ЖИРЫ И МАСЛА

вещества животного или растительного происхождения, преимущественно триглицериды, т.е. сложные эфиры, молекулы которых образованы одной молекулой глицерина и тремя молекулами жирных кислот. Масла жидкие при обычной температуре, жиры твердые. Жиры и масла могут быть съедобными или несъедобными. Первые из них используются для приготовления пищи, применение других ограничено промышленными целями.
НЕПИЩЕВЫЕ ЖИРЫ И МАСЛА
Непищевые жиры и масла - это жиры и масла животного или растительного происхождения; они либо несъедобны, либо их не рекомендуется использовать в качестве пищевых продуктов, поскольку они содержат загрязнения.
Состав. Непищевые жиры и масла являются глицеридами жирных кислот, главным образом пальмитиновой, стеариновой, олеиновой и линолевой. Они несколько отличаются от съедобных жиров и масел большим содержанием таких неглицеридных компонентов, как свободные жирные кислоты, пигменты и посторонние примеси.
Источники. Большя часть промышленных непищевых жиров и масел производится из отходов мясопереработки. Другим источником служит рыбная промышленность. Несъедобные рыба и прочие морские животные, а также несъедобные части рыб и отходы приготовления рыбопродуктов перерабатывают для получения рыбьего непищевого жира и ворвани. Наконец, важным источником непищевых жиров являются растения. При производстве съедобных жиров и масел из растительного сырья некоторые фракции в процессе переработки отбрасывают - их используют в промышленности как технические жиры и масла. Непищевые жиры и масла отделяют от тканей животных посредством вытопки. При мокрой вытопке жировые ткани нагревают в закрытых сосудах под давлением пара в присутствии воды вплоть до разрушения клеток ткани и отделения жира. Затем воду и жир разделяют отстаиванием или центрифугированием. При сухой вытопке жировые ткани нагревают при перемешивании, обычно во вращающихся барабанах, до температуры порядка 120° C. Жировые клетки разрушаются и жир высвобождается. Затем жир отделяют путем отжима гидравлическим или механическим прессом. Другой метод разделения жира и белков состоит в экстракции углеводородными или хлоруглеводородными растворителями.
Применение. Наибольшие количества непищевых жиров и масел используются в производстве мыла. Часть их расщепляют для получения жирных кислот или сульфируют для использования в качестве эмульгаторов. Часть подвергается фракционированию для выработки стеарина и масел; последние используются в производстве текстиля и смазок. Значительные количества твердых и мягких технических жиров добавляют в корма животных, чтобы улучшить вкус кормов и облегчить их гранулирование. Обработка непищевых жиров и масел необходима для придания им необходимых технологических качеств. Рафинирование - процесс первичной обработки непищевых жиров и масел. При вытопке и хранении происходит частичное расщепление глицеридов, в результате чего освобождающиеся жирные кислоты растворяются. Во многих случаях желательно освободить жир или масло от жирных кислот и других посторонних веществ, таких, как фосфолипиды, стерины, смолы и белки. При щелочном рафинировании разбавленный раствор щелочи, например едкого натра, смешивают с маслом или жиром при температурах 40-65° C. Со свободными жирными кислотами щелочь образует мыло, которое нерастворимо в масле и осаждается. Твердые частицы увлекают за собой часть посторонних веществ, удаляя их из жира. Осадок состоит из мыла, влаги, избытка щелочи и других примесей. Остающиеся следы влаги и мыла можно удалить промыванием водой и вакуумной сушкой или фильтрованием через отбеливающую глину или диатомит. Другой метод удаления свободных жирных кислот и посторонних веществ состоит в экстракции растворителями. Обычно жир при температурах 38-93° C пропускают через противоточный экстрактор, в который подают низшие алифатические спирты, фурфурол или такие газообразные при нормальных условиях углеводороды, как пропан или бутан. Жирные кислоты, более растворимые в растворителе, чем в масле, переходят в растворитель и удаляются.
Отбеливание. Для многих целей желательно удалить по крайней мере большую часть окрашивающих веществ, присутствующих в жирах и маслах. Эти пигменты представляют собой каротиноиды и продукты окисления как глицеридов, так и неглицеридов. Стандартный метод удаления пигментов состоит в адсорбции их на избирательно действующих адсорбентах. Самый распространенный из таких адсорбентов - фуллерова земля (отбеливающая глина), хотя используются также различные типы активированных углей и глин. Масло и глину перемешивают при температурах 80-120° C. Затем смесь фильтруют, удаляя глину и адсорбированные на ней пигменты. При химическом отбеливании жиров и масел используют такие окислители, как пероксид водорода, гипохлорит или хлорит натрия. Окислители превращают пигменты в их бесцветные окисленные формы. Трудность, с которой обычно сталкиваются при химическом отбеливании, связана с неустойчивостью к окислению самого масла и ухудшением его качества в результате такой обработки. Для удаления пигментов из различных жиров и масел используется также солексол-процесс, разработанный в M.W.Kellogg Co.: пигменты и окрашенные вещества осаждают растворением масла в сжиженном пропане (C3H8) при температурах, близких к критической. Противоточное оборудование обеспечивает непрерывную подачу жидкого пропана и удаление окрашенных примесей.
