СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ-СМЕСЕЙ
METHOD FOR PRODUCTION OF VEGETABLE OIL-MIXTURES

Предлагаемое изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к получению растительных масел-смесей.
Растительные масла состоят в основном из триацилглицеролов - сложных эфиров трехатомного спирта глицерола и высших карбоновых (жирных) кислот. Особое значение для организма человека имеют триацилглицеролы, содержащие кислоты с двумя и более двойными связями между углеродными атомами - полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК). Физиологическую активность проявляют ПНЖК с двойной связью, расположенной у третьего (ω-3 жирные кислоты: α-октадекатриеновая (α-линоленовая), октадекатетраеновая, α-эйкозатетраеновая (α-арахидоновая), эйкозапентаеновая, α-докозапентаеновая, докозагексаеновая) и шестого (ω-6 жирные кислоты: октадекадиеновая (линолевая), γ-октадекатриеновая (γ-линоленовая), эйкозатриеновая, γ-эйкозатетраеновая (γ-арахидоновая), γ-докозапентаеновая) углеродного атома.
Приводим схемы структур полиненасыщенных жирных кислот семейств ω-6 и ω-3:
9,12
Октадекадиеновая кислота (ω-6, 18:2, Δ)
9,12,15
α-Октадекатриеновая кислота (ω-3, 18:3, Δ)
5,8,11,14
γ-Эйкозатетраеновая кислота (ω-6, 20:4, Δ)
5,8,11,14,17
Эйкозапентаеновая кислота (ω-3, 20:5, Δ)
ПНЖК могут поступать в организм с рационом в разных количествах, но реализация их биологического действия возможна только при соблюдении конкретного соотношения кислот указанных семейств. Оптимальное соотношение в суточном рационе ω-6 и ω-3 жирных кислот должно составлять 5-10:1 (в соответствии с методическими рекомендациями МР 2.3.1.2432-08 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации»).
Растительные масла природного происхождения не сбалансированы по соотношению жирных кислот семейств ω-6 и ω-3, поэтому масла с заданным составом жирных кислот получают искусственно, например путем селекции или генетической модификации масличных культур, но наиболее технологически и экономически эффективным является способ смешивания (купажирования) масел различного состава.
Известны смеси растительных масел с повышенной пищевой и физиологической ценностью, отличающиеся различным химическим составом. Например, по патентам РФ №2292149, A23D 9/00, №2374858, A23D 9/00.
Известен способ расчета рецептур двухкомпонентных масел-смесей, сбалансированных по соотношению ω-6 и ω-3 ПНЖК, с использованием компьютерной программы, осуществляющей решение экстремальной задачи с линейными неотрицательными ограничениями на переменные количества исходных масел в смеси (Щербин В.В. Биохимическое обоснование влияния жирнокислотного состава смесей растительных масел на их биологическую ценность и окислительную стойкость при хранении: автореф. дисс.… канд. техн. наук: 03.00.04 / Щербин Василий Владимирович. - Краснодар, 2005). Недостатком данного способа является ограничение вариативности рецептур разработкой только двухкомпонентных смесей масел, а также отсутствие конкретных ограничительных критериев выбора исходных масел: свойства, стоимость и других.
Известна технология составления трехкомпонентных масел-смесей, в основе которой лежит решение задачи оптимизации методом линейного программирования (Применение метода линейного программирования для оптимизации смесей растительных масел / С.В.Николаева [и др.] // Масложировая промышленность. - 2007. - №1. - С.23-24). Недостатком данного способа является отсутствие математической модели оптимизации рецептур масел-смесей, вместо которой приведены отдельные уравнения, и операции по подбору растительных масел для составления смесей (что и не позволило оптимизировать рецептуру 1-й и 4-й смесей, характеризующихся значительным превышением (ω-6 кислот). К тому же предлагаемая технология ограничена в отношении как качественного, так и количественного состава моделируемых смесей (с ее помощью могут быть составлены только трехкомпонентные масла и только с соотношением ω-6 и ω-3 жирных кислот - 3:1,5:1 и 10:1). Кроме того, в расчетах учитываются такие ω-3 кислоты, как эйкозапентаеновая и докозагексаеновая, которые не встречаются в маслах растительного происхождения.
Известен пищевой функциональный продукт и способ его получения по патенту РФ №2169478, выбранный заявителем в качестве прототипа. Продукт представляет собой двух- и трехкомпонентные растительные масла-смеси, сбалансированные по жирнокислотному составу и обогащенные каротиноидами и токоферолами. В прототипе приведены расчеты рецептур смешанных масел.
Описываемый пищевой функциональный продукт в качестве основы растительных масел содержит смесь рапсового, соевого, подсолнечного масел или смесь нерафинированных подсолнечного, льняного пищевых масел и нерафинированного масла зародышей пшеницы, при этом перекисное число основы составляет не выше 10 ммоль (1/2О)/кг, кислотное число - не более 0,4 мг КОН/г, а соотношение ПНЖК ω-6 к ω-3-9-9,9:1. Продукт дополнительно содержит токоферолы в количестве 15,0-20,0 мг/100 г основы.
