Вещества, ускоряющие и облегчающие ведение технологических процессов

Категория: Пищевые концентраты и добавки

Пятую группу составляет относительно большой перечень пищевых добавок, подразделяемый, в свою очередь, на следующий групповой ассортимент:

регуляторы кислотности (регуляторы рН пищевых систем) (acidity regulators, pH-control agents);

пеногасители и антивспенивающие агенты (antifoaming agents, foam inhibitors, defoamers);

эмульгирующие соли (emulsyfing salts);

разрыхлители (leavening agents);

катализаторы гидролиза и инверсии (catalysts for hydrolysis and inversion);

вещества, облегчающие фильтрование (filter aids, clarifyng agents);

экстрагенты (exraction solvents);

носители, растворители, разбавители (solvents, carrier solvents);

средства для капсулирования (encapsulating agents);

средства для таблетирования (tableting aids);

разделители (антиадгезивы) (mold releasing agents);

осушители (drying agents);

средства для снятия кожицы с плодов (peeling agents);

охлаждающие и замораживающие агенты (cooling agents, coolants, freezing agents, cryogens);

вещества, способствующие жизнедеятельности полезных микроорганизмов (agents promoting vital activity of helpful microorganisms);

катализаторы (catalysts);

улучшители хлебопекарные (flour improvers, bread improvers);

пропелленты (propellants);

ферменты и ферментные препараты (enzymes);

диспергирующие агенты (dispergators, solubilizators).

Вещества этой группы добавляются в пищевые продукты для достижения определенных технологических целей.

Одна часть добавок остается в продукте, поэтому необходим их санитарно-гигиенический контроль. Другая часть, так называемые вспомогательные материалы, после выполнения своих технологических функций полностью удаляется из продукта. Некоторые добавки разрушаются в процессе его производства.

Регуляторы рН пищевых систем. Регуляторы кислотности через изменения значений рН могут решать следующие технологические задачи:

формировать заданные реологические свойства продукта;

оказывать действие на эффективность эмульгаторов, стабилизаторов, загустителей и других пищевых добавок;

влиять на основные коллоидные свойства, обусловливающие формирование консистенции.

Изменение рН достигается введением кислот, оснований и солей. С помощью буферных веществ рН поддерживается на определенном уровне.

Свойства важнейших пищевых кислот (подкисляющих веществ), возможности снижения рН и создания кислого вкуса приведены выше.

Основания (подщелачивающие вещества) используют для снижения кислотности пищевых систем. Наряду с этой функцией их применяют для разрыхления пищевых масс и изготовления сухих шипучих напитков.

Основную группу подщелачивающих веществ составляет диоксид углерода и его соли — карбонаты и гидрокарбонаты натрия, калия, аммония, магния и железа.

Наряду с названными добавками для регуляции рН допускаются гидроксиды натрия, калия, кальция, магния, аммония, оксиды кальция и магния.

Полный перечень регуляторов кислотности, разрешенных к применению в производстве в Российской Федерации, представлен в приложении 1.

Пеногасители и антивспенивающие агенты. Вещества, разрушающие пену, образование которой на определенных этапах технологического процесса может повлиять на качество конечного продукта. В частности, активное пенообразование мешает фильтрованию, центрифугированию, выпариванию, дозированию, перекачке и розливу.

Механизм действия пеногасителей и антивспенивающих агентов заключается в том, что они, замещая пенообразователи на границе раздела газовой и жидкой фаз, образуют пленку, которая разрушает пузырьки газа и стабилизирующую пищевую систему.

Все разрешенные пищевые добавки этой группы нерастворимы в жидкостях. К ним относят жирные спирты, полисилокеаны, природные жиры и масла, полигликолевые эфиры жирных кислот, полигликоли, моно- и диглицериды, полисорбаты, сложные эфиры сорбитана и жирных кислот.

Для гашения пены могут быть использованы механические или физические методы (перемешивание, нагрев, охлаждение и т.п.), которые, однако, по сравнению с химическими менее экономичны и эффективны.

Эмульгирующие соли. Вещества не являются эмульгаторами, однако участвуют в образовании эмульсии путем взаимодействия с белковыми молекулами субстрата.

