликатов), активированные минеральными (серной, соляной) кислотами, реже – активированные угли и др. В последние годы используют высокоактивные адсорбенты.

    Основными компонентами бетонитовых глин являются минералы монтмориллонит и бейделит. Схематично структура природного алюмосиликата на примере ячейки монтмориллонита выглядит следующим образом:

    Одна  часть ячейки — I состоит из водородного иона, присоединенного к комплексному иону алюминия. Такая комбинация создает на поверхности кислотное соединение HАlO₂. Другая часть ячейки — II состоит из гидроксида кремния, связанного с кислородом кислотного комплекса алюминия. Эти активные центры и обеспечивают прохождение основных процессов отбеливания.

    Установлено, что адсорбционной (отбеливающей) способностью обладают только алюмосиликаты, содержащие обменные катионы Al³⁺, H⁺, и природа активных центров связана с этими компонентами.

    Адсорбция красящих веществ, фосфолипидов, остатков мыла и других соединений протекает преимущественно как хемосорбционный процесс, в котором большую роль играет водородная связь. Эти связи могут образовываться не только непосредственно с алюмосиликатным скелетом, но и с адсорбированными на его поверхности веществами, в первую очередь с водой. Поэтому оптимальное количество воды на поверхности адсорбента играет положительную роль.

    Адсорбенты, применяемые в масложировой промышленности, должны удовлетворять следующим требованиям:

    иметь высокую адсорбционную емкость  и активность, чтобы при меньшем  количестве адсорбента достичь при  отбеливании высокого эффекта;

    иметь развитую поверхность (пористость) и  значительное количество активных центров;

    иметь невысокую маслоемкость (количество масла в процентах, удерживаемое адсорбентом);

    не  вступать в химическое взаимодействие с триглицеридами масел;

    легко отделяться от масла отстаиванием или  фильтрованием.

    Природные бентонитовые глины (алюмосиликаты состава Al₂О₃ × nSiO₂) имеют соотношение между оксидами алюминия и кремния от 1 : 2 до 1 : 4, они малоактивны и для повышения активности их подвергают специальной обработке – активации. Активацию природных глин осуществляют кислотой, а затем обработкой при температуре около 200°С.

    При кислотной обработке достигается  увеличение дисперсности материала, размельчение частиц монтмориллонита при сохранении его структуры, полное разрушение мелких кристаллов, обогащение адсорбента кремнеземом, удаление из кристаллической решетки катионов Са²⁺, Mg⁺², Na⁺, К⁺. При термической активации удаляются также молекулы воды и посторонние загрязняющие аморфные вещества, что способствует увеличению удельной поверхности и активности адсорбента.

    В масложировой промышленности ранее  использовали активированную глину (асканит) маслоемкостью не более 75%, а также импортные глины. Активированные угли хорошо удаляют из масел каротиноиды и хлорофиллы. Они трудно отделяются при фильтровании. Поэтому рекомендуется при необходимости применять для отбеливания смеси глины и угля (отбельная земля Bent Actigel).

    Эффективность процесса отбеливания определяется цветностью жиров, количеством используемого  адсорбента, количеством отходов, потерь и выходом отбеленного масла.

    Количество  адсорбента зависит от содержания в  масле красящих веществ, требуемой  степени осветления и колеблется от 0,2 до 4%.

    К сожалению, в России нет промышленного  производства качественных адсорбентов, поэтому большой интерес представляют зарубежные образцы, поступающие на предприятия отрасли.

    Адсорбционные характеристики отбельных земель зависят от свойств исходной бентонитовой глины, степени кислотной активации, профессионализма изготовителя и пр. Учитывая эти факторы и потребности рынка, фирмы-изготовители отбельных земель поставляют широкую гамму адсорбентов, как общего назначения, так и специальных для определенных групп масел или жиров и определенного фильтрационного оборудования.

    Отбельная земля  Suprefast M1FF и адсорбент F 160 снижает содержание катионов металлов, в том числе и тяжелых, что позволяет полностью освободиться от оставшихся после промывки мыл и повысить стойкость масел к окислению. Отбельная земля Suprefast M1FF и адсорбент F 160 благодаря высоким дренажным свойствам обеспечивает повышение скорости фильтрования. Невысокий удельный расход адсорбента, его умеренная маслоемкость обеспечивают снижение отходов жира с отработанным адсорбентом.

    При отбеливании в присутствии активной глины наблюдается частичная  изомеризация и образование некоторого количества триглицеридов, содержащих кислоты с сопряженными связями, что приводит к снижению качества и стойкости отбеленных масел при хранении. Это, а также высокая маслоемкость, вызывают необходимость (по возможности) снижать количество отбельной глины. Продолжительность процесса составляет 10–30 мин, при более длительном контакте адсорбента и масла последнее может окислиться, приобрести землистый привкус.

