Автор: Виктор Капранчиков, технолог ГК «ЭФКО»
Как избежать «поседения» шоколада? Как снизить миграцию масла на поверхность конфет? Как сделать спред – такой, чтобы легко намазывать на хлеб? Все эти задачи зависят от кристаллизации жиров. Компания «ЭФКО» разработала продукт, который помогает ускорить образование мелкокристаллической решетки. Она удержит и стабилизирует жидкие масла. Благодаря этому качество изделий будет стабильным в любых условиях.
Кристаллизация. Что это?
Кристаллизация жиров – это ключевой процесс, который влияет на структуру и свойства продуктов на жировой основе: шоколада, маргарина, спредов, жиров для хлебобулочных и кондитерских изделий, молочных продуктов и шортенингов общего назначения [1]. Стабильность этих продуктов регулируется изменениями физического состояния жиров и поведения при кристаллизации.
Кристаллизация жиров определяет консистенцию и пластичность на этапах производства и хранения; сенсорные свойства, такие как ощущение таяния во рту; физическую стабильность, связанную с образованием и ростом кристаллов, миграцией масла и коалесценцией частиц и эмульсий; внешний вид продуктов [2].
Особенности кристаллизации жиров зависят от композиции триацилглицеридов растительных жиров и масел.
Суть процесса
Механизм кристаллизации жиров достаточно сложный и состоит из зарождения и роста кристаллов. Нуклеация, или зарождение кристаллов, включает в себя образование агрегатов молекул, которые превышают критический размер и поэтому являются стабильными. Как только зародыш кристалла сформировался, он начинает расти за счет включения других молекул из соседнего жидкого слоя, который постоянно заполняется пересыщенной жидкостью, окружающей кристалл [3].
Пороки, связанные с кристаллизацией
Часто при производстве спредов и маргаринов возникают пороки, связанные с кристаллизацией. Особо выделяются такие проблемы, как полиморфные переходы, миграция масла, развитие жирового поседения, медленная кристаллизация и образование кристаллических агрегатов. В связи с этим решение их является определяющим фактором стабильности качества готового продукта.
Пороки консистенции, обусловленные кристаллизацией при производстве маргаринов и спредов
Типы кристаллов
Триацилглицериды, в составе которых есть жирные кислоты с различной длиной цепи и их сложные эфиры, могут существовать в различных кристаллических формах. Полиморфные формы жира идентифицируются на основе их субклеточной структуры. В липидах преобладают три специфических типа субклеток – полиморфы α, β' и β – согласно современной полиморфной номенклатуре. Форма α метастабильна, характеризуется гексагональной упаковкой цепей, форма β' имеет промежуточную стабильность и орторомбическую перпендикулярную упаковку, тогда как форма β имеет большую стабильность и триклинную параллельную упаковку. Температура плавления растет с увеличением стабильности (α → β′ → β) в результате различий в плотности молекулярной упаковки [4].
Триацилглецериды (ТАГ) обычно первоначально кристаллизуются в формах α и β', хотя форма β более стабильна. Поведение при кристаллизации, полиморфная форма и микроструктура жиров обусловлены сочетанием индивидуальных физических свойств ТАГ и фазового поведения смеси ТАГ. Специфический состав жира – один из наиболее важных факторов для окончательного развития кристаллической структуры [5].
Жиры с кристаллами в форме β' обладают повышенной функциональностью, так как они более мягкие; обеспечивают хорошую аэрацию и сливочность. Таким образом, форма β' представляет интерес для производства пищевых продуктов с высоким содержанием жира, таких как спреды, маргарин, кондитерские и хлебобулочные изделия.
Промышленный процесс кристаллизации спредов
Состоит из последовательности стадий при различных температурах (переохлаждении) и приложении механической силы. Для достижения хорошего затвердевания необходимо одновременно контролировать три параметра процесса кристаллизации: температуру, время кристаллизации и скорость перемешивания [6].
Достижение контролируемой модификации жиров, контроль и/или стабилизация кристаллизации и полиморфных переходов жирового сырья могут быть выполнены главным образом с помощью трех способов, используемых по отдельности или в сочетании, в соответствии с требованиями каждой жировой основы:
- удаление, добавление или фракционирование второстепенных липидов в жировых основах;
- использование «затравки» для моделирования процесса кристаллизации;
- динамический контроль кристаллизации в липидных системах за счет использования эмульгаторов.
