CC BY
57
!-■ Л
khw I Mft&fil J
■ -JST-j 7,
овационны.е продукты питания
УДК 641:62- 404.8
Получение эмульсионных продуктов
как пример инновационно-проектной деятельности в пищевой отрасли
О.Н. Мусина, канд. техн. наук, доцент Сибирский НИИ сыроделия, г. Барнаул
А.И. Лосева, канд. техн. наук, Е.А. Сафонова, канд. техн. наук, М.Т. Шулбаева, канд. техн. наук, Е.М. Пахарукова, канд. техн. наук Кемеровский технологический институт пищевой промышленности К.Л.Коновалов
Межрегиональное общественное учреждение «Биона», г. Кемерово
В последние десятилетия направление по созданию продуктов здорового питания активно развивается как в России, так и за рубежом. Изучение научно-технической литературы и статистических данных показывает, что интерес населения к продуктам здорового питания будет только расти. И задача пищевой отрасли - удовлетворить спрос на продукцию здорового питания, причем не в последнюю очередь за счет инновационно-проектной деятельности. Создание инновацион-
Ключевые слова: инновации; эмульсии; эмульгаторы; спред; масложи-ровые продукты.
Key words: innovation; emulsions; emulsifiers; spread; oil and fat products.
ных продуктов питания будет способствовать повышению рейтинга страны и взаимовыгодному сотрудничеству
России с Европейским экономическим сообществом в рамках Всемирной торговой организации [1].
С учетом этих факторов коллективом авторов проведен комплекс исследований и технологических разработок по созданию нового ассортимента мясных и масложировых продуктов на основе эмульсий.
Под эмульсиями понимают однородные по внешнему виду системы, состоящие из двух практически взаимно нерастворимых жидкостей, одна из которых в виде мельчайших капелек распределена в другой. Благодаря огромному увеличению поверхности раздела между двумя жидкостями система, полученная диспергированием, приобретает большой запас свободной поверхностной энергии, а такие системы неравновесны, неустойчивы. Для придания системе устойчи-
INNOVATIVE ALIMENTARY PRODUCTS
вости в нее вводят поверхностно-активные вещества (эмульгаторы). Последние должны уменьшать поверхностное натяжение, быстро адсорбироваться на границе раздела фаз, хорошо растворяться в дисперсной среде, придавать эмульсии определенный кинетический потенциал, влиять на вязкость эмульсий, быть недорогими и безопасными.
В современной мясоперерабатывающей отрасли широкое применение находят вторичное мясное и растительное сырье: эмульсия шкурки, соевые белки, крупы, изолят пищевых волокон, микрокристаллическая целлюлоза и т. д. [2]. Стабильность эмульсии жира в воде - одна из наиболее сложных проблем при изготовлении мясных фаршевых продуктов. Возможность получения эмульсий и их стабильность зависят от многих факторов, основные из которых [3]: вид, состав и функционально-технологические свойства компонентов рецептуры; количество солерастворимых белков в системе, степень их участия в процессе эмульгирования; соотношение жир:белок:вода в эмульсии; последовательность внесения ингредиентов рецептуры при эмульгировании; соблюдение температурно-вре-менных параметров процесса; аппаратурное оформление процесса. Применение эмульгаторов в производстве мясных продуктов приводит к улучшению структуры готовых изделий; увеличению выхода мясных изделий; улучшению органолептических показателей; стабилизации внешнего вида за счет уменьшения синерезиса; снижению себестоимости конечного продукта.
Производство таких масложировых продуктов, как спреды, также базируется на получении высокодисперсных эмульсий. Использование высокоэффективных эмульгаторов-стабилизаторов позволяет обеспечить выработку масложировых продуктов высокого качества [4]. Адсорбционный слой эмульгатора повышает устойчивость эмульсии, в особенности в тех случаях, когда этот слой структурируется, образуя пленку поверхностного геля с сильно повышенной вязкостью и прочностью. Эти свойства имеют особое значение для производства маргарина, поскольку готовый продукт представляет собой эмульсию мельчайших частиц жидкой фазы, равномерно размещенных в непрерывной среде твердой фазы при комнатной температуре.
