Dydaktyka przedmiotowa gastronomia. Dr inż. Agnieszka Kita

Transkrypt

1 Dydaktyka przedmiotowa gastronomia Dr inż. Agnieszka Kita

2 Tłuszcze specjalnego przeznaczenia Technologia tłuszczów roślinnych charakterystyka wybranych surowców metody wydobywania tłuszczów rafinacja tłuszczów modyfikacje tłuszczów Tłuszcze specjalnego przeznaczenia tłuszcze smażalnicze

3 Światowa produkcja olejów roślinnych (2006/07) 37,46 36,63 Σ 120 mln ton 18,24 11,23 5,04 4,13 4,34 2,9 sojowy rzepakowy słonecznikowy bawełniany arachidowy z ziaren palmowych kokosowy palmowy mln ton

4 Modyfikacje rzepaku modyfikacje tradycyjne I odmiana jednozerowa (obniżona zawartość kwasu erukowego z ok. 45% do poniżej 5%) II odmiana dwuzerowa CANOLA (dodatkowo obniżona zawartość glukozylanów z ok. 200 do poniżej 25 μm/smbt) III odmiana trzyzerowa, MONOLA (dodatkowo o obniżonej zawartości łuski z ok. 13% do ok. 8%)

5 Modyfikacje rzepaku modyfikacje genetyczne (od 1995r.) Odmiany rzepaku o zmienionym składzie kwasów tłuszczowych na cele spożywcze olej z wysoką (40%) zawartością kwasu laurynowego (Monsanto) olej z wysoką (40%) zawartością kwasu stearynowego olej z kwasem gamma linolenowym olej z podwyższoną (z ok. 60 do 85%) zawartością kwasu oleinowego i obniżoną (z blisko 30% do poniżej 10%) kwasów wielonienasyconych olej z wysoką zawartością kwasu mirystynowego olej ze średniołańcuchowymi kwasami tłuszczowymi olej o składzie masła kakaowego na cele niespożywcze z bardzo wysoką (90%) zawartością kwasu erukowego z kwasem rycynowym z epoksy kwasami z kwasem petroselinowym z woskiem Jojoba z pochodnymi kwasu masłowego

6 Właściwości oleju rzepakowego Olej rzepakowy wysokoerukowy Olej rzepakowy niskoerukowy (Canola) C 16 : 0 C 18 : 0 C 18 : 1 C 18 : 2 C 18 : 3 C 20 : 1 C 22 : , ,1-4,3 <5,0 4,0 1, ,5 LJ LZ n D ,4634-1, ,465-1,467

7 Rodzaje olejów otrzymywanych z owoców palmy oleistej Olej z nasion palmy oleistej (palm kernel oil) Olej z miąższu olej palmowy (palm oil)

8 Skład kwasów tłuszczowych i właściwości olejów z palmy oleistej Olej z ziaren palmy oleistej Olej palmowy C 8 : 0 C 10 : 0 C 12 : 0 C 14 : 0 C 16 : 0 C 18 : 0 C 18 : 1 C 18 : 2 3,6-3,8 3,4-4,0 45,0-50,0 14,4-16,9 7,8-9,1 2,0-3,2 15,5-16,9 1,5-2,0 3,5 3, ,5 15,5 2, ,1-1,0 0,9-1,5 41, ,2-5,1 37,4-41,1 9,1-11, , , LJ LZ n D ,449-1, ,453-1,458

9 Frakcje oleju palmowego Olej z miąższu olej palmowy (palm oil) I frakcjonowanie Olein IV Hard stearin IV Super olein IV Soft PMF IV Soft stearin IV II frakcjonowanie Super stearin IV Top olein IV oleins Hard PMF IV III frakcjonowanie

