Производство пищевых жиров

3. Физико-химические изменения при  извлечении жира

  из жиросырья 

   Требования  к жиросырью:

      Мягкое жиросырье можно хранить  в течение 2-3 суток при плюсовых  температурах близких к нулю  с достаточным воздухообменом   или в замороженном  или консервированном солью (8-10% к массе сырья) виде в течение 3-4 месяцев. Соль предохраняет жиросырье от микробиальной порчи, но несколько ускоряет гидролиз и окисление жира.

    Жиросырье не должно быть загрязнено кровяными сгустками, остатками содержимого кишок и желудка и случайными примесями; на нем не следует оставлять прирезей мышечной ткани, кишок и желез. Гемоглобин крови и миоглобин мышц при нагревании во время выплавки разрушаются с выделением парагематинов, растворяющихся в жире. Вследствие этого цвет жира может оказаться несколько темнее, так как парагематины имеют бурую окраску. Железо, содержащееся в них, ускоряет окислительную порчу вытопленного жира. Для выработки жира высшего сорта непригодно мороженое сырье, хранившееся длительное время. Непригодно также желудочно-кишечное сырье с резко выраженным запахом.

    Подобно мягкому жиросырью кость легко  портится под влиянием микроорганизмов. Жир, содержащийся в ней, сравнительно быстро гидролизуется. Поэтому ее необходимо передавать в переработку свежей, чистой и освобожденной от мясных остатков, не позднее 4—6 ч после обвалки. При необходимости кость можно хранить до переработки в сухих, темных и хорошо вентилируемых помещениях, при низких плюсовых температурах, но качество жира окажется ниже, чем из сырья без хранения.

   Подготовка  жиросырья к вытопке.

   Основные  подготовительные операции – сортировка, оборка, грубое измельчение, промывка и охлаждение, стекание воды, измельчение на волчке.

   Сортировка жиросырья выполняется по видам скота, анатомическому признаку и состоянию. При сортировке преследуется цель – обеспечить возможно больший выход жира.

   Оборка – это удаление нежировых прирезей.

   В целях улучшения условий промывки и охлаждения жиросырья,его измельчают салорезкой на полосы шириной 25-40 мм.

   Промывка жиросырья необходима для удаления сгустков крови, остатков содержимого кишок и  желудка и случайных загрязнений. При промывке снижается температура парного сырья, благодаря чему замедляется действие жирорасщепляющих ферментов. Сырье при промывке разделяют на богатое жиром (плавающее) и бедное (тонущее). Сырье промывают в чанах с проточной водопроводной водой в течение 20-30 мин, а машинную мездру и мелкую обрезь – в перфорированных барабанах. Промывку заканчивают когда промывная вода теряет розовый цвет. Если жиросырье в дальнейшем не охлаждают, то его промывают в течение 2,5 –3 час. Оптимальная температура промывной воды около 10-12°С. При более низкой температуре куски жиросырья сжимаются и доступ воды к поверхности сырья затрудняется. Более высокая температура может вызвать заметный рост кислотного числа жира.

  Охлаждение  выполняют для понижения температуры  жиросырья с целью замедления расщепления липазой, для удаления специфического запаха сырья, особенно кишечного. В зависимости от условий и свойств жиросырье охлаждают холодной водой или используют охлаждаемые камеры (околопочечный жир, сальник, курдючный жир). При охлаждении в воде достигается лучший технологический эффект, так как сырье быстрее отдает животное тепло, кроме того, холодная вода адсорбирует содержащиеся в сырье вещества со специфическим запахом и топленый жир получается с лучшими органолептическими показателями. Охлаждение в воде также выгоднее экономически.

  Однако  во время охлаждения в воде жиросырье поглощает значительное количество воды, которая удерживается им вследствие набухания белков соединительной ткани, капиллярности и в результате заполнения микроскопических пор. Количество поглощаемой воды зависит от содержания в составе сырья соединительной ткани и продолжительности пребывания его в воде. При обычных условиях охлаждения сырье воспринимает от 5 (для наиболее жирного вида) до 20% (для наименее жирного вида) воды к собственной массе. При очень продолжительном (до 24 ч) пребывании в воде жиросырье размягчается и плохо измельчается на волчке. Кислотное число жира заметно возрастает.

