Совершенствование методов оценки качества масложировой продукции

3.1.Существующие недостатки методов оценки качества масложировой продукции
Число показателей качества и безопасности масложировой продукции, подлежащих контролю, постоянно расширяется. Это обусловлено расширением номенклатуры продукции, ужесточением требований к ней, необходимостью учитывать нормативные требования реальных или потенциальных стран импортеров. В настоящее время именно измерительный метод (лабораторный, инструментальный) оценки качества масложировой продукции требует постоянного совершенствования.
Рассмотрим более подробно существующие недостатки измерительного метода оценки качества масложировой продукции.
1.Твердость жиров
Для характеристики твердости жиров в отечественной промышленности принят метод, основанный на установлении величины нагрузки, необходимой для разрезания стандартного образца жира, закристаллизованного в определенных условиях. Определение производится в соответствии с ГОСТом Р 52179-2003 «Маргарины, жиры для кулинарии, кондитерской, хлебопекарной и молочной промышленности» на твердомере Каминского. На данный показатель сегодня все еще продолжают ориентироваться многие предприятия кондитерской отрасли. Но, возможно, не каждый технолог знает, что погрешность этого метода довольно велика: в соответствии с ГОСТом относительная погрешность измерений твердости при 15 ˚С составляет 24%.То есть, если в спецификации указано, что твердость жира по Каминскому составляет 500 г/см, то с учетом погрешности это значение может колебаться в пределах 400-600 г/см.
В мировой практике о твердости пищевых жиров судят по содержанию твердых триглицеридов (ТТГ) при 15 ˚С и 20 ˚С. Самым современным методом измерения массовой доли ТТГ в настоящее время является метод ядерного магнитного резонанса (ЯМР), который описан в ГОСТ Р 53158-2008 и ИСО 8292:2008. Данный метод определяет процентное содержание твердых триглицеридов в образце жира при определенной температуре. Метод ЯМР обеспечивает возможность оценки массовой доли ТТГ образцов жира с высокой точностью и воспроизводимостью получаемых данных и минимальной длительностью измерений(прил.16). Так как процесс проведения измерений полностью автоматизирован, совершенно исключается зависимость результата измерений от индивидуальных особенностей оператора, присутствующая в методе определения твердости жиров на твердомере Каминского.
2. Температура плавления жиров.
Температура плавления является определяющим показателем при формировании вкусовых качеств готового продукта. Низкая температура способствует быстрому таянию и высвобождению аромата. Этот параметр влияет и на усвояемость жира. Чем выше температура плавления, тем хуже жир усваивается организмом человека.
Температура плавления характеризует переход жира из твердого состояния в жидкое. Она может определяться двумя методами. По ГОСТу Р 52179-2003 точкой плавления считается температура, при которой жир в капилляре начинает подниматься вверх. Относительная погрешность измерения данным методом составляет ± 10%.Измерение с использованием термосистемы Меттлер Толедо FP 900, предложенной международной организацией по стандартизации (ИСО), позволяет определять температуру плавления с точностью 0,2 ˚С/мин.: ±0,4 ˚С. Температура плавления определяется прибором автоматически как среднее арифметическое из трех определений.( прил.14)
3.Определение трансизомеров.
Жирнокислотный состав определяется методом газовой хроматографии. С помощью данного метода определяют качественный и количественный жирнокислотный состав, количество трансизомеров, а также йодное число жира.
До настоящего времени основным прибором в лабораториях предприятий масложировой промышленности являлся газовый хроматограф, так как нормативными документами предписывалось проводить анализ качества и сертификацию масложировой продукции методом газовой хроматографии. Метод же ИК- спектроскопии оставался не известным или малоизвестным среди специалистов данной отрасли. Сейчас ситуация меняется и ИК-спектроскопия все шире используется в лабораторной практике предприятий масложировой отрасли.
Проведенные в последние годы исследования о влиянии трансизомеров на здоровье человека продемонстрировали прямую зависимость между количеством потребляемых с пищей трансизомеризованных жирных кислот и риском заболевания неинсулинзависимым диабетом и сердечно-сосудистыми заболеваниями. Поэтому органами здравоохранения Европейского союза рекомендуется по возможности уменьшать уровень потребляемых с пищей трансизомеров. В ряде стран вводятся нормы на содержание трансизомеров жирных кислот в пищевых продуктах, содержащих масла и жиры. В США кроме того существует требование при маркировке продуктов питания указывать о наличии и количестве в них трансизомеров.
