Вступ

У теперішній час виробництво харчових поверхнево-активних речовин, у тому числі моноацилгліцеринів, основного представника даного класу речовин, широко розвинуте у зв'язку з великим їхнім використанням у харчовій промисловості. Моноацилгліцерини знаходять дуже широке застосування в таких областях промисловості, як: масложирова, косметична, молочна, виробництво морозива, харчоконцентратна, цукрова тощо.

У залежності від цільового призначення харчові ПАР мають широкий діапазон дії. Так, у виробництві маргарину вони використовуються у якості емульгаторів; у хлібопеченні – як покращувачі хліба; у цукровій промисловості – знижують піноутворення на різних стадіях виробництва й інтенсифікують процеси; значно зменшують утрати при холодильній обробці м'яса; збільшують терміни збереження плодоовочевої продукції при їхньому нанесенні у виді плівкового покриття і т.д.

1 Огляд вітчизняного та закордонного досвіду технології одержання харчових пар

1. Загальна характеристика харчових пар

Широке застосування поверхнево-активних речовин (ПАР) у всіх галузях промисловості і сільського господарства почалося з другої половини ХХ сторіччя. Велику роль відіграють ПАР у харчових галузях, вони використовуються в процесах виробництва і збереження харчових продуктів.

Поверхнево-активними речовинами називаються речовини, що знижують поверхневий натяг на межі розділу фаз, що дозволяє їх використовувати для одержання тонкодисперсних та стійких колоїдних систем. Молекули ПАР мають діфільну структуру, тобто складаються з гідрофільних і гідрофобних груп. Гідрофільні групи обумовлюють розчинність ПАР у воді, гідрофобні – у неполярних розчинниках. Оскільки вони розташовуються на поверхні розділу фаз, їхні основні фізико-хімічні властивості залежать від хімічної структури ПАР і співвідношення гідрофільних і гідрофобних груп. За типом гідрофільних груп розрізняються іонні і неіонні ПАР. Іонні ПАР дисоціюють у водних розчинах на іони, одні з яких поверхнево-активні, інші – навпаки. У залежності від знаку заряду поверхнево-активного іона, вони поділяються на аніонні, катіонні та амфотерні. Молекули неіонних ПАР не дисоціюють у розчині. У залежності від властивостей полярної групи за своєю токсичністю ПАР розташовуються в ряд:

(КПАР) > (АПАР) > (НПАР) > (АмПАР)

В основному харчові ПАР являють собою похідні одно- або багатоатомних спиртів, моно- або дісахаридів, структурними компонентами яких є залишки різних органічних кислот. В даний час харчові ПАР – один з найбільш розповсюджених і розвиваючихся класів хімічних продуктів.

Для цього класу ПАР останнім часом уведений термін "екологічно чисті ПАР", або "біопріоритетні", тобто такі, що не наносять шкоди живим організмам. Не завжди можна заздалегідь визначити, які з ПАР екологічно безпечні. В оцінці варто виходити з аналогій з відомими за біологічними діями ПАР, однак це не заміняє глибоких токсикологічних досліджень при синтезі нового харчового ПАР [1].

2. Застосування харчових пар

Лабораторією ПАР Московської філії ВНДІЖ разом з галузевими підприємствами розроблені такі харчові ПАР, як:

• моногліцериди різних марок (Е471);

• похідні моногліцеридів з лимонною, молочною, янтарною, оцтовою кислотами і фосфоліпідами (Е472c, Е472b, E472g, Е472а й Е471 Е322);

• ефіри полігліцерину (Е475);

• композиційні склади ПАР [2].

