ЖИРЫ, ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА И ИЗМЕНЕНИЯ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ

Жиры широко распространены в природе и представляют собой смесь разнообразных по составу органических веществ. Жиры входят в состав животных и растительных организмов. Они также служат сырьем для жироперерабатывающей промышленности при производстве мыла, олифы, глицерина и т.д. Кроме того, жиры - один из основных продуктов питания.

Извлекаемая из семян смесь, состоящая из разных групп липидов и растворенных в них сопутствующих веществ, получила название сырого жира (Рис. 3.1.).

Рис.3.1. Основне компоненты сырого жира

В натуральных (сырых) жирах содержится 95...97% глицеридов жирных кислот. В состав смеси входит также некоторое количество сопутствующих жирорастворимых веществ - фосфатидов, глицеридов, продуктов гидролиза и т.д. Такую сложную смесь в природных жирах называют липидами. Они играют большую роль в пищевой технологии и влияют на пищевую и физиологическую ценность полученных продуктов питания.

Масложировая промышленность поставляет на потребительский рынок широкий ассортимент жировых продуктов. Это растительные масла, которые преимущественно используются в питании или как среда для жарки продуктов основным и фритюрным способом, а так же как сырье для изготовления «шортенингов» - жиров для эмульгирования. Среди основных животных жиров есть гидратированные масла – (саломас) разного назначения, маргариновая продукция в широком ассортименте, рафинированные, дезодорированные жиры и масла, жировые смеси. Названное или другое жировое сырье вырабатывается из природного сырья растительного и животного происхождения.

Жирные кислоты природных жиров представляют собой жидкие или твердые, но легкоплавкие вещества. Жиры, добываемые из растительного сырья, называют растительными маслами. Максимальное количество масла обычно сосредоточено в зародыше семян и его запасных тканях. Растения, содержащие большое количество масла называют масличными культурами.

У животных и рыб жир концентрируется в подкожных жировых тканях, окружающих внутренние органы. Жиры наземных животных называют салом или жиром с указанием происхождения (сало говяжье, бараний жир). При этом различают масла нетопленые – жировая ткань и сало топленное – жир, извлекаемый из жировой ткани вытапливанием. Жиры морских животных иногда называют ворванью.

Таблица 3.1. Содержание жира в сырье

Все природные жиры имеют ряд общих свойств: они легче воды, их относительная плотность при нормальной температуре 0,9...0,98 г/см³. Все жиры нерастворимы в воде, но растворимы во многих органических растворителях (этиловый эфир, бензин, хлороформ, ацетон, дихлорэтан и др.). Жиры являются веществами нелетучими и при нагревании до 200...300^оС разлагаются с образованием летучих веществ, выделяющихся в виде паров, газов и дыма. Жиры плохие проводники тепла, обладают большой теплотой сгорания. Так 1г жира при полном сгорании выделяет 39,8 кДж тепла. Жиры принадлежат к веществам с низким поверхностным натяжением Они плохие проводники электричества.

Разнообразие физических и химических свойств жиров зависит от химического состава жирных кислот глицеридов. В состав глицеридов жиров и масел входит главным образом высокомолекулярные жирные кислоты с числом углеродных атомов 16, 18, 20, 22 и более. Встреча­ются и низкомолекулярные с числом углеродных атомов 4, 6 и 8 (масляная, капроновая и каприловая). Число выделенных из жиров кислот около 170.

Таким образом, по происхождению жиры подразделяют на животные и растительные. Каждая из этих групп в зависимости количественного содержания твердых триглицеридов подразделяют на жиры жидкие при нормальной температуре (20^оС) и жиры твердые. Высокомолекулярные жирные кислоты твердые, а низкомолекулярные - жидкие.

Жиры животного происхождения делят на:

Ø жиры наземных животных;

Ø жиры молока;

Ø жир птиц;

Ø жир морских животных;

Ø жир земноводных и пресмыкающихся.

Жиры растительного происхождения делят на:

Ø масла из семян;

Ø масла из мякоти плодов.

Существует классификация растительных масел по их способности высыхать на воздухе:

Ø высыхающие;

Рис. 3.2. Классификация жирового сырья

Ø полувысыхающие;

Ø невысыхающие.

Эта классификация несовершенна, так как одни и те же масла при разных условиях могут вести себя по-разному.

