ТРИГЛИЦЕРИДНЫЙ ЖИР, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ И ПИЩЕВОЙ ПРОДУКТ, СОДЕРЖАЩИЙ ЕГО Российский патент 2007 года по МПК A23D9/00 A23D9/07 A23D7/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к новому обогащенному триглицеридами жиру и текучим жировым дисперсиям, состоящим из обогащенного триглицеридами масла, в котором диспергирована нежировая фаза, дисперсия которой содержит также стабилизирующее количество нового жира. Жидкий маргарин является примером такой дисперсии.

Уровень техники

Маргарин состоит из непрерывной жировой фазы и водной фазы, которая диспергирована в виде мелких капель в жировой фазе. При температуре окружающей среды жидкий маргарин имеет текучую консистенцию, которая достигается за счет соответствующего подбора ингредиентов жировой фазы.

В большинстве случаев жир для производства маргарина представляет собой смесь из жира, который при температуре окружающей среды является полностью жидким (масло), и так называемого хардстока (hardstock), который содержит твердый жир и который используется в рецептуре маргарина вследствие его стабилизирующим свойствам. Соотношение между жидким жиром и твердым жиром подбирается таким, что после соответствующей обработки вместе с водной фазой кристаллы твердого жира образуют пространственную решетку по всей массе жидкого масла, что приводит к формированию структурированной жировой фазы. Капли водной фазы фиксируются внутри пространства решетки кристаллов твердого жира. Этим предупреждается коалесценция капель и отделение более тяжелой водной фазы от жировой фазы и образуется стабильная эмульсия типа «вода в масле». Для производства жидкого маргарина нужен специальный твердый жир, который способен не только структурировать жидкое масло, но и одновременно обеспечивать текучесть продукта.

Жидкие маргарины, содержащие твердый жир плохого качества, показывают тенденцию к разделению на фазы. Разделение на фазы, особенно с выделением на поверхность масла, становится заметным в виде слоя масла на поверхности жидкого маргарина.

Стабильный жидкий маргарин не должен обладать тенденцией к выделению масла на поверхность. Однако довольно трудно комбинировать высокую стабильность с хорошей текучестью. Кристаллы стабилизирующего твердого жира могут негативно влиять на текучесть. Следовательно, производство жидких маргаринов требует использования твердого жира, обладающего хорошо сбалансированными свойствами.

Проблему производства жидкого маргарина удовлетворительного качества пытаются решить уже давно, что очевидно из описания, например, US 3595674, SU 553964, JP 51133453, US 5756142, US 3338720, US 4446165, US 4341812 и GB 1092236.

Указанные ссылки, соответствующие предшествующему уровню техники, в большинстве случаев предлагают несколько видов жиров для использования в качестве твердого жира в производстве маргарина, но очень редко можно найти полную характеристику их свойств. Очень неопределенно указанные смеси страдают тем недостатком, что не содержат точного определения типа жиров, соотношений при их смешивании и их фактических характеристик.

Для некоторых твердых жиров, которые традиционно применяются в производстве пластичных маргаринов, нами определены их характеристики, в частности, стабильность и текучесть готовой эмульсии, когда эти твердые жиры используются в производстве жидкого маргарина. Стабильность эмульсии определяется тестом на выделение масла на поверхность, текучесть - тестом Боствика (Bostwick) (см. методику проведения тестов в Примере).

Результаты приводятся в таблице I.