10 Typowy skład procentowy wybranych roślinnych tłuszczów jadalnych C 12:0 C 14:0 C 16:0 C 18:0 C 18:1 C 18:2 C 18:3 inne Arachidowy 0,1 10,0 3,0 42,0 38,0 6,9 Bawełniany 0,1 1,0 22,0 3,0 19,0 53,0 0,3 1,6 Kokosowy 47,0 17,5 9,0 3,0 7,0 1,8 0,1 14,6 Masło kakaowe 0,1 26,0 35,0 34,0 3,0 1,9 Oliwa z oliwe Palmowy 10,0 3,0 77,0 8,0 0,5 1,5 Palmowy z ziaren 0,1 1,0 45,0 4,5 38,0 10,0 0,5 0,9 Słoneczniko 48,0 16,0 8,0 2,5 15,5 2,5 7,5 Sojowy Rzepakowy (Canola) 0,1 0,1 6,5 11,0 4,0 3,5 21,5 22,0 66,0 54,0 0,5 8,0 1,4 1,4 0,1 4,0 1,5 61,5 20,0 11,0 1,9

11 Otrzymywanie oleju surowego

12 Schemat technologiczny przerobu nasion rzepaku SILOSY Czyszczarka nasion zanieczyszczenia ZASOBNIKI DOBOWE Wychwytywacz magnetyczny Waga Płatkownice para Prażnie rozdrobnione nasiona

13 a). Wydobywanie oleju głębokie tłoczenie Woda chłodząca Prasy głębokiego tłoczenia olej Filtr zgrubny Resztki nasienne Chłodnica makuchu ZBIORNIK POŚREDNI Rozdrabniacz makuchu Filtry płytowe Placek filtracyjny MAGAZYN MAKUCHU Chłodnica oleju Dystrybucja ZBIORNIKI DZIAŁOWE MAGAZYN OLEJÓW SUROWYCH

14 b). Wydobywanie oleju tłoczenie i ektrakcja Prasy wstępnego tłoczenia wytłok Ekstraktor Olej Filtr zgrubny tłoczeniowy ZBIORNIK POŚREDNI Resztki nasienne śruta toster rozdrabniacz śruty MAGAZYN ŚRUTY Dystrybucja miscela Oddzielanie rozpuszczalnika Olej ekstrakcyjny Oczyszczanie oleju ZBIORNIKI DZIAŁOWE rozpuszczalnik Filtry płytowe Chłodnica oleju MAGAZYN OLEJÓW SUROWYCH ZBIORNIKI DZIAŁOWE Placek filtracyjny

15 Sposoby wydobywania tłuszczu 1.Tłoczenie Zastosowanie: do wstępnego odolejania (usunięcie około 50% tłuszczu) do wydobywania tłuszczu (zawartość tłuszczu w wytłoku: 6 10%) Urządzenia: prasy ślimakowe PRASA ciśnienia Zwiększanie stopnia wydobycia oleju temperatury (~160 C) Pogorszenie jakości oleju

16 Sposoby wydobywania tłuszczu 2. Ekstrakcja Zastosowanie: do wydobywania tłuszczu z nasion wstępnie odolejonych do wydobywania tłuszczu z wytłoków Zawartość tłuszczu w śrucie ekstrakcyjnej: 1 3% Rozpuszczalniki: węglowodory alifatyczne: heksan, benzyna ekstrakcyjna chloropochodne węglowodorów alifatycznych: trichloroetylen (tri) alkohole: etanol, izopropanol ketony, skroplone gazy, gazy w stanie nadkrytycznym

17 Metody ekstrakcji przemysłowej 1. perkolacyjne 2. imersyjne 3. kombinowane MISCELA roztwór tłuszczu w rozpuszczalniku

18 Substancje uboczne występujące w oleju 1. zanieczyszczenia mechaniczne (z nasion, stosowanej agrotechniki, opakowań, środków transportu) 2. emulsje (tworzone przez fazę wodną, w której rozpuszczone są inne związki) 3. roztwory koloidalne (fosfolipidy, pochodne rozkładu białka, węglowodany, związki kompleksowe) 4. substancje rozpuszczalne w tłuszczach związki macierzyste związki powstające w procesach agrotechnicznych i technologicznych

19 Etapy wchodzące w skład rafinacji ODSZLAMOWANIE (HYDRATACJA) ODKWASZANIE (NEUTRALIZACJA) BIELENIE ODWANIANIE (DEZODORYZACJA) WINTERYZACJA (ODWOSKOWANIE)

20 Rodzaje rafinacji chemiczna olej surowy HYDRATACJA/KWAŚNE ODŚLUZOWANIE fizyczna olej surowy HYDRATACJA/KWAŚNE ODŚLUZOWANIE soapstock NEUTRALIZACJA WINTERYZACJA WINTERYZACJA BIELENIE BIELENIE ODWANIANIE olej rafinowany ODWANIANIE olej rafinowany

