Катализаторы

Катализаторы — это вещества, ускоряющие течение химических реакций путем снижения энергии активации. Катализаторы при этом не расходуются и не содержатся в конечном продукте. Они используются в очень малой дозировке. Различают катализаторы трех видов:

• гомогенные — катализатор и реагирующее вещество имеют одно агрегатное состояние;
• гетерогенные — катализатор твердый, а реагенты жидкие или газообразные;

♦ смешанные — катализатор состоит из двух и более веществ. Применяют катализаторы, нанесенные на пористые материалы, например, активированный уголь. (Активность гетерогенного катализатора зависит от его удельной поверхности, но в промышленности катализаторы с большой удельной поверхностью не используются, так как они очень нестойки). Наиболее широко в пищевой промышленности катализаторы используются для отверждения растительных масел. Консистенция масел и жиров в большой степени зависит от степени насыщенности жирных кислот, входящих в состав их глицеридов. Триглицериды жидких масел содержат много остатков ненасыщенных (с двойными связями) кислот, а триглицериды твердых жиров содержат преимущественно насыщенные кислотные остатки. При гидрогенизации жидких масел двойные связи превращаются в простые, и масло отверждается. Чаще всего катализатором этого процесса гидрогенизации является никель (до 25 %), нанесенный на пористый материал. Процесс ведут в автоклавах, пропуская очищенный водород через масло в течение нескольких часов при температуре 160...200 °С. Катализаторы необходимы также при переэтерификации жиров, в результате чего из смеси жиров получают жир с определенными технологическими свойствами. Переэтерификацию проводят обычно при температуре от 80 до 200 °С в присутствии 0,05...0,3 % катализатора (часто этилата натрия или смеси едкого натра с глицерином). Оксиды магния или меди применяются для ускорения каталитического расщепления перекиси водорода.

Катализаторы гидролиза и инверсии Катализаторами гидролиза и инверсии называются вещества, катализирующие расщепление белков, крахмалов и сахарозы. Ими чаще всего являются кислоты: неорганические (соляная, серная) и органические (лимонная и др.), щелочи и ферменты. Продукты гидролиза и инверсии необходимы в технологии получения ряда пищевых продуктов; также они могут играть важную роль для их сохранности. Подбором катализаторов и сырья, изменением концентрации катализатора, температуры и продолжительности процесса можно менять глубину протекания реакций: белки можно расщепить до пептидов (и далее — до аминокислот); крахмалы — до декстринов (которые, в свою очередь, можно расщепить до мальтозы и далее до D-глюкозы); сахарозу расщепляют до инвертного сахара — равных частей глюкозы и фруктозы. Гидролитическое расщепление сахарозы в инвертный сахар называется инверсией или инвертированием. Белковые гидролизаты и аминокислоты, полученные кислым гидролизом белка, имеют характерный вкус. Добавленные к пищевому продукту в очень небольшом количестве, они придают ему специфический вкус или усиливают его собственный (см. разд. «Усилители вкуса и аромата»). Вкус приправ, полученных гидролизом белков, зависит от состава смеси аминокислот и пептидов. Белковые гидролизаты находят применение в производстве бульонных кубиков, смесей пряностей, приправ, супов и соусов быстрого приготовления. Сырьем для получения белковых гидролизатов служат: арахис, соевые бобы и другие семена масличных культур, клейковина кукурузы, риса и пшеницы, дрожжи, молочный белок, а также белоксодержащие отходы мясопереработки. В качестве катализатора гидролиза преимущественно используют соляную кислоту (25 %). Огромное значение для пищевой промышленности имеют продукты расщепления углеводов в присутствии разбавленных кислот. В качестве сырья используют крахмалы: кукурузный, рисовый, пшеничный и картофельный. Продуктами частичного гидролиза являются порошки (декстрины, мальтоолигосахариды, мальтотриоза, мальтоза) и жидкости (глюкозные и мальтозные сиропы). Полный гидролиз крахмала протекает по реакции: (С6Н10О5)n + пН2О → nС6Н12О6 Крахмал D-Глюкоза В качестве катализаторов расщепления углеводов чаще всего используют соляную и серную кислоты, иногда азотную или уксусную (дозировка — 0,1...0,3 % в пересчете на крахмал). Скорость реакции зависит от соотношения амилозы и амилопектина и от присутствия примесей. Линейные молекулы амилозы гидролизуются гораздо медленнее разветвленных молекул амилопектина. Разные виды крахмала содержат различное количество примесей: белков, жиров и минеральных веществ. Кукурузный крахмал, содержащий незначительное количество фосфатов, гидролизуется быстрее других, картофельный особенно богат остатками фосфорной кислоты, способными связывать катионы, поэтому гидролизуется труднее кукурузного. Использование щелочей в качестве катализаторов гидролиза приводит практически только к получению триптофана из белков.

Приложение. Общие рекомендации по выбору пищевых добавок Выбор пищевых добавок включает оценку как технологических, так и экономических аспектов. Поэтому технологи должны аргументировать выбор конкретной пищевой добавки сотрудникам отдела снабжения. Выбирая пищевую добавку, технолог должен знать о ней следующее:

• обеспечивает ли добавка те свойства пищевого продукта, которые ожидаются от ее применения;
• соблюдение каких показателей добавки является принципиально важным для производства и каков допустимый интервал варьирования этих показателей, а также какие проблемы могут возникнуть на вашем производстве при выходе из этого интервала;
• каковы условия и сроки хранения добавки, а также могут ли они быть обеспечены на вашем предприятии;
• какова оптимальная дозировка добавки и ее расход на смену, неделю, месяц, год;
• какими документами сопровождается поставка и соответствует ли она требованиям, предъявляемым к документальному сопровождению пищевых добавок.

Желательно перед закупкой новой добавки, а также смене поставщика посетить его и ознакомиться с его производством, лабораторией и системой контроля качества.

Л. А. Сарафанова Применение пищевых добавок Технические рекомендации 6-е издание, исправленное и дополненное Санкт-Петербург ГИОРД 2005