    Важное  значение имеет подготовка масел к адсорбционной очистке. Наличие в них мыл, фосфатидов и других примесей приводит к их активной адсорбции, что вызывает увеличение расхода адсорбентов и повышение себестоимости готовой продукции. Поэтому экономически целесообразно передавать на абсорбционную очистку масла с минимальным содержанием примесей, что достижимо на предыдущих стадиях очистки.

    Отбеливанию с помощью отбельной земли  Suprefast M1FF и адсорбента F 160 подвергают масла после тщательной гидратации, нейтрализации, промывки и сушки. Для снижения окисления масел адсорбенты перед вводом рекомендуется вакуумировать, и сам процесс отбеливания проводить под вакуумом.

    В периодических схемах рафинации  жиров адсорбент под вакуумом подают в вакуум-сушильный отбельный  аппарат при температуре 90...95 °С. После перемешивания адсорбент  отфильтровывают на фильтр-прессах.

    В нашей стране и за рубежом широко применяют установки непрерывного отбеливания, в состав которых входят различные по конструкции герметические  фильтры с механизированной выгрузкой осадка.

    Для всех схем общими являются следующие  стадии процесса:

• приготовление концентрированной масляной суспензии адсорбента;
• деаэрация, предварительное и окончательное отбеливание;
• отделение адсорбента на двух или более циклично работающих фильтрах.

    Количество  отбельной земли составляет 0,3–2 % от массы масла, температура отбеливания – 75...80 °С, давление в отбельных аппаратах – 4 кПа. 

    Схема непрерывной отбелки  фирмы "Альфа-Лаваль".

    Этой  фирмой разработана схема отбелки  с использованием фильтров "Фунда" большой мощности, что позволило увеличить производительность линии до 12 т/ч. Особенностью этой линии является применение одностадийного отбеливания. Основной аппарат имеет цилиндрическую форму с коническим днищем и сферической крышкой. В верхней части расположены четыре ввода для отбеливаемого масла (3) и штуцер (5) для подключения к вакуумной системе. Аппарат разделен на 4 секции, в которых происходит деаэрация масла, смешение его с отбеливающей глиной и собственно отбелка. Процесс осуществляется при непрерывном перемешивании мешалками (2) , перелив из секции в секцию происходит через воронки (6) . В каждой секции установлены регулирующие вентили (1) . Отбельная земля из бункера вводится через дозирующую камеру (4).

    Рис. 1. Технологическая схема отбелки  масел (жиров) фирмы "Альфа-Лаваль".

    Рафинированное  масло из накопительного бака насосом (1)  через пластинчатый подогреватель (2) подается в отбельный аппарат (3) . Температура нагрева масла  поддерживается на заданном уровне регулятором  температуры. Отбеливающая глина из бункера (6) поступает через деаэрационную камеру (5) в специальную дозирующую камеру (4). При сигнале низкого уровня глины в деаэрационной камере (5) включаются вибраторы, расположенные на бункере и наполнительный клапан открывается. Глина поступает в деаэрационную камеру, а затем через определенный интервал времени, установленный на реле, в дозирующую камеру (4) и в отбельный аппарат (3). Расход отбельной глины регулируется автоматически регулятором, сблокированным с регулятором подачи масла. При увеличении подачи масла увеличивается ввод отбеливающей глины. Процесс осуществляется при непрерывном перемешивании суспензии в трех секциях мешалками.

    Из  последней, нижней, секции суспензия  отбеленного масла насосом (16) подается в один из двух дисковых фильтров (9). Первые мутные порции масла возвращаются в отбельный аппарате Профильтрованное масло насосом (12) через холодильник (11) поступает в сборный резервуар.

    Отбельный аппарат и фильтры подключены к вакуумной системе через  ловушку (7) и конденсатор (8), вода из конденсатора сливается в коробку (10). После остановки фильтра на регенерацию осадок на дисках последовательно продувают паром и горячим воздухом. Водно-жировая эмульсия через сепаратор для пара (14) поступает в жироловушку (13). Масло выкачивается насосом (15) в бак сборного жира. Время деаэрации и отбелки 20—-25 мин. Содержание жира в глине после обезжиривания до 15%. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    3. Показатели качества туалетного и хозяйственного мыла. 

    Одним из основных показателей качества всех видов мыл является содержание жирных кислот. Для определения товарной полноценности мыла введен показатель «качественное число».

    Качественное  число КЧ— это гарантируемое  изготовителем количество жирных кислот в куске мыла номинальной массы. Его определяют по формуле:

    КЧ = тЖКПО0,

    где т — масса куска мыла, г; ЖК—  содержание жирных кислот, %; КЧ— содержание жирных кислот в куске, г.