21 HYDRATACJA (odszlamianie) cel: usunięcie substancji koloidalnych, białek, fosfatydów otrzymanie surowca do produkcji lecytyny metody: hydratacja zastosowanie kwasów mineralnych i ich soli (np. kwas siarkowy, fosforowy)

22 ODKWASZANIE (neutralizacja) cel: usunięcie wolnych kwasów tłuszczowych dodatkowo usuwane są: + niektóre barwniki przeciwutleniacze metody: odkwaszanie alkaliczne odkwaszanie destylacyjne ( rafinacja fizyczna)

23 ODKWASZANIE (neutralizacja) SOPSTOK = mydła + olej neutralny + woda + substancje uboczne Tłuszcz neutralny jest uwięziony w sopstoku: pomiędzy wytrąconymi mydłami wewnątrz błonek w ścianach błonek Przerób sopstoku: I. wydzielenie tłuszczu neutralnego wprowadzenie NaCl, rozcieńczenie H2O, temp C odwirowanie II. rozszczepienie mydeł

24 WINTERYZACJA (odwoskowanie) Cel: usunięcie wosków (oleje słonecznikowy, lniany, kukurydziany) z 2000mg/kg do 10 mg/kg Metody: mokra zimna

25 BIELENIE (odbarwianie) Barwniki tłuszczów jadalnych: chlorofile gossipole antocyjany produkty przemian w/w barwników produkty reakcji Maillarda produkty reakcji ze związkami metali produkty reakcji utleniania substancji towarzyszących Procesy technologiczne, w których usuwane są barwniki: 1. odśluzowanie (kwasy mineralne) 2. odkwaszanie (stężone ługi) 3. wytrącanie i oddzielanie sopstoku w wyniku absorpcji i flokulacji 4. odbarwianie adsorpcyjne lub chemiczne 5. uwodornienie

26 BIELENIE (odbarwianie) Właściwości adsorbenta: 1. stopień odbarwienie w stosunku do ilości adsorbentu 2. selektywność usuwania grup poszczególnych barwników 3. stopień pochłaniania tłuszczów 4. łatwość odsączania rodzaje adsorbetów naturalne ziemie bielące ( z minerałów: attapulgitów, montmorylonitów, kaolinitów) węgiel aktywny naturalne krzemionki syntetyczne tlenek glinu tlenek magnezu hydrożele krzemionkowe np. TriSyl Obecnie stosuje się ziemie aktywowane (aktywowanie = wyługowanie tlenku glinu (Al2O3) przy użyciu H2SO4 lub HCl; zmiana składu, objętość porów, hydratacja wolnego SiO2)

27 DEZODORYZACJA (odwanianie) Cel: usunięcie substancji smakowych i zapachowych Substancje smakowe i zapachowe: związki występujące w surowych, świeżych tłuszczach (charakterystyczne dla danego rodzaju): niższe węglowodory (do C16) krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe produkty degradacji wielonienasyconych, długołańcuchowe kwasy tłuszczowe produkty hydrolizy tioglikozydów związki powstałe w czasie magazynowania surowców i podczas ich przerobu w warsztacie rolnym i przemysłowym produkty samoutlenienia aldehydy i ketony

28 DEZODORYZACJA (odwanianie) Metody: odwanianie destylacyjne (z parą wodną przegrzaną) odwanianie niedestylacyjne uwodornienie polimeryzacja adsorpcja za pomocą węgla aktywnego ogrzewanie oleju w cienkich filmach na pochyłych płaszczyznach

29 Modyfikacje tłuszczów (zmiany właściwości tłuszczów pod względem chemicznym, fizycznym i sensorycznym) MIESZANIE FRAKCJONOWANIE UWODORNIENIE PRZEESTRYFIKOWANIE

30 Modyfikacje tłuszczów Cel: otrzymanie tłuszczu o charakterystyce niespotykanej w przyrodzie wykorzystanie tańszego surowca, który posiadałby charakterystykę innego o wyższej cenie zwiększenie odporności na utlenianie polepszenie smakowitości zmiana krystalicznej charakterystyki zwiększenie wartości żywieniowej

