СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ САЛОМАСА И ЗАМЕНИТЕЛЯ МОЛОЧНОГО ЖИРА НА ЕГО ОСНОВЕ, А ТАКЖЕ САЛОМАС И ЗАМЕНИТЕЛЬ МОЛОЧНОГО ЖИРА
METHOD FOR PRODUCING HYDROGENATED FAT AND MILK FAT SUBSTITUTE ON ITS BASE, AS WELL AS HYDROGENATED FAT AND SUBSTITUTE OF MILK FAT

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к масложировой промышленности, а точнее - к способам получения саломаса и заменителя молочного жира (ЗМЖ) и соответствующим масложировым продуктам.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Важнейшими показателями качества и пищевой ценности гидрированных растительных жиров является содержание трансизомеров ненасыщенных жирных кислот (ТИНЖК) и состав жирных кислот (ЖК).
Поскольку масла и жиры с высоким содержанием ТИНЖК (более 8%) в природе не встречаются, присутствие ТИНЖК в масложировой продукции может быть обусловлено исключительно технологией гидрирования жидких масел, причем, как будет понятно специалисту в данной области техники, ТИНЖК присутствуют только в продуктах неполного гидрирования растительных масел, ибо в случае полного гидрирования количество ненасыщенных ЖК, а следовательно, и фракции ТИНЖК в продукте весьма мало.
Содержание ТИНЖК в гидрированных жирах пищевого назначения стремятся снизить до минимально возможного уровня, что же касается состава ЖК, то при разработке масложировых продуктов стремятся уменьшить содержание в них насыщенных ЖК, увеличивающих концентрацию липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) (например, пальмитиновой кислоты) за счет увеличения содержания ЖК, снижающих концентрацию ЛПНП, или, как минимум, не оказывающих негативного влияния на уровень ЛПНП (например, стеариновой кислоты).
В настоящее время, согласно нормативным документам на пищевую продукцию, действующим в Российской Федерации, содержание ТИНЖК в заменителях молочного жира (далее - ЗМЖ) ограничено до 8 массовых %, однако с 2018 года предполагается снижение этого параметра до 2 массовых %. Это является общемировой тенденцией. Уже сейчас в Аргентине, Бразилии и Дании содержание трансжиров в заменителях молочного жира ограничено 2%, а в Австрии - 4%.
Между тем отказ от технологии гидрирования растительных масел, несмотря на осознание вреда ТИНЖК для здоровья человека, невозможен, учитывая его важность для пищевой индустрии в целом и дороговизну производства высококачественных твердых жиров, которые обычно имеют животное происхождение. Гидрирование растительных масел и жиров осуществляется в различных целях:
- повышение стойкости природных масел и жиров к окислению при хранении и переработке;
- изменение консистенции, температуры плавления.
Поскольку заменители молочного жира и кондитерские жиры должны иметь сравнительно низкую температуру плавления 30÷37°C, в настоящее время одним из основных способов их получения является неполное гидрирование жидких растительных масел (подсолнечного, соевого, рапсового, хлопкового масла и их смесей). Однако жиры, полученные этим способом, имеют высокое содержание ненасыщенных ЖК и, как следствие, довольно большое содержание фракции ТИНЖК.
Полное гидрирование растительных масел снижает содержание ненасыщенных ЖК, и оно, конечно, могло бы применяться для снижения содержания фракции ТИНЖК, в частности, до уровня менее 1%, если бы не то обстоятельство, что продукты полного гидрирования жидких растительных масел имеют слишком высокую температуру плавления (более 75°C), большую твердостью и высокую скорость кристаллизации, что позволяет использовать их только в мыловарении, в производстве поверхностно-активных веществ и в изготовлении ряда продуктов технического назначения. К тому же полное гидрирование жидких растительных масел - чрезвычайно энергоемкий процесс, требует большого количества водорода. Реакция гидрирования является сильно экзотермической, имеет сложный профиль выделения тепла с течением времени. Между тем стенки реакторов для гидрирования делают очень толстыми, дабы предотвратить утечки водорода, поэтому избыточное тепло трудно отводить от реакционной смеси, и для осуществления реакции до конца процесс приходится периодически прерывать на остывание по достижении критической температуры 200°C, что ведет к значительным непроизводительным потерям. Трубопроводы для отвода готовой продукции, насосы, емкости готовой продукции, наоборот, нуждаются в обогреве, чтобы предотвратить кристаллизацию. Все это делает оборудование для полного гидрирования масел чрезвычайно капризным, легкоуязвимым, особенно, при аварийных остановках производства.
