Исследование процесса производства кондитерского жира со сбалансированным жирнокислотным составом на основе растительных культур

В современном мире население начинает больше задумываться и заботиться о здоровье в результате увеличивается потребность в продуктах питания специального назначения со сбалансированным жирнокислотным составом на основе растительных культур. Происходит увеличение выбора кондитерских изделий, за счет оптимизации и модернизации способов

их производства. Поэтому необходимо фиксировать и регламиминтировать нормы к составляющим компонентам, в том числе к кондитерским жирам. Жир является составляющей большей части кондитерских изделий. С учетом дозирования жир осуществляет функцию соттветвую-щего структурообразователя. Преобразование зависимости подобранных жиров помогает получит большой выбор жиров для кондитерской

This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License

промышлености: выпечка, заменитель какао-масла, для вафель и начинок конфет и так далее. У существующих жиры есть ряд различий: температура плавления, колическенный состав твёрдых триглицеридов, необходимость темперирования, содержание добавок.

Таже они имеют существенный недостаток – содержание значительного количества насыщенных жирных кислот, которые создают у изделия заданную плотность и увеличивают температуру плавления. При использованиии этих жиров в промышленности в превышающих фиксированное значение стандартом оказывается отрицательное влияние на организм человека. Они превращают продукты кондитерской отрасли в более калорийные образцы, которые наносят ортицательное воздействие на организм человека. Цель данной работы заключается в разработке технологии и расчет рецептуры кондитерского жира со сбалансированным жирнокислотным составом за счет внедрения новых ингредиентов на основе растительных культур. Исходя из этого, ставится задача в разработке новых рецептур за счет внедрение новых ингредиентов и совершенствование существующих технологий по переработке растительных масел и получения жировых продуктов с определённым жирнокислотным составом и структурированных липидов отвечающим заданным требованиям. Для решения поставленной задачи необхожимо сделать его более близким по сосотаву с жирнокислотным и отойти от способа гидрогенизации масел. Так как при этом возникают трансизомеры жирных кислот, нахождение которых в продуктах нужно приближать к минимальному значению или отсутствию.

Материалы и методы

Объектами исследования являлась линия производства кондитерских жиров. Предмет исследования – технология и рецептура кондитерского жира на основе растительных культур. При выработке кондитерских жиров основным сырьем является очищенные растительные масла, такие как пальмовое, ши, подсолнечное, оливковое, соевое, рапсовое, льняное и другие) и их фракции (олеин, стеарин), а также модифицированные масла и жиры (после гидрогенизации, переэтерификации). Пальмовое масло относят к маслам тропического происхождения, также как и пальмоядровое, кокосовое, которые производят в Малайзии, Индонезии, Колумбии. Оно является одним из самых распространенных видов пищевого растительного масла в мире, так же как подсолнечное, соевое, оливковое, кукурузное. После отжима мясистой части плодов пальмы масличной получают свежее масло темного или темно-красного оттенка, которое после дистилляции при пониженной температуре можно использовать как отдельный продукт – красное пальмовое масло. Для его дальнейшего использования в промышленности необходима многоступенчатая очистка, результатом которой становится рафинированное отбеленное масло.