31 UWODORNIANIE Cel: zmiana konsystencji zwiększenie trwałości olejów odbarwienie i odwonienie Reakcje chemiczne zachodzące podczas uwodornienia: 1. wysycanie podwójnych wiązań = utwardzanie 2. izomeryzacja geometryczna 3. izomeryzacja położenia 4. polimeryzacja 5. przeestryfikowanie 6. cyklizacja 7. hydroliza

32 UWODORNIANIE Cechy charakterystyczne tłuszczów uwodornionych: temperatura topnienia zawartość poszczególnych grup kwasów tłuszczowych konsystencja Zastosowanie procesu uwodornienia: zmiana konsystencji składniki do produkcji tłuszczów kuchennych utwardzone do konsystencji stałej (stearyny do margaryn i tłuszcz kakaopodobny) tłuszcze do osnowy margarynowej zwiększenie trwałości (usuwając nienasycone wiązania zmniejszenie samoutleniania tłuszczów) usunięcie macierzystego zapachu odbarwienie (karotenoidów) wytwarzanie namiastek innych tłuszczów (np. ghee)

33 PRZEESTRYFIKOWANIE (transestryfikacja, interestryfikacja) jest to szereg spokrewnionych reakcji polegających na wymianie grup acylowych pomiędzy: estrem i alkoholem (alkoholiza = gliceroliza) estrem i kwasem (acydoliza) estrem i estrem (przeestryfikowanie właściwe) przeestryfikowanie niekierowane (jednofazowe, randomizacja) przeestryfikowanie kierowane (wielofazowe)

34 PRZEESTRYFIKOWANIE niekierowane kierowane mieszanina: mieszanina: A A A + B B B A B A 50% 50% 100% A A A A A B A B A B A B B B A B B B A A A + B B B 12,5% 25% 12,5% 12,5% 25% 12,5% 66,6% 33,3%

35 Zastosowanie tłuszczów przeestryfikowanych produkcja namiastek masła kakaowego uzyskanie produktów tłuszczowych o lepszych właściwościach żywieniowych i dietetycznych produkcja specjalnych preparatów tłuszczowych zawierających średniołańcuchowe kwasy tłuszczowe (np. rozcieńczalniki substancji smakowo zapachowych) produkcja żywności dietetycznej produkcja koncentratów długołańcuchowych, wielonienasyconych kwasów tłuszczowych produkcja margaryn nie zawierających izomerów trans otrzymanie tłuszczów o pożądanej formie krystalicznej

36 FRAKCJONOWANIE polega na podziale triacylogliceroli między dwie fazy. Cele: usunięcie substancji ograniczających spektrum stosowania olejów (np. odwoskowanie oleju słonecznikowego) wzbogacenie olejów w pożądane TAG (np. POP w oleju palmowym) rozdzielenie na dwie lub więcej frakcji o szerokim zastosowaniu i większej wartości niż tłuszcz wyjściowy (np. frakcjonowanie oleju z ziarn palmowych i oleju palmowego) alternatywna metoda do uwodornienia (frakcje oleju palmowego mogą zastępować uwodorniony olej sojowy bądź rzepakowy w produkcji margaryn)

37 FRAKCJONOWANIE Frakcjonowanie następuje według schematu: TAG znajdujące się w oleju mają różne temperatury topnienia w niskiej temperaturze TAG typu SU 2 pozostają płynne, podczas gdy typu S 3, S 2 U krystalizują, co daje odpowiednio: frakcję płynną (oleinę) i stałą (stearynę) następnie frakcje te można podzielić przez filtracje U unsaturated fatty acid S saturated fatty acid

38 Zastosowanie tłuszczów frakcjonowanych Namiastki masła kakaowego Margaryny Tłuszcze smażalnicze

39 Smażenie i tłuszcze smażalnicze Smażenie silne ogrzanie surowca w ciekłym ośrodku pośredniczącym (zwykle gorącym tłuszczu). Zalety: Specyficzna atrakcyjność smażonych produktów (barwa, smak, zapach, konsystencja) Prostota i szybkość procesu smażenia. Rodzaje smażenia: Z zastosowaniem cienkiej warstwy tłuszczu ( C) Z zastosowaniem średniej warstwy tłuszczu ( ) Smażenie zanurzeniowe ( C) Smażenie beztłuszczowe