Для инженеров-технологов наиболее важной составной частью липидов являются триглицериды, которые в общем плане представляют собой сложные эфиры, образованные глицерином и разнообразными жирными кислотами

Физические свойства триглицеридов (ТГ) обусловлены, прежде всего, составом и структурой ацилов их жирных кислот. На физические свойства разнокислотных триглицеридов значительно влияет положение ацильной группы.

Консистенция и плотность. ТГ жидких кислот имеют жидкую консистенцию, твердых кислот – твердую. Консистенция разнокислотных ТГ может быть твердой, мазеобразной или жидкой в зависимости от состава их жирных кислот.

Таблица 3.2.Соотношение жирных кислот в жирах и маслах

На консистенцию влияет величина образовавшихся кристаллов и их полиморфные модификации. С увеличением размеров кристаллов твердость ТГ уменьшается. Плотность ТГ в жидком состоянии составляет от 860 до 910 кг/м³, в твердом – 1010 - 1069 кг/м³. Плотность ТГ повышается с уменьшением их молекулярной массы и увеличением степени ненасыщенности их ацильных групп.

Температура плавления и кристаллизации. Зависит от состава и структуры ацилов кислот, их положения. Температура плавления возрастает с увеличением числа атомов углерода в алкильной цепи и лежит в среднем в интервале температур от 44 до 80⁰С.

Температура плавления основных жиров, ^о С

Оливковое масло - -6

Масло подсолнечное - (-10…-17)

Масло сливочное – 20…23

Жир говяжий – 31…38

Жир свиной– 27…29

Жир бараний – 44…55

Рыбий жир – 22…26

Птичий жир – 26…40

Температура кристаллизации (или затвердевания) ТГ несколько ниже температуры плавления, что объясняется явлением переохлаждения.

Температура кипения. Глицериды высших жирных кислот при нагревании даже в глубоком вакууме не перегоняются, они термически неустойчивы. Глицериды кислот средней молекулярной массы в глубоком вакууме перегоняются с малой степенью термического распада. В промышленности такая молекулярная дистилляция применяется для получения чистых моноглицеридов, используемых в качестве пищевых поверхностно-активных веществ (ПАВ).

Растворимость. ТГ насыщенных и ненасыщенных жирных кислот нерастворимы в воде, хорошо растворяются в петролейном эфире, бензине, трихлорметане, тетрахлорметане, бензоле, ацетоне. Высокоплавкие растворяются при нагревании, а при охлаждении выкристаллизовываются.

В смесях растворов ТГ при охлаждении происходит фракционированная кристаллизация. В первую очередь выкристаллизовываются высокоплавкие ТГ. Это позволяет разделять смесь на фракции.

Вязкость. Вязкость ТГ изучена для небольшого числа одно-кислотных ТГ. Установлено, что вязкость снижается с уменьшением молекулярной массы. Вязкость ТГ, содержащих полиненасыщенные кислоты при одинаковом числе атомов углерода уменьшается с увеличением числа двойных связей.

Технологию получения многих жиров построено таким образом, чтобы иметь заданные функционально-технологические свойства. Эта обусловлено необходимостью стандартизации качества конечной продукции. И, поскольку жиры в технологии пищевых продуктов играют ключевую роль, их свойства должны четко отвечать технологическим заданиям, которые формируются производителем.

Перечисленные выше определенные физико-химические и функциональные свойства белков в большой степени определяют технологические свойства пищевых продуктов, в состав которых они входят.

Добавляемый к продукту жир при тепловой обработке выполняет ряд технологических функций.

Во-первых, он исполняет роль теплопередающей и антиадгезионной среды, способствует равномерному распределению температур на поверхности продукта, снижает вероятность местных перегревов. На этом основан принцип жарки и его разновидностей.

Во-вторых, жир принимает участие в формировании вкуса и аромата готового продукта, что предусматривает высокие требования к исходному качеству выбираемых пищевых жиров, а также минимизации их физико-химических изменений в процессе кулинарной тепловой обработки продукта.

В-третьих, жир исполняет роль экстрагирующего вещества для жирорастворимых компонентов пищевых продуктов, что используется во время пассерования овощей (лук, морковь, корни) и томат-пюре.

Жир является хорошим пластификатором и его возможность застывать используется для получения заданной консистенции, например, паштетов или вареных колбас.

Относительно низкая температура плавления жиров в большинстве случаев определяет размягчение или переход в жидкое состояние продуктов после небольшого нагревания. Нерастворимость жиров в воде позволяет получить продукты с эмульсионной структурой – соусы, кремы, фарши, тесто и т.д.

