Переохлаждение и кристаллизация маргариновой эмульсии

Технология производства маргарина заключается в том, что жидкую маргариновую эмульсию охлаждают и кристаллизуют в строго контролируемых условиях и полученной таким образом пластичной массе придают необходимую товарную форму. Важнейшие качественные показатели готовой продукции - консистенция, диапазон пластичности, температура полного расплавления - определяются кристаллической структурой жировой основы.

При охлаждении маргариновой эмульсии происходит сложный процесс кристаллизации и рекристаллизации с переходом менее устойчивых кристаллических форм (метастабильных) через промежуточные к устойчивым (стабильным) кристаллическим модификациям (явление полиморфизма).

Типы образующихся кристаллических структур принято обозначать соответственно α, β, β΄: α — наиболее низкоплавкая, менее устойчивая (метастабильная) форма; β΄ - средняя и β - наиболее высокоплавкая (стабильная).

Формирование кристаллической структуры маргарина зависит от следующих факторов:

-скорости охлаждения — при значительном увеличении скорости охлаждения образуется неустойчивая кристаллическая модификация;

-скорости перемешивания — при быстром перемешивании образуется более мелкая кристаллическая структура;

-содержания насыщенных и ненасыщенных глицеридов - чем больше в жировой фазе ненасыщенных глицеридов, тем больше образуется неустойчивых кристаллических модификаций.

При медленном охлаждении маргариновой эмульсии происходит последовательная кристаллизация глицеридов в соответствии с их температурой застывания. В результате образуются крупные кристаллы, характерные для наиболее высокоплавкой устойчивой кристаллической β-формы, которая обусловливает неоднородность структуры, придающей продукту грубость вкуса, «мучнистость», «мраморность» и т.д. В процессе хранения маргарин приобретает хрупкость, и происходит дальнейшее упрочнение структуры.

При быстром охлаждении наблюдается переохлаждение системы, и образование кристаллов начинается при более низкой температуре, чем температура застывания. При достаточно высокой скорости охлаждения температура понижается до такой степени, что становится возможным образование более низкоплавких, менее устойчивых кристаллических форм. В этом случае в первой фазе кристаллизации, когда молекулы глицеридов переходят из жидкого состояния в твердое, образуется кристаллическая решетка с наиболее низкой температурой плавления (α -форма). Под действием сил межмолекулярного взаимодействия молекулы в кристаллической решетке сближаются, и метастабильная α -форма самопроизвольно переходит в более стабильные формы, при этом выделяется скрытая теплота кристаллизации, и температура системы повышается. Кристаллические решетки маргарина при колебаниях температуры могут подвергаться фазовым превращениям другого типа - рекристаллизации. В результате происходит перегруппировка кристаллов, сопровождающаяся снижением легкоплавкости за счет перехода низкоплавких триглицеридов смешанных кристаллов в жидкую фазу и обогащения твердой фазы высокоплавким компонентом.

Для достижения однородной структуры маргарина после глубокого охлаждения необходимо интенсивное перемешивание и относительно длительная механическая обработка. При этом мелкодиспергированные кристаллы твердой фазы образуют в жидкой фазе коагуляционные структуры. Кристаллизация без предварительного перемешивания приводит к возникнованию кристаллизационно-коагуляционной структуры. Поэтому в современных схемах производства маргарина после переохладителя устанавливают аппараты для декристаллизации структуры. В результате этого маргарин при хранении менее подвержен образованию твердых кристаллических модификаций.

Таким образом, используя способность жиров и маргарина к переохлаждению, можно получить мелкокристаллическую структуру, обладающую высокой пластичностью, легкоплавкостью, хорошей консистенцией и необходимыми органолептическими свойствами. Основным аппаратом при производстве маргарина методом переохлаждения является переохладитель, обеспечивающий тонкое эмульгирование, охлаждение и механическую обработку маргариновой эмульсии.