Таблица I
Жидкий маргарин (80% жира), приготовленный с подсолнечным маслом и традиционными для маргарина твердыми жирами
Стабильность и текучесть Твердый жир (hardstock) (HS) (1)HS (2) (мас.%)Выделение масла на поверхность (3) [% об./об.]*Число Боствика (4) [см/15 сек]#@1SF6924,5-23+-+2BO6524,5-23+-+3RP6824,5-23+-+4PO58211-2---6AR6023-20+-+7CS62210-24+-+8RPhe7020,7+22+++

(1) Аббревиатуры расшифрованы в Таблице II

(2) Процентное количество твердого жира (HS) в жировой фазе

(3) *: выделение масла на поверхность является мерой стабильности (спустя 2 недели при 15°С)

+: выделение масла 2 или менее, приемлемое

-: выделение масла >2, неприемлемое

(4) #: число Боствика является мерой текучести

+: число Боствика ≥12, приемлемое

-: число Боствика <12, неприемлемое

@:++: хорошее качество твердого жира (HS)

для жидкого маргарина

-+, +-,--: неудовлетворительное качество

Для стабильности стандартом является скорость выделения масла, равная 2 или менее, измеренная спустя 2 недели хранения при 15°C. При скорости выделения масла >2 жидкий маргарин считается неприемлемым, неоднородным по внешнему виду продуктом и показывает плохие характеристики при использовании в приготовлении пищи. Предполагается, что при увеличении продолжительности хранения при 15°С будет иметь место избыточное выделение масла на поверхность продукта.

Таблица II
Полностью гидрогенизированные жирыНазвание жира до гидрогенизацииАббревиатура гидрогенизированного жираТемпература плавления (°С)Масло из семян подсолнечникаSF6969Соевое маслоВO6565Рапсовое масло с низким содержанием эруковой кислотыRP6868Пальмовое маслоРO5858Рапсовое масло с высоким содержанием эруковой кислотыRphe7070Арахисовое маслоAR6060Хлопковое маслоCS6262

Хорошая текучесть является делом вкуса человека и определяется вязкостью продукта и дизайном упаковки. Для текучести стандартом является число Боствика, равное, по меньшей мере, 12. Жидкий маргарин, имеющий более низкое число Боствика, является слишком плотным и не обладает достаточной текучестью. Продукты с числом Боствика от 12 до 15 считаются еще текучими в отличие от продуктов с числом Боствика <12, обладающих поддающейся сдавливанию консистенцией.

В контексте настоящего описания жидкий маргарин квалифицируется как приемлемый по внешнему виду продукт, который соответствует вышеуказанным стандартам текучести и стабильности.

Выпускаемые в настоящее время твердые жиры

Вплоть до настоящего времени полностью гидрированное рапсовое масло с высоким содержанием эруковой кислоты (кратко называемое полностью отвержденное рапсовое масло, или RPhe70) было единственным выпускаемым промышленностью твердым жиром, который соответствует вышеуказанным стандартам и поэтому широко используется для производства жидких маргаринов хорошего качества. См., например, US 5756142.

RPhe70 - это не имеющий аналогов твердый жир, который используется не только в жидких маргаринах, но и в других текучих жировых дисперсиях, состоящих из обогащенного триглицеридами масла, в котором диспергирована нежировая фаза. В WO 98/47386, например, речь идет о стабилизации текучей дисперсии, которая содержит кухонные травы, диспергированные в масле, структурированном с помощью твердого жира. В документах предыдущего уровня развития техники в качестве возможных твердых жиров предлагается использовать такие жиры, как отвержденное масло из семян подсолнечника, отвержденное соевое масло, отвержденное пальмовое масло, отвержденное хлопковое масло или их смеси, однако примеры даны только на применение отвержденного масла из семян подсолнечника. Жир неопределенно квалифицируется как имеющий "приемлемые свойства".

В большинстве случаев жидкие маргарины вырабатываются использованием 1,5%-5 мас.% твердого жира от общей массы жировой фазы.

Хотя RPhe70 считается высококачественным твердым жиром для жидкого маргарина, тем не менее, его использование имеет и менее приятные аспекты. Источником RPhe70 является натуральное рапсовое масло, которое имеет высокое содержание эруковой кислоты. С питательной точки зрения следует избегать применения сырья, содержащего эруковую кислоту, для приготовления пищевых композиций. Помимо этого аспекта и высокой стоимости, RPhe70 имеет еще и другой главный недостаток, заключающийся в том, что его получают гидрогенизацией, т.е. химической обработкой, которая не вписывается в существующую в настоящее время тенденцию к отказу от применения в пищевом производстве химически обработанных и, в частности гидрогенизированных, ингредиентов.

