Пищевая ценность масел и жиров

Растительные жиры и масла являются:

• обязательным компо­нентом пищи,

• источником энергетического и пластического ма­териала для человека,

• поставщиком ряда необходимых для него веществ, т. е. являются незаменимыми.

Рекомендуемое содержа­ние жиров в рационе человека (по калорийности) составляет 30...35 %, в среднем 33 %.

Длительное ограничение жиров в питании или систематическое использование жиров с понижен­ным содержанием незаменимых жирных кислот приводит к физиологическим отклонениям: на­рушается деятельность центральной нервной системы, снижается иммунитет, сокращается продолжительность жизни. Но избыточное потребление жиров также нежелательно, оно приводит к ожирению и сердечно-сосу­дистым заболеваниям.

Наиболее важные источники жиров в питании - раститель­ные масла (в рафинированных маслах 99,7...99,8 % липидов), сливочное масло (61,5...82,5 % липидов), маргарин (до 82 % ли­пидов), кулинарные жиры (99 %).

В питании имеет значение не только количество, но и хими­ческий состав липидов, особенно содержание полиненасыщен­ных (линолевой, линоленовой, арахидоновой) кис­лот. Линолевая и линоленовая кислоты не синтезируются в ор­ганизме человека, арахидоновая — синтезируется из линолевой кислоты. Поэтому они получили название незаменимых кислот.

Ненасыщен­ные жирные кислоты участвуют в построении клеточных мем­бран, в синтезе простагландинов (сложные органические соеди­нения, которые участвуют в регулировании обмена веществ в клетках, кровяного давления, агрегации тромбоцитов), способст­вуют выделению из организма избыточного количества холесте­рина, предупреждая и ослабляя атеросклероз, повышают эластич­ность стенок кровеносных сосудов.

Биологическая активность указанных кислот неодинакова. Наибольшей активностью обладает арахидоновая кислота, высо­кой — линолевая, активность линоленовой кислоты значительно (в 8... 10 раз) ниже линолевой.

Среди продуктов питания наиболее богаты полиненасыщен­ными кислотами растительные масла, в которых содержание ли­нолевой кислоты составляет 50...60 %, значительно меньше ее в маргарине — до 20 %, крайне мало в животных жирах (в говя­жьем жире 0,6 %). Арахидоновая кислота в продуктах питания содержится в незначительном количестве.

ПОЛУЧЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ

Технология производства растительных масел включает в себя операции:

• подготовки семян к хранению и хра­нение семян;

• подготовительные операции, связанные с подго­товкой семян к извлечению масла;

• операции прессования и экстракции масла,

• первичной и комплексной очистки масла,

• переработки шрота (рис. 89).

При переработке масличного сырья, не требующего отделения семенной (или плодовой) оболочки от ядра семян, исключаются операции обрушивания и отделения оболочки.

Сушка и хранение масличного сырья.

Семена большинства масличных растений поступают после уборки на хранение с содержанием влаги, превышающим опти­мальные значения для хранения и технологической переработки.

Для хранящихся семян характерен дыхательный газообмен. Дыхание требует расхода за­пасных веществ семян, в первую очередь липидов или масла. Поэтому в ходе хранения масличность семян снижается, в масле растет содержание свободных жирных кислот и продуктов их окисления.

Интенсивность дыхания зависит от содержания влаги в семе­нах, их температуры и газового состава атмосферы.

При подготовке масличных семян к хранению необходимо снизить их влажность до уровня ниже критической.

Наиболее распространенный метод снижения содержания влаги в семенах перед хранением — тепловая сушка, в процессе которой семена нагревают с помощью сушильного агента (обыч­но в смеси воздуха и дымовых газов). Высушенные семена затем охлаждают, продувая через них атмосферный воздух.

Для сушки семян широко применяют сушилки шахтного типа (ВТИ, СЗШ, ДСП).

Под влиянием тепловых воздействий в высушенных се­менах идут химические и био­химические процессы, улуч­шающие технологические свойства семян.

Обрушивание семян.

Запасы масла в тканях масличных семян и плодов распределены неравномерно: главная часть сосредоточена в ядре семян — в зародыше и эндосперме, плодовая и семенная обо­лочки содержат относительно небольшое количество масла.

Отделение оболочек от ядра складывается из:

• операции раз­рушения покровных тканей семян – обрушивания;

• после­дующего разделения полученной смеси - на ядро и шелуху (лузгу).

Важнейшее требование к операции обрушивания разрушение оболочки не должно сопровождаться дроблением или разрушением ядра. Плодовую оболочку подсолнечных семян разрушают на цент­робежной обрушивающей машине Р3-МОС (рис. 93), обеспечи­вающей однократный направленный удар семян о деку.

