Фракционирование жиров: различия между версиями

'''Фракционирование жиров''' — это один из видов модификации [[Жиры|масел]], который, в отличие от [[Гидрирование|гидрогенизации]] и [[Переэтерификация|переэтерификации]], является чисто физическим процессом. Он заключается в последовательном охлаждении масла, его частичной [[Кристаллизация|кристаллизации]] и последующем разделении на фракции с различной [[Температура плавления|температурой плавления]]. Комбинация фракционирования и переэтерификации позволяет получать жиры с заданными свойствами, которые ранее получали лишь гидрированием и которые не содержат в своём составе вредных для здоровья [[Трансжиры|транс-изомеров]].

Фракционирование жиров с успехом применяется для получения эквивалентов и [[Заменитель масла какао|заменителей масла какао]], [[Заменитель молочного жира|заменителей молочного жира]], кондитерских, кулинарных, фритюрных жиров и салатных масел<ref name=":0">Timms, R.E. Fractional crystallisation – — the fat modification process for the 21^st21st century. Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2005, 107, 48–5748-57.</ref>.

Фракционирование – — самый старый метод модификации жиров, применяемый уже более 150 лет. Его преимущества впервые были оценены европейскими морскими транспортными компаниями, которые импортировали [[кокосовое масло]] из [[Шри-Ланка|Шри-Ланки]] в длинных деревянных бочках – — «цейлонских трубах». Трубы заполнялись тёплым жидким маслом, которое впоследствии медленно охлаждалось при транспортировке по морю из жаркого [[Тропики|тропического климата]] в холодный европейский. В сочетании с раскачиванием судна морскими волнами это приводило к образованию в толще масла взвеси кристаллов; благодаря более высокой плотности, эти кристаллы, в конечном итоге, оседали на дно бочек. Потребители, получавшие фракционированное кокосовое масло, быстро поняли, что его твёрдая фракция гораздо более пригодна для использования в [[Глазурь|глазурях]] и кувертюрах. Таким образом, можно рассматривать деревянные бочки как первые кристаллизаторы жиров<ref name=":1">[https://lipidlibrary.aocs.org/edible-oil-processing/dry-fractionation Calliauw, G. Dry Fractionation. In: AOCS Lipid Library, Edible Oil Processing]. </ref><ref>Rossell, J.B. Fractionation of lauric oils. J. Am. Oil Chem. Soc. 1985, 62, 385-389385—389</ref><ref>Illingworth, D. Fractionation of fats. In: Physical Properties of Lipids, pp. 411-477411—477 (A.G. Marangoni and S.S. Narine (eds.). Marcel Dekker, 2002, New York, USA).</ref>.

Изобретение первого запатентованного «метода получения жиров животного происхождения с особыми свойствами» приписывают [[Ипполит Меж-Мурье|Ипполиту Меж-Мурье]] в 1869  г. Он придумал, как сделать заменитель [[Сливочное масло|сливочного масла]], медленно охладив свиной жир и выделив из него жидкую фракцию<ref name=":1" />.

Активное развитие промышленного фракционирования жиров началось в 1960-е гг., когда объёмы производства [[Пальмовое масло|пальмового масла]] в [[Юго-Восточная Азия|Юго-Восточной Азии]] стали стремительно увеличиваться, а налоги на экспорт [[Рафинирование|рафинированного]] пальмового масла были снижены. В то время технология была ограничена эффективностью разделения фаз: использовалась только сила [[Гравитация|гравитации]], т.е.то есть олеин и стеарин разделялись отстаиванием. Это приводило к тому, что в твёрдой фракции оставалось значительное количество жидкого масла (до 75 %), что ощутимо ухудшало качество стеарина<ref name=":1" /><ref>Hamm, W. Entrainment, are we making progress? Lecture Paper Series. Society of Chemical Industry (2005).</ref><ref name=":2">Kellens, M. et al. Palm oil fractionation. Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2007, 109, 336–349336—349.</ref>. В последующие десятилетия развитие методов разделения (начиная ленточными фильтрами, [[Центрифуга|центрифугамицентрифуга]]ми и заканчивая мембранными пресс-фильтрами высокого давления) позволило сделать фракционирование эффективным и экономически выгодным процессом модификации жиров.