Жиры в технологическом процессе могут играть роль изолирующего материала, что используется при хранении некоторых продуктов в жирах.

Как связывающий материал жиры часто используют в кондитерских кремах, пастах.

Жиры способны выполнять роль разрыхлителей, это свойство используется при приготовлении песочного и слоеного теста.

Таким образом, при построении технологического процесса необходимо четко знать технологические свойства и поведение жиров при каком-либо влиянии на них внешних факторов. Так, например, для жарки рекомендуется брать безводные жиры с высокой температурой дымообразования, рафинированные, освобожденные от белковых веществ, гликозидов, пигментов и других примесей, которые при нагревании подвергаются деструкции с образованием новых веществ, придающим жирам нежелательные вкусовые оттенки.

В технологическом процессе жиры изменяются под воздействием как кислорода воздуха, так и воды, которая входит в состав рецептурной смеси или самого продута. Поэтому химическими изменениями жиров являются их окисление и гидролиз. Физико-химическим изменениям подвергаются жиры, которые добавляются к продукту, а также жиры, которые входят в состав продуктов.

Жиры, которые добавляются к продукту для жарки, подвергаются более глубоким изменениям, так как нагреваются до температур 160…180^оС, тогда как максимальная температура продукта в поверхностном слое не превышает 130…135^оС, а во внутренних слоях – 80…95^оС. В этой связи, при рассмотрении дальнейшего материала, больше внимания будет уделяться жирам, которые добавляются к продукту во время жарки.

Окисление жиров атмосферным кислородом в той или иной степени происходит при их получении, переработке, хранении. Между процессами, происходящими в жирах при невысоких температурах (автоокисление) и нагревании (термическое окисление) есть много общего, хотя состав образующихся продуктов несколько отличается. Глубина окислительных процессов и скорость окисления находятся в прямой зависимости от количества входящих в жиры глицеридов полиненасыщенных жирных кислот и степени их ненасыщенности. В результате воздействия на жиры происходит накопление различных продуктов распада, ухудшающих реологические и органолептические свойства. Продукты распада содержат такие вещества как вода, углекислый газ, окись углерода, муравьиная и уксусная кислоты др. Жиры, в которых начались процессы окисления, имеют пониженную стойкость при дальнейшем хранении. Совершенно не окисленные жиры трудно поддаются воздействию молекулярного кислорода. Скорость окисления зависит также от интенсивности соприкосновения жира с воздухом и от температуры. Окисление сопровождается выделением тепла.

Автоокислительные процессы всегда сопровождают, а иногда и опережают термическое окисление, поэтому их рассматривают вместе. Механизм реакции окисления рассматривает перекисная теория Баха-Энглера и теория цепных реакций академика Н.Н.Семенова.

Согласно перекисной теории, первоначальными продуктами окис­ления жиров являются неустойчивые перекисные соединения различных типов, способные при распаде образовывать ряд более стабильных продуктов окисления.

По теории цепных реакций вначале имеет место индукционный период, в процессе которого происходит накопление свободных ради­калов. Как только концентрация их достигнет определенной величины, индукционный период заканчивается и начинается процесс быстрого присоединения кислорода к радикалам. Перекиси являются первичным продуктом окисления.

Развитие цепи начинается с зарождения свободного радикала, который возникает в результате отщепления атома водорода от углеродной части молекулы жирной кислоты. Наименее прочно атом водорода связан с углеродом, стоящим рядом с двойной связью или карбоксильной группой в α-положении.

-СН=СН-СН₂- -СН=СН-СН- + Н· зарождение цепи

-СН=СН-СН- -СН-СН=СН- изомеризация

Образовавшийся жирный радикал соединяется с кислородом воздуха с образованием перекиси

О-О

-СН-СН=СН- + О₂ -СН-СН=СН-

Перекисный радикал, в вою очередь, отщепляет водород от новой молекулы жирной кислоты, при этом образуется гидроперекись и новый радикал, который вновь соединяется с кислородом и весь цикл повторяется

О-О О-ОН

-СН-СН=СН- + -СН=СН-СН₂- -СН-СН=СН- + -СН-СН=СН-

Гидроперекиси склонны к реакциям распада, в результате которых образуются два новых радикала, увеличивающие скорость цепной реакции

ОН О

СН-СН=СН- СН-СН=СН- + О Н

Цепные реакции окисления имеют ряд характерных особенностей

1) Скорость реакции заметно увеличивается в присутствии небольших количеств веществ, способных образовывать свободные радикалы (металлы переменной валентности Со, Мn, Fе, Сu и др.)