Качество обрушивания семян характери­зуется содержанием в ней нежелательных фракций:

• целых семян (целяк);

• разрушенных частично (недоруш);

• раздробленного ядра (сечка);

• масличной пыли.

Разделение рушанки на лузгу и ядро основано на различии в их размерах и аэродинамических свойствах. Поэтому сначала получают фракции рушанки, а затем в потоке воздуха рушанку разделяют на лузгу и ядро. Такой способ разделения рушанки применен в аспирационной семеновейке Р1-МСТ.

Качество работы рушально-веечного цеха оценивают по вели­чине остаточного содержания лузги в готовом ядре и потерям масла с отводимой из цеха лузгой.

Измельчение семян.

Для извлечения масла из семян необходи­мо разрушить клеточную структуру их тканей. Конечным резуль­татом операции измельчения является перевод масла, из клеток семян, в форму, доступную для дальнейших тех­нологических воздействий. Необходимая степень измельчения достигается путем воздействия ме­ханических усилий, производящих раздавливающие, раскалы­вающие, истирающие или ударные действия. Обычно измельче­ние достигается сочетанием нескольких видов указанных усилий.

Получаемый после измельчения семян материал называется мяткой. Хорошо измельченная мятка должна состоять из однородных по размеру час­тиц, проходящих через сито с отверстиями диаметром 1 мм, не должна содержать целых, неразрушенных кле­ток, и в то же время со­держание очень мелких (муч­нистых) частиц в ней должно быть невелико.

Для получения мятки при­меняют вальцовые станки типа ВС-5. Более совершенными являются четырехвалковый станок Б6-МВА и плющильно-вальцовый станок ФВ-600.

Извлечение масла.

Масло, адсорбированное в виде тонких пленок на поверхности частиц мятки, удерживается значитель­ными поверхностными силами. Для эффективного извлечения масла используют гидротермическую обработку мятки.

При увлажнении и последующей теп­ловой обработке мятки ослабевает связь липидов с нелипидной частью семян - белками и углеводами и масло переходит в от­носительно свободное состояние. Затем мятку нагревают до более высоких температур, заметно снижается вязкость масла, содержание влаги в мятке, происхо­дит частичная денатурация белков, изменяющая пластические свойства мятки. Мятка превращается в мезгу.

В производственных условиях приготовление мезги состоит из двух этапов:

• первый - увлажнение мятки и первоначальный подогрев осуществляется в инактиваторах или пропарочно-увлажнительных шнеках;

• второй этап - нагревание мятки до 105 °С и ее высушивание до конечного содержания влаги (5...6 %) - осуществляется в жаровнях различных конструкций. Мезга с такими характеристиками обеспечивает эффективный предварительный отжим масла на прессах. Жаровни для приготовления мезги по конструкции подразделяются на чанные, барабанные и шнековые.

Масло отжимается в шнековых прессах различных конструк­ций.

Мезга поступает в приемную часть ступенчатого цилиндра через питатель, захватывается там витками шнекового вала и перемещается вдоль него к вы­ходному отверстию. Давление, развиваемое шнековым прессом, достигает 30 МПа, степень уп­лотнения (сжатия) мезги 2,8...4,4 раза, продолжительность прессо­вания 78...225 с в зависимости от типа пресса.

Современный шнековый маслопресс РЗ-МОА-10 входит в со­став маслоотжимного агрегата РЗ-МОА.

Прессовым способом невозможно добиться полного обезжи­ривания мезги, так как на поверхности жмыха, выходящего из пресса, всегда остаются тонкие слои масла.

Единственным способом, обеспечивающим практически пол­ное извлечение масла, является экстракционный способ. Жмых перед экстракцией структурируют, при­давая ему структуру крупки, гранул или лепестков, обеспечиваю­щую максимальное извлечение масла растворителем.

Наиболее совершенным типом экстрактора в настоящее время является роторный карусельный экстрактор. Это камер­ный противоточный аппарат, работающий по принципу много­ступенчатого орошения экстрагируемого материала растворите­лем в режиме затопленного слоя.

Режим работы экстрактора дискретный сначала орошение материала, затем сток мисцеллы. Производительность экстракто­ров роторного типа до 1000 т экстрагируемого материала в сутки, объем материала в экстракторе до 300 м³.

В масло-жировой промышлен­ности операцию отгонки растворителя называют дистилляцией. Различают дистилляцию распылением, дистилляцию в пленке и дистилляцию в слое. Эти виды дистилляции применяют на различных стадиях про­цесса отгонки растворителя из мисцеллы.

В промышленных установках дистилляцию мисцеллы прово­дят по двух- и трехступенчатой схеме.

Качество масла в ходе дистилляции мисцеллы зависит от :

• конечной температуры масла;

• продолжительности обработки мисцеллы;

• содер­жания и состава липидов (фосфолипидов, каротиноидов и других жирорастворимых пигментов, витаминов и провитаминов), извлекаемых при экстракции.

РАФИНАЦИЯ МАСЕЛ И ЖИРОВ

В растительных маслах кроме основ­ной группы - запасных липидов содержат­ся также структурные липиды, определяющие цвет, вкус, запах, свойственные данному виду масла. В зависимости от назначения масла некоторые из этих групп липидов нежелательны.

Процесс очистки масла от нежелательных групп липидов и примесей называется рафинацией, конечной целью которой явля­ется выделение из природных масел и жиров триацилглицеринов, свободных от других групп липидов и примесей.

Удаление из масла твердых взвешенных примесей и воды проводят методом отстаивания в отстойниках, механических гущеловушках, с помощью осадительных центрифуг и при фильт­ровании через ткань на рамных фильтрах-прессах.

Полная схема рафинации масел и жиров приведена на рис. 108.

Современная технология полной рафинации предусматривает:

• удаление из масел фосфолипидов (операция гидратации масла),

• восков и воскоподобных веществ (операция вымораживания),

• свободных жирных кислот (операция щелочной нейтрализации),

• красящих веществ (операция отбеливания масла),

• веществ, ответ­ственных за вкус и запах масел и жиров (операция дезодорации).

Полная рафинация необходима не всегда. Ее проводят при получении салатного масла, поступающего для непосредственно­го употребления в пищу, для масел и жиров, используемых при производстве маргарина, кондитерских, кулинарных жиров и майонеза.

В других случаях, например при производстве гидрированных жиров, могут быть исключены операции отбелки и дезодорации.

Объем и последовательность технологических операций при рафинации устанавливают конкретно применительно к виду масла, поступающего на обработку.

Гидратация — это удаление из масла с помощью воды группы веществ с гидрофильными свойствами, важнейшими из которых являются фосфолипиды. Фосфолипиды - ценные в пищевом от­ношении соединения с антиокислительными свойствами. При хранении масел они выпадают в виде легко разлагающегося осадка, который затрудняет ряд технологических операций по переработке масла. Поэтому фосфолипиды выделяют из масла путем гидратации, а затем используют в качестве самостоятель­ного продукта. Процесс гидратации заключает­ся в смешивании подогретого масла с дозированным количеством воды. Оптимальная температура гидратации масел различная: для подсолнечного масла 45...50 °С, для соевого — 65...70 ⁰С; количество воды, добавляемое в масло, также различно: для подсолнечного масла 0,5...3,0 % от массы масла, для со­евого — до 6 %.

Масло после гидратации передается на дальней­шую рафинацию или сушку, так как содержание влаги в масле высокое и хранению оно не подлежит.

Для высушивания масла применяют вакуум-сушильный аппа­рат колонного типа.

Гидратационный осадок (фосфолипидную эмульсию) из аппарата подают для высушивания в ротационно-пленочный аппарат цилиндричес­кого типа. При гидратации подсолнечного масла высшего и I сортов по­лучают пищевой фосфолипидный концентрат, а при гидратации масла II сорта - кормовой.

Гидратированное подсолнечное масло должно быть освобождено от восков и воскоподобных ве­ществ. Это достигается путем низ­котемпературной очистки, или вы­мораживания. Сущность процесса заключается в медленном охлаждении масла до 10...12 °С при слабом перемешивании в цилиндрическом аппа­рате, снабженном рамной мешалкой. Масло выдерживают в экспозиторе в течение 4...6 ч. Здесь происходит кристаллизация восков, растворенных в масле. Затем масло подогревают до 16... 18 ⁰С для снижения его вязкос­ти и фильтруют на рамных фильтрах-прессах. Для ускорения процесса на фильтрующую поверхность наносят вспомогатель­ные порошки.

Способ нейтрализации масел щелочью основан на обработке рафинируемого масла водными растворами НаОН, в ходе кото­рой свободные жирные кислоты, взаимодействуя с щелочью, дают водные растворы мыла - соапстоки.

Соапстоки нерастворимы в масле и, так как их относительная плотность выше, чем у масла, образуют осадки (отстой), которые затем отделяют от масла.