4.Определение клетчатки, протеина, массовой доли фосфора
Одним из актуальнейших вопросов для масложировой промышленности является оперативный контроль показателей качества и безопасности выпускаемой продукции. Далеко не всегда стандартизованные методы так называемой «мокрой химии» могут его обеспечить. Известно, сколько времени требуется на определение массовых долей сырого жира, протеина, клетчатки в масличных семенах, жмыхах и шротах; кислотного и перекисного чисел, массовой доли фосфора в растительных маслах. Производственные процессы нуждаются в методах анализа, которые позволяли бы максимально оперативно контролировать параметры исходного сырья и готовой продукции.
Развитие современного аналитического приборостроения предоставляет все новые возможности использования инструментальных методов для экспресс-анализа сложных многокомпонентных смесей, какими являются пищевые продукты и сырье, в частности, методов спектроскопии в ближней и средней инфракрасной области.
5.Определение содержания масла и воды
Традиционно определение содержание масла в сырье или готовой продукции, осуществляется достаточно трудоемким, требующем высокой квалификации от лаборанта и занимающего длительное время, до 4-5 часов, манипуляциями. В основном это применение кислотного гидролиза с последующей экстракцией органическим растворителем. По мере того как совершенствуется уровень аналитической техники можно применить принципиально новые технологии для определения содержания масла и воды. Это стало возможно с созданием такого класса приборов как ядерно-магнитный релаксометр, в основе которого заложены основы ядерно-магнитного резонанса.
Рассмотрим принцип измерения такого прибора. ЯМР спектрометры рассматриваемого типа действуют посредством измерения количества атомов водорода в представляющем интерес образце. Атомы водорода чаще всего связаны с жировыми (масляными) или с водными фазами в обработанных или сырых пищевых продуктах. Водородные атомы в этих фазах ведут себя подобно маленьким кусочкам магнита, и когда образец помещается в сильное магнитное поле, они начинают прецессировать и стараются расположиться параллельно вектору магнитной индукции постоянного магнита, тем самым создавая в образце наведенную намагниченность.
При помощи настольных ЯМР релаксометров Oxford Instruments можно очень быстро и с высокой точностью определять такие параметры в пищевом сырье как:
Совместное содержание влаги и жира
Определение содержания твердого жира (SFC) и жидкой части пищевых
компонентов
Определение масличности и влажности семян
Изучение распределения воды в пористой системе пищевых продуктов
Изучение процессов замораживания
Определение содержания различных пищевых добавок в молочных продуктах
Рассмотрим два метода определения содержания общего жира с использованием экстракции в аппарате Сокслета и ЯМР-спектрометра MQC Oxford Instruments. В Таблице 24 приведены этапы анализа и затрачиваемое время.
Видно что, при использовании ЯМР спектрометра в разы сокращается время анализа и за рабочий день можно провести до 150 анализов, причем, как показали межлабораторные исследования воспроизводимость результатов не хуже чем 0,5%, а коэффициент корреляции с экстракционным методом составляет г=0.999.
6.Определение цвета масложировой продукции с помощью новейшего оборудования
Измерение цвета – один из важнейших показателей качества продукции в масложировой промышленности. Цвет отражает загрязнение или порчу товара. Цвет может определять сорт продукта. А значит, точное измерение цветности позволяет правильно оценивать производимый товар и сырье для его изготовления. В настоящее время цвет масла определяют органалиптическим методом.
Компания The Tintometer Ltd, выпускает оборудование, которое позволяет измерять цвет масложировой продукции (прил. 15).
Приборы компании The Tintometer Ltd. измеряют цветность по всем шкалам, принятым в качестве промышленных стандартов в масложировой индустрии, в том числе и по шкале Ловибонда (Lovibond* RYBN), которая является единственной трехмерной шкалой, признанной в качестве промышленного стандарта цветности – она упоминается в стандартах ISO15305, AOCS Cc 13e-92, AOCS Cc 13J-97, BS684, JJG758. Теперь и в России введен ГОСТ Р 53776-2010, обязывающий измерять цветность масла (пока что только пальмового) по шкале Ловибопда.
