Производство сливочного масла

1. Литературный обзор

 

 

1.  Растительные масла. Общие сведения

 

Жиры, извлекаемые  из семян масличных культур, называют, растительными. Их извлекают из тонко  измельченных нагретых семян и плодов прессованием (выжиманием) или экстракцией. В России основными масличными культурами является подсолнечник (более 70 %), соя, рапс и некоторые другие.

На российском рынке представлены разнообразные растительные масла: подсолнечное, оливковое, кукурузное, соевое, рапсовое, горчичное, хлопковое, арахисовое.

Растительные масла и  продукты на их основе являются незаменимыми компонентами питания. Важнейшая роль этих продуктов определяется их энергетической ценностью (у жиров она более  чем в два раза выше, нежели у  углеводов и белков).

Физиологическая ценность растительных масел и их большое значение в  питании объясняется содержанием  в них важных для организма  веществ (ненасыщенные жирные кислоты, токоферолы). Растительные масла служат основным поставщиком жирорастворимых  витаминов А, Д, Е и К. Особенно большое значение придается эссенциальным (незаменимым) полиненасыщенным жирным кислотам, которые не синтезируются в организме и потребность в них может быть удовлетворена только за счет приема его в пищу. Ненасыщенные жирные кислоты необходимы для нормального роста и развития организма. Они способствуют выведению из него избытка холестерина, повышают сопротивляемость организма инфекционным заболеваниям, предупреждают кожные заболевания, способствуют заживлению ран, укрепляют мышечную и сердечно- сосудистую системы и др. Кроме того, особую физиологическую активность имеют и фосфатиды, регулирующие жировой обмен в организме [1].

 

2.  Состав растительных масел

 

Растительные масла, извлекаемые  из масличного сырья, различают по химическому  составу, представленному в основном триацилглицеринами (ТАГ, триацилглицеридами), сопутствующими веществами и нежировыми примесями. На степень различия влияют природа исходного жирового сырья и способ извлечения продукции. Масла, полученные холодным и горячим прессованием, методом экстракции из одного и того же сырья резко отличаются друг от друга не только по составу, но и по внешнему виду. Это обусловлено тем, что в процессе извлечения исходный материал, а также масло в условиях технологических приемов извлечения, подвергается тепловому и механическому воздействию, действию кислорода воздуха и воды, что приводит к изменению состава ТАГ и веществ им сопутствующих.

Таким образом, состав извлекаемых  масел может колебаться в достаточно широких пределах, что отражается на показателях качества и их свойствах.

Сопутствующие вещества, как  и ТАГ, являются составными частями  растительных клеток, извлекаются из масличного сырья вместе с ТАГ  за счет их высокой растворимости  в них [2].

Примеси, содержащиеся в  нерафинированных маслах и жирах - это  механические включения в виде частиц растительных и животных тканей (кусочков мезги, жмыха, шрота и др.), влага, попадающая в масло в процессе подготовки материала к извлечению липидов, ядохимикаты и другие несвойственные жирам вещества, а также продукты их превращения. Присутствие последних в маслах тем, что в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями и болезнями растений используют различные ядохимикаты (пестициды, гербициды). Некоторые из них усваиваются растениями, накапливаются в жировых тканях и извлекаются вместе с маслом. Установлено отрицательное влияние ядохимикатов на организм человека, поэтому остаточное содержание таких веществ в маслах и жирах строго регламентируется в СанПиН (2.3.1. 1087 – 01).

Сопутствующие вещества и ТАГ являются структурными составляющими  растительных и животных клеток и  играют важную роль в процессе их жизнедеятельности. Сопутствующие вещества присутствуют в маслах и жирах в небольших  количествах, однако они существенно  влияют на их свойства. Например, фосфатиды, стерины, токоферолы и другие вещества повышают физиологическую ценность масла, а свободные жирные кислоты снижают его качество.