Хотя жир, полученный способом, предусматривающим стадию гидрогенизации, и такой же жир, полученный без химической обработки, можно считать идентичными с химической точки зрения, но с питательной точки зрения это два разных вещества. Это означает, что вещество, которое может быть получено только с использованием гидрогенизации и впервые было получено без использования гидрогенизации, следует рассматривать как новое по отношению к прежнему веществу.

В документах, соответствующих предшествующему уровню техники, указывается, что наиболее пригодные для жидких маргаринов твердые жиры следует искать только среди гидрогенизированных жиров. Однако нами разработан новых класс твердых жиров, которые способны эффективно структурировать жидкое масло, в частности, в производстве жидкого маргарина и других текучих масляных дисперсий.

Краткое описание изобретения

Нами идентифицирован новый класс твердых жиров, пригодных для использования в производстве жидкого маргарина. Эти специфические жиры могут превосходить RPhe70 по показателям стабильности и текучести. Жир имеет состав, который раскрывается в формуле изобретения. Жир отличается тем, что он является негидрогенизированным и тем, что содержание в нем остатков жирных кислот, которые являются насыщенными и содержат по меньшей мере 20 атомов углерода, составляет по меньшей мере 30 мас.%, предпочтительно - по меньшей мере, 40 мас.% и, более предпочтительно - по меньшей мере, 50 мас.% от общего содержания остатков жирных кислот.

Нами разработан способ производства такого негидрогенизированного твердого жира. Способ предпочтительно предусматривает использование в качестве сырья растительных восков.

Другим предметом изобретения является пищевой продукт, предпочтительно масляная дисперсия частиц и текучая эмульсия типа «вода в масле», в котором жировая фаза структурирована за счет введения твердого жира согласно изобретению.

Подробное описание изобретения

Новый жир имеет высокое содержание остатков длинноцепочечных жирных кислот с числом атомов углерода 20 и более, но содержит менее 10 мас.% остатков короткоцепочечных жирных кислот с числом атомов углерода от 6 до 10. Новый жир может содержать моноацилглицериды, имеющие идентичные ациловые остатки, такие как глицерид трибегенат, но в количестве менее 50 мас.% от общего содержания триглицеридов.

Жир согласно изобретению может быть получен путем этерификации глицерина или частично замещенного глицерида в таком соотношении с реакционноспособным производным жирной кислоты или смесью таких производных, которое позволит получить требуемый глицерид.

Нами разработан способ производства жира согласно настоящему изобретению, который является относительно дешевым и который предусматривает использование в качестве сырья растительных восков.

Воски - это сложные эфиры спиртов длинноцепочечных жирных кислот и длинноцепочечных жирных кислот. Часто эти жирные кислоты содержат 20 или более (что обозначается как С20+) атомов углерода. Воски являются побочным продуктом рафинации растительных масел и поэтому служат дешевым сырьем для производства твердых жиров согласно настоящему изобретению.

Жир согласно изобретению предпочтительно содержит по меньшей мере 50 мас.% остатков жирных кислот растительного воска.

Новые негидрогенизированные жиры должны содержать насыщенные С20+ жирные кислоты в количестве по меньшей мере 30 мас.%, предпочтительно - по меньшей мере 40 мас.% и более предпочтительно - по меньшей мере 50 мас.% от общего содержания жирных кислот.

В некоторых случаях полностью гидрированное рапсовое масло с высоким содержанием эруковой кислоты может содержать 51 мас.% С20+ жирных кислот, однако, поскольку указанное масло подвергалось гидрогенизации, оно исключено из формулы настоящего изобретения.

Промышленные способы превращения восков в требуемые триглицериды определяются уровнем развития химии. В большинстве случаев такой способ включает стадии:

- выбора растительного воска,

- проведения реакции между сложными эфирами воска, полученными из воска или реакционноспособного производного указанных эфиров воска, и глицерином или реакционноспособным производным глицерина,

- очистки и выделения образовавшихся триглицеридов.