В зависимости от жирности маргарина и сферы его применения часто применяют эмульгаторы Dimodan PVP (Dimodan HP), Dimodan ОТ (Dimodan S-T PEL/B), Dimodan СР. В последние годы у населения спросом пользуют-
ся масложировая продукция пониженной жирности. Для маргаринов жирностью ниже 40 % дополнительно используют (кроме Dimodan ОТ или Dimodan СР или Dimodan 1_Б) эфиры полиглицерина и рицинолевой кислоты - Grinsted РвРК90. При производстве маргаринов с содержанием жира 25 % и ниже дополнительно вводят стабилизирующие системы - гидроколлоиды (альгинаты, пектины и др.).
На протяжении многих лет известны эмульгаторы производства России и Украины [5]: Т-1 - продукт глицеро-лиза говяжьего жира или саломаса; Т-2- продукт полимеризации глицерина, этерифицированный стеариновой кислотой; Т-Ф - смесь эмульгатора Т-1 и пищевого фосфатидного концентрата в соотношении 2:1; ПМД-пищевые монодиглицериды; КЭ -комбинированный эмульгатор - смесь ПМД и фосфатидного концентрата в соотношении 3:1. В последние годы в Украине применяют преимущественно эмульгаторы различных модификаций серии Dimodan, Ра^даа^.
Нижегородский масложировой комбинат выпускает широкую гамму эмульгаторов - различные виды дистиллированных моноглицеридов, в настоящее время им освоено производство серии новых эмульгаторов на основе лецитина. Это стандартные лецитины, фракционированные лецитины - фосфадитилхолин и фосфади-тилсерин, а также гидролизованные лецитины.
В данной работе для получения эмульсий были использованы твердые (пальмовое, кокосовое) и жидкие растительные масла (соевое, подсолнечное). В качестве эмульгаторов были выбраны моно- и диглицериды с различными физико-химическими характеристиками (мягкие и твердые) и их смеси с фосфолипидами. Получали модельные эмульсии в лабораторных условиях с соотношением фаз жир:вода - 65:35 и исследовали их устойчивость к расслаиванию.
Для мягких моноглицеридов и их смесей с фосфолипидами поверхностная активность в системе «соевое масло - вода» выше, чем в системе «пальмовое масло - вода». Данный факт объясняется большим химическим сродством ацилов жирных кислот эмульгатора с триглицеридным составом соевого масла. Для эмульсии «пальмовое масло - вода» наилучшие результаты показателя устойчивости к расслоению были получены при использовании моно- и диглицеридов с йодным числом 25-35 мг йода. Именно в этом интервале находится значение показателя, характеризующего степень ненасыщенности для пальмового масла.
Таблица 1
Эмульгаторы, использованные в экспериментах
Тип эмульгатора ОАО «НМЖК» PALSGAARD
Моноглицериды дистил- M-2 Palsgaard
лированные твердые 0093
Моноглицериды дис- П0-90 Palsgaard
тиллированные мягкие 0291
Комплексный МФТ Palsgaard
эмульгатор 3228
Таблица 2
Характеристика эмульгаторов
Эмульгатор Состав Температура плавления, °C Йодное число, г J2/100 г
M-2 Моно- и диглицериды жирных кислот Е471 60-67 Не более 3
Palsgaard 0093 Моно- и диглицериды жирных кислот Е471 65 Не более 2
П0-90 Моно- и диглицериды жирных кислот Е471 50 Не более 40
Palsgaard 0291 Моно- и диглицериды жирных кислот Е471, антиоксиданты 50-55 Не более 60
(концентрат смеси
токоферолов,
аскорбилпальмитат)
МФТ Моно- и диглицериды жирных кислот с лецитином, Е-471+Е-322 55- 62 25-35
Palsgaard Моно- и диглицериды 50- 54 Не
3228 жирных кислот (Е472 с более
Е471), лецитин (Е322), 80
эфиры лимонной
кислоты
Таким образом, при создании пищевых эмульсий с различными растительными маслами необходимо учитывать не только дозировку, но и физико-химические свойства эмульгирующей композиции.