    Согласно  государственному стандарту качественное число для куска хозяйственного 60%-ного мыла массой 400 г равно 240±6 г; -для 72 %-ного (масса куска 250 г) — 180±4 г. Для туалетных мыл детской группы и I—III групп массой куска 100 г качественное число равно 75± 1 г, для 80 %-ного — 80±1.

    Для получения качественного числа  в зависимости от содержания жирных кислот в мыле регулируют массу куска  мыла.

    Важным  показателем качества мыл является температура застывания жирных кислот, выделенных из мыла (титр). Для хозяйственных  мыл титр находится в пределах 35—42 °С, а для туалетных — 36—41 °С. Снижение титра приводит к повышению  растворимости мыла и неэкономному его расходованию, а повышение  — к уменьшению растворимости  и ухудшению моющего действия мыла.

    Содержание  свободной едкой щелочи не должно превышать в хозяйственном мыле 0,2%, в туалетном — 0,1 %; содержание углекислой соды в хозяйственном мыле должно быть до 1 %.

      При вводе в рецептуру мыла  синтетических жирных кислот  фракции Сю—Cie (кокосовая фракция) к норме расхода жирных кислот на 1 т мыла добавляются дополнительные потери жирных кислот в зависимости от количества вводимых СЖК кокосовой фракции.

    В туалетном — до 0,3%. Увеличение содержания щелочи по сравнению с нормой вызывает сухость кожи, приводит к разрушению ткани и пр. С другой стороны, наличие  небольшого количества свободной щелочи способствует полноте омыления жира и предохранению мыла от прогоркания.

    В туалетном мыле ограничивают также  содержание хлористого натрия, которое  не должно превышать 0,7 %. Превышение этой нормы ухудшает пластичность мыла, приводит к появлению трещин на поверхности  мыла при его механической обработке.

    Йодное  число туалетных мыл во избежание  прогоркания не должно быть больше 55—60% 12.

    Содержание  неомыляемых органических веществ и неомыленного жира для хозяйственных мыл составляет 2—3,5%, для туалетных— 1—2 % к массе жирных кислот.

    Существенным  показателем качества мыла является его пенообразовательная способность в водном растворе, которая характеризуется высотой столба пены, образующейся при встряхивании 0,5 %-ного водного раствора мыла. Первоначальный объем пены для хозяйственных мыл должен быть не менее 300 мл, для туалетных — 300—350 мл. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    2. Маргарин - пищевая  ценность, ассортимент.  Состав маргаринов, количество и назначение  отдельных рецептурных  компонентов. 

    Маргарин - продукт на основе растительного масла, воды, эмульгаторов с добавлением ароматизаторов. Во многих странах маргарин является самым продаваемым продуктом в своей категории, хотя сливочное и оливковое масло также прочно удерживают свои рыночные позиции. В качестве твёрдого кулинарного жира маргарин широко используется в качестве ингредиента для приготовления многих блюд.

• В просторечии и в скрытой рекламе маргарин также часто называют маслом (например, «Лёгкое масло»), однако законодательно в большинстве стран на упаковках не разрешается называть маргарин маслом.

    Маргарин  является жировым продуктом высокой  пищевой ценности, близким к сливочному маслу по структуре, химическому  составу, усвояемости и энергетической ценности.

    Маргариновая  продукция разделяется на две  основные группы: маргарины и жиры. Первая группа включает маргарины, основные виды которых содержат около 82 % жира и 17% воды. Маргарины бывают столовые для приготовления пищи в домашних условиях и для промышленной переработки  и общественного питания. К столовым маргаринам относятся «Сливочный», «Молочный», «Эра» и др. Маргарины  для промышленной переработки и  общественного питания - это кондитерский, жидкий для хлебопекарной промышленности, безмолочный и др.

    Вторая  группа маргариновой продукции - это  безводные кондитерских, хлебопекарные  и кулинарные жиры, используемые на предприятиях пищевой промышленности и общественного питания, в домашних условиях. Вырабатываются кондитерские жиры для печенья, для шоколадных изделий и конфет, для вафельных  и прохладительных начинок и  т. д. Основным видом хлебопекарных  жиров является жир с фосфолипидами для хлебобулочных изделий. 

   Таблица 4.1

   Пищевая ценность жиров.

   Пищевая ценность жиров определяется их энергетической ценностью и физиологическим  действием. Энергетическая ценность и  усвояемость некоторых жиров  приведены в табл. 4.1.

   Как видно из табл. 4.1, маргарин по усвояемости  не уступает молочному жиру, а по энергетической ценности стоит выше его.

   Установлено, что лучше усваиваются организмом те жиры, которые находятся в состоянии тонкой эмульсии. Па усвояемость также влияют температура плавления жира, его вкус и запах, поэтому используемая для производства маргарина жировая смесь (жировая основа) подбирается таким образом, чтобы температура плавления готового продукта была в пределах 31—34°С.