Недостатком данного изобретения является то, что:
- не описано, по каким критериям выбирали и включали исходные растительные масла в состав смеси;
- для составления смесей использовано ограниченное число масел (5);
- оптимизацию рецептур масел-смесей проводили по соотношению линолевой и линоленовой кислот (ω-6 и ω-3), ограниченному значениями - 9,1-9,9:1, тогда как в зависимости от целевой аудитории потребителей оно находится в более широких пределах - 5-10:1;
- при расчетах не разделяли α- и γ-формы линоленовой кислоты, относящиеся к двум разным семействам - ω-3 и ω-6 соответственно - и проявляющие различную биологическую активность;
- предложенный расчетный аппарат позволяет оперировать только с двумя переменными в уравнениях;
- отсутствуют данные о жирнокислотном составе исходных масел и масел-смесей (за исключением одного примера) и о соотношении отдельных масел в составе предложенных смесей;
- не указаны параметры режима купажирования масел;
- не приведены экономические расчеты, подтверждающие низкую стоимость рекомендованных масел-смесей;
- не обосновано низкое значение кислотного числа (не более 0,4 мг КОН/г) для смесей с включением нерафинированных масел.
Указанные недостатки ограничивают сферу применения прототипа и затрудняют его практическое использование в качестве способа составления растительных масел-смесей, сбалансированных по соотношению ω-6 и ω-3 жирных кислот.
Задача, поставленная заявителем, состоит в формировании широкого и научно-обоснованного ассортимента комбинированных растительных масел, отвечающих современным требованиям к сбалансированному питанию, с оптимальным составом, повышенной пищевой, в том числе физиологической, ценностью и хорошей усвояемостью. Технический результат, получаемый путем решения этой задачи, проявляется в рациональном подборе исходных компонентов с последующей оптимизацией рецептур растительных масел-смесей.
Технический результат достигается тем, что способ получения растительных масел-смесей, предусматривающий расчет рецептуры масла-смеси, сбалансированной по соотношению (ω-6 и ω-3 жирных кислот, дозирование, смешивание и упаковку масел, включает согласно предлагаемому решению предварительный подбор растительных масел с учетом их состава, органолептических и физико-химических свойств, определение их фактического жирнокислотного состава и расчет рецептуры смеси, сбалансированной по соотношению ω-6 и ω-3 жирных кислот, путем составления и решения системы уравнений с неограниченным числом переменных:
где n - количество масел в составе смеси;
i
i
x(y) - массовая доля жирных кислот семейства ω-6 (ω-3) в i-м масле, мас.%;
k - коэффициент соотношения содержания жирных кислот семейства ω-6 и ω-3 в составе смеси масел, устанавливаемый в соответствии с требованиями диетологов;
i
l - массовая доля i-го масла в составе смеси.
Предварительный подбор исходных растительных масел из существующего ассортимента позволяет выбрать масла, наиболее выгодные с учетом поставленной цели и объективных факторов: органолептических и физико-химических свойств, химического состава (состава и содержания жирных кислот, витаминов, биофлавоноидов), стоимости, сложившихся географических, климатических, социальных и иных условий.
Аналитическая обработка данных о жирнокислотном составе исходных масел с помощью предлагаемой системы уравнений позволяет подобрать их оптимальное соотношение в составе смеси.
При решении задачи оптимизации жирнокислотного состава растительных масел-смесей коэффициент k является постоянной величиной и задается исходя из рекомендаций диетологов. В качестве его значения может быть взято любое натуральное число. Заданное значение коэффициента k достигается путем подбора растительных масел различного жирнокислотного состава и их соотношений в рецептуре в ходе решения системы уравнений. Для ограничения вариантов возможных решений в системе уравнений существует возможность наложения ограничений на содержание того или иного масла в рецептуре смеси. Такие ограничения могут устанавливаться с учетом качества, состава, стоимости смешиваемых масел и иных условий.
Разработанная система уравнений с неограниченным числом переменных применима к растительным маслам различного состава, а полученные с ее помощью результаты достоверны для всего спектра количественного содержания жирных кислот по ГОСТ 30623-98 (ГОСТ 30623-98 Масла растительные и маргариновая продукция. Метод обнаружения фальсификации. - Введен впервые. - М.: ИПК Издательство стандартов, 1998. - 16 с.).
Регулирование рецептур растительных масел-смесей с учетом их потребительских свойств, в том числе жирнокислотного состава, позволяет управлять качеством и стоимостью растительных масел, балансировать состав одних масел, бедных незаменимыми ПНЖК, путем смешивания с маслами, содержащими такие кислоты, что в конечном итоге обеспечивает необходимый физиологический эффект готового продукта.