Эффективность использования эмульгирующих солей можно рассмотреть на примере производства плавленых сыров. При отсутствии этих добавок, в частности фосфатов, нагревание сыра не приводит к его плавлению, сыр сморщивается, превращаясь в резиноподобную массу, наблюдается отделение масла и воды.

Наряду с солями фосфорной кислоты в качестве эмульгирующих агентов разрешены к применению в производстве молочных

и мясных продуктов соли молочной и лимонной кислот, ряд других соединений, обладающих индивидуальными свойствами.

Разрыхлители. Вещества добавляют в муку или тесто для увеличения объема хлебобулочных и мучных кондитерских изделий. Эффект разрыхления достигается за счет выделения разрыхлителями в основном углекислого газа. При этом газы должны высвобождаться из продукта при температуре 40...60 "С до того периода, пока клейковина не потеряла растяжимость и тесто не начало затвердевать. При этих условиях обеспечиваются пористость мякиша и другие показатели качества готового продукта. В качестве разрыхлителей используют натуральные дрожжи и различные химические соединения: карбонаты, дигидрофосфаты, алюмофосфаты натрия, калия, кальция, аммония (см. приложение 1). Химические разрыхлители более широко применяются в промышленности в отличие от натуральных, например дрожжей. Активация последних связана с определенными температурой и продолжительностью брожения и не требует каких-либо специальных условий и параметров.

Разрыхлители могут использоваться индивидуально или в составе пекарских порошков. Последние обязательно включают носитель углекислого газа в виде пищевой соды (бикарбоната натрия), а также различные разделители (мука, крахмал и др.).

Катализаторы гидролиза и инверсии. Вещества, катализирующие распад белков и углеводов до составляющих их монокомпонентов. Получаемые продукты гидролиза применяются для различных целей в технологии производства пищевых продуктов.

В качестве катализатора гидролиза белков чаще всего используют соляную кислоту. Исходным сырьем могут служить бобовые и зерновые культуры, семена масличных культур, дрожжи, молочный белок, клейковина кукурузы, белоксодержащие отходы мясной промышленности. Белки расщепляются до пептидов или аминокислот, которые применяются в производстве бульонных кубиков, смесей пряностей, приправ, супов и соусов быстрого приготовления (для усиления собственного или придания специфического вкуса).

Катализаторами расщепления углеводов, как правило, являются соляная и серная, реже — азотная и уксусная кислоты, сырьем — крахмалы (кукурузный, рисовый, пшеничный, картофельный). Крахмалы последовательно расщепляются до декстринов, мальтозы, D-глюкозы. Сахароза — до инвертного сахара, равных частей глюкозы и фруктозы. Этот процесс получил название инверсии или инвертирования.

Продуктами частичного гидролиза углеводов могут также быть мальтоолигосахариды, мальтотриоза, глюкозные и мальтозные сиропы. Все они применяются в различных отраслях пищевой промышленности, в частности в получении инвертного сиропа в кондитерском производстве.

Далее представлен перечень катализаторов гидролиза и инверсии, разрешенных к применению в производстве в Российской Федерации.

Вещества, облегчающие фильтрование. К ним относятся осветлители, адсорбенты, флокулянты. Все они характеризуются как инертные нерастворимые вещества, способные:

облегчать или улучшать отделение твердых частиц от жидкостей или газов;

ускорять удаление нежелательных замутняющих компонентов из жидкостей, в частности напитков, которые длительное время должны оставаться прозрачными;

придавать фильтрующему слою необходимую прочность и регулировать размер пор;

разрыхлять осадок, образующийся на фильтре, и уменьшать забивание пор фильтра.

Осветлители. В зависимости от вида осветлителя принцип их действия может быть связан с адсорбцией, коагуляцией или образованием труднорастворимых соединений с ионами металлов, которые выпадают в осадок и могут быть отфильтрованы от жидкой части продукта.

С помощью осветлителей удаляют также мелкодисперсные и коллоидные компоненты, которые невозможно отфильтровать. Эти вещества обладают способностью связывать мельчайшие частички мути и осаждаться вместе с ними.

Осветлители удаляют из готового продукта фильтрацией или седиментацией.

Адсорбенты. Принцип их действия связан с большой удельной поверхностью, благодаря которой они могут селективно адсорбировать различные вещества из напитков и вместе с ними выпадать в осадок.