• Пищевая ценность жиров и продуктов, полученных на их основе, зависит от жирнокислотного и глицеридного состава жира при наличии в нем комплекса физиологически активных веществ, таких, как фосфатиды, жирорастворимые витамины, стеролы, каротиноиды и др. Высока физиологическая ценность содержащихся в глицеридах высоконепредельных эссенциальных жирных кислот, например линолевой, из которой в организме синтезируется арахидоновая кислота.

   В результате многолетних биологических  исследований во ВНИИЖе показано, что одним из важнейших требований к диетическим пищевым жирам, предназначенным для лиц с нарушением жирового обмена и больных атеросклерозом, является повышенная концентрация в жирах линолевой кислоты (до 40 %). Было также установлено, что не только абсолютное количество линолевой кислоты служит критерием эффективности пищевых жиров, но и ее сочетание с другими кислотами.

   Природа содержащихся в жирах насыщенных кислот также влияет на характер их биологического действия.

   Применение  натуральных растительных масел  ограничено из-за жидкой консистенции, что не позволяет использовать их в хлебопекарной и кондитерской промышленности.

   Этих  недостатков лишена маргариновая продукция. При ее производстве, изменяя рецептуру  и технологию изготовления, можно  получить широкий ассортимент продукции  заранее заданных свойств и назначения. Приближаясь по составу и структуре  к сливочному маслу, маргарины превосходят  его по содержанию полиненасыщенных кислот. Недостатком рафинированных жиров, используемых для получения  маргарина, является отсутствие витаминов. Однако некоторые виды маргариновой продукции витаминизируют.

   Таким образом, производство и использование  маргарина позволяет решить проблему направленного и сбалансированного  жирового питания людей различного возраста, а также диетического питания, в первую очередь с целью нормализации широко распространенных нарушений  липидного обмена (атеросклероз, ишимическая болезнь, ожирение, гепатит и др.). 

   Маргарин  состав.

   В состав маргарина входят натуральные  и гидрогенизированные растительные и животные жиры в различных соотношениях. Маргарин является продуктом с заданными свойствами, что позволяет изменять рецептуру для получения продукции с различными свойствами. В состав маргарина для улучшения его вкусовых качеств могут входить сухое молоко, сыворотка, соль, сахар, ароматизаторы, красители и другие пищевые добавки .

Ассортимент маргарина.

Маргарин  в зависимости  от назначения подразделяется на :

• бутербродный
• столовый
• для промышленной переработки

Виды  маргарина в зависимости  от консистенции :

• твердый брусковый
• мягкий наливной
• взбивной

Виды  маргарина в зависимости  от массовой доли жира :

• высокожирный 80—82% жирности
• с пониженной жирностью 65—72% жирности
• низкокалорийный 40—60% жирности, к этой группе относятся спреды .

   Маргариновая  продукция подразделяется на маргарины, представляющие собой подобно сливочному маслу эмульсию жира с молоком  или водой, и жиры кондитерские, хлебопекарные  и кулинарные с содержанием жира до 99,7 %.

   Маргарины в зависимости от назначения и  рецептуры подразделяются на следующие  группы: столовые и марочные (бутербродные); для промышленной переработки и  сети общественного питания; с вкусовыми  добавками.

   За  рубежом для приготовления хлеба, кексов, бисквитов, а также для  жарения изготовляют газонаполненные  жиры (шер-тенинги).

   Ассортимент вырабатываемой маргариновой продукции  насчитывает более 50 наименований, в торговой сети реализуется 17 видов  маргарина, в том числе 5 марочных. Комбинируя жировые составы, полученные различными методами технологической  обработки (гидрогенизацией, переэтерификацией), маргариновая промышленность вырабатывает разнообразные виды кондитерских, хлебопекарных жиров со специфическими технологическими свойствами.

   Назначение  маргаринов определяет их товарную форму: они могут быть твердыми, мягкими (наливными) и жидкими. Мягкие маргарины  сохраняют пластические свойства при  низких положительных температурах, что позволяет применять их как  бутербродные жиры. Жидкие маргарины  используются при хлебопечении, при  производстве мучных кондитерских изделий.

   Столовые  маргарины применяются в качестве бутербродного продукта, а также  для приготовления кондитерских и кулинарных изделий. Столовый (молочный), «Новый», «Эра», сливочный маргарины  изготовляются с содержанием  жира не менее

   Подготовка  рецептурных компонентов  подготовка компонентов  жировой основы.

   Хранение  и подготовка жиров. Рафинированные жиры нестойки при хранении, так  как из них удалено основное количество природных антиокислителей. Поэтому рафинированные дезодорированные жиры хранят не более 24 ч и раздельно по видам.