Таким образом, основными причинами ухудшения методов оценки качества являются применение устаревшего лабораторного оборудования для измерения химических показателей масложировой продукции. Устаревшее оборудование имеет множество недостатков, а именно: продолжительное время проверки химических показателей масложировой продукции, необходима специальная подготовка специалистов, проводящих исследование продукции, сложность в управлении этими видами оборудования.
Следовательно, в связи с появлением новых технологий, необходимо внедрение новейших методов оценки качества масложировой продукции, а именно замена методов «мокрой химии», методов газовой хроматоргафии методами ИК –спектроскопии. Применение спектрометров позволяет существенно сокращать время для оценки качества масложировой продукции, данные приборы просты в управлении, е требуют специальной подготовки специалистов.
В связи с введением нового оборудования для оценки качества масложировой продукции необходимо совершенствовать существующие ГОСТы, вносить изменения, связанные с изменениями методов оценки качества продукции.
Анализ цветности масложировой продукции в настоящее время проводят органолептическим методом. В настоящее время на рынке лабораторного оборудования появились приборы (Lovibond), позволяющие измерять цветность масложировой продукции. Эти приборы позволяют измерять цветность не только готовой продукции , но и сырья.

3.2.Мероприятия, направленные на совершенствование методов оценки качества масложировой продукции.
Преимущества новых методов оценки качества.

Рассмотренные выше недостатки методов оценки качества масложировой продукции позволяют сделать вывод, что для измерения физико-химических показателей масложировой продукции необходима замена устаревших методов на более совершенные, а именно:
1.Для измерения твердости жира на твердомере твердомере Каминского заменить на метод ядерного магнитного резонанса (ЯМР).
2.Для измерения температуры плавления жира использовать метод термосистемы Меттлер Толедо FP 900, предложенной международной организацией по стандартизации (ИСО).
3.Метод газовой хроматографии определения содержания трансизомеров жирных кислот заменить на метод измерения трансизомеров жирных кислот на спектрометре.
Принимая во внимание международный опыт, политику государства в области контроля за безопасностью продуктов питания и обеспокоенность потребителей недавно был разработан и введен в действие ГОСТ Р 52100-2003 «Спреды и смеси топленые. Общие технические условия», нормирующий содержание и определяющий метод ИК-спектроскопии, как метод анализа трансизомеров жирных кислот в масложировой продукции.
Компания НПФ АП «Люмэкс», реализовала данную методику определения содержания трансизомеров жирных кислот на серийно выпускаемом ИК-Фурье спектрометре ИнфраЛЮМ ФТ-02. Специалистами фирмы были разработаны методические рекомендации, определено значение коэффициента поглощения метилового эфира транс-олеиновой (элаидиновой) кислоты для данного конкретного прибора и оптимальные толщины используемых кювет. Все это должно помочь пользователю в освоении данной методики и нового для специалистов отрасли метода ИК-спектроскопии.
Предлагаемая методика применима для измерения массовой доли транс-изомеров жирных кислот в диапазоне значений от 5 % до 60 % (или 4,5–72 г/л) в жировой фазе, выделенной из спреда или топленой смеси. Сущность метода заключается в регистрации спектра пропускания пробы масла в средней инфракрасной области спектра и последующем расчете массовой доли транс-изомеров жирных кислот по ГОСТ Р 52100-2003. Полное время анализа любого продукта на ИК-Фурье спектрометре ИнфраЛЮМ ФТ-02 занимает порядка 1-2 минут.
Однако возможности ИК-спектроскопии в масложировой промышленности не исчерпываются решением задач, связанных с контролем качества готовой продукции, как было показано выше, она также успешно может применяться и для контроля входного сырья на маслоэкстракционных заводах, при контроле за ходом технологического процесса, например, процесса отжима семян подсолнечника.