Также для получения ЗМЖ могли бы применяться растительные жиры или их фракции с высоким содержанием твердых триглицеридов (ТТГ) (в частности, жиры и их фракции, упомянутые в п. 4.2.1 ГОСТ Р 53796-2010 и ГОСТ Р 31648-2012 «Заменители молочного жира», пальмовое масло и его фракции), так как они имеют изначально высокую температуру плавления и для получения профиля плавления, близкого к молочному жиру, гидрирование либо не требуется, либо необходима минимальная степень гидрирования, либо можно ограничиться добавлением минимального количества гидрированных масел. Однако в этих жирах и их фракциях содержится большое количество короткоцепочечных ЖК, в особенности пальмитиновой (С16:0), которая по данным Всемирной организации здравоохранения может увеличивать частоту сердечно-сосудистых заболеваний.
Таким образом, как будет понятно специалисту в данной области техники, проблема, подлежащая разрешению, состоит в том, что ни один из существующих подходов не позволяет получить из натурального крупнотоннажного сырья заменители молочного жира, удовлетворяющие сразу трем критериям:
- температура плавления 30÷37°C,
- низкое содержание ТИНЖК,
- низкое содержание вредных короткоцепочечных ЖК.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Во избежание какой-либо неясности и двоякого толкования следует сделать следующие оговорки:
2
1) во всех случаях, если не указано иное, йодное число приводится в граммах I/100 грамм пробы;
2) во всех случаях, если не указано иное, кислотное число приводится в граммах КОН/грамм пробы;
3) во всех случаях, если не указано иное, под величиной, обозначенной в процентах, подразумеваются массовые проценты,
4) во всех случаях, если не указано иное, при указании соотношений между компонентами смесей, имеется в виду соотношение по массе,
5) во всех случаях, если не указано иное, точность цифровых значений определяется количеством знаков после запятой, а если количество знаков не приводится, точность составляет ±10%.
Задача настоящего изобретения состоит в решении проблемы, обозначенной в разделе «УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ», в создании технологичного способа получения саломаса и ЗМЖ, а также в получении ЗМЖ, который по своим физическим свойствам был бы максимально приближен к молочному жиру и в то же время содержал бы не более 8% ТИНЖК.
К техническим результатам, которые достигаются при осуществлении способа получения вышеуказанного ЗМЖ, относятся:
1) снижение расхода водорода в расчете на единицу массы готовой продукции при осуществлении практически полного гидрирования;
2) снижение количества теплоты, выделяемого в расчете на единицу массы реакционной смеси при полном гидрировании;
3) упрощение оборудования и уменьшение энергозатрат на обогрев трубопроводов, насосов и накопительных емкостей за счет снижения температуры плавления продукта гидрирования до 70°C и менее;
4) получение гидрированного жира с содержанием ТИНЖК менее 2%;
5) получение заменителя молочного жира с содержанием ТИНЖК менее 8%;
6) уменьшение содержания пальмитиновой кислоты по сравнению со способами получения ЗМЖ, основанными на использовании пальмового масла и его фракций за счет разбавления продуктами полного гидрирования ЖК с длиной углеродной цепи 18 и выше из жидкого растительного масла.