Масло ши (карите) – масло растительного происхождения, добываемое из семян тропического дерева ши методом холодного отжима. В последнее время оно набирает все большую популярность в пищевой отрасли, так как по некоторым своим свойствам и внешнему виду похоже на какао-масло. Масло ши содержит в себе следующие жирные кислоты: олеиновая (40–55%), стеариновая (35–45%), пальмитиновая (3–7%), линолевая (3–8%) и леноленовая (1%). В масле ши содержится больше неомыляемых веществ (до 17%), чем в какао-масле; в среднем в масле карите содержится 8% неомыляемых веществ. Они представляют собой обезжиренную фракцию, состоящую из фенолов, токоферолов, тритерпенов (альфа-амирина, лупеол, бутироспермол, паркеол), стероидов и углеводородов (2–3%). Масло также содержит терпеновые спирты. Масло карите имеет твёрдую структуру, похожую на топлёное сливочное масло. Температура плавления 36–46 °С. Цвет масла ши белый, с кремово-розовым оттенком, запах нежно-ореховый. Калорийность масла ши (карите) составляет 884 ккал на 100 граммов продукта. Компоненты входщие в состав подсолнечного масла в основном зависят от сорта подсолнечника, географического места произрастания, технологии извлечения масла и его очистки. Такое масло представляет собой смесь триглицеридов жирных кислот состава: ненасыщенные кислоты: 46–62% линолевой, 24–40% олеиновой, меньше 1% линоленовой; насыщенные кислоты: 3,5–9,0% пальмитиновой, 1,6–4,6% стеариновой, 0,7–0,9% арахиновой, меньше 1% миристиновой. Содержит также 0,3–0,7% неомыляемых веществ (токоферолы, фосфолипиды, стерины, сквален, воски и воскообразные продукты) и около 1–1,5% свободных жирных кислот. Выработка кондитерских жиров начинается с детальной и многоступенчатой очистки его жировых составляющих. Масла растительного происхождения и жиры проходят полную рафинацию (нейтрализации, дезодорации, отбелке, вымораживанию (при необходимости), потому что надо полностью очистить сырьё от примесей (пестицидов, свободных жирных кислот, ароматических, красящих веществ и др.). После очистки растительные масла могут подвергнуть различным модификациям (фракционирование, гидрогенизация, переэтерификация), если это предусмотрено рецептурой. Жиры поступают в плавители, оснащенные с трубными решетками, по которым поступает горячая вода. Заданные показатели температура горячей воды автоматически поддерживается в требуемых пределах для создания стабильного нагрева жиров до температуры 50–55 ℃ с целью предотвращения окисления продукта. Растопленные масла по трубопроводам из плавителей дозируются в определённом колличестве в вертикальный смеситель с механической мешалкой, где идёт смешивание жировой смеси и достигается равномерное распределение всех компонентов. Потом смесь жиров перемещают на этап дезодорации, для исключения появления реверсии органолептических показателей. Она представляет собой дистилляционный процесс, проводимый паром в условиях глубокого вакуума и высокой температуры. Извлечение одорирующих компонентов и свободных жирных кислот в этих условиях происходит за счет того, что общая масса имеет упругость паров большую, чем триглицериды. Эти вещества обладают большей летучестью. Смесь жиров поступает в дезодоратор периодического действия, где его температура увеличивается до 170–210 °С, продолжительность процесса дезодорации длится около 1 часа при давлении пара около 3 – 4МПа. После этапа дезодорации у смеси жиров понижается температура за счет охлаждения до 38–40 °С и вводят дополнительные ингредиенты – антиокислители, эмульгаторы и другие. Далее кондитерский жир отправляют на этап кристаллизации в специальные кристаллизаторы, где необходимо следить за скоростью понижения температуры и процессом смешивания. При постепенном понижении и охлаждении появляются крупные кристаллы, характерные для наиболее высокоплавкой, стабильной кристаллической β-формы, которая обусловливает гетерогенность структуры, придающей продукту грубость вкуса, «мучнистость», «мраморность» и так далее.

При хранении такой кондитерский жир приобретает крошистую структуру. Для получения гомогенной структуры жиры кондитерского назначения после глубокого охлаждения подвергают активному перемешиванию и продолжительной механической обработке. Затем жиры кондитерского назначения доводятся до температуры розлива в короба, упаковываются и транспортируют в холодильник для окончательного охлаждения и стабилизации. Получение всех видов кондитерских жиров – твердых (фасованных и в монолите), мягких и жидких – проводятся на автоматизированных непрерывно работающих линиях, которые предусматривают последовательное проведение всех заданных технологических этапов производства.

Результаты и обсуждение

В ходе эксперимента были сделаны три различных смеси жира объемом 200 мл по предполагаемым рецептурам. Полученные смеси были отправлены на анализ, который подтвердил, что полученные смеси имеют сбалансированный жирнокислотный состав на основе растительных культур. Чтобы избежать отсечения жидких растительных масел в образцах из-за неравномерного распределения насыщенных жирных кислот между триглицеридами, а также для придания кондитерскому жиру определенных свойств (температура плавления, пластичность, твердость), было принято решение отправить их на переэтерификацию. Процесс переэетри-фикации производился на пилотных установках, образцами по 10 кг, после процесса образцы каждого жира были направлены в лабораторию. Переэтерифицированные образцы получили названия Баланс-1, Баланс-2, Баланс-3 и Баланс-4. По показаниям видно, что переэтерификации в образце Баланс-1 не прошла (малые различия анализов до/после), поэтому было принято решение не использовать этот образец для дальнейшей работы. В таблице 2 представлено соответствие жирнокислотного состава пилотных образцов к рассчитанному.