Флокулянты. Они вызывают превращение золя (коллоидного раствора твердого вещества) в гель (процесс флокуляции).

Чаще всего для облегчения фильтрования используют целлюлозу, кизельгур и перлит, которые добавляют к фильтруемой жидкости в виде суспензий или вспомогательного слоя на самом фильтре. В приложении 1 дан полный перечень рассматриваемых добавок, разрешенных к применению в производстве в Российской Федерации.

Наиболее часто осветлители, адсорбенты и флокулянты применяются в пивоварении, виноделии и производстве соков.

Экстрагенты. Жидкости или сжиженные газы, служащие для экстракции из природного сырья различных пищевых и непищевых компонентов.

В качестве жидких экстрагентов используют воду, растительные масла, алифатические спирты, углеводороды, сжиженные газы — диоксид углерода, оксид азота, пропан и др.

В зависимости от вида экстрагента и сырья, целей и задач различают три вида экстракции:

жидкостью из твердого вещества;

жидкостью из жидкости;

сжиженным газом из твердого вещества.

Классическим примером применения экстрагентов является удаление спирта из напитков, никотина из табака, кофеина из кофе и чая.

Носители, растворители, разбавители. Большая группа пищевых добавок, используемых для выполнения следующих целей:

растворение или разбавление малых количеств рецептурных компонентов для удобства их дозирования и равномерного распределения в продукте (добавление ароматизаторов, красителей, антиокислителей, обогащение витаминами, другими микронут-риентами);

защита и стабилизация компонентов рецептуры от нежелательных воздействий;

стандартизация показателей качества продукта;

предотвращение пыления (при гранулировании, капсулирова-нии) или увлажнения.

При этом носители, растворители и разбавители не выполняют самостоятельных технологических функций.

Средства для капсулирования. Вещества представляют собой капсулы или микрокапсулы, обволакивающие поверхность пищевых компонентов.

В зависимости от применяемых средств (крахмал, желатин, камеди и др.) капсулы могут быть жесткими или мягкими. В жесткие капсулы помещают, как правило, порошкообразные вещества, в мягкие — жидкости и эмульсии.

Капсулирование защищает пищевые компоненты от вредных воздействий окружающей среды, влаги, окисления, высыхания, возможности нежелательных реакций между отдельными веществами продукта; позволяет переводить некоторые водорастворимые соединения в маслодиспергируемую форму и наоборот. Это в целом повышает качество и увеличивает срок годности пищевой продукции. В последнее время капсулирование и микрокапсули-рование наиболее широко используют при производстве биологически активных добавок к пище.

Средства для таблетирования. Это вещества, используемые при производстве таблетированных форм пищевых продуктов в целях облегчения технологического процесса и направленного влияния на их потребительские свойства.

Средства для таблетирования включают следующие основные группы пищевых добавок.

Наполнители. Они применяются в качестве основы. Это различные типы крахмала, сахароза, микрокристаллическая целлюлоза,

маннит, оксид магния и многие другие соединения, выполняющие также функции смазки, связующего и влагоудерживающего агента.

Разделители. Вещества, предотвращающие склеивание таблеток и улучшающие их скольжение в матрице таблетирующего оборудования. Эффективными разделителями являются ПАВ, целлюлоза, парафин, тальк, полиэтиленгликоли и т.д.

Ускорители. Добавки, предназначенные для быстрого разрушения таблеток в жидкой среде. Общим свойством этой группы добавок является их гидрофильность — способность сильно и быстро набухать. К ним относят порошкообразные виды целлюлозы, модифицированные крахмалы, альгиновую кислоту, альгинат кальция и др.

Адсорбенты. Вещества, обеспечивающие всасывание жидкости в таблетируемую массу [крахмалы, целлюлоза, молочный сахар, кремниевая кислота (высокодисперсная пирогенная форма), каолин, бентонит.

Влагоудерживающие агенты, или регуляторы влаги. Вещества, придающие таблеткам оптимальную влажность (крахмалы, глицерин, сорбитный сироп, низкомолекулярные полиэтиленгликоли).

Ингибиторы растворения. Добавки, помогающие более быстрому растворению таблеток, предназначенных, в частности, для рассасывания во рту. К эффективным ингибиторам растворения относятся твердый парафин, какао-масло, стеарин, полиэтиленгликоли и другие вещества гидрофобной природы.