40 Schemat wymiany ciepła i masy podczas smażenia zanurzeniowego 100 C C OLEJ SMAŻALNICZY C strefa suszenia temperatura C 100 C C woda region odparowywania region migracji region wody płynnej 75 C ŚRODEK ŻYWNOSCI (Żródło: Kochhar & Gertz, 2004)

41 Rola tłuszczów w procesie smażenia nośnik ciepła nowy składnik smażonych produktów Produkt Czipsy ziemniaczane Frytki Tortille Chrupki kukurydziane Pączki Krążki cebulowe Smażona ryba Smażony kurczak Zawartość tłuszczu (%)

42 Przemiany zachodzące w tłuszczu podczas smażenia zanurzeniowego ABSORPCJA dym, przeciwutleniacze NAPOWIETRZANIE PAROWANIE tlen UTLENIANIE wodoronadtlenki (sprzężone dieny) ŻYWNOŚĆ ROZPUSZCZANIE związki barwne tłuszcz z produktu para HYDROLIZA WKT DAG MAG glicerol ROZSZCZEPIANIE DEHYDRATACJA WOLNE RODNIKI alkohole, aldehydy kwasy węglowodory OGRZEWANIE ketony dimery trimery epoksydy alkohole węglowodory dimery związki cykliczne (Źródło: Fritch, 1981)

43 Produkty termooksydatywnych przemian tłuszczu powstające podczas smażenia TŁUSZCZ SMAŻALNICZY PRODUKT ŻYWNOŚCIOWY SMAŻENIE tlen woda ciepło PRODUKTY PRZEMIAN LOTNE związki karbonylowe węglowodory kwasy tłuszczowe NIELOTNE Polarne i niepolarne związki: monomery dimery polimery związki cykliczne kwasy tłuszczowe o zmienionej strukturze węglowodory aldehydy i ketony

44 Czynniki wpływające na tempo przemian w tłuszczu podczas smażenia Rodzaj tłuszczu smażalniczego stopień nienasycenia kwasów tłuszczowych antyoksydanty Dostępność tlenu atmosferycznego powierzchnia kontaktu konstrukcja smażalnika wielkość jednorazowego wkładu Rodzaj smażonego produktu ilość składników przenikających z żywności do tłuszczu zdolność adsorpcji tłuszczu podczas smażenia

45 Substancje o działaniu toksycznym pojawiające się w medium smażalniczym w wyniku przemian termooksydatywnych nadtlenki lipidowe związki epoksydowe hydroksykwasy związki karbonylowe monomery cykliczne akrylamid

46 Etapy przydatności technologicznej tłuszczu smażalniczego (Źródło:Stier, 2004)

47 Cechy idealnego tłuszczu smażalniczego KRYTERIA OPIS CECHY Barwa jasna Smak, zapach przyjemny organoleptyczne Punkt dymienia min. 220 C Wilgotność max. 0,1% fizyko-chemiczne Temp. topnienia stosownie do aplikacji WKT max 0,1% LOO max. 0,1 m.równ. O2/kg Skład KT: 12:0+14:0+16:0 mało oleinowy (18:1) >75% chemiczne linolowy (18:2) <15% linolenowy (18:3) <1,5% izomery trans brak (Źródło: Szukalska, 2003)

48 Podział przemysłowych tłuszczów smażalniczych Tłuszcze stałe pochodzenia roślinnego: tłuszcze laurynowe (tłuszcz kokosowy i tłuszcz z ziaren palmy oleistej) frakcje oleju palmowego Tłuszcze uwodornione tłuszcze z których częściowo lub całkowicie wyeliminowano kwasy wielonienasycone Tłuszcze o obniżonej na drodze genetycznej zawartości kwasów wielonienasyconych: wysokooleinowe oleje: sojowy, słonecznikowy, rzepakowy, arachidowy Mieszaniny tłuszczów (blendy) mieszanie tłuszczów mniej stabilnych z bardziej stabilnymi, np.: mieszaniny uwodornionego tłuszczu roślinnego i olejów roślinnych (sojowego, bawełnianego, kukurydzianego, arachidowego, rzepakowego) Namiastki tłuszczowe np. olestra (mieszanina okta, hepta i heksaestrów sacharozy z długołańcuchowymi kwasami tłuszczowymi)

