Фізичні властивості тваринних жирів

Тваринні жири мають відносну густину нижчу, ніж вода, їх густина при 20°С коливається від 910 до 950 кг/м³ (табл. 2.11).

В'язкість жирів залежить від температури: з підвищенням температури в'язкість зменшується, а текучість жиру збільшується. Наприклад, в'язкість свинячого жиру при підвищенні температури від 20 до 100°С падає майже в дев'ять разів.

Жири добре розчиняються в органічних розчинниках – діетиловому та петролейному ефірах, бензині, бензолі, толуолі, хлороформі, дихлоретані, гексані і частково розчиняються в спирті та ацетоні. Рідкі жири розчиняються краще, ніж тверді. У жирах можуть розчинятись гази, наприклад, в 100 см³ свинячого жиру при температурі 40°С розчиняється 11, 5 см³ кисню, 100, 3 см³ вуглекислого газу, 8, 8 см³ повітря. Жири здатні поглинати різні леткі речовини та ефірні олії, що впливає на їх органолептичні властивості.

Температура кипіння тваринних жирів (вище 270°С) при атмосферному тиску настільки велика, що вони починають розкладатись (з утворенням летких продуктів) раніше, ніж настає температура кипіння. Це супроводжується потемнінням і виділенням газів з різким неприємним запахом, який передається жиру. Тому у виробничих умовах необхідно уникати нагрівання жирів до такої температури.

Коефіцієнт рефракції при 40°С більшості тваринних жирів складає 1, 456-1, 460.

Жири тваринні, як і інші жири, належать до речовин з низьким поверхневим натягом.

Питома теплоємність жирів коливається від 1, 29 до 2, 3 кДж/ (кг*К).

Для розплавлення тваринних жирів на 1 кг продукту необхідно витратити 121-146 кДж.

Таблиця 2.11

Фізичні та хімічні константи деяких тваринних жирів

Вплив технології виробництва на формування споживчих властивостей тваринних жирів. Головною сировиною, яка використовується у виробництві харчових тваринних жирів є жирова (м'яка) та кісткова (тверда) тканини забійних тварин, що дозволена органами ветеринарно-санітарного нагляду для переробки на харчові продукти.

Відповідно до анатомічного походження жирова сировина поділяється на групи: сальник, що вистеляє черевну порожнину, брижжечний жир, навколонирковий жир, навколосерцевий жир, середостінний (жир з ліверу), жир голів великої рогатої худоби, жирова обрізь від зачищення туш, обрізь свіжого шпику, курдюк свіжий та підшкірний жир-сирець – усі ці жири належать до першої групи. Друга група – це жир зі шлунків, кишковий жир від знежирення кишок, при мездруванні шкір, жирова обрізь, отримана від виробництва ковбас і консервів.

Внутрішній жир птиці (сальник, жир з кишок та шлунків) використовують для виробництва тваринних кормів.

Переробка тваринної сировини з одержанням жиру може бути зображена наступною блок-схемою (рис. 2.1).

Сортування жирової сировини, охолодження

Попереднє подрібнення і промивка

Остаточне подрібнення

Гідромеханічний або електроімпульсний метод вилучення жиру

Зберігання

Рис. 2.1 – Переробка тваринної сировини з одержанням жиру

Сортування жирової сировини необхідне для забезпечення максимально можливого виходу жиру, для створення оптимальних режимів вилучення жиру з сировини доцільно розсортувати жировмісну сировину за видами тварин, а також анатомічними ознаками, що в свою чергу, підвищує однорідність сировини за хімічним та морфологічним складом. На цій стадії, крім сортування, проводять операції з відділення від жиру тканин, які містять білкові та вуглеводневі речовини – прирізі м'яса, сухожилля та інші частини туш. Наявність цих речовин призводить до пригорання, викликає підвищення швидкості гідролітичних процесів, що негативно позначається на якісних характеристиках жиру.