Фракционирование. Во многих случаях желательно фракционировать различные жиры и масла, обычно состоящие из смеси глицеридов. Более насыщенные высокоплавкие глицериды можно отделить от менее насыщенных и низкоплавких. Самый старый из методов фракционирования состоит в постепенном замораживании жира или масла при помощи холодного воздуха или жидкого хладагента. Частично затвердевший жир прессуют с помощью гидравлического или механического пресса, отделяя жидкую фазу от твердой. Иногда для разделения применяют центрифугирование или фильтрование. В более современном способе для облегчения кристаллизации и разделения фаз используют растворители. Получает распространение оборудование непрерывного действия, в котором жир растворяют в растворителе и охлаждают. Охлажденная смесь проходит далее через вращающиеся вакуумные фильтры, которые отделяют закристаллизовавшиеся твердые глицериды от жидких, остающихся в растворе. После заключительного удаления растворителя из обеих фракций получаются высококачественные продукты. Разработан метод разделения исключительно в жидких системах. В солексол-процессе, в котором применяются ожиженные углеводороды, газообразные при нормальных условиях, используют большую растворимость менее насыщенных глицеридов по сравнению с более насыщенными. Регулируя температуру, можно получить желаемую степень фракционирования. В другом методе разделение достигается за счет большей растворимости менее насыщенных компонентов в фурфуроле. Изменяя количество растворителя и температуру, добиваются нужной степени фракционирования.
Гидрирование (гидрогенизация). В ряде случаев желательно уменьшить степень ненасыщенности различных жиров и масел, чтобы повысить точки плавления и увеличить химическую стабильность. Например, в производстве синтетического каучука для получения мыла, используемого как эмульгатор при сополимеризации бутадиена и стирола, применяют мягкие жиры, предварительно отвержденные путем гидрирования. Хлопковое, соевое и другие растительные масла подвергают гидрогенизации, чтобы превратить их в очень похожие на животные твердые жиры, которые можно использовать для получения маргарина, кулинарных жиров и мыла. Подлежащие гидрогенизации жиры или масла необходимо сначала подвергнуть рафинированию и отбеливанию. Под действием катализаторов (обычно это тонкодисперсный никель) газообразный водород присоединяется к ненасыщенным глицеридам по двойным связям. (Катализаторы готовят восстановлением никелевых солей водородом или электролитически.) Гидрирование осуществляют, нагревая жир или масло в закрытом сосуде при перемешивании и пропускании водорода в присутствии небольших количеств катализатора. Давление водорода обычно изменяется в пределах от незначительной величины до 14 атм. После присоединения нужного количества водорода (о чем судят по повышению точки плавления, уменьшению показателя преломления или иодного числа) подачу водорода прекращают, а никель тщательно отделяют от масла или жира фильтрованием через колонку с адсорбентом. Обычно гидрирование осуществляется как периодический процесс. Температура, давление, природа катализатора, чистота водорода и жира или масла являются важными факторами, определяющими скорость и глубину гидрирования. Подбор этих параметров позволяет получить конечный продукт с необходимыми физическими свойствами.
Дезодорация. Для удаления запаха жиров и масел их нагревают до 90-260° C в закрытых сосудах при остаточном давлении 2-20 мм рт. ст. с одновременным пропусканием струи перегретого пара. Пахучие летучие вещества выдуваются паром, а остающиеся жиры или масла теряют запах. Сульфирование осуществляется путем перемешивания масла или жира в освинцованных емкостях с концентрированной серной кислотой или серным ангидридом (который дает серную кислоту при смешении с водой) при температурах от 10 до 38° C. Избыток кислоты удаляют промыванием рассолом, а масла нейтрализуют едким натром или раствором аммиака. Образующиеся продукты растворимы в воде. Чаще всего сульфированию подвергают твердые животные жиры, тресковый жир, спермацет и касторовое масло.
ПИЩЕВЫЕ ЖИРЫ И МАСЛА
Пищевые жиры и масла включают такие продукты, как лярд, сливочное масло, маргарин, салатные масла и кулинарные жиры. Эти продукты бывают как животного, так и растительного происхождения и называются животными жирами или растительными маслами в зависимости от источников их получения.
Состав. Природные жиры и масла, как животные, так и растительные, содержат небольшие количества веществ неглицеридной природы, свободные жирные кислоты, моно- и диглицериды. Жирные кислоты и частично замещенные глицериды образуются при частичном гидролизе триглицеридов. Неглицеридные вещества в пищевых жирах и маслах представлены фосфатидами, углеводами, стеринами, белками и/или продуктами распада белков. В растительных маслах встречаются токоферолы, хлорофилл, ксантофилл и каротиноиды. В рыбьем жире, особенно из печени, содержатся витамины A и D, в сливочном масле - каротин и витамин D.