Для решения этой задачи компания НПФ АП «Люмэкс» предлагает Фурье-спектрометр, работающий в ближней инфракрасной (БИК) области ИнфраЛЮМ ФТ-10. Это новая современная техника, оснащенная соответствующий программным обеспечением, которая позволяет определять такие показатели как жир, белок, влажность, кислотное число, клетчатку, золу, фосфор и кальций в семенах подсолнечника, подсолнечном и соевом жмыхе и шроте, сухом молоке, майонезе и в растительном масле. Причем все эти показатели определяются одновременно за 2-3 минуты без какой-либо пробоподготовки. Преимущества, которые дает этот прибор в работе были по достоинству оценены в ОАО «Эфирное» (г. Алексеевка, Белгородская обл.), где он используется для контроля качества поступающих семян подсолнечника, а также степени отжима (анализ жмыха и шрота) и на ряде комбикормовых заводов России и СНГ.
В последние годы особый интерес за рубежом вызывает применение БИК-анализаторов с оптическим волокном (типа ИнфраЛЮМ ФТ-20) для технологического контроля при производстве биотоплива из растительных масел, так как данный метод дает возможность за одну минуту напрямую определить степень прохождения реакции переэтерификации, которая лежит в основе данного производства, и оценить чистоту получаемого топлива. При этом не требуются никакие реактивы и отсутствует какая-либо пробоподготовка, т.е. анализ может быть выполнен любым неквалифицированным пользователем. До сих пор этот контроль осуществлялся методом газовой хроматографии, которая является длительным, трудоемким методом и требует работы специалистов высокой квалификации.
4. Метод измерения влаги и жира кислотным гидролизом заменить на метод измерения влаги и жира ЯМР- спектрометром.
В связи с тем, что измерение влаги и жира в масложировой продукции с помощью кислотного гидролиза- это является достаточно трудоемким процессом, требует высокой квалификации от лаборанта, необходимо для измерения влаги и жира в масложировых продуктах применять новое более совершенное оборудование- ЯМР спектрометры.
Преимущества ЯМР спектрометра Oxford Instalments:
Высокая воспризводимость результатов анализов. Процесс проведения эксперимента полностью автоматизирован, что позволяет исключить зависимость от индивидуальных особенностей оператора, присутствующая во многих других методах анализа.
Время анализа. Анализатор за минуты или секунды выполняет то, на что другим методам требуется до 4-6 часов. Это имеет огромное значение при непрерывном контроле технологических процессов.
MQC Oxford Instruments не требует высокой квалификации оператора. Инструмент не требует специальной подготовки образца или времени на вычисление результатов. Требуется только поместить образец в релаксометр, и вы получаете результаты почти немедленно. Поэтому, инструмент может обслуживаться как в лаборатории, так и прямо в производственном цехе персоналом, который имеет минимальные первичные навыки работы на ЯМР.
Неразрушающий анализ. Во многих методах анализа образцы разрушаются под действием химической или физической обработки. Это дорого, и когда требуется повторение анализов, приводит к затратам времени.
Реологический контроль. Одним из последующих этапов контроля качества является изучение реологических свойств конечного продукта. Широкий ассортимент масло жировой продукции позволяет потребителю делать выбор не только в соответствии с составом, но и основываясь на своих внутренних ощущениях при использовании продукта. Так, например, майонез не должен быть слишком жидким, а масло должно хорошо намазываться на хлеб. Измерение вязкости и построение кривых течения при различных температурах позволяет увидеть, как будет вести себя продукт «на столе» у покупателя.
Рассмотрим на каких этапах производства реология может быть полезна:
1.Способность к обработке
– сырые материалы: оценка ингредиентов, загустители, стабилизаторы, добавки.
-производство: поведение при смешении, диспергировании, гомогенизации, дегазировании, перемешивании, предотвращение агрегации частиц
-транспорт и дозирование: поведение при перекачке и наполнении контейнеров
-приложение: выжимание из трубок, подбор состава для потребителя, вкусовые ощущения.
2. Стабильность:
– возможность хранения (долговременная), отсутствие сгущения (коагуляции) при хранении, стабильность при транспортировке, стабильность к седиментации и флотации
-отсутствие фазового разделения, синерезиса, стабильность гелей, когезия
-отсутствие перемещения пигментов или частиц, цветовая гомогенность.
Одним из лидеров по производству реометров является австрийская компания Anton Рааг. Наряду с профессиональными исследовательскими реометрами, они выпускают модель RheolabQC, созданную специально для повседневных реологических испытаний.
RhcolabQC – компактный лабораторный реометр, прост в обращении: доступное программное обеспечение позволяет легко овладеть основами работы на приборе.