49 Czynniki wpływające na wybór tłuszczu smażalniczego FUNKCJONALNOŚĆ WARTOŚĆ ODŻYWCZA Idealny tłuszcz? CENA

50 Kryteria wyboru tłuszczów smażalniczych kwestionariusz wg Brinkmann a czynniki Wartość odżywcza cechy zawartość kwasów nasyconych (niski poziom) zawartość izomerów trans KT Proces technologiczny Produkt Ekonomiczny Środowiskowy rodzaj smażonego produktu temperatura smażenia czas smażenia częstotliwość wymiany frytury warunki magazynowania frytury magazynowanie mrożonych produktów termin przydatności smażonego produktu atrybuty sensoryczne cena dostępność opakowanie (Źródło: Brinkmann, 2000)

51 Dodatki ograniczające przemiany termooksydatywne w tłuszczach podczas smażenia: Przeciwutleniacze: naturalnie występujące w olejach (np. tokoferole) naturalne ekstrahowane z ziół (np. z majeranku, szałwi, rozmarynu) syntetyczne (np. BHA, BHT) Sterole i związki fenolowe Związki chelatujące metale (np. kwas askorbinowy, cytrynowy) Skwalen (naturalnie występujący w oleju oliwkowym) Palmitynian askorbylu (stosowany jako stabilizator olejów rafinowanych) Polimetylosiloksan (PDMS)

52 Charakterystyka wybranych tłuszczów smażalniczych Rafinowany olej rzepakowy Częściowo uwodorniony olej rzepakowy Olej palmowy Wysoko oleinowy olej słonecznikowy (HOSO) Goodfry oil C 16:0 4,5 4,5 44,0 4,3 4,5 C 18:0 1,5 5,5 4,5 4,2 3,7 C 18:1 59,0 72,0 39,0 85,2 78,7 C 18:2 21,0 14,0 10,0 8,2 10,8 C 18:3 11,0 1,0 0,4 0,1 0,1 LJ IP (godz. 120ºC) * HOSO z dodatkiem oleju sezamowego i z otrąb ryżowych (Źródło: Kohchar, 2003)

53 Monitoring procesu smażenia i ocena jakości frytury Barwa: Testy barwne Metody spektrofotometryczne (pomiar ekstynkcji) Przemiany oksydacyjne: Liczba nadtlenkowa Liczba anizydynowa Liczba epoksydowa Liczba zmydlania Pomiar stałej dielektrycznej Testy barwne Chromatografia gazowa Przemiany hydrolityczne: Liczba kwasowa Punkt dymienia Testy barwne

54 Monitoring procesu smażenia i ocena jakości frytury Przemiany polimeryzacyjne: Liczba jodowa Pomiar lepkości Pomiar ciężaru właściwego Pienienie się tłuszczu: Pomiar napięcia powierzchniowego Wartość odżywcza: Zawartość NNKT, witamin, izomerów trans KT (Źródło:Stier, 2004)

55 Szybkie testy Testy fizyczne nie wymagające wyposażenia: wysokość piany, barwa, klarowność instrumentalne: Fri Check, Fri checkeco (lepkość, gęstość, napięcie powierzchniowe) Optifry, Food Oil Sensor, FOM 200, Frotty, Testo 265 (stała dielektryczna) bliska podczerwień elektroniczny nos Testy chemiczne instrumentalne: COAT, RULER, PCT 120 paskowe: Oxifrit, Fritest, ACM, PCM, TPM, FFA, WET, AV Check, LRSM (Źródło: Stier, 2004)

56 Europejskie uregulowania prawne dotyczące tłuszczów smażalniczych Kryteria i ich wartości krytyczne (dyskwalifikujące) WKT (%) Związki nierozp. w eterze naftowym (%) Frakcja polarna (%) Punkt dymienia ( C) specyficzne Austria Belgia Francja Niemcy Finlandia polskie propozycje <2,5 <2,5 - - <2,0 <2,5 <1 - - <1 - <1 <27 <25 < >170 >170 - >170 >180 >170 - <2% C18:3 <2% C18:3 - - lipid test