2) Реакция ускоряется в присутствии фермента липоксигеназы.

3) Скорость реакции увеличивается при воздействии света, особенно УФ-лучей, способствующих накоплению свободных радикалов.

4) Природа и степень диспергирования жиров. На поверхности пищевых продуктов, особенно сухих, где липиды встречаются в виде эмульсий, могут быть задействованы поверхностные эффекты (чипсы, сухие концентраты супов и т.д.). На белковой поверхности процессы окисления жиров тормозятся, на углеводной – ускоряются.

5) Скорость реакции может быть резко заторможена добавлением небольшого количества веществ - ингибиторов окисления.

Показателем протекания процесса окисления является перекисное число (Пч), интенсивность роста которого зависит от перечисленных выше факторов.

Гидролиз жиров является равновесной реакцией, обратной этерификации. В результате реакции происходит расщепление связей в молекулах глицеридов при действии воды. Причем элементы воды присоединяются по месту возникновения свободных валентностей с образованием двух структурных элементов – жирных кислот и глицерина.

СН₂ – ОСОR₁ Н-ОН СН₂ –ОН

СН - ОСОR₂ + Н-ОН СН - ОН + 3RСООН

СН₂ - ОСОR₃ Н-ОН СН₂ - ОН

Глубина гидролитического распада определяется содержанием свободных жирных кислот, т.е. величиной кислотного числа. В свежих жирах содержание свободных жирных кислот невелико, составляет доли процента. Этот показатель резко возрастает в условиях относительно высокой температуры и повышенной влажности. При хранении жиров скорость гидролитического распада увеличивается под действием фермента липазы, содержащейся в жирах или вырабатываемой некоторыми микроорганизмами. При получении масел и жиров, особенно при плохой первичной очистке, в жиры часто попадают тканевые элементы, содержащие липазу. В очень влажном жире могут развиваться плесени и дрожжи, которые вырабатывают два фермента: липазу и липоксигеназа. Липаза гидролизует жиры, а липоксигеназа окисляет жирные кислоты и глицериды. Липаза легко разрушается при температуре 80°С.

Скорость гидролитического расщепления жиров находится в прямой зависимости:

Ø От концентрации водородных ионов, которые являются катализаторами реакций.

Ø Катализируют этот процесс и свободные жирные кислоты, особенно низкомолекулярные.

Ø Процесс гидролиза значительно быстрее протекает в присутствии некоторых металлов и их окислов.

В технике гидролитическое расщепление жиров имеет большое значение и осуществляется при действии на жир водяного пара при повышенном давлении или воды при атмосферном давлении в присутствии катализаторов. Процесс гидролиза используют в технике мыловарения.

Показателем протекания гидролитических процессов является кислотное число (Кч).

Жиры, свободные от влаги и полученные из хорошего сырья при низкой температуре и без доступа света могут сохраняться продолжительное время. В противном случае они подвергаются различным изменениям, образующиеся вещества ухудшают органолептические показатели жиров и в большей или меньшей степени оказывают вредное воздействие на организм человека. Такие изменения называют пищевой порчей. В основе лежат химические процессы и биохимические превращения.

Прогоркание жиров вследствие химических процессов происходит при контакте их с кислородом воздуха. Оно усиливается при наличии факторов и условий, ускоряющих окисление, и подавляется или замедляется при отсутствии таких условий.

При биохимическом пути прогоркания жиров вещества, обуславливающие изменения состав и свойств, образуются в результате жизнедеятельности различных микроорганизмов. Биохимическое прогоркание жиров вызывается специфическими плесенями, действующими в условиях, способствующих достаточно интенсивной их жизнедеятельности. К ним относятся вода, питательные вещества неорганического и органического характера, особенно белки, и благоприятная температура. Жизнедеятельность плесеней затихает при низкой температуре, усиливается при средней и полностью прекращается при высокой температуре (температуре термообработки).

Хранение жиров, содержащих воду (сливочное масло и маргарин) в холодильных камерах при низкой температуре способствует подавлению развития микроорганизмов. Поэтому на практике прогоркание происходит в результате окисления их кислородом воздуха. Специфические вещества, обуславливающие прогорклость, очень активны, поэтому для возникновения характерного привкуса и запаха достаточно появления их в очень небольшом количестве.