В итоге заявителем предлагается способ получения неограниченного числа рецептур масел-смесей, сбалансированных по соотношению ω-6 и ω-3 жирных кислот. Разработанный способ позволяет получать смешанные масла различных состава, количества компонентов (двух, трех, четырех и более) и степени очистки с учетом меняющихся природных и географических условий и экономической ситуации и использовать практически все имеющиеся ресурсы масличного сырья для производства смесей.
Способ осуществляется следующим образом.
Пример 1: для составления двухкомпонентной смеси растительных масел были выбраны подсолнечное и рапсовое рафинированные дезодорированные масла, являющиеся источниками ω-6 и ω-3 жирных кислот соответственно. Жирнокислотный состав выбранных растительных масел представлен в таблице.
Для определения оптимального соотношения подсолнечного и рапсового масел в составе смеси составляли и решали систему уравнений. Для расчета использовали данные о содержании линолевой (ω-6) и линоленовой (ω-3) жирных кислот в смешиваемых маслах (таблица) и коэффициент k, принятый равным 9 (в соответствии с МР 2.3.1.2432-08):
П
P
где l(l) - массовая доля подсолнечного (рапсового) масла в составе смеси.
Решения системы уравнений:
В результате расчетов было определено оптимальное соотношение подсолнечного и рапсового масел в составе смеси на уровне 56,8% и 43,2% соответственно. Далее масла дозировали в установленном соотношении, смешивали в смесителе при частоте 100 об/мин и температуре 20°С, в атмосфере азота, и разливали полученную смесь в подготовленную тару.
Полученное подсолнечно-рапсовое масло - прозрачное, имеет светло-желтый цвет, без запаха и с обезличенным вкусом. Масло имеет кислотное число не более 0,6 мг КОН/г и перекисное число не более 10 ммоль (1/20)/кг и по остальным показателям безопасности соответствует требованиям федерального закона «Технический регламент на масложировую продукцию» №90-ФЗ от 24.06.2008 г. Жирнокислотный состав масла-смеси представлен в таблице.
Пример 2: орехово-подсолнечное масло с использованием в качестве исходных нерафинированного масла маньчжурского ореха и подсолнечного рафинированного дезодорированного масла готовили по примеру 1 при рассчитанном соотношении масел 50,1% и 49,9% соответственно.
Оптимальную рецептуру смеси определяли путем решения системы уравнений:
O
где l - массовая доля орехового масла в составе смеси.
Решения системы уравнений:
Полученное орехово-подсолнечное масло - прозрачное, допускается осадок и легкое помутнение над осадком; имеет янтарный цвет; запах и вкус, свойственные ореховому маслу, без посторонних запаха и привкуса. Масло имеет кислотное число не более 4,0 мг КОН/г и перекисное число не более 10 ммоль (1/2О)/кг и по остальным показателям безопасности соответствует требованиям федерального закона «Технический регламент на масложировую продукцию» №90-ФЗ от 24.06.2008 г. Жирнокислотный состав исходных масел и масла-смеси представлен в таблице.
Пример 3: для составления трехкомпонентной смеси растительных масел были выбраны подсолнечное (источник ω-6 ПНЖК), соевое и рапсовое (источники ω-3 ПНЖК) рафинированные дезодорированные масла. При расчете рецептуры смеси масел содержание соевого масла ограничивали на уровне 25,0% с учетом возможности реверсии специфических запаха и вкуса, свойственных нерафинированному маслу.
Оптимальную рецептуру смеси определяли путем решения системы уравнений:
C
где l - массовая доля соевого масла в составе смеси.
Решения системы уравнений:
Соотношение подсолнечного, соевого и рапсового масел в составе смеси было определено на уровне 50,6%, 25,0% и 24,4% соответственно. Полученная смесь имеет показатели, аналогичные показателям масла в примере 1.
Пример 4: подсолнечно-льно-соевое масло с использованием в качестве исходных подсолнечного и соевого рафинированных дезодорированных и льняного нерафинированного масел готовили по примеру 1 при рассчитанном соотношении масел 86,0%, 4,0% и 10,0% соответственно.
Оптимальную рецептуру смеси определяли путем решения системы уравнений:
Л
где l - массовая доля льняного масла в составе смеси.
Полученную систему уравнений решили методом линейного программирования.
Решения системы уравнений:
Полученное подсолнечно-льно-соевое масло - прозрачное, имеет интенсивный желтый цвет с коричневатым оттенком; запах и вкус с оттенками, свойственными льняному маслу, без посторонних запаха и привкуса. Масло имеет кислотное число не более 4,0 мг КОН/г и перекисное число не более 10 ммоль (1/2О)/кг и по остальным показателям безопасности соответствует требованиям федерального закона «Технический регламент на масложировую продукцию» №90-ФЗ от 24.06.2008 г. Жирнокислотный состав исходных масел и масла-смеси представлен в таблице.