У харчових продуктах ПАР застосовуються в якості емульгаторів – композицій хімічних сполук, що використовуються для одержання тонкодисперсних стійких колоїдних харчових систем. Емульсії бувають прямими (олія у воді) і зворотними (вода в олії). Отже, їхні властивості і призначення неоднакові. Емульсії підрозділяються на розведені, концентровані та висококонцентровані. Емульсії – це термодинамічні хитливі системи, що мають значну вільну енергію. ПАР різноманітно впливають на емульгування: по-перше, сприяють диспергуванню, по-друге, утворюють захисні шари-оболонки, перешкоджаючи коалесценції. Адсорбційна оболонка є особливою фазою, що розділяє водну і масляну фази. Тип емульсії, що утворюється, залежить від величини поверхневого натягу по обидві сторони оболонки, яка згинається так, що сторона, яка володіє більш високим поверхневим натягом, стає увігнутої і прагне обволікати рідину.

Руйнуються емульсії внаслідок того, що поділяюча фази плівка прагне придбати меншу вільну енергію за рахунок скорочення поверхні.

Для одержання термодинамічно стійкої емульсії необхідно враховувати особливість способу її приготування. Краплі заданих розмірів можуть бути отримані двома різними способами. Один полягає у вирощуванні крапель з малих центрів каплеутворення, інший – у подрібненні великих крапель. Для оцінки стабілізуючої здатності ПАР стійкість емульсії визначається часом її життя. Вимоги до стабільності емульсій залежать від їхнього призначення. Харчові емульсії повинні бути стійкі протягом тривалого часу, при цьому емульгатори, які використовуються, повинні забезпечувати системі оптимальні задані властивості, а кількість ПАР, необхідна для стабілізації, повинна бути мінімальною.

При виготовленні продуктів харчування ПАР можуть використовуватися в якості солюбілізаторів. Солюбілізація – мимовільне розчинення поверхнево-активними речовинами рідких, твердих або газоподібних речовин, у звичайних умовах малорозчинних у дисперсному середовищі, з утворенням термодінамично стабільного колоїдного розчину.

Основними факторами, що визначають солюбілізаційну здатність ПАР, є структура самого ПАР, структура солюбілізату, фазовий стан солюбілізату, температура розчину, вплив добавок.

Гелеутворювачі, уведені в харчову систему, зв'язують воду, у результаті чого в'язкість харчової колоїдної структури збільшується. Ефект гелеутворювання визначається хімічною структурою харчової добавки, що вводиться. Гелеутворювачами прийнято вважати речовини, що додають продуктові властивості структурованого високодисперсного середовища, що заповнює пори, які утворені частками дисперсної фази. Це натуральні природні речовини рослинного або тваринного походження, а також речовини, одержані напівсинтетичним чи синтетичним шляхом [3].

В останні роки синтетичні ПАР усе ширше використовуються в складі харчових добавок. Харчові добавки – природні або синтетичні речовини, що цілеспрямовано вводяться в харчові продукти для додання їм заданих властивостей, і не уживані самостійно як харчові продукти або звичайні компоненти їжі.

Харчові добавки можуть вноситися в продукт на різних етапах його виробництва, збереження і транспортування для поліпшення або полегшення технологічного процесу, збільшення стійкості продукту до різних видів псування, збереження структури і зовнішнього вигляду продукту. Харчові добавки можуть залишатися в продуктах цілком або у виді речовин, що утворилися в результаті хімічних взаємодій з компонентами харчових продуктів. Харчова добавка безпечна, якщо в неї відсутні гостра і хронічна токсичність, канцерогенність, коканцерогенність, мутагенність, тератогенність.

Останнім часом з'явилася велика кількість комплексних харчових добавок. Це виготовлені промисловим способом суміші харчових добавок однакового або різного технологічного призначення, що особливо широко застосовуються в галузях харчової промисловості [3].

Перше і чільне місце серед біопріоритетних ПАР, що виробляються масложировою промисловістю, займають моноацилгліцерини. Моноалицгліцерини знаходять дуже широке застосування в самих різних областях харчової індустрії:

• виробництво маргаринів різної жирності і функціонального призначення;

• молочна промисловість, виробництво морозива;

• виробництво борошняних кондитерських виробів (бісквіти, печиво, кекси);

• виробництво цукру;

• харчоконцентратна промисловість;

• косметичне виробництво (креми і фарби для волосся) тощо [4].