В основе настоящего изобретения лежит тот факт, что, как было неожиданно обнаружено, разбавление жидких масел с высоким содержанием ненасыщенных ЖК растительными жирами с высоким содержанием лауриновой кислоты позволяет получить перечисленные выше технологические преимущества, а дальнейшая переэтерификация полученного продукта глубокого гидрирования с жидким растительным маслом позволяет получить ЗМЖ с профилем плавления, очень близким к натуральному молочному жиру, при этом общее количество короткоцепочечных ЖК удалось снизить (по сравнению с ЗМЖ на основе пальмового масла и его фракций) за счет того, что в готовом продукте, - заменителе молочного жира, - увеличено содержание стеариновой кислоты (С18:0), которая по данным Всемирной организации здравоохранения не влияет на уровень ЛПНП.
Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением предлагается способ получения масложирового продукта (саломаса), характеризующийся тем, что в нем
(1) готовят смесь
(а) одного или нескольких необязательно фракционированных натуральных масел, с начальным природным содержанием моно- и полиненасыщенных жирных кислот с длиной углеродной цепи 18 и больше, по меньшей мере, 50% и
(б) одного или нескольких необязательно фракционированных масел, с начальным природным содержанием лауриновой кислоты больше 50%, таким образом, чтобы содержание лауриновой кислоты в полученной смеси составляло, по меньшей мере, 15%, а ее йодное число составляло 60÷20,
(2) смесь, полученную на этапе (1), подвергают гидрированию до йодного числа, самое большее 10.
Предпочтительно, когда соотношение между количеством жирных кислот в упомянутой смеси с длиной цепи 18 и больше к остальным жирным кислотам составляет не более 1:1,5.
Желательно, когда упомянутое масло (а) выбрано из группы, включающей подсолнечное масло, соевое масло, рапсовое масло, хлопковое масло, горчичное масло, кукурузное масло, льняное масло, конопляное масло, рыжиковое масло, сурепное масло, масло виноградных косточек или их смеси.
Особенно желательно, когда упомянутое масло (а) представляет собой подсолнечное масло.
Целесообразно, когда упомянутое масло (а) имеет йодное число 100÷170.
Предпочтительно, когда упомянутое масло (б) выбрано из группы, включающей олеин пальмоядрового масла, масло бабассу, масло сливовых косточек, масло пальмы тукума, масло пальмы мурумуру, кокосовое масло, масло укууба или их смеси.
Содержание лауриновой кислоты в этих маслах указано ниже, %:
масло бабассу
примерно 50
пальмоядровое масло
47÷51
масло сливовых косточек
примерно 48
масло пальмы тукума (Astrocaryum vulgare)
42,5÷48,9
масло пальмы мурумуру (Astrocaryum muramuru)
примерно 42,5
кокосовое масло
39÷54
масло укууба (Virola surinamensis)
15÷17
Желательно, когда упомянутое масло (б) представляет собой олеин пальмоядрового масла.
Особенно желательно, когда упомянутое масло (б) представляет собой смесь олеина пальмоядрового масла и стеарина пальмоядрового масла.
Целесообразно, когда упомянутое масло (б) имеет йодное число 15÷25.
Предпочтительно, когда кислотное число смеси упомянутых масел (а) и (б) составляет менее 0,2.
Особенно предпочтительно, когда анизидиновое число упомянутых масел (а) и (б) составляет менее 8.
Желательно, когда в вышеописанном способе гидрирование осуществляют до йодного числа, самое большее 10.
Предпочтительно, когда гидрирование осуществляют до йодного числа, самое большее 1.
Также, в соответствии с настоящим изобретением предлагается саломас, полученный вышеописанным способом.
Еще одним объектом настоящего изобретения является способ получения масложирового продукта, в котором к вышеупомянутому саломасу добавляют вышеупомянутое растительное масло (а) до достижения йодного числа смеси 50÷110 и температуры плавления смеси 40÷50°C и осуществляют переэтерификацию.