Реометры серии RheolabQC обладают такими инновационными особенностями, как:
-ЕС-Двигатель аналогичный двигателю реометров серии Physica MCR
-Большой диапазон вращающего момента
-Большой диапазон скоростей
-Очень быстрый контроль скорости
-Быстрый сбор данных
-Работа в режиме CSS и CSR
-Ручное управление и управление через ПК (RheoPius)
-Цилиндрические системы
– Система автоматического распознавания оборудования и измерительных систем ToolmasterTM
-2 варианта циркуляционного контроля температуры
-Новый держатель чашек для оригинальных контейнеров образцов
Все вместе эти особенности делают RheolabQC одновременно простым в использовании и в тоже время универсальным в плане возможностей типов измерений, приближающих его к старшему семейству серии Physica MCR, Реометр RheolabQC -идеальный вариант реометра для контроля качества готовой продукции и входящего сырья за небольшие деньги.
5.Развитие метода спектроскопии
На российском рынке ИК-анализаторы, пригодные для обычных лабораторных анализов, представлены в широком ценовом диапазоне. Таким образом, предприятие-потребитель может выбирать прибор в соответствии с финансовыми возможностями, конструктивными особенностями прибора, кругом аналитических задач. Несомненным достоинством этих приборов является способность определять в одном измерительном цикле целый ряд важнейших в масложировой промышленности технологических показателей.
В связи с изложенным, ВНИИЖ запланировал разработку целого ряда аналитических методик, основанных на методе спектроскопии в ближней и средней инфракрасной области.
В частности, разработан и уже введен в действие ГОСТ Р 53600-2009 «Семена масличные, жмыхи и шроты. Определение влаги, жира, протеина и клетчатки методом спектроскопии в ближней инфракрасной области».
Также разработан и включен в новый ГОСТ Р 53595-2009 «Майонезы и соусы майонезные. Правила приемки и методы испытаний» метод одновременного определения массовых долей жира, влаги, сухого яичного желтка и кислотности в майонезной продукции по спектрам диффузного отражения в ближней инфракрасной области. Что касается определения массовой доли сухого яичного желтка в майонезе, то важнейший аспект данной работы – возможность определения содержания в майонезе именно фосфолипидов, исключая неорганический фосфор, что не позволяет сделать официальный метод (ГОСТ Р 52676-2006), дающий в результате лишь суммарный фосфор. Таким образом, пресекается возможность фальсификации содержания яичного желтка в майонезе введением различных фосфорсодержащих добавок.
В настоящее время во ВНИИЖе исследуется возможность определения с помощью спектроскопии в ближней и средней инфракрасной области целого ряда показателей качества и безопасности растительных масел: кислотного, перекисного и анизидинового чисел, массовых долей фосфора, влаги, нежировых примесей, цветного числа, содержания мыла. На основании результатов исследований будет разработана соответствующая методика с последующей стандартизацией. Полученные к текущему моменту данные внушают уверенность в положительном результате работы.
6.Внедрение приборов LOVIBOND для измерения цветности масложировой продукции
В связи с появлением нового совершенного оборудования компании The Tintometer Ltd (прил.15), целесообразно будет для повышения методов оценки качества масложировой продукции использование этого вида оборудования для измерения цвета масложировой продукции.
Рассмотрим более подробно преимущества новейшего оборудования.
Новейшей разработкой компании The Tintometer Ltd в области анализа цветности стала серия автоматических колориметров PFXi. Новые приборы имеют существенные преимущества по сравнению с предыдущей серией PFX, связанные с удобством их эксплуатации:
Приборы полностью русифицированы;
Приборы через компьютер подключаются к локальной сети и сети Интернет;
Дистанционная калибровка через Интернет;
Память прибора хранит до нескольких миллионов результатов анализа;
Новая буквенно-цифровая мембранная клавиатура;
Новый яркий и контрастный дисплей, на который можно выводить изображения.