Один из наиболее пригодных способов предусматривает, например, алкоголиз воска, содержащего остатки С20+ жирных кислот, с применением низшего спирта (например, н-пропанола), в ходе которого образуются сложные эфиры низшего спирта жирных кислот воска. Полученные эфиры либо превращаются в соответствующие ацилхлориды, либо как таковые реагируют с глицерином с образованием требуемых триглицеридов. Альтернативно, сложные эфиры в смеси с глицерином можно подвергать каталитической переэтерификации. Вместо глицерина в указанной реакции переэтерификации можно использовать также активное производное глицерина, такое как, например, частично замещенный (моно- или ди-) глицерид, или жир с высоким содержанием триглицеридов.

Полученный жировой продукт очищают, после чего его можно смешивать, хотя и не обязательно, с обогащенным триглицеридами жиром, имеющим такой жирнокислотный состав, чтобы готовая смесь соответствовала определению жира согласно пункту 1 формулы настоящего изобретения. Предпочтительно, чтобы дополнительный жир подмешивался в количестве менее 50 мас.% от массы готового продукта.

Дополнительное смешивание служит одним из приемов по доведению продукта реакции под определение пункта 1 формулы изобретения или в целях экономии средств за счет разбавления продукта реакции более дешевым жиром.

Предпочтительным видом сырья является воск рисовых отрубей или семян подсолнечника.

Некоторые из полученных жиров, по-видимому, превосходят RPhe70. Эмульсии, приготовленные с указанными жирами, обладают более высокой стабильностью при температурах окружающей среды 25°С и выше. Спустя 4 недели хранения при 25°С у жидкого маргарина, приготовленного с таким твердым жиром, не наблюдается тенденции к появлению видимых признаков выделения масла на поверхности, а спустя 8 недель хранения выделение масла намного меньше по сравнению с такой же эмульсией, но приготовленной с жиром RPhe70.

Не останавливаясь подробно на теории, мы предполагаем, что в основе высокой функциональности лежит обычная кристаллизация новых жиров во всей массе жировой фазы с образованием стабильной пространственной решетки из тонких кристаллов, которые не подвергаются вторичной кристаллизации в период хранения готового продукта. Полужидкая пространственная решетка тонких кристаллов захватывает достаточное количество дисперсных капель водной фазы, не оказывая отрицательного влияния на текучесть эмульсии.

Согласно настоящему изобретению, заявлен высококачественный твердый жир для производства жидкого маргарина, причем указанный жир может быть получен без применения гидрогенизации.

Следующим предметом настоящего изобретения является пищевой продукт, который содержит жир согласно изобретению. В предпочтительном варианте продукт представляет собой текучую эмульсию типа «вода в масле», состоящую из водной фазы, эмульсированной вместе с жировой фазой, содержащей 1-10 мас.%, предпочтительно - от 1,5 до 5 мас.%, нового твердого жира. Эмульсией является предпочтительно жидкий маргарин, содержащий предпочтительно 70-90 мас.% жировой фазы.

Другим предметом настоящего изобретения является пищевой продукт, включающий жидкую жировую фазу, при этом указанный продукт дополнительно содержит частицы, диспергированные в жировой фазе и имеющие размер от 0,01 до 10 мм. Дисперсия содержит 1-10 мас.% предпочтительно - 1,5-5 мас.% заявленного жира.

Частицы состоят из вещества, предпочтительно выбираемого из группы, включающей поваренную соль, фрукты, овощи, кухонные травы, семена, газовые пузырьки, муку, белки, витамины и полифенолы. Пищевые продукты согласно изобретению имеют текучую консистенцию.

Путем проведения ряда пробных испытаний квалифицированный специалист в данной области может легко рассчитать, какое количество твердого жира необходимо для приготовления стабильной дисперсии с определенным видом вещества в форме макрочастиц.