  В результате поглощения жиросырьем значительного  количества воды увеличивается расход пара, уменьшается коэффициент использования аппаратуры и возрастают потери жира в виде эмульсии при выплавке в открытых котлах. Поэтому в воде охлаждают только такое сырье, которое ранее промывали. Свиной сальник и околопочечный жир, бараний курдюк, не нуждающиеся в промывке, охлаждают в камерах при температуре 2—4° С в течение 24 ч, остальные виды мягкого жиросырья — водой в чанах. При переработке жиросырья в установках непрерывного действия охлаждают жиросырье только в том случае, если его резервируют.

  Для охлаждения жиросырья рекомендуют  пользоваться ледяной водой с температурой 2—3° С. Если имеется артезианская вода температурой 7—9° С, более экономично пользоваться ею, если нет необходимости задерживать сырье в чане более 4—6 ч.

  Измельчение сырья. Механическое измельчение жиросырья сопровождается разрушением межклеточной структуры и самих  жировых клеток. Чем больше степень измельчения, тем большее число клеток оказывается разрушенными.

  С увеличением степени измельчения  возрастает выход жира. Продолжительность выплавки находится в прямой зависимости от механического разрушения жировой ткани.

  Увеличение  степени измельчения жиросырья  в результате уменьшения размеров отверстий выходной решетки сопровождается резким возрастанием расхода энергии на измельчение и падением производительности волчка. Поэтому решетки с очень малыми отверстиями экономически невыгодны. В большинстве случаев пользуются двумя решетками с отверстиями 12 и 5—7 мм. Сырье с большим содержанием жировой ткани (свиной сальник и околопочечный жир) измельчают с выходной решеткой, имеющей диаметр отверстий 4—6 мм.

  Методы  извлечения жира

  Жир можно выделять из мягкого и твердого жиросырья: выплавкой, экстракцией и гидромеханическим методом.

  Выплавка  жира. Выплавкой называется выделение жира нагревом измельченного сырья. Нагрев приводит к расплавлению жира и вызывает более или менее глубокое разрушение жировой или костной ткани. Благодаря этому большая часть содержащегося в сырье жира свободно оттекает и коалесцирует, образуя однородную объемную фазу. Наряду с температурой при выплавке существенную роль играет вода, содержащаяся в сырье, либо добавляемая к нему.

  В мягком жиросырье жир заключен в  жировых клетках, которые органически связаны с очень прочным межклеточным веществом, состоящим из коллагеновых и эластиновых волокон. Внутри клеток жир образует сложные коллоидные системы с их другими составными частями. Таким образом, для свободного оттекания жира должны быть разрушены: коллоидная система, в составе которой находится жир, клетки и прочная межклеточная структура. Чтобы обеспечить эти условия при выплавке жира из мягкого жиросырья прибегают к механическому разрушению сырья перед выплавкой и воздействию воды, нагрева или других факторов во время выплавки.

  Повышение температуры жира сопровождается уменьшением  его вязкости и поверхностного натяжения. Благодаря этому жир сравнительно легко оттекает от разрушенной жировой ткани, мельчайшие его капельки сливаются в более крупные и образуется однородная жировая фаза, т. е. происходит коалесценция. Жир мутный вначале выплавки по мере коалесценции становится прозрачным.

  Степень разрушения жировой ткани во время  выплавки зависит от температуры нагрева и количества воды. При температурах до 70—75° С не вызываются существенные нежелательные изменения качества жира даже при длительном нагреве и без добавления к жиросырью воды, но ткань полностью не разрушается. В шкваре можно обнаружить неразрушенные жировые клетки. Выход жира не превышает 75% к его содержанию в сырье, а в шкваре остается 100—150% жира к массе сухого вещества. Практически полное разрушение клеток и ткани в целом достигается лишь при нагреве сырья до температур выше 100° С, однако, если этот процесс продолжителен, качество жира резко ухудшается.

Но и  при полном разрушении жировой ткани  выплавкой невозможно добиться полного извлечения из нее жира. Часть жира удерживается разрушенной тканью (шкварой) в результате адсорбции и капиллярности, а часть—механически в виде включений жира в закрытые полости (поры). Количество такого жира зависит от количества воды, которая будучи полярным, веществом, легче связывается гидрофильными составными частями шквары и способна вытеснять жир. Но, так как в составе жиросырья имеются вещества промежуточного характера, жир с белками шквары и водою образует сложные структурные системы, в которых эти вещества играют роль связующего звена. Все же, если степень разрушения структуры жиросырья достаточно высока, извлекается до 96—98% жира, содержащегося в нем. Остаток жира в шкваре не превышает 30—50% к сухому веществу. Однако, если необходимая степень разрушения достигается только благодаря высокой температуре и длительному нагреву, возникают изменения, приводящие к резкому ухудшению качества жира.