Промивання і попереднє подрібнення необхідні для позбавлення від залишків крові, вмісту кишок, що випадково потрапили до сировини, та інших забруднень. Для покращення умов промивання сировину спочатку подрібнюють, нарізаючи її на смужки розміром 30-40 мм на спеціальних подрібнювачах і промивають холодною водою (температура 10-12°С), протягом 20-30 хвилин у проточній воді, більш висока температура при наявності в сировині ферментів, які розщеплюють жири (ліпаз), здатна привести до підвищення кислотного числа жиру.

При необхідності після подрібнення сировини ії охолоджують холодною водою або холодним повітрям у спеціальних камерах. Охолодження водою доцільно застосовувати для тих видів сировини, які промиваються водою на попередній стадії. Охолодження водою з температурою 3-4°С потребує 5-6 год; операцію проводять у чанах. При охолодженні водою, завдяки суттєво більшому коефіцієнту теплопередачі (порівняно з повітрям) термін цієї операції скорочується. Крім того, досягається ефект додаткового промивання та абсорбції неприємних запахів, що важливо для сировини, яка була знята з шлунку та кишок. Топлений жир в цьому випадку має кращі органолептичні показники. Але завдяки цій операції вміст вологи у сировині підвищується, що в свою чергу призводить до підвищення витрат теплової енергії на стадії витоплювання жиру, збільшуються втрати жиру, тому що утворюється більш стійка водно-жирова емульсія. Нарешті, прискорюється гідроліз ацилгліцеринів жирів, що теж призводить до додаткових втрат жиру. Тому деякі види жирової сировини (свинячий, навколонирковий жир, баранячий, курдючний жир) охолоджують повітрям до температури 3-4°С, при відносній вологості 85%. Ця операція більш тривала і займає 16-24 год, але позбавлена недоліків, характерних для охолодження водою.

При використанні обладнання безперервної дії, яке забезпечує витопку жиру у будь-якому стані (парному, остиглому, охолодженому) з наступним очищенням його на сепараторах з промивкою гарячою водою, операцію охолодження не проводять.

Як при використанні поточних безперервно діючих ліній, так і при використанні періодично діючого обладнання, необхідною операцією є остаточне подрібнення для руйнування міжклітинної структури жирової тканини, що значно полегшує наступне витоплення жиру. Для виконання цієї операції застосовують дезінтегратори, вовчки, центробіжні апарати, колоїдні млини.

Наступна технологічна операція – вилучення жиру – може здійснюватись декількома методами. Найпоширенішими з них є витопка, яка може бути як мокрою так і сухою. При використанні мокрого способу витопки жиру сировина знаходиться в безпосередньому контакті з водою. З одного боку, це сприяє більш швидкому вилученню жиру з сировини, але при цьому відбувається розчинення деяких білкових речовин сировини у воді, які можуть бути стабілізаторами емульсій. В цих умовах прискорюються гідролітичні процеси, а відділення жирової фракції від водної ускладнюється. Тому більш прогресивним вважається сухий спосіб витопки жирів, при якому нагрівання сировини проводять глухою парою, а ємність з сировиною вакуумують. В умовах вакууму і нагрівання волога, що була у сировині, швидко виводиться з апарата, в якому знаходиться двофазна система – жир і суха шквара (залишки білкових речовин сировини).

При використанні цього методу можливість гідролітичних процесів суттєво зменшується, але не виключаються місцеве перегрівання сировини і часткове руйнування білків та термічне перетворення жирів з утворенням темнозабарвлених речовин з неприємним запахом, що звичайно, погіршує органолептичні властивості готового жиру. Тому з метою запобігання цим процесам необхідно ретельно витримувати параметри процесу і перемішувати сировину. Створення вакууму не тільки сприяє швидкому вилученню води з сировини, а й захищає жир від окислюваного псування, що дозволяє отримати кінцевий продукт достатньо високої якості.