Сущность изобретения раскрывается в нижеприведенном примере.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Измерение объема выделений масла

Стеклянный мерный цилиндр на 100 мл с притертой пробкой наполняли образцом до верхней отметки. Спустя две недели хранения при 15°С измеряли толщину отделившегося слоя масла и выражали ее в %об. от общего объема образца, %об. и есть показатель стабильности эмульсии.

Измерение текучести

Текучесть измеряли согласно стандартной методике Боствика (Bostwick). Измерительное устройство состояло из резервуара на 125 мл, снабженного вблизи донной части горизонтально размещенного прямоугольного сосуда выходным отверстием, закрываемым вертикальной заслонкой. Дно сосуда было снабжено 25 см измерительной шкалой, идущей от выходного отверстия резервуара. Как только устройство и образец достигали температуры 15°С, резервуар заполняли 125 мл образца, предварительно подвергнутого встряхиванию движениями руки вверх/вниз десять раз. После удаления заслонки образец вытекал из резервуара и разливался по дну вышеуказанного сосуда. Длина пути потока в см, измеренная спустя 15 секунд, и есть число Боствика, служащее критерием текучести. В таблице III приводятся категории текучести жидкого маргарина.

Таблица IIIКатегории текучести для жидкого маргаринаОчень плотная консистенцияЧисло Боствика <1Плотная консистенцияЧисло Боствика 1-5Поддающаяся сдавливанию консистенцияЧисло Боствика 5-12Текучая консистенцияЧисло Боствика ≥12

Использованная шкала соответствует реальным характеристикам продукта.

Производство твердого жира согласно изобретению

Воск из семян подсолнечника очищали традиционным методом осаждения из раствора ацетона. Очищенный воск (20 мас.%) растворяли в н-пропаноле, раствор нагревали до кипения. К 95 объемным частям раствора воска добавляли (10 мас.%) раствор пропилата натрия в н-пропаноле (5 объемных частей). В ходе последующей реакции воск превращался в жирные спирты воска и пропиловые эфиры жирных кислот воска.

Реакционную смесь фильтровали горячей для удаления нерастворимого материала, затем частично выпаривали с целью удаления большей части н-пропанола, а остаток растворяли в горячем толуоле. При последующем охлаждении жирные спирты выкристаллизовывались из раствора толуола и их отделяли. Растворенные эфиры жирных кислот выделяли после очистки на хроматографической колонке.

Очищенные эфиры подвергали гидролизу до свободных жирных кислот традиционным методом. Сначала жирные кислоты превращали в соответствующие хлориды с использованием тионилхлорида, а затем в ходе реакции хлоридов кислот с глицерином в присутствии пиридина получали требуемые триглицериды.

В альтернативном варианте очищенные эфиры смешивали с глицерином в молекулярном соотношении 3:1 и нагревали в присутствии каталитического количества натрия. Образовавшийся как побочный продукт реакции пропанол удаляли выпариванием под вакуумом. Обогащенный триглицеридами твердый жир, полученный тем или иным способом, очищали путем кристаллизации из ацетона.

Приготовление жидкого маргарина

Жидкий маргарин с содержанием 80 мас.% жира готовили с использованием твердого жира, полученного из воска семян подсолнечника, и стандартного лабораторного вотатора (Votator™) для маргарина.

В качестве ингредиентов жировой фазы были выбраны:

подсолнечное масло77,8 мас.%,твердый жир1,95 мас.%,соевый лецитин0,25 мас.%

Жировую фазу готовили путем смешивания вышеуказанных ингредиентов. 80 мас. частей жировой фазы смешивали с 20 мас. частями воды, и полученную смесь хранили при 60°С в танке для предварительно составленной смеси.

При производительности 4 кг/ч предварительно составленную смесь из танка для предварительно составленной смеси пропускали с помощью насоса через три последовательно установленных скребковых теплообменника, где температура эмульсии снижалась примерно до 5°С. Для завершения процесса кристаллизации жира эмульсию пропускали через выдерживатель (0,15 л) и штифтовую мешалку (работающую при 1500 об/мин).