Источники. Источником растительных масел являются семена растений, главным образом, культивируемых видов. Значительную долю пищевых масел составляют соевое и рапсовое масло. Сливочное масло сбивают из сливок, а лярд - это свиное топленое сало.
Методы получения. Растительные масла выделяют из сырья тремя методами. Для отделения масла от углеводных или белковых веществ необходимо разрушить маслосодержащие клетки семян нагреванием и/или механическими методами. При отжиме гидравлическим прессом, прежде применявшемся для переработки семян хлопчатника, семена после отделения лущат, раздавливают, пропуская между валками, обрабатывают паром и затем отжимают масло при помощи механических или гидравлических прессов. Второй метод - отжим винтовым прессом, в котором раздавленные семена или размолотую мякоть нагревают и пропускают через вал с винтовой поверхностью, заключенный в тесно прилегающей сетке или трубе. Третий метод - экстракция растворителем предварительно раздавленных семян. Обычно для этой цели применяют нефтяные углеводороды, кипящие в интервале 60-70° C. Как правило, этот процесс непрерывный и крупнотоннажный, причем на каждой установке перерабатываются сотни тонн в день. Экстракционным методом производится почти все соевое масло, но лишь небольшая часть хлопкового масла, в основном потому, что теперь его выгоднее получать высокоэффективным методом винтового прессования семян хлопчатника. Семена хлопчатника пропускают через винтовой пресс и полученный жмых экстрагируют растворителями для достижения высоких выходов масла. Муку, получаемую перемалыванием отжатых и прошедших экстракцию семян, используют в качестве корма для скота как белковую добавку.
Животные жиры. Съедобные животные жиры отделяют от жировых тканей при помощи вытопки. При мокрой (паровой) вытопке жировые ткани нагревают под давлением пара, разрушая клетки и освобождая жир. Этим методом производится около 95% лярда. При сухой вытопке жировые ткани нагревают в заключенных в кожух барабанах с перемешиванием. Некоторое количество лярда и говяжьего жира вытапливают в открытых котлах, обогреваемых паром. Полученный по этому методу жир имеет характерный вкус, желательный для некоторых целей. По новому методу тонко измельченную жировую ткань осторожно нагревают и пропускают через центрифуги для разделения жира, воды и белка.
Обработка пищевых жиров и масел. Сливочное масло получается сразу пригодным для употребления. Лярд после отстаивания и осветления тоже пригоден для использования, в том числе для выпечки и кулинарных целей. Однако его свойства можно еще улучшить обработкой для получения пекарского жира (шортенинга) высшего сорта. Растительные масла, за исключением оливкового, обычно имеют темный цвет, неприятный запах и вкус и требуют интенсивного рафинирования и очистки. Стадии обработки, которой подвергаются жиры и масла, зависят в некоторой степени от природы сырья и целевого продукта, но в целом процессы близки к описанным выше для непищевых жиров и масел.
Товарные формы пищевых жиров и масел.
Пекарский жир (шортенинг). Шортенинг обычно определяют как пластическую жиро-масляную массу (комбижир) для кулинарии. Его используют для приготовления пищи, выпечки и жарки; различные виды его получаются из говяжьего жира, растительных масел или их смесей. Жиры и масла могут быть частично гидрированными. Для достижения необходимой твердости должно соблюдаться определенное соотношение твердых и жидких глицеридов. Многие шортенинговые продукты обладают специфическими свойствами, делающими их пригодными для особых целей, например жарки или выпечки тортов, печенья или крекеров. В некоторых случаях к ним добавляют разрешенные к применению антиоксиданты с целью замедления процесса прогоркания. Шортенинги получают смешиванием желаемых жиров и масел, дезодорацией смесей с последующим замораживанием и упаковкой.
Салатные и кулинарные масла. Основное требование, предъявляемое к этим маслам, - отсутствие осадка при хранении в холодильнике. Для этого они не должны содержать стеарина (насыщенных глицеридов). Для удаления стеарина масла фракционируют при охлаждении, дезодорируют и упаковывают. Эти масла используют главным образом для приготовления майонеза и соусов. Значительную часть салатных масел получают из хлопкового масла; кукурузное и соевое масла также используются для приготовления салатных масел, но в меньших объемах.
Маргарин представляет собой эмульсию мягких пищевых жиров в молоке или кислом молоке с добавкой или без добавки эмульгаторов, бензоата натрия, соли, синтетических красителей, ароматизирующих веществ и витаминов. Первоначально для приготовления маргарина использовали говяжий жир и лярд. Позднее, по мере распространения новых технологий, стали применять как гидрированные, так и негидрированные растительные масла, и теперь используют исключительно их. Для приготовления маргарина цельное или снятое молоко пастеризуют, а затем в него вносят чистые культуры молочнокислых бактерий. По достижении желаемой кислотности молоко охлаждают, чтобы остановить рост бактерий. Масло и молоко сбивают вместе с солью и такими эмульгаторами, как лецитин и моноглицериды.
ЛИТЕРАТУРА
Беззубов Л.П. Химия жиров. М., 1975 Технология жиров и жирозаменителей. М., 1982 Общая органическая химия, т. 4. М., 1983