Таблица 1.

Table 1.

Физико-химические свойства пилотных образцов

Physico-chemical properties of pilot samples

Образец Sample	Температура плавления, °С Melting point, °C		Йодное число, г I 2 /100 г. Iodine number, g I 2 /100 g	Содержание ТТГ, % | TTG content, %
				10 °С	20 °С	30 °С	35 °С
1	2		3	4	5	6	7
Баланс 1 Пальмовое масло – 56%, подсолнечное масло – 44%. Balance 1 Palm oil – 56%, sunflower oil – 44%.	Д B	29	87,75	17,4	6,0	2,1	1,2
	П A	37.9	87,75	18,6	6,0	1,6	0,1
Баланс 2 Подсолнечное масло – 45%, масло ши – 55%. Balance 2 Sunflower oil – 45%, shea butter – 55%	Д B	47,2	79,24	50,8	41,9	20,2	2,0
	П A	48,4	75,74	25,4	13,7	8,6	6,3

Продолжение таблицы 1| Continuation of table 1

1	2		3	4	5	6	7
Баланс 3 Пальмовое масло – 50%, подсолнечное масло – 40%, масло ши – 10%. Balance 3 Palm oil – 50%, sunflower oil – 40%, shea butter – 10%	Д B	37,8	60,21	19,3	9,1	4,6	3,1
	П A	37,0	86,55	16,0	7,0	2,5	0,3
Баланс 4 Подсолнечный олеин – 30%, подсолнечное масло – 40%, масло ши -30%. Balance 4 Sunflower olein – 30%, sunflower oil – 40%, shea butter -30%	Д B	35,3	85,12	17,4	1,4	0,1	0,1
	П A	40,5	85,58	13,0	5,9	2,3	0,3

Таблица 2.

Жирнокислотный состав пилотных образцов (постановка смесей)

Table 2.

Fatty acid composition of pilot samples (formulation of mixtures)

Таблица 3.

Жирнокислотный состав пилотных образцов (постановка смесей)

Table 3.

Fatty acid composition of pilot samples (formulation of mixtures)

Показатель Index	Баланс-2 | Balance-2		Баланс-3 | Balance-3		Баланс-4 | Balance-4
	до before	после пере и дезо after pere and deso	до before	после пере и дезо after pere and deso	до before	после пере и дезо after pere and deso
Т плавления, °С | Melting temperature, °C	47,2	37,0	37,8	32,8	35,3	34,5
Йодное ч., г J 2 /100гр Iodine part, g J 2 /100g	79,24	75,26	60,21	85,75	85,12	84,77
Перекисное ч., мэкв/кг Peroxide part, meq/kg	-	0,1	-	4,5	-	0,9
Кислотное ч., мгКОН/г Acid content, mgКОН/g	-	1,04	-	0,18	-	0,2
ТТГ, % 10 °С | TSH, % 10 °C	50,8	25,8	19,3	17,0	17,4	14,4
ТТГ, % 20 °С | TSH, % 20 °C	41,9	13,2	9,1	7,8	1,4	6,6
ТТГ, % 30 °С | TSH, % 30 °C	20,2	9,0	4,6	3,0	0,1	2,5
ТТГ, % 35 °С | TSH, % 35 °C	2,0	6,7	3,1	0,5	0,1	0,9

Чтобы полученные образцы жира можно было безопасно использовать в приготовлении кондитерских изделий, они были направлены на дезодорацию, которая проводилась на пилотных установках периодического действия. После дезодорации еще раз была проведена лабораторная экспертиза полученных образцов на показатели: Тпл, ЙЧ, ПЧ, КЧ, содержание ТТГ.

