Основы ПрОцессов и виды оборудования для кристаллизации, декристаллизации и пластификации жировой продукции

Кристаллизация как технологический процесс широко используется при производстве жировых смесей и жиросодержащих эмульсий различной жирности (масла сливочного, жиров свиного и говяжьего, маргаринов, а так-же жиров кулинарных, хлебопекарных и кондитерских).

Анализ литературных источников по проблемам кристаллизации жировых продуктов показывает, что этот процесс связан с образованием центров кристаллизации и ростом кристаллов [12, 46, 56–58]. Способность жировых продуктов кристаллизоваться в значительной мере зависит от температуры кристаллизации (плавления). Механизм образования центров кристаллизации (зарождения кристаллов) в объеме переохлажденных жировых компонентов имеет объяснение, основанное на теории гетерофазных флуктуаций вблизи точки плавления вещества. При охлаждении возникают местные и временные флуктуации, которые представляют собой скопления с ориентированным расположением молекул – подобие кристаллической решетки. Состояние этих скоплений неустойчивое: наряду с образованием наблюдается и их распад. Возникшее структурное образование становится катализатором роста кристалла.

Основные элементы жировых кристаллов строятся из расположенных друг возле друга молекул триглицерида, различающихся модификацией и температурой кристаллизации (плавления). В числе форм кристаллов две являются метастабильными, их называют модификациями  и , и одна стабильной – модификация .

Модификация  представляет собой гексагональные кристаллы с рых-лой структурой, модификация  – орторомбические кристаллы, модификация  – триклиновые кристаллы.

Наряду с полиморфным характером, триглицериды обладают моно-тропными свойствами перехода в другие полиморфные формы только в од-ном направлении – в направлении образования более стабильных форм в виде перехода  →  → , а не наоборот. В первой фазе кристаллизации, когда в процессе переохлаждения частицы из жидкого состояния переходят в мазеобразное, из трех основных модификаций кристаллов жиров в боль-шей степени склонны к переохлаждению кристаллы  и ; выделение кристаллов начинается сразу же, как только в процессе охлаждения достигается температура затвердевания. Однако модификация  очень нестабильна и довольно быстро преобразуется в . Эта модификация кристаллов имеет более высокую температуру затвердевания и наиболее характерна для маргариновой продукции в обычном состоянии. Значительно медленнее происходит преобразование из -формы в -форму.

Рассмотренные преобразования в значительной степени влияют на свойства жировой продукции при ее производстве и хранении. В процессе быстрого охлаждения жировых смесей и эмульсий и образования кристаллической структуры в виде модификации за 1–2 мин следует ее преобразование в  (преобразование может длиться от нескольких секунд до нескольких минут).

Для жирового сырья и жировых продуктов следует учитывать наличие значительного числа жировых компонентов с различной температурой кристаллизации (плавления), а также многообразие триглицеридного состава каждого жирового компонента. Процесс кристаллизации связан с режимами полиморфного преобразования в зависимости от скорости охлаждения, а также скорости и степени кристаллизации.

Кристаллизации подвергаются молекулы триглицеридов, состоящие из жирных кислот с прямыми цепями из 12–22 атомов углерода, в основном из 16–18 атомов углерода.

В представлении построения кристаллической решетки для жирового сырья и жировых продуктов следует учитывать наличие значительного чис-ла жировых компонентов, имеющих разную температуру кристаллизации (плавления), а также многообразие триглицеридного состава каждого жирового компонента и свойственный только им кристаллизационный рост при различных режимах полиморфного преобразования в зависимости от скорости охлаждения, скорости и степени кристаллизации.

Сразу после переохлаждения жировые продукты поступают в кристаллизатор или декристаллизатор, где процесс кристаллизации стабилизируется и продукт подвергается пластификации перед расфасовкой его в пачки или короба и пластиковую тару.

Известно также влияние механических воздействий на эффективность процесса декристаллизации, так как они могут вызывать изменения характеристик продукта, таких, как вязкость, и влиять на диффузионные процессы, связанные с возникновением центров кристаллических образований. Повышение пластичности достигается путем перетирания или измельчения крупных конгломератов твердых триглицеридов. Обычно этот процесс называют рекристаллизацией [32].

В соответствии с технологическим регламентом для производства маргаринов, жировых смесей и паст на линиях производительностью 1,0–5,0 т/ч температура жиросодержащих эмульсий при поступлении в кристаллизатор или декристаллизатор должна находиться в пределах 10–14 С; при выработке продукции для расфасовки в пачки, а также при расфасовке блоками в короба или пластиковую тару (баночки, коробочки и др.) – 14–20 С.

Таким образом, при выборе кристаллизационного оборудования, а так-же оборудования для декристаллизации и пластификации необходимо учитывать кинетические особенности и массообменные закономерности процессов кристаллизации жировых продуктов.