 

3.  Нежировые примеси и сопутствующие вещества

 

Сопутствующие вещества растительных масел условно подразделяются на две группы:

1. Вещества, образующиеся  и накапливающиеся в семенах  в процессе их созревания и  переходящие в масло при его  извлечении. К ним относятся фосфорсодержащие  вещества (фосфолипиды), воски (восковые вещества), жирорастворимые витамины (А,Е,Д,К), стеролы (стероиды), вещества, определяющие вкус и запах, свободные жирные кислоты, соединения типа гликолипидов, гликопротеины, фосфопротеиды и др.

2. Вещества, образующиеся  в семенах и масле в результате  неблагоприятных условий хранения, под воздействием технологических  факторов (высокая температура, влага,  кислород воздуха) на материал  при извлечении масла или его  переработке. Эта группа включает  продукты окислительной порчи  (оксисоединения, альдегиды, кетоны, низкомолекулярные жирные кислоты и др.), продукты термического и гидролитического превращения ТАГ и сопутствующих веществ (жирные кислоты, продукты полимеризации).

Количество сопутствующих  веществ невелико, но они определяют качество масел, в значительной мере влияют на их технологические свойства. Так, некоторые сопутствующие вещества и примеси снижают качество и  пищевую ценность масел, их содержание регламентируется допустимыми нормами  [3].

Свободные жирные кислоты  снижают пищевые достоинства  масел, высокое их количество в маслах, употребляемых в пищу, может явиться  одной из причин заболеваний гастритом  желудка. В процессе получения, хранения и транспортирования масла входят в контакт с поверхностью металлических  аппаратов, сосудов, трубопроводов  и т.п. При этом жирные кислоты  взаимодействуют с металлом с  образованием железистых мыл. Катионы  металлов переменной валентности катализируют цепную реакцию окисления масел, что отрицательно сказывается на качестве масел пищевого назначения, сокращаются сроки хранения.

Фосфатиды, растворенные в свежевыработанном масле, при хранении поглощая влагу, коагулируют, образуют осадки, ухудшая товарный вид продукта. Кроме того, фосфотиды действуют как эмульгаторы, способствуя образованию и стабилизации эмульсий типа «вода в масле», что усложняет рафинацию масел.

Пигменты ухудшают товарный вид отдельных масел и жиров. Окраска масел нежелательна в  тех случаях, когда при использовании  масел для производства маргариновой продукции  в них вводят специальные окрашивающие вещества (например β -каротин - для придания маргарину окраски свойственной сливочному маслу).

Ароматические вещества придают большинству  видов масел специфический запах; при использовании масел для  получения маргариновой продукции  их присутствие вообще недопустимо, так как в маргарины вводят специальные ароматизаторы.

Для повышения пищевого достоинства  и технологических свойств масел  и жиров их подвергают различной  степени очистки, т.е. рафинации.

4. Рафинация. Цели рафинации

 

Рафинация - это ряд важнейших  технологических процессов обработки  жиров (масел) с целью удаления из них примесей и тех сопутствующих  веществ, которые снижают качество и технологические свойства.

В результате рафинации улучшаются качественные показатели масел, и становится возможным перевести некоторые  из них из ряда технических в разряд пищевых. Так, нерафинированные соевое, рапсовое, кукурузное и другие масла  из-за неудовлетворительного вкуса  и запаха в пищу непригодны, но после  рафинации они становятся пищевыми. Нерафинированное («черное») хлопковое  масло (токсичное из-за присутствия  госсипола и его производных) настолько улучшается по качественным показателям после рафинации, что становятся одним из лучших в ассортименте пищевых масел.

Потребителями рафинированных жиров  являются многие пищевые отрасли: масложировая, хлебопекарная, кондитерская, консервная, пищеконцентратная  и др. Рафинированные масла также используются для технических целей (олифоварение, машиностроение, химическая, текстильная промышленности и др.). В масложировой отрасли рафинированные масла являются основным сырьем для производства маргариновой продукции, майонезов, соусов.

Рафинация представляет собой сложный комплекс различных  физических и химических процессов, посредством которых можно избирательно воздействовать на сопутствующие вещества, ослаблять их связи с ТАГ и выводить из состава масла. Характер и последовательность определяются, с одной стороны, природой масел и их качеством, с другой – требуемой глубиной очистки.