Наиболее интересной особенностью новой серии колориметров является возможность дистанционной проверки работы прибора (RCMSi – Remote Calibration & Maintenance Service via internet). При первом запуске прибора необходимо установить программное обеспечение LovibondJ на компьютер, через который прибор можно подключить к сети Интернет (предусмотрено три порта для передачи данных: RS-232, USB и Ethernet). Далее устанавливается связь с сервером компании The Tintometer Ltd и пользователь последовательно измеряет цветность калибровочных растворов (последовательность действий выводится на экран). Сервер сравнит полученные данные с даннымидля выбранной серии эталонных растворов, хранящимися в памяти, и, в случае, если прибор работает исправно и полученные результаты верны, пользователю будет выслан сертификат калибровки по электронной почте. Поскольку лаборатория The Tintometer Limited сертифицирована по ISO 9001 и ISO 17025, сертификат будет иметь статус, соответствующий международным нормам.
Калибровка через сеть Интернет позволяет проверять не только работоспособность прибора, но и качество работы в лаборатории (чистоту кювет, оптической части прибора).
Важно отметить, что новая серия колориметров Lovibond полностью русифицирована.
При производстве и переработке растительных масел зачастую требуется поточное определение цветности: до и после процессов отбеливания и фильтрации, в качестве финальной проверки после дезодорирования – непосредственно перед заливкой в емкости для хранения. Поточное определение цветности позволяет осуществлять экспресс-анализ масла на содержание в нем хлорофилла, для оптимизации технологического процесса.
Компания The Tintometer Ltd. предлагает два различных варианта оборудования для поточного определения цветности масла: оснащение колориметров серии PFXi набором для поточного анализа, либо приобретение системы поточного анализа цветности ТА4.
При оснащении колориметра серии PFXi проточной кюветой, кюветодержатслем и специальной версией программного обеспечения пользователь получает возможность измерять цветность масла в потоке, отводимом от основной линии с помощью системы трубок. Это особенно удобно на финальной стадии производства для контроля готового продукта. Теперь можно определять цветность всей партии, а не судить о ней по цветности одной пробы!
Система поточного анализа цветности ТА4 – это уникальный комплекс для измерения цветности масла на любой стадии технологического процесса непосредственно в трубе или аппаратах (например, в вакуумно-промывном). Измерение цветности непосредственно в процессе производства и переработки масла является экономичным способом определения качества масла и мониторинга загрязнения продукции. С помощью уникальных разработок компании The Tintometer Ltd. – проточной кюветы и погружного зонда, подключаемых к главному блоку, теперь можно определять цветность масла в любых четырех точках на технологической линии. Кювета и зонд соединяются с главным блоком на расстоянии до 75 метров посредством оптоволоконного кабеля, что обеспечивает надежную и быструю передачу спектральных данных и пожарную безопасность (к электросети подключен только главный блок, который не контактирует с маслом). Система обеспечивает измерение цветности по любой промышленно принятой шкале. Анализатор цветности ТА4 полностью русифицирован.

Вывод по 3 главе:

Число показателей качества и безопасности масложировой продукции, подлежащих контролю, постоянно расширяется. Это обусловлено расширением номенклатуры продукции, ужесточением требований к ней, необходимостью учитывать нормативные требования реальных или потенциальных стран импортеров. В настоящее время именно измерительный метод (лабораторный, инструментальный) оценки качества масложировой продукции требует постоянного совершенствования.
В частности предлагается заменить следующие методы измерения показателей качества масложировой продукции:
1.Метод определения трансизомеров (газовым хроматографом) заменить на измерение трансизомеров с помощью ЯМР спектрометра.
2. Для измерения жира в масложировой продукции метод кислотного гидролиза заменить на метод измерения ЯМР спектрометра.
3. Определение цвета масложировой продукции проводить с помощью новейшего оборудования Lovibond.
4. Для определения твердости жира вместо твердомера Каминского использовать метод ядерного магнитного резонанса (ЯМР).
5. Для измерения температуры плавления жира использовать метод термосистемы Меттлер Толедо FP 900, предложенной международной организацией по стандартизации (ИСО).
Таким образом, основными причинами ухудшения методов оценки качества являются применение устаревшего лабораторного оборудования для измерения физико-химических показателей масложировой продукции. Устаревшее оборудование имеет множество недостатков, а именно: продолжительное время проверки химических показателей масложировой продукции, необходима специальная подготовка специалистов, проводящих исследование продукции, сложность в управлении этими видами оборудования, погрешность измерений.
Следовательно, для совершенствования методов оценки качества масложировой продукции необходимо замена старого оборудования на новое , более совершенное.