К моменту появления прогорклости, которое определяется органолептически, образование специфических веществ затрагивает столь малое количество триглицеридов кислот, что не влияет на показатели состава и качества – кислотное, йодное, ацетильное числа. Вещества, приводящие к изменению этих показателей, не вызывают появление прогорклого запаха и вкуса.

В прогорклых жирах в свободном состоянии найдены такие одноосновные кислоты как муравьиная, масляная, уксусная, валериановая, каприловая и другие. Но более характерно для прогорклых жиров наличие в них пероксидных веществ, альдегидов и кетонов. Для регенерации прогорклых жиров используют метод перегонки с водяным паром.

При биохимическом прогоркании жиров в качестве веществ, вызывающих прогорклый вкус, оказываются метилалкилкетоны. Условием для такого процесса является наличие воды и белковых веществ, благоприятная температура. Инициаторами процесса являются плесени. В результате жизнедеятельности плесени содержащиеся в них липазы вызывают гидролитический распад триглицеридов с образованием жирных кислот. Другие ферменты вызывают распад белковых веществ, вплоть до отщепления аммиака.

К пищевой порче относится осаливание, которое характерно проявляется на сливочном масле и топленом говяжьем жире. В этом случае порча жиров вызвана действием кислорода. Обесцвечивание жиров происходит из-за окисления каротиноидов. Далее появляется специфический запах, жир становится более твердым, температура плавление его повышается. Осаливание усиливается при освещении жиров солнечным светом.

Таким образом, можно определить основные условия хранения пищевых жиров.

1) Низкая температура хранения

2) Отсутствие солнечного света

3) Использование тары из неокисляющихся материалов.

Температура плавления жиров животного происхождения не превышает 55^оС и значительно ниже температуры кипения бульона. Поэтому содержащийся в продукте жир в процессе варки плавится и переходит в бульон. Количество поступающего в бульон жира зависит от его содержания и характера отложения в продукте, вида последнего, продолжительности варки, величины кусков и других причин. Рыба теряет при варке: тощая - до 40% жира, средней жирности -14%, осетровая - не более 6%. Мясо теряет при варке до 40%, кости - 25-40% содержащихся в них жира. Основная масса жира, поступающего из продукта в воду, собирается на ее поверхности (95-97%), и лишь небольшая его часть эмульгируется, т.е. распределяется по всему объему жидкости в виде мельчайших шариков. Степень эмульгирования жира в процессе варки находится в прямой зависимости от интенсивности кипения и соотношения между количествами воды и продукта.

Эмульгированный жир делает бульон мутным. Мелкие жировые шарики резко увеличивают суммарную поверхность соприкосновения жира с водой. При температуре варки около 100^оС жир практически нерастворим в воде и на поверхности раздела жировой и водной фаз протекает гидролиз триглицеридов. В результате гидролиза происходит расщепление связей в молекулах триглицеридов, причем элементы воды присоединяются по месту возникающих свободных валентностей с образованием двух структурных элементов жиров - жирных кислот и глицерина. Исследования показали, что наличие в жире низкомолекулярных жирных кислот способствует большей доступности воды к молекуле и увеличивает скорость гидролиза.

Таблица 3.3. Влияние некоторых факторов на степень эмульгирования жира

Практически процесс распада триглицеридов происходит последовательно с образованием промежуточных продуктов реакции моно- и диглицеридов. В кулинарной практике процесс распада триглицеридов прак­тически никогда не протекает до конца, поэтому наряду со свободными жирными кислотами и глицерином гидролизованный жир будет содержать моно- и ди-глицериды.

Наличие в варочной среде поваренной соли и органических кислот способствует гидроли­зу жира, кислотное число которого увеличивается. Образующиеся при этом свободные жирные кислоты придают бульону неприятный салистый привкус. Чем больше эмульгируется и гидролизуется жира, тем ниже ка­чество бульона. Об увеличении числа моно- и диглицеридов свидетель­ствует возрастание ацетильного числа. Йодное число при этом сни­жается, так как образование оксигрупп может происходить за счет разру­шения двойных связей.

Таблица 3.4. изменение свойств говяжьего жира в процессе варки.

Поскольку эмульгированный жир находится в водной среде, его контакт с воздухом затруднен. В связи с ограниченным доступом кис­лорода и сравнительно невысокой температурой при варке преобладают гидролитические процессы, и лишь частично происходит неглубокое окис­ление жиров до перекисных соединений и монооксикислот.

В технологии пищевых продуктов наиболее распространенными являются жарка в небольшом количестве жира (основным способом) и в большом количестве жира (фритюрная жарка).