Производят различные таблетированные формы рассасываемых, жевательных и шипучих пищевых продуктов, в том числе биологически активные добавки к пище.

Разделители (антиадгезивы). Вещества, уменьшающие силу адгезии между двумя граничащими поверхностями. Это свойство обеспечивает применение разделителей в различных отраслях пищевой промышленности: в хлебопекарном и кондитерском производстве для облегчения выемки таблетированных продуктов из форм, хлебобулочных и мучных кондитерских изделий из противней, скольжения кондитерских масс по поверхности оборудования, изготовления пекарских порошков; в производстве биологически активных добавок к пище — различных таблетированных форм.

Из разрешенных к применению в производстве в Российской Федерации разделителей используют муку, крахмалы, соли кальция, силикаты, растительные масла, жиры, воски, эмульсии и др. Они наносятся на поверхность форм намазыванием или распылением, могут быть в виде суспензий, спреев, паст и порошков.

Осушители. Вещества натурального и синтетического происхождения, способные связывать и удалять воду из газов, жидкостей и твердых продуктов.

Вода взаимодействует с осушителями и образует новые соединения, а также участвует в процессах растворения или адсорбции.

Технология сушки пищевых продуктов осушителями отличается от традиционных способов более мягким, щадящим характером, сохраняет потребительские, в том числе питательные, свойства продукта.

Одним из наиболее распространенных способов рассматриваемой сушки является помещение обезвоживаемого продукта в различного вида емкости, заполненные осушителем. Газ сушат, пропуская через такие емкости; жидкости сушат, засыпая в них нерастворимые осушители с последующим их удалением.

К разрешенным к применению в производстве в Российской Федерации осушителям относят сульфаты натрия, кальция и магния, серную кислоту, карбонат калия, хлорид кальция, гидро-ксид натрия и калия, оксиды кальция и алюминия, силикагель.

Средства для снятия кожицы с плодов. В практике перерабатывающей промышленности и общественного питания для снятия кожицы с плодов применяют различные методы: механический, вакуумирования, обработки паром, химическими средствами или их комбинации.

Для химической, в частности щелочной, очистки разрешены карбонаты натрия, сульфат алюминия, алюмонатриевые, алюмо-калиевые, алюмоаммиачные квасцы, гидроксиды натрия и калия.

Снятие кожицы осуществляют в специальном очистном оборудовании различной конструкции, например барабанного типа, в который засыпается порошок щелочи, или опрыскиванием продукта ее раствором. По окончании технологического процесса щелочь нейтрализуют погружением обрабатываемого сырья в раствор кислоты (например, для фруктов 1...2%-ный раствор лимонной кислоты).

Охлаждающие и замораживающие агенты. Газообразные вещества, жидкости или твердые тела, способные при условии прямого контакта понижать температуру пищевого продукта. Этими свойствами они отличаются от хладагентов, применяемых в холодильной технике.

Наряду с общеизвестным льдом используют другие охлаждающие и замораживающие агенты, исходя из технологических целей и задач. Наиболее эффективным является сверхбыстрое замораживание. Этот процесс может осуществляться путем орошения или погружения продукта в жидкий азот, диоксид углерода или его смесь с азотом, а также в специальные туннели и скороморозильные аппараты, через которые с высокой скоростью пропускают сжиженный газ.

Охлаждающие и замораживающие агенты используются при хранении и транспортировании практически всех групп пищевой продукции.

Вещества, способствующие жизнедеятельности полезных микроорганизмов. Микроорганизмы применяются в пищевой промышленности:

в биотехнологии для получения продуктов питания (кисломолочная продукция, пиво и другие напитки брожения, хлеб, хлебобулочные изделия и т.д.);

в качестве продуцентов основных пищевых веществ, макро- и микронутриентов.

Будучи живыми организмами, они развиваются в определенных условиях, в которых проявляют свои индивидуальные особенности. На этом основаны подбор и использование пищевых добавок рассматриваемой группы.

В пищевой биотехнологии применяются гетерогенные микроорганизмы, требующие органических источников углерода, которыми могут быть моно- и полисахариды, аминокислоты, олиго-и полипептиды, природное углеродсодержащее сырье. При этом плесневые грибы предпочитают сахаросодержащие среды, бактерии — белоксодержащие.