С учетом полученных данных провели подбор и сравнение эмульгаторов фирмы «Палсгаард» (Дания) и Нижегородского масложирового комбината (Россия) для высокожирных (72,5 % жирности) и среднежирных (65,0 и 50,0 % жирности) спредов (табл. 1). Характеристика эмульгаторов дана в табл. 2.
Факторы, определяющие состав и свойства спреда: массовая доля жира в спреде (Х1) и доза эмульгатора (Х2). Х1 варьировали в диапа-
При создании пищевых эмульсий с различными растительными маслами необходимо учитывать не только дозировку, но и физико-химические свойства эмульгирующей композиции.
ИННОВАЦИОННЫЕ ПРОДУКТЫ ПИТАНИЯ
ТЕМА НОМЕРА
Таблица 3
Шкала оценки спреда
Характеристика консистенции Оценка, баллы
Однородная, пластичная, плотная, легкоплавкая, поверхность среза блестящая и сухая на вид, хорошая термоустойчивость в достаточно широком диапазоне температур: от 10 до 25 °С 5
Хорошая, но недостаточно пластичная, легкоплавкая, с мельчайшими капельками на срезе, недостаточная термоустойчивость 4
Удовлетворительная, зернистая, спред плохо размазывается, видны большие капли воды, плохая термоустойчивость 3
Крошливая, хрупкая и твердая структура или излишне мягкая даже при низких температурах 2
Спред имеет мучнистую структуру и 1 свободную воду, слишком хрупкую и твердую структуру
зоне от 50,0 до 72,5 %, Х2 - от 0,6 до 1,0 %. Устанавливали влияние этих факторов на консистенцию, термоустойчивость, пластичность и связанность структуры, равномерность смешения жиров различной природы и распределение их в монолите. Оценку консистенции проводили в соответствии с пятибалльной шкалой (табл. 3).
В результате обработки экспериментальных данных получено уравнение регрессии, описывающее зависимость контролируемых параметров от изучаемых факторов: Y = -9,0348 + 0,23 6Х1 + 15,1066ЧХ2-0,001ЧХ12-0,122ЧХ1ЧХ2-4,1667ЧХ22.
Наилучшие эмульгирующие свойства проявляет система, состоящая из моно- и диглицеридов жирных кислот с лецитином и эфиром лимонной кислоты (Palsgaard 3228) в количестве 0,6; 0,8 и 1,0 % для сливочно-расти-тельного спреда с содержанием жировой фазы 72,5; 65,0 и 50,0 % соответственно.
Консистенция спреда в случае использования эмульгатора Palsgaard 3228 при содержании жировой фазы 50,0 % и содержании эмульгатора 1,0 % получила наивысшую оценку, такую же оценку получили образцы, содержащие 65,0 и 72,5 % жировой фазы и 0,8; 1,0 % эмульгатора соответственно. Образцы спредов, полученные при применении эмульгатора Palsgaard 3228, отличались однородной, пластичной, плотной консистенцией, поверхность среза была блестящая и сухая на вид. Спреды имели хорошую термоустойчивость в достаточно широком диапазоне температур: от 10 до 25 °С.
Итак, использование эмульгатора Palsgaard 3228 наиболее рационально. Для производства сливочно-рас-тительных спредов содержащих 50,0; 65,0 и 72,5 % жировой фазы, опти-
мальная доза эмульгатора - 1,0, 0,8 и 0,6 % соответственно.
Вопрос аппаратурного оформления процесса эмульгирования предлагается решить с помощью роторно-пуль-сационного аппарата (РПА) [6], который позволяет понизить вязкость среды (по сравнению с другим оборудованием) без добавления химических препаратов в состав продукта. Изменение вязкости жидкости обусловлено многофакторным воздействием на обрабатываемую гетерогенную среду: механическим - за счет ударных, срезающих и истирающих нагрузок при контакте среды с рабочими частями РПА; гидродинамическим - вследствие развитой турбулентности, пульсациях давления и скорости потока жидкости; гидроакустическим - выражающееся в интенсивной кавитации и ударных волнах. Кроме того, расход энергии, затрачиваемый РПА, меньше, чем при использовании другого перемешивающего оборудования (механических мешалок, коллоидных мельниц, гомогенизаторов) [7]. Низкая энергоемкость аппарата обусловлена тем, что обрабатываемая жидкость служит одновременно и источником и объектом гидромеханических колебаний, механическая энергия без промежуточных трансформаторов непосредственно преобразуется в акустическую и кавитационную. РПА прост в изготовлении, надежен и эффективен в эксплуатации.