При жарке основным способом масса жира составляет 10-20% массы продукта, а отношение нагреваемой поверхности жира к его объему свыше 5. Продолжительность процесса жаренья невелика и составляет 3-10 мин в зависимости от вида и размера продукта, температура 150-180^оС. В некоторых случаях продукт может жариться 1-1,5 часа (утка, гусь). Не­смотря на значительные контакты с воздухом и воздействие высоких температур, глубоких окислительных изменений не наблюда­ется из-за небольшой продолжительности нагревания. Кроме того, пов­торно жир, как правило, не используется. В этом случае основным фактором при выборе жира является его сочетаемость с обжариваемым продуктом.

При жарке основным спосо­бом, когда жир нагревается тонким слоем, возможен его перегрев. Даже при кратковременном перегреве при температурах свыше 200^оС может произойти термическое разложение жира с выделением дыма. Этот процесс называется пиролизом, а температура, при которой происходит выделение дыма - температурой или точкой дымообразования. Различные жиры при одинаковых условиях имеют различную температуру дымообразования, которая зависит от вида жира. Так свиной жир разлагается при 220^оС, хлопковое масло – при 223^оС, саломас – при 230^оС, оливковое – при 170^оС, подсолнечное – при 226^оС.

На температуру дымообразования помимо вида жира влияют и другие факторы.

1) Повышение содержания свободных жирных кислот заметно снижает температуру дымообразования. Так, увеличение содержания в свином жире свободных жирных кислот с 0,02 до 0,81% понижает его температуру дымообразования с 220 до 150^оС.

2) Отношение нагреваемой поверхности жира к его объему - с увеличением этого соотношения снижается температура дымообразования.

3) Материал посуды, т.к. некоторые металлы переменной валентности (железо, медь и др.) катализируют пиролиз жира, снижая, таким обра­зом, температуру дымообразования.

В состав жира входит аккролеин. Аккролеин образуется при разложении глицерина под действием высоких температур. Это бесцветная жидкость, летучая, с сильным острым запахом, температура кипения которой 52,4^оС. По химической природе аккролеин является ненасыщенным альдегидом. Попадая в атмосферу, он действует раздражающе на слизистые оболочки глаз и органов дыхания.

Таким образом, для снижения степени деструкции липидов при жарке основным способом не следует допускать перегрева жира, рекомендуется сводить до минимума холостой нагрев, использовать термостойкие жиры – животные топленые, кулинарные, рафинированные растительные масла. Жиры должны быть свежими с низким кислотным числом.

Наиболее существенные изменения жир претерпевает при фритюрной жарке. В этом случае на жир дополнительно влияет вода, выделяющаяся из продуктов, растворимые в воде вещества, а так же продукты пирогенетического распада, образующиеся в результате обугливания кусочков. Суще­ствует два способа фритюрной жарки. Это непрерывный, используемый на небольших предприятиях, где тепловая обработка продуктов произ­водится при соотношении продукт - жир как 1: 4, и непрерывный, в большом количестве жира (соотношение 1: 20) Увеличение количества жира ускоряет процесс жарки и позволяет поддерживать более низкие температуры фритюра (150...160^оС). При этом снижает­ся скорость термического разложения и окисления. Жир постоянно уда­ляется с готовыми продуктами, а его количество автоматически пополняется свежим. При этом качество жира зависит от коэффициента его сменя­емости К:

Где: П - количество жира, адсорбируемого и поглощаемого продуктом за 24 часа;

М - средняя масса жира в жарочном аппарате.

Чем выше коэффициент сменяемости, тем меньше жир подвергается окислительным изменениям.

Наиболее глубокие окислительные изменения происходят при периодической фритюрной жарке, наиболее распространенной на предпри­ятиях ресторанного хозяйства. В этом случае жир часто нагревается без продукта (холостой нагрев), используется для жарки различных продуктов, у него низкий коэффициент сменяемости. Часто жир используют несколько раз, он нагревается и вновь охлаждается. Поэтому возможность окисления жира при циклическом нагреве выше, чем при непре­рывном.