В одном из вариантов осуществления этого способа к полученному продукту добавляют вышеупомянутое масло (б) и/или частично гидрированное масло (а) с температурой плавления 30÷45°C для достижения общей температуры плавления 27÷36°C и содержания твердых триглицеридов, приближенного к молочному жиру.
Еще одним из объектов настоящего изобретения является заменитель молочного жира, полученный любым из вышеописанных способов.
Желательно, когда температура плавления упомянутого ЗМЖ составляет 27÷36°C.
Особенно желательно, когда содержание трансизомеров жирных кислот в упомянутом ЗМЖ составляет менее 8%.
Предпочтительно, когда содержание стеариновой кислоты в упомянутом ЗМЖ превышает содержание пальмитиновой кислоты.
ЗМЖ может быть использован, в частности, для производства спредов, творожных, сырных, плавленых сырных продуктов, мороженого, сметаны и сливок.
Далее, настоящее изобретение будет проиллюстрировано на конкретных примерах осуществления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 представлен профиль плавления саломаса сравнения, полученного полным гидрированием 100% жидкого масла (ЖМ), и саломаса по изобретению, полученного полным гидрированием смеси жидкого масла (ЖМ) и лауринового жира.
На фиг. 2 представлена сравнительная характеристика зависимости содержания ТТГ в молочном жире и в изобретенном ЗМЖ в диапазоне температур от 10 до 35°C.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способы, саломас и заменитель, описанные выше, далее поясняются на конкретных примерах.
ПРИМЕР 1
Сравнение технологии полного гидрирования подсолнечного масла и технологии по изобретению
Для получения саломаса используют сырье, отвечающее требованиям, перечисленным ниже.
Подсолнечное масло и лауриновый жир смешивают в соотношении 1:1,22 по массе, добавляют никелевый катализатор и подают на гидрирование.
Технологические параметры гидрирования чистого подсолнечного масла (сравнительный пример) и смеси по изобретению представлены ниже.
Как было установлено, для гидрирования смеси подсолнечного масла с лауриновым жиром требуется значительно меньшее количество водорода, а реакция протекает быстрее.
После завершения реакции никель отделяют от полученного продукта в два этапа. Для очистки гидрируемой смеси от следов никелевого катализатора ее фильтруют с использованием самоочищающегося картриджного фильтра, не требующего предварительного нанесения фильтровального слоя. После очищения продукта на картриджном фильтре осуществляют деметаллизацию на вертикальных и полировочных фильтрах. После окончательной фильтрации в деметаллизированном пищевом саломасе остаточное содержание никеля не превышает 0,2 мг/кг (согласно TP ТС 021 содержание никеля в саломасе не более 0,7 мг/кг).
Физико-химические показатели полученных саломасов представлены ниже.
Температура плавления сравнительного саломаса составила 75°C, изобретенного - 60÷70°C.
Профиль плавления сравнительного саломаса на основе 100% подсолнечного масла и изобретенного саломаса, полученного из смеси подсолнечного масла с лауриновым жиром в соотношении 1:1,22, изображен на Фиг. 1.
Изобретенный саломас переэтерифицировали с жидкими растительными маслами, в результате получали ЗМЖ, соответствующий требованиям TP ТС 024/2011 «Технический регламент на масложировую продукцию», с содержанием ТИНЖК до 8%, содержанием ТТГ при 35°C - не более 5%, и с температурой плавления не более 36°C.
Профиль плавления изобретенного ЗМЖ, как показано на фиг. 2, аналогичен натуральному молочному жиру.
Кроме того, содержание пальмитиновой кислоты (С16:0), снижено, с одной стороны, за счет стеариновой кислоты (С18:0) (являющейся продуктом полного гидрирования ЖК подсолнечного масла), с другой стороны - за счет переэтерификации с жидким растительным маслом, которое практически не содержит короткоцепочечных ЖК.
Как следует из таблицы ниже, содержание пальмитиновой кислоты в ЗМЖ по изобретению ниже, чем в известных ЗМЖ, полученных из жиров с высоким содержанием ТТГ (О'Брайн Р. Жиры и масла. Производство, состав и свойства, применение).