При вилученні жиру з кісток, які надалі використовують для харчового желатину та кісткового клею, найбільш доцільним методом є гідромеханічний метод. Суть цього методу полягає в тому, що за допомогою потужних гідравлічних ударів у холодній воді або іншому рідкому середовищі відбувається руйнування тканин сировини, в тому числі і жирових клітин, та вихід жиру в рідке середовище. При цьому білкові речовини, а також знежирені кістки не змінюють своїх властивостей і можуть з успіхом використовуватися на подальших стадіях переробки. Недоліком цього методу можна вважати використання досить складної механічної апаратури, за допомогою якої створюється режим гідравлічних ударів та кавітаційних імпульсів, а також (у разі використання води як рідкого середовища) утворення жирових емульсій.

Варіантом гідромеханічного методу можна вважати електроімпульсний метод вилучення жиру з кісткової сировини. Механізм вилучення жиру при цьому такий самий, як і у попередньому варіанті (гідравлічні удари та кавітація), але створення такого гідромеханічного режиму досягається не завдяки рухам механічних робочих органів машини, а за допомогою електричних розрядів конденсаторів, які створюють електричну напругу 50-90 кВт і навіть більшу. Цей варіант аналогічний механічному способу, але ефективність його вища, хоча апаратура не складніша.

За допомогою методу екстракції леткими розчинниками досягається найбільш повне знежирення сировини. До переваг цього методу, крім повноти вилучення жиру, слід віднести високу якість як самих жирів, так і білкових речовин і кісток. Недоліки цього методу: вибухо- та пожежонебезпечність, необхідність ретельного вилучення розчинника з жиру, складна та дорога апаратура. Цей метод застосовується на ряді підприємств, основною продукцією яких є клей та желатин.

При отриманні жиру методом витопки залишки його в шкварі надто великі. Тому зі шквари різними способами вилучають додаткову кількість жиру. Такі жири нижчі як за якістю, так і за сортом, ніж відповідні жири, вилучені з первинної жирової сировини. Шквару від мокрого способу вилучення жирів піддають додатковій обробці водою спочатку при 100°С, а потім під тиском 0, 2-0, 5 МПа і температурі 120-125°С в автоклаві протягом 3-5 год. Потім додають кухонну сіль і відстоюють. Залишковий вміст жиру в шкварі після цієї операції не перевищує 5%, і її використовують у кормовиробництві. Отримані таким чином жири мають підвищене кислотне число і темний колір. Шквару при сухому способі витоплення після зціджування піддають обробці на шнекових або гідравлічних пресах, досягаючи залишкового вмісту жиру в шкварі не більше 12%. Можна знежирювати шквару і на центрифугах. В цьому випадку залишкова жирність шквари коливається в межах 10-40%. Якість жиру, після обробки шквари на центрифугах вища ніж пресового жиру.

Очищення жиру. Незалежно від способу отримання жиру, особливо жиру зі шквари, необхідні додаткові операції очищення його від вологи, частинок кісток, шквари, мінеральних солей. Для цього застосовують такі операції, як фільтрування, відстоювання, сепарація. Найбільш простою з технологічної точки зору, є операція відстоювання, яка проводиться при температурі 60-65°С протягом 5-6 год, внаслідок контакту жиру з киснем повітря під час такого відстоювання відбувається процес окиснення жиру, якість жиру знижується.

Сепарування жирів значно скорочує термін розділення жиру і домішок, а для полегшення цього процесу до жиру додають 10-15% води, процес ведуть при температурі 95-98°С. Завдяки короткотривалій обробці окислювальні та гідролітичні процеси не встигають розвинутись, і жир отримують високої якості.

Фільтрування застосовують для жирів з низьким вмістом вологи (після сухої витопки), жири фільтрують при досить високих температурах (60-65°С), в таких умовах можуть розвиватися окиснювальні процеси і відбуватись погіршення органолептичних та фізико-хімічних показників жиру. Цього погіршення можна уникнути, якщо застосувати герметичні фільтри.