ГИДРОЛИЗ	ЛИПИДЫ	ОКИСЛЕНИЕ
Свободные жирные кислоты
		Пероксиды
Глицерин	Моно- и диглицериды		Гидропероксиды
		Оксикислоты
ПИРОЛИЗ		Карбонильные соединения
Углерода оксиды и диоксиды	ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ	Дикарбонильные соединения
Низкомолекулярные жирные кислоты	Димеры Тримеры Полимеры	Эпокиси
Углеводороды		Жирные кислоты с сопряженными двойными связями
Альдегиды		Альдегиды
Кетоны		Альдегидокислоты
Сложные эфиры		Кетокислоты
Альдегидоспирты		Другие соединения
Ароматические циклические соединения
Другие соединения

Рис. 3.3. Принципиальная схема физико-химических изменений липидов фритюра при фритюрной жарке продуктов

При таком способе жарки важно соблюдать соотношение массы продукта и жира - не ниже 1: 4. В противном случае, при загрузке про­дукта температура жира резко снизится, процесс жаренья замедлится. Это приведет к чрезмерной ужарке и ухудшению внешнего вида продукта. Важно также выдерживать температуру жарки для различных изделий. Температура колеблется от 160^оС для продуктов с высоким содержанием влаги (мясные, рыбные полуфабрикаты) до 190^оС - для жаренья пирожков, пончиков и т.д.

При термическом окислении жиров в процессе фритюрной жарки происходит быстрое образование и распад перекисей, о чем сви­детельствует скачкообразное изменение перекисного числа. Реакция идет по двум направлениям.

Циклическся перекись альдегид + альдегидокислота одно - и двухосновные кислоты.

Циклическая перекись эпоксид диоксикислота дикарбонильное соединение.

Вода, попадая в жир из продукта, испаряется, унося летучие продукты распада, а так же способствует гидролизу жира. Об увеличении количества свободных жирных кислот свидетельствует рост кислотного числа. При этом температура дымообразования почти линейно сни­жается. Увеличивается содержание соединений с сопряженной двойной связью, следовательно, возрастает оптическая плотность. Ацетильное число увеличивается за счет накопления в жире гидроксильных групп в результате появления оксикислот, моно- и диглицеридов. Йодное число уменьшается за счет окислительных реакций по месту двойных связей. О накоплении полимеров свидетельствует увеличение вязкости.

Выделяют следующие факторы, влияющие на скорость химических изменений фритюрного жира:

Ø температура, ее повышение ускоряет гидролитические и окислитель­ные процессы;

Ø контакт жира с кислородом воздуха;

Ø присутствие в жире катализаторов ускоряет процесс окисления, это хлорофилл и металлы переменной валентности;

Ø введение антиоксидантов тормозит окисление жира;

Ø химический состав обжариваемых продуктов: в некоторых содержится большое количество антиоксидантов - белки, пептиды, некоторые вещества, образующиеся в результате реакций меланоидинообразования, витамин С, некоторые аминокислоты, глютатион;

Ø степень ненасыщенности: ненасыщенные жирные кислоты окисляются легче и быст­рее насыщенных.

В результате тепловой обработки происходят значительные изменения вкуса, цвета, запаха жира.

В начале нагрева жир светлеет из-за разрушения содержащихся в нем пигментов - каротиноидов, хлорофилла, госсипола. По мере дальнейшего нагревания происходит потемнение жира вследствие загрязнения веществами пирогенетического распада, образующимися при обугливании мелких частиц обжариваемых продуктов. Другая причина – загрязнение продуктами реакции меланоидинообразования и карамелизации. В этих реакциях могут принимать участие и фосфатиды, поэтому цвет рафинированных масел изменяется медленнее. Кроме того, происходит накопление темноокрашенных продуктов окисления самого жира. Наличие хромогенов (окрашенных или бесцветных веществ), окрашивающихся при окислении, также влияет на потемнение жира.

Свежие жиры не имеют ни вкуса, ни запаха. В процессе фритюрной жарки в жире накапливается порядка 220 видов летучих соединений, некоторые из которых придают определенный запах обжариваемым про­дуктам и жиру. Например, карбонильные соединения с четным числом углеродных атомов придают фритюру приятный запах жареною, а сой держащие нечетное число атомов углерода - отрицательно влияют на запах продукта.

При длительном использовании жир приобретает темную окраску и жгуче-горький вкус, кроме того, у него появляется едкий запах горелого. Это объясняется в основном присутствием аккро­леина, содержание которого возрастает по мере снижения температуры дымообразования. Горький вкус и запах горелого обусловлен так же присутствием продуктов пирогенетического распада пищевых продуктов. Меланоидины также влияют на вкус и запах нагретого фритюрного жира.