Кроме того, используемые в биотехнологии микроорганизмы нуждаются в азотсодержащих источниках, минеральных веществах и витаминах. В приложении 1 представлен перечень таких веществ, разрешенных к применению в производстве в Российской Федерации.

Катализаторы. Вещества, ускоряющие течение химических или биохимических реакций.

К катализаторам, разрешенным для применения в производстве пищевых продуктов, относятся металлы (натрий, никель, платина, палладий), оксиды азота, кальция, магния, этилат и метилат натрия, смесь едкого натра с глицерином.

В зависимости от агрегатного состояния реагирующего вещества и катализатора (твердое, жидкое или газообразное) последние могут быть трех видов: гомогенные, гетерогенные и смешанные.

Для ускорения технологических процессов катализаторы используют в очень низких концентрациях, при этом они не остаются в конечном продукте.

Типичным примером является ускорение процесса агидроге-низации жидких масс при помощи никеля, в результате чего двойные связи превращаются в простые и, например, растительное масло отвердевает. Другими примерами являются переэтерифика-ция жиров с применением этилата натрия или смеси едкого натра с глицерином (в этом случае получают жир с направленными свойствами), а также ускорение каталитического расщепления перо-ксида водорода в присутствии оксидов магния или меди.

Улучшители хлебопекарные. Вещества, улучшающие качество хлеба, характеризуются широким ассортиментом и различными принципами действия.

Основную группу хлебопекарных улучшителей и добавок составляют улучшители окислительного и восстановительного действия, сухая клейковина и улучшители на ее основе, модифицирующие крахмалы, ферментные препараты, поверхностно-активные вещества (эмульгаторы), органические кислоты, минеральные соли, консерванты, ароматические и вкусовые добавки, сухие закваски (подкислители), гидроколлоиды, комплексные хлебопекарные улучшители. Полный перечень этих веществ представлен в приложении 1.

Применение рассматриваемых добавок в мукомольной и хлебопекарной промышленности позволяет решать следующие приоритетные задачи в области совершенствования технологий, повышения качества хлебобулочных и мучных кондитерских изделий:

использование муки с нестабильными хлебопекарными свойствами;

возможность интенсификации и оптимизации технологических процессов в хлебопечении;

формирование заданных реологических свойств теста для обеспечения стабильных показателей качества хлеба, в том числе при непрерывно-поточных способах его приготовления;

улучшение потребительских свойств хлебобулочных и мучных кондитерских изделий, приготовленных на основе замороженных полуфабрикатов;

предотвращение микробной порчи и образования токсикантов, а также дефектов, возникающих при изготовлении и хранении продукта;

продление срока свежести, других регламентируемых критериев качества при хранении.

Пропелленты. Газы, предназначенные для выдавливания (перемещения) пищевых продуктов из различного вида емкостей (танков, хранилищ, контейнеров, баллончиков).

Для предотвращения загрязнения продуктов ксенобиотиками к применяемым газам предъявляются высокие санитарно-гигиенические требования.

Для передвижения сыпучих продуктов с помощью пневмотранспорта пропеллентом выступает воздух. Для различных взбитых продуктов в баллончиках используются пропелленты, разрешенные Минздравом России к применению в производстве в стране.

Используемые газы могут не контактировать с пищевым продуктом или быть его компонентом (взбитые сливки из баллончика).

Ферменты и ферментные препараты. Очищенные и концентрированные продукты, содержащие определенные ферменты или комплекс ферментов, характерных для биологических сред и организмов-продуцентов.

Применение ферментов в пищевой промышленности определяется уровнем развития современной биотехнологии. Фермента-

тивные процессы являются основой большинства пищевых производств: пивоварения, виноделия, сыроделия, хлебопечения, получения спирта, пищевых органических кислот, витаминов и др.

В последние десятилетия развиваются принципиально новые направления прикладной биотехнологии: производство глюкозофрук-тозных сиропов из крахмала, глюкозогалактозных сиропов из молочной сыворотки, этанола из целлюлозосодержащего сырья и др.

