Физические основы дезодорации жиров и масел. Дезодорацией называется процесс удаления из жиров и масел ароматических и вкусовых веществ, придающих им характерные вкус и запах. Дезодорацию, как правило, применяют при. подготовке жиров для производства маргариновой продукции, майонеза и некоторых видов салатных масел. В тех случаях, когда масла и жиры готовят для последующей технической переработки, удаления ароматических веществ обычно не требуется.

Ароматические и вкусовые вещества. Абсолютно чистые жиры и масла не имеют специфического запаха. Они приобретают его от примесей, переходящих в жиры из сырья или образующихся при извлечении жиров из семян. Некоторые ароматические и вкусовые вещества накапливаются в жире в процессе его обработки. Например, в процессе гидрогенизации появляется новый характерный «саломасный» запах. В плохо промытом жире после щелочной рафинации появляется мыльный привкус. При чрезмерно длительном воздействии отбеливающих глин на жиры в них обнаруживается («землистый» привкус и т. д.

Ароматические вещества, образующие характерные вкус и запах жиров и масел, принадлежат к разным группам химических соединений. Как правило, содержание их в жире весьма невелико. Однако наши органы вкуса и обоняния устроены так, что они обнаруживают наличие в пище даже ничтожно малого количества ароматических и вкусовых веществ.

Большинство ароматических веществ имеет довольно высокую температуру испарения. Они, однако, во много раз ниже, чем температура кипения самих жиров - триглицеридов. Это свойство и используют при дезодорации. Жиры помещают в герметические аппараты и создают такие условия (температура, разрежение и др.), при которых ароматические вещества испаряются и отгоняются из аппарата, в то время как сами жиры остаются. Но при дезодорации улетучиваются ароматические вещества, растворенные в жире. Ни одним из известных в настоящее время методов не удаляются вещества, образующиеся в результате химических превращений жирных кислот, входящих в состав триглицеридов.

Особенно вредными примесями являются продукты окисления жирных кислот. При известной концентрации продукты окисления сообщают жиру неприятный запах, который в выраженной степени называют прогорклый и даже «олифистый». Никакой последующей обработкой удалить такой привкус и запах нельзя, и жир становится непригодным для пищевых целей. Поэтому очень важно все процессы дезодорации жиров вести в условиях, исключающих контакт жиров с воздухом.

Вместе с ароматическими веществами в процессе дезодорации жиров удаляются и некоторые другие примеси, которые способны испаряться и отгоняться при условиях, в которых обрабатываются жиры. К числу таких примесей относятся, в частности, свободные жирные кислоты, находящиеся в дезодорируемом жире. Поэтому кислотное число жира в процессе дезодорации уменьшается. Удаляются также пестициды.

Сущность процесса дезодорации. Известно, что для того, чтобы какое-либо вещество начало испаряться (начало кипения), необходимо, чтобы давление паров этого вещества, или, как принято называть в технике, упругость паров вещества, была выше давления, которое это вещество испытывает от окружающей среды.

Такие условия создаются двумя путями. Во-первых, можно повысить температуру, поскольку, чем выше температура вещества, тем больше упругость образующихся паров. Этот путь имеет известные ограничения, так как при очень большом повышении температуры могут начаться процессы разложения триглицеридов и жир будет испорчен. Кроме того, чем выше температура жира, тем более опасными становятся процессы окисления жирных кислот кислородом воздуха, который тем или иным путем попадет в жир. Во-вторых, интенсифицировать процесс испарения какого-либо вещества можно, если уменьшить давление, при котором оно происходит, т. е. если вести процесс в разреженном пространстве (под вакуумом).

Оба описанных пути используют в технике промышленной дезодорации жиров. В современных установках непрерывного действия процесс ведут при температуре 210-230°С (в некоторых установках до 250° С) и при остаточном давлении в аппарате 0,13-0,4 кПа (1-3 мм рт. ст.). В дезодорационных установках периодического действия жиры обрабатывают при температуре 160-190° С и при остаточном давлении 2-2,7 кПа (15-20 мм рт. ст.). При более высокой температуре и в условиях более глубокого вакуума длительность обработки жиров сокращается.

Но указанных двух условий недостаточно для удаления ароматических веществ жира, обладающих очень низкой упругостью паров. Поэтому используют еще один путь интенсификации процесса: обрабатывают жир острым водяным паром. Такое действие основано на следующем физическом законе. Известно, что если в сосуде находится не одно вещество, а два или несколько, то кипение их начинается тогда, когда суммарная упругость паров всех нагреваемых веществ будет выше давления окружающей среды. Концентрация разных веществ в образующейся смеси паров будет находиться в прямой зависимости от упругости паров каждого из них.