Природные жиры и масла являются не химически чистым однокомпонентным веществом, а сложной смесью из нескольких десятков веществ. Каждое из этих веществ (триглицеридов) имеет свою собственную определённую температуру плавления. Будучи смесью, жиры и масла не имеют точной температуры плавления, а только определённый диапазон плавления<ref name=":1" /><ref name=":3">Modification of Fats and Oils. In: Fats and Oils Handbook, pp. 446-612446—612 (M. Bockisch (ed.), AOCS Press, 1998, Urbana, IL).</ref>.

Процесс фракционирования заключается в контролируемом охлаждении жира, что инициирует частичную (т.е.то есть фракционную) кристаллизацию: часть жира превращается в твёрдые кристаллы, часть остаётся в жидком состоянии. Эта смесь затем различными способами разделяется на фракции с различной температурой плавления – — олеин (жидкую низкоплавкую фракцию) и стеарин (твёрдую высокоплавкую фракцию)<ref name=":1" />.

* сухое фракционирование – — самый простой метод фракционирования, с успехом применяющийся для модификации. Он заключается в медленном поэтапном охлаждении жира и последующем разделении фракций. Это самый экологически чистый способ модификации, поскольку жир не подвергается воздействию химических веществ и катализаторов (как в случае переэтерификации и гидрогенизации).

* жидкостное фракционирование отличается от сухого тем, что жир предварительно смешивается с каким-либо органическим растворителем. Полученный раствор поэтапно охлаждается, затем производится разделение фракций. Присутствие растворителя существенно сокращает время охлаждения и снижает вязкость масла, что упрощает разделение олеина и стеарина и, в конечном итоге, позволяет провести процесс более селективно и получить более чистые фракции. После фракционирования остаточный растворитель удаляется из олеина и стеарина. Несмотря на значительно более высокую стоимость процесса, жидкостное фракционирование незаменимо при модификации жиров, для которых не подходит сухое фракционирование<ref>Dijkstra, A.J. Modification Processes and Food Uses. In: The Lipid Handbook, 3^rd3rd ed, pp. 263-355263—355 (F.D. Gunstone, J.L. Harwood, A.J. Dijkstra (eds.), CRC Press, 2007, Boca Raton, FL).</ref><ref name=":1" />.

Жир, который в промышленности фракционируют в наибольших объёмах, – — [[пальмовое масло]]: в 2009  г. количество фракционированного пальмового масла составило около 30  млн т. Соотношение [[Насыщенные жирные кислоты|насыщенных]] и [[Ненасыщенные жирные кислоты|ненасыщенных жирных кислот]], а также высокоплавких и низкоплавких триглицеридов в нём составляет приблизительно 1:1, а потому его просто разделить на стеарин и олеин. Полученные фракции можно снова подвергать фракционированию. Такое многоступенчатое фракционирование пальмового масла позволяет получать продукты с особыми свойствами: эквиваленты масла какао, максимально приближенными по свойствам к дорогостоящему [[Масло какао|маслу какао]]; заменители молочного жира и кондитерские жиры без [[Трансжиры|транс-изомеров]]; салатные масла и жиры для жарки с высокой устойчивостью к [[Окисление|окислению]]. Фракционированием побочного продукта производства пальмового масла – — [[Пальмоядровое масло|пальмоядрового масла]] – — получают лауриновые заменители масла какао<ref name=":2" /><ref name=":3" /><ref>Раджа, К. К.  Жиры в пищевой промышленности. СПб: ИД «Профессия», 2016. 464 с.</ref>.