Методы извлечения жира

Жир можно выделять из мягкого и твердого жиросырья: выплавкой, экстракцией и гидромеханическим методом.

Выплавка жира. Выплавкой называется выделение жира нагревом измельченного сырья. Нагрев приводит к расплавлению жира и вызывает более или менее глубокое разрушение жировой или костной ткани. Благодаря этому большая часть содержаще­гося в сырье жира свободно оттекает и коалесцирует, образуя однородную объемную фазу. Наряду с температурой при выплав­ке существенную роль играет вода, содержащаяся в сырье, либо добавляемая к нему.

В мягком жиросырье жир заключен в жировых клетках, кото­рые органически связаны с очень прочным межклеточным вещест­вом, состоящим из коллагеновых и эластиновых волокон. Внутри клеток жир образует сложные коллоидные системы с их другими составными частями. Таким образом, для свободного оттекания жира должны быть разрушены: коллоидная система, в составе которой находится жир, клетки и прочная межклеточная струк­тура. Чтобы обеспечить эти условия при выплавке жира из мяг­кого жиросырья прибегают к механическому разрушению сырья перед выплавкой и воздействию воды, нагрева или других фак­торов во время выплавки.

Повышение температуры жира сопровождается уменьшением его вязкости и поверхностного натяжения. Благодаря этому жир сравнительно легко оттекает от разрушенной жировой ткани, мельчайшие его капельки сливаются в более крупные и образу­ется однородная жировая фаза, т. е. происходит коалесценция. Жир мутный вначале выплавки по мере коалесценции становит­ся прозрачным.

Степень разрушения жировой ткани во время выплавки зави­сит от температуры нагрева и количества воды. При температу­рах до 70—75° С не вызываются существенные нежелательные изменения качества жира даже при длительном нагреве и без добавления к жиросырью воды, но ткань полностью не разруша­ется. В шкваре можно обнаружить неразрушенные жировые клетки. Выход жира не превышает 75% к его содержанию в сырье, а в шкваре остается 100—150% жира к массе сухого ве­щества. Практически полное разрушение клеток и ткани в це­лом достигается лишь при нагреве сырья до температур выше 100° С, однако, если этот процесс продолжителен, качество жира резко ухудшается.

Но и при полном разрушении жировой ткани выплавкой не­возможно добиться полного извлечения из нее жира. Часть жира удерживается разрушенной тканью (шкварой) в результате адсорбции и капиллярности, а часть—механически в виде вклю­чений жира в закрытые полости (поры). Количество такого жи­ра зависит от количества воды, которая будучи полярным, веществом, легче связывается гидрофильными составными частями шквары и способна вытеснять жир. Но, так как в составе жиросырья имеются вещества промежуточного характера, жир с бел­ками шквары и водою образует сложные структурные системы, в которых эти вещества играют роль связующего звена. Все же, если степень разрушения структуры жиросырья достаточно вы­сока, извлекается до 96—98% жира, содержащегося в нем. Оста­ток жира в шкваре не превышает 30—50% к сухому веществу. Однако, если необходимая степень разрушения достигается толь­ко благодаря высокой температуре и длительному нагреву, воз­никают изменения, приводящие к резкому ухудшению качества жира.

При нагревании в присутствии воды (содержащейся в сырье или добавляемой) коллаген при 58—60° С сваривается, а коллагеновые волокна скручиваются и расслабляются, их прочность уменьшается. Часть коллагена переходит в глютин, а часть глютина гидролизуется. Это приводит к более или менее глубокому разрушению соединительной ткани. Но вместе с этим образуется слабый водный раствор глютина и продуктов его распада, т. е. бульон, концентрация которого зависит от температуры и време­ни нагрева, а количество — от содержания воды. Вещества буль­она, обладающие эмульгирующим действием, образуют с жиром устойчивую эмульсию. На сильно развитой границе раздела фаз происходит взаимодействие воды с жиром, растет кислотное чис­ло жира. Если продолжительность процесса велика, величина его может оказаться выше допустимой. Поэтому контакт жира с большими количествами воды, особенно при высоких температу­рах, допустим лишь при очень непродолжительном нагреве (по­рядка нескольких минут).