Накопление в жире полярных поверхностно-активных веществ (например, оксикислот) и возрастающая вязкость жира вызывают образование интенсивной и стойкой пены при загрузке продукта в жир. Это может привести к переливанию жира через край посуды и его воспламенению. Поэтому жир, у которого температура дымообразования снижена (менее 190⁰С) и сильное вспенивание, непригоден для фритюрной жарки.

Между органолептическим и физико-химическими показателями фритюрного жира не существует определенной зависимости, так как изменения тех или других обусловлены множеством факторов, не связанных между собой. При обжаривании влажных продуктов, богатых белком (мясо, рыба, птица) потемнение жира происходит быстрее, чем существенное изменение его химических показателей. Если в продукте мало белка и много крахмала, фритюр, несмотря на значительные окислительные изменения, продолжительное время остается светлым.

При жарке пищевая ценность жира снижается вследствие уменьшения содержания в нем жирорастворимых витаминов, незаменимых жирных кислот, фосфатидов и других биологически активных веществ, а также за счет образования в них неусвояемых компонентов и токсичес­ких веществ.

Уменьшение содержания витаминов и фосфатидов происходит при любом способе жарки, тогда как содержание незаменимых жирных кислот существенно снижается лишь при длительной фритюрной жарке. При дли­тельном нагревании в жирах образуются высокополимерные вещества, которые не усваиваются организмом.

Токсичность прогретых жиров связана с образованием в них цик­лических мономеров и димеров. Эти вещества образуются из полиненасыщенных жирных кислот при температурах свыше 200⁰С. Отрицательное действие окисленных жиров связано с их взаимодействием с другими веществами. Так, вступая в реакцию с белками, ухудшают их усвояе­мость, а так же частично или полностью инактивируют ферменты и разрушают многие витамины. Установлены предельно допустимые нор­мы содержания окисленных продуктов и продуктов полимеризации, не превышающие 1%

При жарке на впитывание и адсорбцию жира продуктами влияют следующие факторы: содержание влаги в жире; химиче­ский состав обжариваемого продукта и связанная с этим интен­сивность выделения из него влаги; величина кусочков и удельная поверхность (см²/г) обжариваемого продукта; вязкость жира.

При жарке продуктов в небольшом количестве жира иногда используют жиры, содержащие около 20 % влаги (маргарин, сли­вочное масло), в этом случае продукт плохо впитывает жир, так как он сильно разбрызгивается вследствие испарения содержа­щейся в нем влаги.

Продукты, богатые белками и не содержащие крахмала (мясо, рыба, птица), при жарке энергично выделяют воду, что затрудня­ет проникновение в них жира; продукты с небольшим содержа­нием белка, в состав которых входит неоклейстеризованный крахмал (сырой картофель), впитывают больше жира, так как часть воды поглощается и удерживается клейстеризующимся крахмалом и испарение влаги из продукта происходит менее ин­тенсивно; еще медленнее испаряется вода из продуктов, содер­жащих оклейстеризованный крахмал (вареный картофель, кар­тофельные крокеты, крупяные котлеты), так как он удерживает большую часть влаги; в этом случае продукт поглощает макси­мальное количество жира.

Чем больше удельная поверхность продукта (т. е. чем выше степень его измельчения), тем больше он поглощает жира. Так, сырой картофель, нарезанный соломкой, при жарке во фритюре (подсолнечное масло) поглощает в 2,6 раза больше жира, чем картофель, нарезанный брусочками; если учесть, что удельная поверхность соломки в 2,7 раза больше удельной поверхности брусочков, то из приведенного примера следует почти прямая зависимость между удельной поверхностью продукта и количе­ством поглощенного жира.

При длительном использовании вязкость фритюра возраста­ет, что увеличивает адсорбцию жира поверхностью продукта и препятствует его стеканию с готовых изделий. Таким образом, по мере увеличения продолжительности нагревания расход фри­тюрного жира на единицу продукции возрастает.

Масса жира изменяется даже при его холостом нагреве. В на­чальной стадии нагрева она может возрастать в результате при­соединения к жиру кислорода. При дальнейшем нагреве вслед­ствие пиролиза и окислительной деструкции жира образуются ле­тучие вещества, выделение которых уменьшает массу фритюра. При загрузке продукта в нагретый жир с парами воды уносятся не только летучие вещества, но и нерасщепленные триглицериды.

Таким образом, при любом способе жарки помимо поглоще­ния и адсорбции жира продуктами всегда происходят его потери, так называемый угар. Угар жира происходит вследствие его раз­брызгивания, удаления с парами воды, а также разложения в ре­зультате пиролиза и окислительной деструкции.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: