ТВЕРДОЖИРОВАЯ МАССА, СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ Российский патент 2004 года по МПК A23D7/00 A23D7/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области пищевой промышленности и касается разливных жидкотекучих жировых дисперсий, состоящих из триглицеридного масла, в котором диспергирована нежировая фаза, при этом сама дисперсия дополнительно содержит стабилизирующее количество триглицеридного жира. Предпочтительной жировой дисперсией является жидкий маргарин.

Уровень техники

Маргарин состоит из непрерывной жировой фазы и водной фазы, которая диспергирована в виде маленьких капель в жировой фазе. В отличие от обычного маргарина, имеющего полутвердую, пластичную консистенцию и пригодного для намазывания, жидкий маргарин можно разливать при комнатной температуре.

Все маргарины состоят из жировой смеси, в которой при комнатной температуре один жир является полностью жидким (масло), а другой - твердым, имеющим стабилизирующую функцию (его называют твердожировой массой). Соотношение между жидким и твердым жиром выбирают так, чтобы после соответствующей обработки вместе с водной фазой получить продукт с надлежащей пластичной консистенцией. В обычном маргарине кристаллы твердого жира образуют решетку в жидком масле, что приводит к образованию структурированной жировой фазы. Капли водной фазы заполняют пустоты в решетке из кристаллов твердого жира. Таким образом предотвращается слияние капель и отделение более тяжелой водной фазы от жировой фазы. Для маргарина в обертке нужно больше твердого жира, чем для разливного маргарина, и наоборот. Более того, для жидкого маргарина нужен другой вид стабилизирующего жира.

Присутствие твердожировой массы служит для стабилизации эмульсии маргарина.

В нестабильных жидких маргаринах наблюдается разделение фаз. Разделение фаз, в частности, отделение масла, становится заметным в виде слоя масла на поверхности жидкого маргарина.

Желательно, чтобы стабильные маргарины хорошего качества практически не содержали отделившегося масла и при этом обладали хорошей текучестью. Однако хорошую стабильность трудно совместить с хорошей текучестью. Кристаллы твердой фазы нужны для стабилизации эмульсии, с другой стороны, они могут отрицательно влиять на ее текучесть. Производство жидкого маргарина, таким образом, требует твердожировой массы с тонко сбалансированными свойствами.

Проблемой получения удовлетворительного жидкого маргарина занимались давно, о чем свидетельствует содержание таких патентов, как US 3595674, SU 553964, JP 51133453, US 5756142, US 3338720, US 4446165, US 4341812, GB 1092236.

Хотя в предшествующем уровне техники и упоминается применение полностью гидрогенизованных жиров в качестве твердожировой массы жидких маргаринов, их точные характеристики приводятся редко. Обычно в работах предшествующего уровня техники приводятся нечетко определенные смеси полностью гидрогенизованных жиров без точного указания их типа, пропорций или технических свойств.

В таблице I показано, насколько плохие характеристики проявляют некоторые распространенные твердожировые массы при их применении в жидком маргарине.

Полностью гидрогенизованное рапсовое масло с высоким содержанием эруковой кислоты (для краткости обозначается как твердое рапсовое масло, или RPh70) оказалось единственной твердожировой массой, удовлетворяющей указанным выше стандартам. Оно широко применяется для производства жидких маргаринов с удовлетворительными характеристиками, соединяющих в себе хорошую стабильность с хорошей текучестью. В настоящее время из всех вышеназванных жиров только твердое рапсовое масло применяется для получения жидкого маргарина высокого качества. Его применение описано, к примеру, в US 5756142.

RPh70 находится вне конкуренции в качестве твердожировой массы для применения в других текучих жировых дисперсиях, состоящих из триглицеридного масла, в котором диспергирована нежировая фаза. Например, в WO 98/47386 рассматривается стабилизация жидких жировых дисперсий, содержащих лекарственные травы в качестве диспергированной фазы. Наряду с RPh70, в качестве твердожировой массы известны и другие жиры - гидрогенизованные твердые масла, полученные из подсолнечного, соевого, пальмового, хлопкового масла или их смесей. Помимо RPh70, в примерах было использовано только гидрогенизованное подсолнечное масло. При этом было отмечено, что продукт обладает “приемлемыми свойствами”.

В основном производят жидкие маргарины, содержащие от 2 до 5 вес.% твердожировой массы в общей жировой фазе.

Хотя RPh70 и превосходит все другие масла при использовании в качестве твердожировой массы жидкого маргарина, его применение обладает и некоторыми недостатками. RPh70 получают из жира с высоким содержанием эруковой кислоты. С пищевой точки зрения, наличия эруковой кислоты в пищевых композициях следует избегать. Гидрогенизация ненасыщенной эруковой кислоты не позволяет полностью избавиться от этого. Другой недостаток RPh70 - его высокая стоимость.

Кроме того, желательны такие твердожировые массы для жидкого маргарина, которые обладают лучшей стабильностью и текучестью по сравнению с RPh70.

Сущность изобретения

Заявители выявили параметры, определяющие хорошее качество твердожировой массы при применении в производстве жидких маргаринов. Во-первых, было обнаружено, что для приобретения надлежащих свойств такие жиры должны затвердевать в виде маленьких смешанных кристаллов, а не протяженной решетки из кристаллов жира типа тех, что требуются для пластичной консистенции обычных маргаринов.

Далее было установлено, что образование таких смешанных кристаллов специфически определяется количеством и природой триацилглицеридов (TAGs), входящих в состав твердожировой массы.

Настоящее изобретение предусматривает твердожировую массу, пригодную для стабилизации жидкотекучей дисперсии нежировой фазы в триацилглицеридном масле, причем эта твердожировая масса состоит из смеси триглицеридов, отличающейся тем, что:

- по меньшей мере два триглицерида с температурой плавления >55°С находятся в концентрации не менее 5 вес.%;

- содержание триглицеридов с жирнокислотными остатками, различающимися по длине самой длинной и самой короткой цепей, по меньшей мере, на четыре атома углерода, составляет не менее 15 вес.%;

- содержание триглицеридов с температурой плавления 25-55°С составляет ≤25 вес.%.

Полностью гидрогенизованное рапсовое масло с высоким содержанием эруковой кислоты (RPh70) отвечает этим условиям. Ранее этот жир был обнаружен случайно и является отдельным представителем группы жиров изобретения. Поскольку он известен, RPh70 исключается из изобретения.

Изобретение также включает жидкие маргарины и другие жидкотекучие жировые дисперсии, содержащие твердожировые массы из жиров, включенных в изобретение.

Фиг.1 является справочной таблицей, в которой представлено большинство триацилглицеридов (TAGs) с указанием их температуры плавления (Т_SL) в наиболее стабильной модификации и различий в длине самой короткой и самой длинной ацильных групп.

Источники данных: Wesdorp L.H. “Liquid-multiple solid phase equilibria in fats”, PhD-thesis, (1990) TU Delft; Garti N., Sato K.: “Crystallization and polymorphism of fats and fatty acids”, ISBN: 0-8247-7875-8.

Сокращения расшифрованы в Таблице III.

Фиг.2 (индивидуальные жиры) и фиг.3 (смеси жиров) показывают состав TAG (триацилглицеридов) для ряда жиров (сокращения расшифрованы в таблицах II и III), в которых TAG представлены в количестве не менее 0,1 об.%.

Там также указаны температуры плавления TAG (T_SL) и различия в самой длинной и самой короткой ацильных групп.

Твердые жиры, идущие на производство маргаринов, по меньшей мере на 90% состоят из насыщенных триглицеридов. Твердый жир смешивается с жидким жиром. Жидкий жир может содержать некоторые насыщенные триглицериды, но их количество слишком мало для стабилизации. Имеющиеся насыщенные триглицериды и насыщенные триглицериды, внесенные при смешивании с твердым жиром, по определению вместе составляют твердожировую массу жиров маргарина.

Жиры твердожировой массы изобретения образуют кристаллическую систему, вследствие чего они подходят для жидкого маргарина, придавая ему нужные свойства. В частности, такие жиры кристаллизуются в виде маленьких смешанных кристаллов, что, с одной стороны, надлежащим образом стабилизирует эмульсию маргарина и сводит к минимуму отделение масла до приемлемого уровня, а с другой стороны, обеспечивает хорошую текучесть.

При сравнительно больших количествах низкоплавких триглицеридов жиры твердой фазы могут кристаллизоваться друг на друге. Это так называемое “спекание” вызывает появление нежелательной хрупкой кристаллической структуры, которая отрицательно сказывается на текучести эмульсии. Было обнаружено, что особенно триглицериды с температурой плавления 25-55°С имеют тенденцию к усилению “спекания” и ухудшению текучести. Поэтому изобретение требует, чтобы все подобные триглицериды находились в концентрации не более 25 вес.%. Предпочтительно, чтобы триглицериды с температурой плавления 25-55°С находились в концентрации даже ≤20 вес.%. Более предпочтительно, чтобы все триглицериды с более широким диапазоном температур плавления 20-55°С находились в концентрации ≤20 вес.%.

Триглицериды, у которых остатки жирных кислот отличаются по длине самой длинной и самой короткой цепей, по меньшей мере, на четыре атома углерода, должны находиться в количестве не менее 15 вес.% и предпочтительно иметь температуру плавления >55°С.

Мы обнаружили, что жидкие маргарины, содержащие твердожировую массу с триацилглицеридами (TAG), удовлетворяющими вышеуказанным требованиям, удовлетворяют и вышеуказанным стандартам стабильности и текучести. Их свойства могут быть столь же хорошими, как у жидких маргаринов, стабилизированных RPh70.

Как было сказано, твердожировая масса надлежащим образом стабилизирует жидкую дисперсию нежировой фазы в триглицеридном масле, называемую жировой дисперсией, если в тесте на отделение масла она получает оценку 2 или меньше. Стабилизирующее количество твердожировой массы является тем минимальным количеством, которое необходимо для придания дисперсии надлежащей стабильности. Нужно всего лишь 2 вес.% твердожировой массы по изобретению для достижения такой стабильности. Жидкие маргарины, содержащие такое количество твердожировой массы по изобретению, стабильны и, тем не менее, обладают хорошей текучестью, а это значит, что при тесте Боствика они получают оценку не меньше 15.

Настоящее изобретение касается способности твердых жиров предотвращать отделение масла из однородных жировых дисперсий, при сохранении приемлемой текучести дисперсии. Для правильного сравнения данных все измерения проводятся на жидких маргаринах, каждый из которых содержит 80 вес.% жира и 20 вес.% диспергированной водной фазы. Однако настоящее изобретение применимо и к жировым фазам, содержащим от 1 до 80 вес.% диспергированной фазы, не смешивающейся с жиром.

Твердые жиры по изобретению являются новыми. Они могут быть получены исходя из одного или нескольких известных жиров, предпочтительно растительных, путем переработки обычных триглицеридных жиров, которая заключается в сильном перемешивании, трансэтерификации, гидрогенизации или сочетании этих процессов в любом надлежащем порядке. Может применяться ацидолиз с помощью жирной кислоты или смеси жирных кислот для замещения жирнокислотных остатков исходного жира нужными жирнокислотными остатками.

Твердожировая масса предпочтительно является растительным жиром, поэтому при выборе компонентов для смешивания или переработки используется менее 10 вес.% нерастительного жира в пересчете на всю твердожировую массу.

Трансэтерификация и ацидолиз могут применяться либо в виде химического процесса, либо процесса ферментативного превращения. Способы проведения этих общепринятых процессов обработки жира хорошо известны в этой области.

В качестве твердых жиров по изобретению подходят смеси (в скобках указаны весовые соотношения) RPh70 и SF69 (1/1), ВO65 и RPh70 (7/3), SF69 и in(RPh70) (1/1), in(RPh70) и ВO65 (3/1), а также RPh70, подвергнутый автотрансэтерификации (что обозначается как in(RPh70)), продукт ацидолиза РO58 с арахидиновой кислотой (3/1) и продукт трансэтерификации SF69 с глицеридом трибегената (4/1). Сокращения расшифрованы в таблице II.

Соотношения этих жиров в смесях не могут быть произвольными. Для хорошего качества окончательной смеси состав триглицеридов должен соответствовать определению настоящего изобретения. Для данного триглицеридного состава в конкретном жире по изобретению специалист в области технологии жировых триглицеридов может рассчитать, какие жиры и какие именно обработки он должен применить для получения требуемого жира. Когда применяется ферментативное превращение, может потребоваться подвергнуть полученный жир анализу на триглицериды, чтобы установить безошибочно, соответствует ли этот жир определению настоящего изобретения.

Поскольку для большинства доступных жиров триглицеридный состав известен или может быть установлен, известны и значения ΔС и T_SL, то специалист в области технологии жиров способен выбрать и обработать доступные жиры таким образом, чтобы получить жир требуемого триглицеридного состава, соответствующий определению настоящего изобретения.

В качестве примера, при данном качественном и количественном составе триглицеридов в исходных жирах in(RPh70) и ВO65, в таблице IV представлены результаты приготовления смеси этих компонентов в соотношении 3:1.

ΔС≥4 означает, что различие в длине самой длинной и самой короткой цепей жирнокислотных остатков составляет не меньше 4 углеродных атомов.

T_SL означает температуру плавления триглицерида.

Сокращения для жирных кислот расшифрованы в Таблице III. Данные, относящиеся к соответствующим триглицеридам, можно найти в учебниках, а многие собраны в таблице фиг.1.

Твердые жиры по настоящему изобретению пригодны для стабилизации не только жидких маргаринов, но также и любых других разливных жидкотекучих жировых дисперсий. При этом жировая дисперсия означает однородную жидкую систему из жира, в котором диспергирована фаза, не смешивающаяся с жиром. Наряду с диспергированной водной фазой, такая не смешивающаяся с жиром фаза может содержать и твердые частицы типа порошков, частичек или лекарственных трав. Твердожировая масса предупреждает или задерживает оседание диспергированных частиц.

Продукт, состоящий из стабилизованной жидкотекучей жировой дисперсии, которая состоит из жидкого масла и твердого жира, может быть получен добавлением твердожировой массы по изобретению в жидкое масло в любое удобное время при приготовлении продукта. В качестве альтернативы, твердые жиры можно включить в жидкое масло путем добавления жиров, входящих в состав твердожировой массы, отдельно друг от друга, в результате чего получается стабилизированная разливаемая жидкотекучая жировая фаза, которая не отличается от жировой фазы, полученной при прямом добавлении твердожировой массы по изобретению к жировой фазе. При выборе жирового материала с функцией твердожировой массы было отмечено, что присутствие полностью насыщенных триглицеридов, уже находящихся в составе жидкого масла в жировой фазе дисперсии, тоже вносит вклад в стабилизацию жировой фазы и, таким образом, должно учитываться как часть твердых жиров, содержащихся в жировой фазе готовой дисперсии. В контексте настоящего изобретения вся совокупность насыщенных триглицеридов, находящихся в триглицеридах жировой смеси, по определению является составной частью твердых жиров этой смеси. Насыщенные триглицериды содержат только насыщенные ацильные группировки. Следовательно, изобретение также охватывает стабилизированные, но при этом разливаемые жидкотекучие, жировые фазы, содержащие 1-80 вес.%, предпочтительно 1-60 вес.%, более предпочтительно 1-40 вес.% диспергированной не смешивающейся с жиром фазы, и такие разливаемые жидкотекучие жировые фазы включают жидкие маргарины, при этом жировая фаза содержит твердые жиры, у которых насыщенные триглицериды составляют 1-10 вес.%, предпочтительно 1-2 вес.% от всей жировой фазы, причем твердые жиры соответствуют вышеприведенному определению для жиров твердожировой массы:

- по меньшей мере два насыщенных триглицерида с температурой плавления >55°С присутствуют в концентрации не менее 5 вес.%,

- по меньшей мере 15 вес.% от всех насыщенных триглицеридов имеют жирнокислотные остатки, отличающиеся по длине самой длинной и самой короткой цепей не менее чем на 4 углеродных атома,

- содержание насыщенных триглицеридов с температурой плавления в диапазоне 25-55°С составляет ≤25 вес.%,

- при условии, что жидкотекучие жировые фазы, содержащие полностью гидрогенизованное рапсовое масло с высоким содержанием эруковой кислоты в качестве единственного стабилизирующего твердого жира, исключаются из изобретения.

Насыщенные триглицериды, входящие в состав указанных по меньшей мере 15 вес.% триглицеридов с жирнокислотными остатками, отличающимися по длине самой длинной и самой короткой цепей не менее чем на 4 углеродных атома, предпочтительно имеют температуру плавления >55°С.

Текучая жировая фаза предпочтительно состоит из жиров растительного происхождения, то есть она предпочтительно содержит менее 10 вес.% жиров нерастительного происхождения.

Изобретение также охватывает применение твердожировой массы, как определено в формуле изобретения, для стабилизации триглицеридной жировой фазы, в которой диспергировано от 1 до 80 вес.% не смешивающейся с жиром фазы.

Все концентрации в этой спецификации являются весовыми концентрациями, если не указано иначе. Весовые концентрации триглицеридов рассчитаны относительно общего количества твердожировой массы, если не указано иначе.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Сведения, подтверждающие осуществление изобретения

Измерение выделения масла

Стеклянный измерительный цилиндр на 100 мл с притертой пробкой заполняется образцом до верхней отметки. Через две недели хранения при 15°С измеряется толщина отделившегося слоя масла и выражается в % от общего объема образца. Этот % является мерой стабильности эмульсии.

Измерение текучести

Текучесть измеряется по стандартной методике Боствика, для которой нужна соответствующая установка. Установка Боствика состоит из резервуара на 125 мл, снабженного выпускным отверстием у самого дна расположенной горизонтально прямоугольной ванночки и закрытого вертикальным барьером. Дно ванночки снабжено измерительной шкалой протяженностью 25 см, идущей от выпускного отверстия резервуара. После того как установка и образец доводятся до температуры 15°С, резервуар заполняется 125 мл образца, который до этого перемешивали вручную, переворачивая вниз-вверх десять раз. Когда затычка резервуара вынимается, образец вытекает из резервуара и растекается по дну ванночки. Длина пути потока измеряется через 15 с. Это значение, выраженное в см за 15 с, и является показателем Боствика как мера текучести. В таблице V представлены различные категории текучести для жидких маргаринов.

ПРИМЕРЫ 1-5

Общий способ получения жидкого маргарина

В сосуде с мешалкой готовится смесь, состоящая из 20% водной фазы, 78% подсолнечного масла и 2% твердожировой массы. В таблице VI показан общий состав.

Температура смеси увеличивается до 65°С, при которой вся твердожировая масса превращается в жидкость. После 10 мин перемешивания при этой температуре смесь охлаждают до 35°С. Вслед за этим смесь пропускают со скоростью 4 кг/ч через ребристый теплообменник (800 об/мин, на выходе 18°С), второй ребристый теплообменник (800 об/мин, на выходе 5°С), отстойник на 150 мл и, наконец, через игольчатую мешалку (1500 об/мин, на выходе 17°С). Из мешалки выходит жидкий маргарин, готовый к расфасовке.

С помощью этой общей методики получения жидких маргаринов были получены продукты с составом жировой фазы, указанным в таблице VII.

(1) Сокращения изложены в Таблице II

(2) Процент твердожировой массы в жировой фазе

(3) *: Отделение масла как мера стабильности:

+: слой масла 2% или меньше

-: слой масла >2%

(4) #: Показатель Боствика как мера текучести:

+: показатель ≥15

-: показатель <15

@: ++: хорошее качество твердожировой массы жидкого маргарина, удовлетворяющее стандартам и стабильности, и текучести.

Характеристики стабильности и текучести определяли описанными выше стандартными методами. Для сравнения были включены показатели стабильности и текучести жидкого маргарина, содержащего RPh70.

Изобретение относится к области пищевой промышленности и касается различных жидкотекучих жировых дисперсий. Твердожировая масса, пригодная для стабилизации разливной жидкотекучей дисперсии нежировой фазы в триглицеридном масле, состоит из смеси триглицеридов. При этом она включает не менее 5 вес.%, по меньшей мере, двух триглицеридов с температурой плавления >55°С; не менее 15 вес.% триглицеридов с жирнокислотными остатками, различающимися по длине самой длинной и самой короткой цепей, по меньшей мере, на четыре атома углерода; и ≤25 вес.% триглицеридов с температурой плавления 25-55°С. Способ получения твердожировой массы включает либо смешивание, либо автотрансэтерификацию, или ацидолиз масел при таких условиях обработки, чтобы получить вышеуказанную твердожировую массу. Разливная жидкотекучая жировая фаза содержит диспергированную не смешивающуюся с жиром фазу, а жировая фаза представлена в виде твердожировой фазы. Изобретение позволяет получить жировые дисперсии, обладающие текучестью и стабильностью. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 10 ил., 7 табл.

1. Твердожировая масса, пригодная для стабилизации разливной жидкотекучей дисперсии нежировой фазы в триглицеридном масле, состоящая из смеси триглицеридов, отличающаяся тем, что она включает не менее 5 вес.%, по меньшей мере, двух триглицеридов с температурой плавления >55°С; не менее 15 вес.% триглицеридов с жирнокислотными остатками, различающимися по длине самой длинной и самой короткой цепей, по меньшей мере, на четыре атома углерода; и ≤25 вес.% триглицеридов с температурой плавления 25-55°С; за исключением полностью гидрогенизованного рапсового масла с высоким содержанием эруковой кислоты и автотрансэтерифицированной смеси, содержащей 40 вес.% фракционированного стеарина пальмового масла и 60 вес.% полностью гидрогенизированного рапсового масла с высоким содержанием эруковой кислоты.2. Твердожировая масса по п.1, отличающаяся тем, что температура плавления указанных, по меньшей мере, 15 вес.% триглицеридов с жирнокислотными остатками, отличающимися по длине самой длинной и самой короткой цепей не менее чем на 4 углеродных атома, составляет >55°С.3. Твердожировая масса по п.1 или 2, отличающаяся тем, что содержание триглицеридов с температурой плавления 25-55°С составляет ≤20 вес.%.4. Твердожировая масса по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что является твердожировой массой растительного происхождения.5. Способ получения твердожировой массы по любому из пп.1-4, включающий или смешивание рапсового масла с высоким содержанием эруковой кислоты и подсолнечного масла; рапсового масла с высоким содержанием эруковой кислоты и соевого масла; трансэтерифицированного рапсового масла с высоким содержанием эруковой кислоты и подсолнечного масла; трансэтерифицированного рапсового масла с высоким содержанием эруковой кислоты и соевого масла; или автотрансэтерификацию рапсового масла с высоким содержанием эруковой кислоты; или ацидолиз пальмового масла с аракановой кислотой; или трансэтерификацию подсолнечного масла с глицеридом требегената, характеризующийся тем, что условия обработки выбирают таким образом, чтобы получить твердожировую массу по любому из пп.1-4.6. Разливная жидкотекучая жировая фаза, содержащая 1-80 вес.%, предпочтительно 1-60 вес.%, более предпочтительно 1-40 вес.% диспергированной несмешивающейся с жиром фазы, где жировая фаза также содержит 1-10 вес.% насыщенных триглицеридов от общего количества жировой фазы, из которых, по меньшей мере, два триглицерида с температурой плавления >55°С содержатся в количестве не менее 5 вес.%, по меньшей мере, 15 вес.% от всех насыщенных триглицеридов содержат жирнокислотные остатки, отличающиеся по длине самой длинной и самой короткой цепей не меньше, чем на 4 углеродных атома, и содержание насыщенных триглицеридов с температурой плавления 25-55°С составляет ≤25 вес.%, за исключением разливных жидкотекучих жировых фаз, в которых в качестве стабилизирующей твердожировой массы используется только полностью гидрогенизованное рапсовое масло с высоким содержанием эруковой кислоты.7. Разливная жидкотекучая жировая фаза по п.6, отличающаяся тем, что температура плавления указанных, по меньшей мере, 15 вес.% триглицеридов с жирнокислотными остатками, отличающимися по длине самой длинной и самой короткой цепей не менее чем на 4 углеродных атома, составляет >55°С.8. Разливная жидкотекучая жировая фаза по п.6 или 7, отличающаяся тем, что содержание насыщенных триглицеридов с температурой плавления 25-55°С составляет ≤20 вес.%.9. Разливная жидкотекучая жировая фаза по любому из пп.6-8, отличающаяся тем, что она состоит из жиров растительного происхождения.10. Применение твердожировой массы по любому из пп.1-4 в качестве стабилизатора триглицеридной жировой фазы, в которой диспергировано 1-80 вес.% несмешивающейся с жиром фазы.