На выходе из штифтовой мешалки образцы продукта, имеющие температуру примерно 16°С, разливали в несколько контейнеров емкостью 0,4 л, которые хранили соответственно при 5°С, 15°С и 25°С.

Образцы, обозначенные (А), были приготовлены с использованием твердого жира согласно изобретению. Образцы для сравнения, обозначенные (В), были приготовлены с использованием полностью гидрированного рапсового масла с высоким содержанием эруковой кислоты.

Образцы хранили в течение 8 недель при вышеуказанных температурах и еще одну неделю при 15°С до проведения оценки.

Для всех образцов были определены свойства релевантных эмульсий: размер капель, текучесть и выделение масла. Результаты приводятся в таблице IV.

Размер капель (D_3,3) измеряли по стандартной методике (с помощью импульсного ядерного магнитного резонанса).

Текучесть определяли, как описано выше, с применением стандартного теста Боствика.

Стабильность измеряли путем определения процентного количества выступившего на поверхности образца масла, как описано выше.

Таблица IVСвойства эмульсии спустя 9 недель после приготовленияОбразец АСравнительный образец ВD_3,3 (микрометр)4,85,4Число Боствика 15°С (см)1415Объем выделений масла (%) после хранения  При 5°С2,13,6При 15°С2,85,2При 25°С4,910,2

Из приведенных данных очевидно, что чрезвычайно полезные свойства продукта являются результатом использования негидрогенизированного твердого жира согласно изобретению. В частности, улучшалась стабильность эмульсий при повышенных температурах, что не оказывало существенного влияния на другие свойства продукта.

Изобретение относится к масложировой промышленности. Способ предусматривает стадии: выбора растительного воска, проведения реакции между сложными эфирами воска и глицерином, очистки и выделения полученных триглицеридов, добавления обогащенного триглицеридами жира с целью получения готовой жировой смеси. Полученный жир состоит из смеси триглицеридов, являющийся негидрогенизированным жиром и содержит менее 10 мас.% остатков жирных кислот с длиной цепи из 6-10 атомов углерода и менее 50 мас.% моноацилтриглицеридов. При этом содержание в нем остатков жирных кислот, которые являются насыщенными и содержат по меньшей мере 20 атомов углерода, составляет по меньшей мере 50 мас.% в пересчете на общее содержание остатков жирных кислот. Полученный жир может быть введен в состав пищевого продукта. Изобретение позволяет повысить полезные свойства продукта за счет использования негидрогенизированного твердого жира из растительного воска, а также улучшить стабильность эмульсии при повышенных температурах. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 табл.

1. Жир, состоящий из смеси триглицеридов, полученных из растительного воска, являющийся негидрогенизированным жиром и содержащий менее 10 мас.% остатков жирных кислот с длиной цепи из 6-10 атомов углерода и менее 50 мас.% моноацилтриглицеридов, отличающийся тем, что содержание в нем остатков жирных кислот, которые являются насыщенными и содержат по меньшей мере 20 атомов углерода, составляет по меньшей мере 50% в пересчете на общее содержание остатков жирных кислот.2. Способ производства жира по п.1, включающий стадии

выбора растительного воска,

проведения реакции между сложными эфирами воска, полученными из воска или реакционноспособного производного указанных эфиров воска, и глицерином или реакционноспособным производным глицерина,

очистки и выделения полученных триглицеридов,

добавления (необязательного) обогащенного триглицеридами жира с целью получения готовой жировой смеси, которая является негидрогенизированной и содержит менее 10 мас.% остатков жирных кислот с длиной цепи из 6-10 атомов углерода и менее 50 мас.% моноацилтриглицеридов и в которой содержание остатков жирных кислот, являющихся насыщенными и содержащими, по меньшей мере, 20 атомов углерода, составляет по меньшей мере 50% в пересчете на общее содержание остатков жирных кислот.