Проведена серия экспериментов по производству комбинированных жидких продуктов, задача которых: равномерное распределение веществ, вносимых в небольших количествах (1:50 и более). Опыты подтвердили, что применение РПА при приготовлении эмульсий и суспензий с таким соотношением компонентов вполне обоснованно. Для оценки качества продуктов, полученных в РПА, контролировали устойчивость эмульсии. Сравнение проводили с теми же продуктами, полученными в механических мешалках (т.е. в условиях, аналогичных производственным). Все эмульсии, приготовленные в РПА, характеризовались гораздо большей устойчивостью. Опытно-промышленная проверка показала также и высокую экономическую эффективность использования РПА.
В каком направлении может вестись инновационно-проектная деятельность для масложировых эмульсионных продуктов? В первую очередь, в направлении оздоровления, повышения пищевой ценности и безопасности. Известны исследования по обогащению масложировой продукции премиксами на основе ценного растительного сырья (шиповник, боярыш-
ник, рябина, арония, эхинацея) и морских гидробионтов (ламинария, фукус). В производстве современных масложировых продуктов применяют различные пищевые добавки, функцию которых могут выполнять вещества наряду с функционально-технологическими свойствами обладающие и повышенной пищевой ценностью (полиненасыщенные жирные кислоты, пектины, микрокристаллическая целлюлоза, лактулоза и т. д.). Природные фосфолипиды - лецитины [8], используемые в качестве эмульгаторов, одновременно способны повышать термоустойчивость молочных белков и быть синергистами антиоксидантов (токоферолов).
Инновации в сфере пищевых технологий должны быть подчинены поиску способов и средств, обеспечивающих экономичное получение и гарантирующих максимальные безопасность и качество продуктов, включая пищевую ценность, органолептические свойства, а также свойства, определяющие пользу для здоровья, совокупность которых непосредственно зависит от ингредиентного состава изделия.
ЛИТЕРАТУРА
1. Зомитева, Г.М. Тенденции развития продуктовых инноваций/Г.М. Зо-митева//Молочная Сфера. - 2010. -№ 5. - C. 38-39.
2. Коновалов, К.Л. Мясные продукты эмульсионного типа и на основе белково-липидных композитов для здорового питания/К.Л. Коновалов// Мясной ряд. - 2012. - № 1. - С. 11.
3. Коновалов, К.Л. Основные факторы, влияющие на качество колбасных изделий/К.Л. Коновалов//Мяс-ные технологии: отраслевые ведомости. - 2005. - № 8. - С. 30.
4. Дорожкина, Т. Правильный выбор эмульгатора - залог успеха маргарина на рынке/Т. Дорожкина, М. Бухмет//Масложировая промышленность. - 2002. - № 1. - С. 32.
5. Основные направления развития производства маргариновой продукции/Л. Горшкова [и др.]//«Олмно-жировий комплекс». - 2004. - № 1 (4). - С. 31.
6. ПатентРФ № 2190462, МКИ7 B01F 7/28. Роторно-пульсационный аппарат/В.Н. Иванец и др.//Опубл. 10.10.2002. - Бюл. № 28.
7. Балабышко, А.М. Гидромеханическое диспергирование/А.М. Балабышко, А.И. Зимин, В.П. Ружицкий. -М.: Наука, 1998. - 331 с.
8. Тимошенко, Ю. Синергизм лецитинов и прочих эмульгаторов в пищевых эмульсиях/Ю. Тимошенко//Биз-нес пищевых ингредиентов. - 2010. -№ 5. - С. 30.