В связи с этим большое внимание уделяется выбору таких условий проведения отдельных  этапов рафинации, при которых ТАГ  максимально предохраняются от неблагоприятного воздействия влаги, кислорода воздуха, температуры и химических агентов. Кроме того, цель рафинации - максимальное выведение из масла наиболее ценных сопутствующих  веществ с сохранением  их свойств, для использования в  качестве самостоятельных продуктов. К ним относятся, например, фосфолипиды, свободные жирные кислоты, восковые вещества. Они широко применяются для пищевых и технических целей. Так, в пищевой промышленности используют фосфолипиды, в косметологии – фосфолипиды  и восковые вещества, для технических целей фосфолипиды и свободные жирные кислоты. В результате рафинации из масел должны быть удалены ядохимикаты [4].

К рафинированным маслам в  зависимости от целевого назначения предъявляют ряд основных требований. Масла, идущие непосредственно на пищевые цели, должны рафинироваться по полному циклу, который включает: выведение фосфорсодержащих и воскоподобных веществ, удаление свободных жирных кислот, красящих веществ.

 

5.  Основные стадии рафинации

 

Различное качество масел  и жиров, поступающих на рафинацию, а также разнообразные требования, предъявляемые к рафинированным жирам, указывают на то, что в каждом отдельном случае необходимо применять разные методы рафинации или же различные их сочетания. Определяющим фактором является способность применяемых реагентов или методов избирательно воздействовать на отдельные сопутствующие вещества, разрушая или ослабляя их связи между собой и триглицеридами. В результате этого нарушается равновесие в коллоидной системе триглицериды — сопутствующие вещества, снижается растворимость в маслах, что позволяет выделить эти вещества в виде отдельной фазы [5].

Например: свободные жирные кислоты  могут быть удалены в виде солей (мыл) при взаимодействии с гидроксидом натрия. Этот процесс носит название нейтрализации. В процессе нейтрализации наряду со свободными жирными кислотами из масел удаляются и фосфолипиды. Красящие вещества извлекают адсорбционной очисткой – отбеливанием. Выделения воскоподобных веществ – вымораживанием, одорирующие вещества и ядохимикаты – дезодорацией.

Таким образом, многообразие состава масел и сопутствующих  веществ определяет и многостадийность способов и приемов удаления или извлечения их с целью достижения необходимой степени очистки. Для правильного построения технологических схем рафинации, выбора оптимальных параметров ведения технологических процессов схему рафинации следует представить как состоящую из отдельно последовательно осуществляемых стадий, отличающихся по целевому назначению использованных для этого приемов.

Стадия 1 – нейтрализация  или щелочная рафинация

Назначение – максимально  извлечь свободные жирные кислоты. Нейтрализация основана на избирательной способности свободных жирных кислот взаимодействовать со щелочами и образовывать соли жирных кислот - мыла. Процесс включает в себя промывку и высушивание нейтрализованных масел. После осуществления процесса нейтрализации получают рафинированное масло, отходы — мыльные растворы (соапстоки), промывные воды.

 

 

Стадия 2 – адсорбционная  очистка (отбеливание)

Назначение – удаления красящих веществ. Попутно с красящимися веществами удаляются и другие примеси, такие как слизи, белки, смолы и небольшое количество мыла, остающиеся в масле после щелочной рафинации. Отбеливание проводят специальными адсорбентами, в результате получают отбеленное масло и отходы – отработанный адсорбент.

Стадия 3 – вымораживание (винтеризация)

Процесс винтеризации или «вымораживания» предназначен для выделения воскоподобных веществ с целью придания товарного вида маслу. Количество восковых веществ в масле колеблется от 0,01 до 0,3% и зависит от способа получения масла. Наличие восковых веществ в масле в основном обуславливает степень его прозрачности.

Технология выведения восковых веществ основана на глубоком охлаждении масла, выдержке его при низкой температуре "с целью формирования и роста  кристаллов восков с последующим  отделением их на фильтре. Для улучшения  условий формирования и роста  кристаллов восков в масло добавляют вспомогательные фильтровальные порошки (перлиты, диатомиты и т.д.).

 Стадия 3 –  дезодорация