«Затравка» для кристаллизации
В настоящее время знание механизмов контроля кристаллизации жиров позволяет разработать «затравку» на основе определенным образом модифицированного жира, обладающего большим потенциалом в вопросах коррекции процессов кристаллизации при темперировании жиров и продуктов на их основе.
Эта разработка основана на том факте, что кристаллизацией жиров можно управлять путем добавления твердого материала со свойствами «зародышей» кристаллизации.
Введение зародышей кристаллизации в мягкие жиры способствует формированию эффектов, которые связаны с контролем кристаллизации, – наличию многочисленных дополнительных зародышей кристаллизации и образованию дополнительной поверхности для роста кристаллов.
Несомненным техническим преимуществом при использовании «затравки» является тот факт, что активные зародыши кристаллизации могут индуцировать кристаллизацию жиров в желаемые полиморфные формы.
С термодинамической точки зрения использование «затравки» для кристаллизации идеально подходит для направления кристаллизации в жировых смесях, поскольку более предпочтительно связывание молекул триацилглицеридов с уже существующей поверхностью кристалла без потребности в энергии для создания ядра кристалла. Однако в процессе внесения «затравки» контроль температуры имеет решающее значение для сохранения зародышей кристаллизации. Нужно понимать, что эффект зависит от таких параметров, как соотношение массы включенной «затравки» и массы расплавленного жира, подлежащего кристаллизации, температуры и скорости охлаждения.
Форма кристаллов и их величина влияют на образование коагуляционной и кристаллизационной структуры, от соотношения которых зависят вязкость, пластичность, хрупкость и твердость спреда. Соотношение легкоплавких и высокоплавких групп глицеридов в отвердевшем жире, преобладание легкоплавких метастабильных, либо высокоплавких и более стабильных полиморфных модификаций кристаллического жира оказывает определяющее влияние на термоустойчивость и реологические характеристики продукта. Механическое воздействие на сформировавшуюся структуру спреда в момент фасовки изменяет кристаллическую структуру продукта, и вопрос сохранения плотной структуры продукта имеет первоочередное значение.
«Кристаллизатор» от «ЭФКО»
Компания «ЭФКО» предлагает решение – модификатор кристаллизации жиров специального назначения. Эффективность продукта подтвердилась в ходе всестороннего тестирования в R&D-центре компании и на предприятиях партнеров. Для оценки кристаллизатор использовали при производстве растительно-жировых спредов с м.д.ж 72,5%. В качестве жировой фазы применялся заменитель молочного жира Oilblend 1503-33 ЭК. Тестирование показало, что увеличение дозировки кристаллизатора в составе продукта значительно повышает твердость продукта и снижает уровень вытекания свободного жира (рис. 2). Эти показатели в значительной степени характеризуют качество спреда, фасованного в брикет.
Влияние дозировки ЖСН «Кристаллизатор 01» на твердость и выделение свободного жидкого жира при оценке спреда м.д.ж 72,5% на основе ЗМЖ Oilblend 1503-33 ЭК, фасованного в брикет
Группа компаний «ЭФКО» сделала ставку на импортозамещение и в течение нескольких лет вела разработку кристаллизатора для масложировых продуктов. Его применение открывает перспективы для расширения ассортимента и позволяет гарантировать качество продуктов, которые уже есть в линейке производителя.
Остались вопросы? Обращайтесь по электронной почте: tpp@efko.ru
Мы в Telegram: https://t.me/efko_ingredients
Список литературы
- Sato K. Crystallization behavior of fats and lipids: a review. Chem Eng Sci. 2001; 56:2255–2265
- Foubert I, et al. Modelling two-step isothermal fat crystallization. J Food Eng. 2006; 75:551–559
- Boistelle R. In: Crystallization and polymorphism of fats and fatty acids. Garti N, Sato K, editors. New York: Marcel Dekker; 1988
- Martini S, Awad T, Marangoni AG, editors. Modifying lipids for use in food. Cambridge: Woodhead Publishing; 2006
- Vereecken J, et al. Effect of SatSatSat and SatOSat on crystallization of model fat blends. Eur J Lipid Sci Technol. 2009; 111:243–258
- Капранчиков В.С. Особенности фасовки спредов в потребительскую тару. Сыроделие и маслоделие. – 2012, №6, с. 50–51