После изучения физико-химических свойств разработанных жиров, было принято решение выработать из двух производственных жиров «Эконат 2004» и «Эконат 3004–32» и очищенных пилотных образцов Баланс-2, Баланс-3,

Баланс-4 шоколадно-ореховую пасту по классической рецептуре. При выработке смотрели на технологические свойства жиров – текучесть, вязкость продукта, время застывания:

– «Эконат 3004–32» – самое быстрое время застывания, твердый при +18 °С, средняя вязкость готовой пасты при 50 °С;

– «Эконат 2004» – самое долгое время застывания, очень мягкий при +18 °С, средняя вязкость готовой пасты при 50 °С;

• –    Баланс-2 – быстрое время застывания, средней мягкости при +18 °С, самая высокая вязкость готовой пасты при 50 °С;

• –    Баланс-3 – среднее время застывания, мягкий при +18 °С, средняя вязкость готовой пасты при 50 °С;

• –    Баланс-4 – долгое время застывания, средней мягкости при +18 °С, низкая вязкость готовой пасты при 50 °С;

Было выработано по две баночки шоколадноореховой пасты из каждого образца, одна отправилась на окончательную кристаллизацию при +18 °С, другая при +3 °С, после 24 часов образцы были продегустированы комиссией и определены основные органолептические показатели продукта. Образец КЖ Баланс-2 не пригоден для изготовления паст из-за своей высокой твердости, может подойти для конфет типа пралине, батончиков. Образцы КЖ Баланс-3 и Баланс-4 по своим свойствам расположены между производственными КЖ «Эконат 3004–32 и «Эко-нат 2004» и могут быть использованы в качестве жировой основы для получения паст, мягких начинок для конфет «Ассорти», полых вафель.

Таблица 4.

able 4.

Органолептическая оценка образцов паст

Organoleptic evaluation of paste samples

Название образца КЖ Name of QOL sample	Вкус и запах Taste and smell	Твердость | Hardness		Интенсивность плавления/Салистость Melting intensity/Solidity
		при +3 °С at + 3 °С	при +18 °С at + 18 °С
Эконат 3004–32 | Econat 3004–32	7,0	4,5	3,6	4,5
Эконат 2004 | Есоnаt 2004	6,9	4,0	2,6	4,8
Баланс-2 | Balance-2	5,2	6,2	5,3	3,4
Баланс-3 | Balance-3	6,4	4,1	3,1	4,4
Баланс-4 | Balance-4	6,3	4,1	2,9	4,3

Заключение

В работе предложена технология производства и рецептура кондитерского жира с заданным и сбалансированным жирнокислотным составом на основе растительных культур. В ходе обзора литературы было определено, что сбалансированным является жир, содержащий в себе по 33% насыщенных, мононенасыщенных и поли-ненасыщенных жирных кислот, а так же имеющий соотношение омега-3(линоленовая) к омега-6 (линолевая) в пределах от 1:4 до 1:10. Изучены существующие технологии производства специализированных жиров и маргаринов, выявлены преимущества и недостатки для каждой. На основе полученных знаний была составлена собственная технология производства кондитерских жиров путем смешивания с этапом внесения дополнительных ингредиентов, а также было выбрано оптимальное сырьё для производства кондитерских жиров со сбалансированным жирнокислотным составом. В экспериментальной части были получены три смеси жиров, по предполагаемым рецептурам, которые были изучены в лаборатории. По полученным лабораторным показателям были откорректированы рецептуры кондитерских жиров и по итогам работы были выпущены пилотные образцы по 10 кг. Анализ пилотных образцов показал, что их жирнокислотный состав практически точно соответствует сбалансированному жирнокислотному составу (по 33% НЖК, МНЖК, ПНЖК). Так же анализ показал, существенные различия жиров по температуре плавления, содержанию твердых триглицеридов. После дезодорации из пилотных образцов были выработаны орехово-шоколадные пасты, проведена дегустация полученных образцов, сравнение с пастой на производственных кондитерских жирах марки «Эконат». По итогам дегустации и анализов, было определено две лучших рецептуры кондитерского жира со сбалансированным составом – рецептура 1 (Баланс-3) и рецептура 2 (Баланс-4). Кондитерский жир Баланс-2 (рецептура 3) не пригоден для использования в производстве паст и мягких начинок из-за своей высокой твердости.