ПРИМЕР 2
Получение заменителя молочного жира из смеси подсолнечного масла и олеина пальмоядрового масла
Саломас получали гидрированием смеси подсолнечного масла и олеина пальмоядрового масла.
Состав исходного сырья представлен в таблице:
Йодное число подсолнечного масла составляло 128÷140, олеина пальмоядрового масла - 22÷27.
Подсолнечное масло смешивают с олеином пальмоядрового масла до получения смеси с йодным числом 70÷90.
3
Смесь масел нагревают до температуры 130÷140°C, вносят катализатор на основе никеля из расчета 0,8÷2 кг/т и подают в реактор водород из расчета 86 м/т.
По завершении процесса гидрирования йодное число саломаса составляет не более 1, содержание ТИНЖК - не более 1%.
Полученный саломас смешивают с подсолнечным маслом до достижения йодного числа смеси 65÷95.
Смесь подвергают химической переэтерификации, для чего ее нагревают до 105÷110°C, сушат в условиях вакуума 10 мм рт.ст., вносят катализатор - метилат натрия из расчета 1 кг/т - и позволяют смеси прореагировать 30 минут.
Затем для деактивации катализатора вносят раствор лимонной кислоты.
Показатели исходной смеси и переэтерифицированного жира представлены в таблице:
Температура плавления переэтерифицированного жира составляет 35÷42°C.
Полученный переэтерифицированный жир смешивают с олеином пальмового масла и частично гидрированным маслом с температурой плавления 33÷39°C для достижения температуры плавления 33÷36°C и содержания ТТГ, близкого к натуральному молочному жиру.
Полученную жировую смесь дезодорируют для получения обезличенного вкуса и запаха.
ПРИМЕР 3
Получение ЗМЖ из смеси подсолнечного масла и смеси олеина пальмоядрового масла и стеарина пальмоядрового масла
Получают саломас посредством гидрирования смеси подсолнечного масла и смеси олеина пальмоядрового масла и стеарина пальмоядрового масла.
Состав исходного сырья представлен в таблице:
Йодное число подсолнечного масла составляет 128÷140.
Йодное число смеси лауриновых масел составляет 14,1÷21.
Йодное число смеси составляет 60÷95.
3
Полученную смесь нагревают до температуры 130÷140°C, вносят катализатор на основе никеля 0,8÷2 кг/т и подают в реактор водород (расход - 78 м/т).
По завершении процесса гидрирования йодное число саломаса составляет не более 1, содержание ТИНЖК - не более 1%.
Полученный саломас смешивают с подсолнечным маслом до достижения йодного числа смеси 60÷90 и подвергают полученную смесь химической переэтерификации, для чего масло нагревают до 105÷110°C, сушат в условиях вакуума 10 мм рт.ст., вносят катализатор - метилат натрия из расчета 1 кг/т - позволяют смеси прореагировать 30 мин, после чего дезактивируют катализатор раствором лимонной кислоты.
Показатели исходной смеси и переэтерифицированного жира представлены в таблице:
Температура плавления полученного переэтерифицированного жира составила 35÷42°C.
Полученный переэтерифицированный жир смешивают с олеином пальмового масла и частично гидрированным маслом с температурой плавления 33÷39°C для достижения температуры плавления 33÷36°C и необходимого содержания ТТГ и дезодорировали для получения обезличенного вкуса и запаха.
Физико-химические показатели готового продукта представлены в таблице:
Полученный ЗМЖ максимально приближен по физико-химическим характеристикам к молочному жиру, соответствует требованиям действующего законодательства - техническому регламенту Таможенного союза 024/2011 «Технический регламент на масложировую продукцию». ЗМЖ обладает хорошей пластичностью, высокой термоустойчивостью, оптимизирован по жирнокислотному составу, благодаря высокому содержанию полиненасыщенных ЖК.