Активное использование ферментов в масложировой промышленности, главным образом иммобилизованных микробных препаратов, развивается в следующих направлениях:

гидролиз жиров липазами для получения глицерина и жирных кислот, удаление неполных глицеридов из масел, ароматизация пищевых продуктов и напитков;

синтез глицеридов;

процессы трансэтерификации жиров — ацедолиз, алкоголиз, интерификация;

извлечение масел из растительного сырья с применением гидролитических ферментов.

Для получения ферментных препаратов допускается использовать органы и ткани здоровых сельскохозяйственных животных, культурных растений, а также непатогенные и нетоксичные штаммы различных микроорганизмов бактерий и низших грибов в соответствии с СанПиН. При этом для повышения стабильности ферментных препаратов в их состав разрешается вводить хлорид и фосфат калия, глицерин и др.

В нормативной и технической документации на ферментные препараты необходимо указывать источник получения препарата и его характеристику, включая основную и дополнительную активность.

На штаммы микроорганизмов — продуцентов ферментов дополнительно должна быть представлена следующая информация:

сведения о таксономическом положении (родовое и видовое названия штамма, номер и оригинальное название; сведения о депонировании в коллекции культур и о модификациях);

материалы об исследовании культур на токсичность и патоген-ность (для штаммов — представителей родов, среди которых встречаются условно-патогенные микроорганизмы);

декларация об использовании в производстве ферментных препаратов штаммов генетически модифицированных микроорганизмов.

В России принята специальная номенклатура ферментов, указывающая на вид продуцента, активность, способ культивирования и степень концентрации фермента по сравнению с исходной культурой продуцента. Например, «Протосубтилин Г 10Х» — фермент протеолитический из В. subtilis — получен глубинным способом и концентрирован десятикратно.

При проведении товарной экспертизы учитываются также показатели безопасности ферментных препаратов, которые должны соответствовать следующим требованиям.

При контроле содержания микотоксинов в ферментных препаратах следует учитывать, что их продуцентами чаще всего являются токсигенные штаммы грибов: Aspergillus flavus и Aspergillus parasiticus — для афлатоксинов и стеригматоцистина; Aspergillus ochraceus и Penecillium verrucosum, редко Aspergillus sclerotiorium, Aspergillus melleus, Aspergillus alliaceus, Aspergillus sulphureus — для охратоксина A; Fusarium graminearum, редко другие виды Fusarium — для зеараленона, дезоксиниваленола и Т-2 токсина.

Активность ферментов в готовых пищевых продуктах (после использования ферментных препаратов) не определяется.

В настоящее время перечень ферментов, разрешенных к применению в производстве в Российской Федерации, включает амилазы, протеазы, глюкозооксидазы, инвертазы и липазы, характеризующиеся амилолитической, протеолитической, оксидазной и липолитической активностью.

Диспергирующие агенты. Вещества, способствующие образованию устойчивых многокомпонентных коллоидных систем — мик-

родисперсий. Они относятся к мицеллообразующим поверхностно-активным веществам. Диспергаторы подразделяют на солюби-лизаторы и инстантизаторы (смачивающие агенты), различающиеся характером технологического действия. Перечень разрешенных к применению в Российской Федерации добавок этой группы представлен в приложении 1.

Солюбилизаторы. Благодаря способности образовывать микроэмульсии они дают возможность получать прозрачные напитки с использованием нерастворимых в воде веществ, а также вносить в жироемкие продукты водорастворимые пищевые добавки и биологически активные вещества.

Инстантизаторы (смачивающие агенты). Вещества ускоряют и облегчают растворение сухих напитков и применяются в технологии производства порошкообразных и гранулированных молока, сливок, безалкогольных напитков, нектаров, соков, киселей, растворимого кофе, чая и др.

 

В настоящее время в России в связи с принятием Федерального закона от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании» производители пищевых ингредиентов разрабатывают пакет исходных данных, необходимых для подготовки технического регламента по пищевым добавкам.

Технический регламент должен установить обязательные для рассмотрения и соблюдения характеристики анализируемой продукции и процессов ее производства, процедуры подтверждения соответствия обязательным техническим требованиям, а также требованиям к терминологии, упаковке, конструкции, способу исполнения, маркировке или этикетированию. Поэтому вопросы экспертизы качества и безопасности пищевых добавок постоянно дополняются и изменяются с учетом накопленного опыта в России и за рубежом.