Когда через нагретый до высокой температуры жир, находящийся в герметическом аппарате, в котором создано разрежение, пропускают острый водяной (чаще всего перегретый) пар, обладающий очень высокой упругостью, в аппарате происходит бурное кипение. Водяной пар легко преодолевает остаточное давление в аппарате. В этих условиях ароматические вещества даже при своей очень низкой упругости паров начинают испаряться и их пары уносятся из аппарата в смеси с водяным паром.

Острый водяной пар в процессе дезодорации выполняет еще одну очень важную функцию. Попадая в жир в виде мельчайших пузырьков, он образует парожировую суспензию с огромной поверхностью контакта пузырьков пара с жиром. При этом испаряющимся ароматическим веществам надо проделать очень короткий путь, чтобы смешаться с водяным паром, это облегчает и ускоряет процесс дезодорации.

При малой концентрации и очень низкой упругости паров ароматические вещества, испарившиеся в одном месте, попадая в другой слой жира, могут снова конденсироваться и растворяться в нем. Поэтому в современных дезодорационных установках непрерывного действия предусмотрена обработка жира в сравнительно нетолстом слое (до 30-50 см). В аппаратах периодического действия высота слоя жира составляет 1,8-2 м, что, естественно, увеличивает длительность процесса.

Для улучшения качества дезодорируемого жира важно также сократить путь, по которому смесь паров (водяного пара и ароматических веществ) удаляется из дезодорационного аппарата, так как малейшее нарушение равновесия - температуры, давления - может привести к тому, что ароматические вещества сконденсируются и снова попадут в жир.

Следовательно, основные физические условия дезодорации жиров, следующие: высокая температура, глубокое разрежение, подача относительно большого количества острого водяного пара, уменьшение слоя дезодорируемого жира и сокращение пути отводимых паров. Желательно также обогрев участков, по которым пары выводятся из аппарата во избежание конденсации ароматических веществ и их возврата в дезодорируемый жир.

Подготовка жиров к дезодорации

Дезодорация является заключительной операцией в схеме рафинации жиров и масел для пищевых целей. От успешного ее проведения в значительной мере зависит качество получаемой продукции. В свою очередь эффект дезодорации - органолептические показатели дезодорированного жира - зависит от того, насколько хорошо были проведены предыдущие операции, насколько полно были удалены примеси на стадиях щелочной рафинации, промывки и отбеливания. Неполное удаление механических примесей, в том числе отбеливающих глин, приводит к тому, что они оседают на рабочей поверхности дезодораторов и при высокой температуре пригорают. При этом значительно ухудшаются условия дезодорации и снижается качество получаемой продукции.

Для получения жиров лучшего качества очень важно полнее удалить следы мыла и металлов, остающихся в них после предыдущих операций рафинации. Полное удаление мыла обеспечивается хорошей двукратной промывкой жира мягкой водой (конденсатом) после щелочной рафинации и последующего фильтрования.

Лимонная кислота связывает находящиеся в жире ионы металлов (железа, никеля и др.), превращая их в нерастворимые соединения. Благодаря этому повышается стойкость жира, он менее подвергается окислению, и улучшаются его органолептические свойства.

Обычно жир обрабатывают лимонной кислотой перед дезодорацией, а отделение от жира образующихся соединений совмещают с полировочным фильтрованием после дезодорации. На отдельных предприятиях добавляют лимонную кислоту в охлажденный дезодорированный жир перед полировочным фильтрованием.

Требования к водяному пару

Водяной пар, его свойства, параметры и качество существенно влияют на условия дезодорации жиров. В технологическом процессе он выполняет несколько функций. Во-первых, пар используют в качестве теплоносителя для нагревания жиров. Если дезодорация ведется при температуре 210-230° С, требуется греющий пар с температурой не ниже 230-250° С. Такую температуру имеет насыщенный водяной пар давлением на входе в аппарат 3-3,5 МПа (30-35 кгс/см²). Кроме того, водяной пар используют в качестве рабочего агента в пароэжекторных вакуум-насосах, обеспечивающих весьма низкое остаточное давление в дезодорационной системе.

Особенно важную функцию выполняет острый водяной пар, впрыскиваемый в массу жира. Во-первых, благодаря высокой упругости, этот пар выполняет основную работу по преодолению давления окружающей среды и благодаря этому облегчает испарение ароматических веществ; во-вторых он интенсивно перемешивает жир; на поверхности пузырьков водяного пара, пронизывающих жир, испаряются ароматические вещества.

Если в отношении пара, используемого для нагревания и для работы пароэжекторных вакуум-насосов, действуют общие условия, принятые в теплотехнике, то к острому водяному пару, впрыскиваемому в дезодоратор, предъявляются еще специфические требования, главные из которых заключаются в том, что этот пар не должен содержать никаких металлов, их солей и воздуха.