Нейтрализацию осуществля­ют путем смешивания в реакто­рах-смесителях, последующее разделение нейтрального масла и соапстока ведут в центробежном поле на сепараторах. Применяются в промышленности - установки А1-ЖРН.

Температура нейтрализации 85...90 °С, концентрация щело­чи от 70 до 150 г/л и избыток щелочи от теоретического коли­чества 5...20 % в зависимости от кислотного числа масла, поступающего на нейтрализацию.

Адсорбционная рафинация (отбеливание масла) предусмотрена для растительных масел (кроме подсолнечного), предназна­ченных для гидрирования и производства маргариновой продук­ции.

Для отбеливания масел - удаления из масла жирораствори­мых пигментов — каротиноидов, хлорофиллов применяют ак­тивированные кислотной и термической обработкой отбеливаю­щие бентонитовые глины. Реже для осветления масел применяют активированные угли - в смеси с глинами и отдельно.

При отбелке в масле протекают нежелательные процессы - изомеризация жирных кислот, снижающая биологическую цен­ность масла, образование в составе триацилглицеринов жирных кислот с сопряженными двойными связями, что приводит к активированию окислительных процессов в отбеленном масле при хранении. Для снижения окислительных процессов в масле при отбеливании рекомендуется процесс вести под вакуумом, а сорбенты предварительно обрабатывать под вакуумом. Масло на отбеливание необходимо направлять только после нейтрализа­ции, промывки и сушки.

Процесс адсорбционной рафинации заключается в приготов­лении концентрированной масляной суспензии адсорбента, соб­ственно отбеливании, осуществляемом в две стадии (предвари­тельное и окончательное отбеливание), и отделении адсорбента от основной части масла на фильтрах.

Дезодорация масел представляет собой дистилляционный про­цесс, цель которого - удаление из масла низкомолекулярных жирных кислот, альдегидов, кетонов и других летучих продуктов, определяющих запах и вкус масла.

Дезодорация является обязательной операцией для получения масел и жиров, применяемых при производстве маргарина, в консервном производстве, и масла, непосредственно используе­мого в питании.

Дезодорацию проводят путем обработки масла при низком остаточном давлении - в вакууме и высокой температуре, при одновременном введении в нагретое масло острого водяного пара.

Растительные масла должны отвечать требованиям ГОСТов. Так, подсолнечное масло должно соответствовать требованиям ГОСТ 1129. В соответствии с этим ГОСТом масла в зависимости от способа обработки подразделяют на следующие виды: рафи­нированное - дезодорированное и недезодорированное; гидратированное - высшего, I и II сортов и нерафинированное - высшего, I и II сортов.

Рафиниро­ванное дезодорированное масло должно иметь вкус обезличен­ного масла и не иметь запаха, остальные виды подсолнечного масла должны иметь вкус и запах, свойственные этому маслу, без постороннего запаха, привкуса и горечи. Присутствие фос­форсодержащих веществ и мыл в рафинированном масле не допускается.

ПОЛУЧЕНИЕ ГИДРИРОВАННЫХ ЖИРОВ

Для производства маргарина, кондитер­ских и кулинарных жиров, мыла, необходимы пластичные, высоко­плавкие и твердые (при комнатной температуре) жиры. Они могут быть получены из жидких растительных масел путем гид­рогенизации.

Задача гидрогенизации масел и жиров - целена­правленное изменение жирнокислотного состава исходного жира в результате присо­единения водорода в присутствии катализатора к ненасыщенным остаткам жирных кислот, входящим в состав жидких масел.

Основная химическая реакция, протекающая при гидрогени­зации, - присоединение водорода к двойным связям непредель­ных жирных кислот:

-СН₂-СН=СН-СН₂ -СН₂-СН₂-СН₂-СН₂ (Н₂, катал.)

Гидрирование остатков полиненасыщенных жирных кислот, входящих в триглицериды, происходит ступенчато, т. е. более ненасыщенные последовательно превращаются в менее ненасыщенные:

линоленовая  линолевая  олеиновая  стеариновая к-ты

Гидрирование жиров проводят при участии катализаторов, важнейшими из которых являются никелевый катализатор.

Технологическая схема гидрогенизации масел и жиров пред­ставлена на рис. 116.

На гидрирование поступает тщательно отрафинированное масло, так как примеси способны снизить активность катализаторов.

В промышленности в основном применяют непрерывный процесс гидрирования.

Качественные показатели саломасов должны соответствовать ОСТ 18-262 «Саломас нерафинированный для маргариновой промышленности» и ОСТ 18-263 «Саломас технический».