  При нагревании в присутствии  воды (содержащейся в сырье или добавляемой) коллаген при 58—60° С сваривается, а коллагеновые волокна скручиваются и расслабляются, их прочность уменьшается. Часть коллагена переходит в глютин, а часть глютина гидролизуется. Это приводит к более или менее глубокому разрушению соединительной ткани. Но вместе с этим образуется слабый водный раствор глютина и продуктов его распада, т. е. бульон, концентрация которого зависит от температуры и времени нагрева, а количество — от содержания воды. Вещества бульона, обладающие эмульгирующим действием, образуют с жиром устойчивую эмульсию. На сильно развитой границе раздела фаз происходит взаимодействие воды с жиром, растет кислотное число жира. Если продолжительность процесса велика, величина его может оказаться выше допустимой. Поэтому контакт жира с большими количествами воды, особенно при высоких температурах, допустим лишь при очень непродолжительном нагреве (порядка нескольких минут).

  При температуре 60—65° С денатурирует большинство белковых веществ (альбуминов и глобулинов), содержащихся в жировой ткани. Денатурация внутриклеточных белков приводит к разрушению жировой эмульсии в клетке, к деформации и частичному разрушению самой клетки. Денатурация межклеточных белков, связанных с коллагеновыми и эластиновыми волокнами, способствует разрушению коллагеновой связи, являющейся основой структуры соединительной ткани. Денатурация ферментов жировой ткани сопровождается практически полной утратой их ферментативной активности: в жиросырье, нагретом до 65° С, не обнаруживают действия липазы.

  При небольших количествах  воды, когда органические составные части, находясь в соприкосновении с жиром, нагреваются в условиях, близких к условиям сухого нагрева, становятся заметными последствия пирогенетического (термического) их распада. Продукты пирогенетического распада белков имеют темный цвет и, растворяясь в жире, придают ему более темную окраску. Некоторые из них обладают острым неприятным запахом, который передается жиру. В небольших количествах они обусловливают специфический поджаристый запах жира, а в более значительных—делают запах неприятным. Изменение цвета и запаха жира тем интенсивнее, чем выше температура и больше продолжительность нагрева. При 65° С они неуловимы, при 70° С слабо выражены, а при 75° С вполне заметны.

  При 115—120° С происходит дезаминирование  амидов и даже аминокислот и декарбоксилирование аминокислот, а также распад и других веществ.

  В результате образуются многочисленные продукты распада, обладающие дурным запахом. При большой продолжительности процесса выплавки их приходится отводить из аппарата посредством специальных устройств.                             

  Жир из кости выплавляют только в условиях контакта с водой, иначе весь расплавленный жир остается в кости, удерживаясь в результате адсорбции и капиллярности, а также механически. Вода, проникая внутрь кости, способствует разрушению морфологических образований, в которых заключен жир, и вытесняет его из нее. Она необходима также для обеспечения быстрого и равномерного прогрева кости.

  Кость, находясь в водной среде, претерпевает более или менее глубокие изменения в зависимости от температуры и продолжительности нагрева. Наиболее существенное из них—образование глютина из коллагена и его гидролиз, что приводит к обеднению кости коллагеном. В тех случаях, когда кость после выплавки используют на поделочные цели, это может ее обесценивать, так как уменьшается механическая прочность. Если же обезжиренная кость предназначена для выработки желатина и клея, потери коллагена во время выварки жира уменьшают выход этой продукции. Высокие температуры при извлечении жира из кости при длительном контакте жира с бульоном приводят к ухудшению запаха и цвета жира и росту кислотного числа, аналогично тому, как это происходит при выплавке жира из мягкого сырья.

  Достоинство выплавки — ее простота и возможность  применения при несложных технических средствах. Однако этот метод экономичен только, когда для вытопки используют технически совершенные установки непрерывного действия, обеспечивающие высокую производительность труда, краткий производственный цикл и максимальный выход высококачественного жира.