Соли металлов, уносимые водяным паром из паровых котлов, способны взаимодействовать с жирными кислотами, имеющимися в жире, и образовывать мыла. Мыла, накапливаемые в жире, придают ему неприятный мыльный привкус. Мыла кальция и магния представляют собой бурые липкие соединения, оседающие на стенках аппаратуры. При этом ухудшаются условия работы аппаратов и затрудняется последующая промывка оборудования и коммуникаций.

Чрезвычайно вредное влияние оказывает воздух, попадающий в дезодорационную аппаратуру. Находящийся в нем кислород при высокой температуре, с которой он контактирует с жиром, способен интенсивно окислять ненасыщенные жирные кислоты. Образующиеся при этом продукты реакции резко ухудшают органолептические свойства жира. Реакция окисления усиливается, если в жире находятся соли железа, кальция, магния и других металлов.

Поэтому на предприятиях, где хорошо организована работа по повышению качества продукции, водяному пару уделяется большое внимание. Воду, подаваемую в паровые котлы, предварительно подвергают химической очистке, при которой вода достаточно полно освобождается от солей жесткости. Затем воду подвергают деаэрации, в результате чего из нее удаляются воздух и другие растворенные в ней газы.

При движении пара от котельной к производственным цехам может подсосаться воздух в результате неплотностей в соединениях и арматуре. Поэтому необходимо тщательно следить за исправностью паропроводов.

Как указывалось ранее, упругость паров при перегреве повышается. Поэтому обычно для дезодорации предпочитают применять водяной пар, перегретый до 300-350° С. Перегрев чаще всего осуществляют при помощи локальных пароперегревателей, устанавливаемых непосредственно у дезодорационных аппаратов.

Качественные показатели дезодорированных жиров и масел

В процессе дезодорации из жиров отгоняются примеси, придающие жирам характерные признаки вкуса и запаха. В таких случаях говорят, что жир стал обезличенным. После хорошей дезодорации трудно отличить по вкусу и запаху один вид масла от другого. В то же время они сохраняют обезличенный «жирный», или «маслянистый», вкус. В производственных условиях при нарушении условий дезодорации получаются жиры, которые имеют некоторые привкусы и пороки, обнаруживаемые при органолептической оценке.

Дезодорированные жиры могут приобретать нежелательные вкус и запах также после дезодорации, в результате хранения при высокой температуре, контакта с большим количеством воздуха и др. Приобретаемые жиром вкус и запах могут не совпадать с первоначальными свойствами исходного жира. Чем больше высоконепредельных жирных кислот содержится в дезодорированном жире, тем больше опасности появления в нем посторонних привкусов в процессе хранения.

Наиболее часто встречающиеся пороки вкуса и запаха и их причины характеризуются данными, приведенными ниже.

Порок вкуса и запаха	Причина порока
Сырой (органолептически определяется как вкус и запах исходного жира)	Неполнота дозодорации, обусловленная нарушением оптимальных условий процесса: низкая температура жира, недостаточное разрежение, недостаточное время процесса
Нечистый (органолептически трудно различаемые и неопределяемые пороки вкуса)	Неполнота дезодорации, наличие в жире веществ, несвойственных исходному продукту. Эти вещества могут образоваться в результате нарушений условий дезодорации и изменений жира под действием высокой температуры, контакта с воздухом, загрязненной внутренней поверхности дезодоратора (наличие нагара) и др.
Салистый (органолептически определяемый в полости рта как вяжущий и обволакивающий слизистую поверхность)	Неполнота дезодорации при переработке твердых жиров, в том числе за счет недостаточной температуры
Металлический (органолептически определяемый кончиком языка)	Неполнота дезодорации, обусловленная наличием в дезодораторе металлических мыл, сильного воздействия отбеливающих глин, нечистоты внутренней поверхности дезодораторов, использованием острого пара, содержащего окислы металлов.
Олеистый	Неполнота дезодорации, обусловленная наличием продуктов окисления, трудно удаляемых при недостаточно высокой температуре процесса.
Бобовый	Возникает в соевом масле при неудовлетворительных условиях хранения дезодорированного жира.

Качество дезодорированных жиров обычно оценивают по 50-балльной шкале, пользуясь признаками, указанными ниже.

Признаки // Баллы

Совершенно чистый без привкуса и запаха - 47-50

Вкус дезодорированного жира с едва заметным отклонением - 43-46

Вкус дезодированного жира со слабовыраженным привкусом - 41-42

Кислотное число товарных дезодорированных масел не должно превышать 0,4-0,5 мг КОН, у подсолнечного масла со Знаком качества - не более 0,25 мг КОН. Содержание влаги и летучих веществ в дезодорированном масле не более 0,1-0,15%. В этом масле не должно быть механической взвеси.

При дезодорации жиров и масел предельные нормы отходов - 0,15% от массы обрабатываемого продукта, безвозвратные потери - 0,05%. При дезодорации кокосового масла, содержащего значительное количество глицеридов летучих кислот, потери увеличиваются до 0,3%.