4.1.3. Степень кристаллизации пищевых жировых компонентов в области фазовых переходов

Характеристика степени кристаллизации жировых веществ определяется пропорцией твердых и жидких компонентов для области заданных температур фазовых переходов.

В настоящее время широко используются расчетные методики для определения твердой фазы жировых веществ с учетом результатов дилатометрических исследований [22, 31, 56].

Известно определение содержания твердой фазы графическим пост-роением кривой зависимости объемного расширения жиров от температуры, которое равно отношению изменения удельного объема при частичном отвердевании к изменению удельного объема при полном отвердевании, т. е.

Х = (V₁ – V₀) / (V₁ – V₂), (4.11)

где Х – содержание твердых глицеридов; V₀ – удельный объем в искомой точке, определяемый из опыта; V₁, V₂ – удельные объемы жидкой и твердой фаз, которые определяются экстраполированием в область переходного состояния.

В работе [31] рекомендована формула для расчета массовой доли твердых глицеридов (триглицеридов):

Х = (4.12)

где V – изменение объема жира, определяемое по разности уровней запирающей жидкости в капилляре дилатометра при измеряемых температурах t₁ и t₂, мм³; m – масса жира, г; 0,83 – температурный коэффициент объемного расширения жира, мм³/(гС); t₁ – начальная температура,С; t₂ – заданная температура жира, при которой определяется содержание твердой фазы, С; К = 100 – изменение объема 1 г жира при фазовом переходе, мм³ /г.

Для применения в исследовательской практике расчетов по формуле (4.12) следует прежде всего учитывать основные упрощения, которые приняты в данной методике расчета, что ограничивает возможности по их использованию. Это относится главным образом к определению содержания твердых триглицеридов, для интервала измерения от 5 до 50 % и только в области положительных температур (выше 0 С), а также к условию принятия постоянной средней величины коэффициента объемного расширения для любого жирового компонента в жидком состоянии, равной значению 0,83 мм³/(гС).

По результатам исследований степени кристаллизации молочного жира рекомендуется расчетная формула

Х = {[(V / m) – _ж (t₂ – t₁)] / 100 – [(t₂ – t₁) (_ж – _т)]} 100, (4.13)

где _ж и _т – коэффициенты расширения жидкого и твердого жиров, мм³/(гС); 100 – полное расширение жира при плавлении, мм³/г.

Для расчета по формуле (4.13) требуется экспериментальное изучение конкретных значений коэффициентов _ж и _т для требуемого интервала температур. Это вызывает значительные трудности при определении зна-чений _т и V ввиду использования трудоемких методик измерения, что в значительной степени ограничивает применение предлагаемой расчетной методики.

Другой известный метод определения величины жидкой фазы в жировых продуктах был применен на основе полученных значений энтальпий жировых компонентов с помощью калориметрических методов исследований в области температур фазовых превращений [28]. Степень содержания жидкой фазы определялась графическим построением, производилось линейное экстраполирование нелинейных зависимостей энтальпий в области фазовых превращений, что является основным недостатком для использования в расчетных методиках, как и при использовании графической экстраполяции удельных объемов по формуле (4.11).

При калориметрическом методе исследования жиров и масел в наибольшей степени приемлемой формой расчета содержания твердой фазы является использование расчетного метода, предложенного в [60], по которому степень кристаллизации определяется из соотношения

К = (4.14)

где i и i – энтальпии на границах фазового перехода; i_t – энтальпия жира при конкретной температуре; t и t – значения температур на границах фазового перехода; с₀ – собственная удельная теплоемкость жира.

Подобная модель расчета степени кристаллизации К (%) реализована при определении удельной теплоемкости, энтальпии и теплоты кристаллизации для жиров, масел и жировых композиций с помощью следующего соотношения параметров для заданной температуры t [61]:

К = 1 –  100, (4.15)

где H_ф.п – значение энтальпии фазового перехода для заданной температуры; а, с₀, t – характеристики расчетного коэффициента, удельной теплоемкости и температуры на границе фазового перехода из твердого состояния; L_ф – теплота фазового перехода.