При температуре 60—65° С денатурирует большинство белко­вых веществ (альбуминов и глобулинов), содержащихся в жи­ровой ткани. Денатурация внутриклеточных белков приводит к разрушению жировой эмульсии в клетке, к деформации и частич­ному разрушению самой клетки. Денатурация межклеточных белков, связанных с коллагеновыми и эластиновыми волокнами, способствует разрушению коллагеновой связи, являющейся ос­новой структуры соединительной ткани. Денатурация ферментов жировой ткани сопровождается практически полной утратой их ферментативной активности: в жиросырье, нагретом до 65° С, не обнаруживают действия липазы.

При небольших количествах воды, когда органические состав­ные части, находясь в соприкосновении с жиром, нагреваются в условиях, близких к условиям сухого нагрева, становятся замет­ными последствия пирогенетического (термического) их распада. Продукты пирогенетического распада белков имеют темный цвет и, растворяясь в жире, придают ему более темную окраску. Неко­торые из них обладают острым неприятным запахом, который передается жиру. В небольших количествах они обусловливают специфический поджаристый запах жира, а в более значитель­ных—делают запах неприятным. Изменение цвета и запаха жи­ра тем интенсивнее, чем выше температура и больше продолжи­тельность нагрева. При 65° С они неуловимы, при 70° С слабо вы­ражены, а при 75° С вполне заметны.

При 115—120° С происходит дезаминирование амидов и даже аминокислот и декарбоксилирование аминокислот, а также рас­пад и других веществ.

В результате образуются многочисленные продукты распада, обладающие дурным запахом. При большой продолжительности процесса выплавки их приходится отводить из аппарата посред­ством специальных устройств.

Жир из кости выплавляют только в условиях контакта с во­дой, иначе весь расплавленный жир остается в кости, удержива­ясь в результате адсорбции и капиллярности, а также механиче­ски. Вода, проникая внутрь кости, способствует разрушению мор­фологических образований, в которых заключен жир, и вытесняет его из нее. Она необходима также для обеспечения быстрого и равномерного прогрева кости.

Кость, находясь в водной среде, претерпевает более или ме­нее глубокие изменения в зависимости от температуры и продол­жительности нагрева. Наиболее существенное из них—образо­вание глютина из коллагена и его гидролиз, что приводит к обед­нению кости коллагеном. В тех случаях, когда кость после выплавки используют на поделочные цели, это может ее обесце­нивать, так как уменьшается механическая прочность. Если же обезжиренная кость предназначена для выработки желатина и клея, потери коллагена во время выварки жира уменьшают вы­ход этой продукции. Высокие температуры при извлечении жира из кости при длительном контакте жира с бульоном приводят к ухудшению запаха и цвета жира и росту кислотного числа, ана­логично тому, как это происходит при выплавке жира из мяг­кого сырья.

Достоинство выплавки — ее простота и возможность примене­ния при несложных технических средствах. Однако этот метод экономичен только, когда для вытопки используют технически совершенные установки непрерывного действия, обеспечивающие высокую производительность труда, краткий производственный цикл и максимальный выход высококачественного жира.

Гидромеханический (импульсный) метод. Извлечение жира гидромеханическим методом основано на использовании высоко­скоростных механических импульсов и кавитационных явлений, возникающих при быстром движении рабочего органа машины и обрабатываемого сырья в водной среде.

Импульсы, возникающие вследствие кавитации и под влияни­ем кинетической энергии рабочего органа машины, оказываются достаточными для разрушения связей, удерживающих жировые клетки в составе ткани и для разрушения самих клеток, т. е. для извлечения жира в водную среду. Импульсный метод наиболее целесообразен для получения жира из губчатой кости при даль­нейшем ее использовании на выработку желатина или клея.

Импульсный метод оказался пригодным для извлечения жира и из мягкого жиросырья. Но для мягкого сырья необходим им­пульсный аппарат с меньшей величиной массы молотков и мень­шей окружной скоростью их вращения.

Экстракция. Экстракцией называется извлечение жира из сырья летучими растворителями. Этот метод позволяет практиче­ски полностью обезжирить сырье. Однако его применение сопря­жено с необходимостью тщательно очищать извлеченный жир и обезжиренное сырье от остатков растворителя, а также с реге­нерацией растворителя. Это требует специальной и сложной ап­паратуры, в связи с чем экстракция экономически выгодна лишь при очень больших масштабах производства. В мясной промыш­ленности ее применяют лишь в тех случаях, когда основной целью является не получение жира, а хорошо обезжиренной кости (на специализированных клееваренных и желатиновых предприя­тиях).

Дата добавления: 2015-07-11