15.3.4 Producerea de grăsimi fără trans
Hidrogenarea completă oferă un răspuns simplu la căutarea de materiale grase stabile din punct de vedere chimic, așa cum este necesar, de exemplu, în aplicațiile de prăjire. Cu toate acestea, înlocuirea unui lichid vâscos cu conținut de trans cu un bloc solid de grăsime complet hidrogenată pentru aplicațiile de prăjire ar putea să nu fie agreabilă; în special pentru că uleiurile complet hidrogenate au puncte de topire alunecoase de peste 65 °C și ar genera rapid un strat de grăsime solidă în jurul produselor prăjite. În ultimul timp, furnizorii de uleiuri au fost foarte activi în legătură cu lansarea de noi uleiuri fără trans. În 2004, Dow AgroSciences, Bunge și DuPont și-au lansat diferitele mărci de uleiuri fără sau cu conținut scăzut de trans, iar Cargill și Bayer CropScience s-au alăturat în 2005. Cele mai multe dintre aceste uleiuri ar trebui să fie un răspuns la stabilitatea chimică limitată a uleiurilor convenționale, deoarece aceste noi uleiuri sunt variante cu conținut ridicat de acizi grași oleici (cu conținut scăzut de linoleici) ale uleiurilor de soia, canola sau alte semințe. Noile caracteristici au fost dezvoltate prin reproducere convențională sau prin tehnici de modificare genetică. Alternativ, se poate încerca obținerea unor uleiuri mai stabile prin fracționarea, de exemplu, a uleiului de palmier. Procedând astfel, însă, trebuie remarcat faptul că până și o oleină de palmier dublu fracționată este relativ bogată în AGS, aproximativ 30%, deoarece aceasta este tocmai natura TAG-urilor prezente în uleiul de palmier; acesta conține o fracție mare de TAG-uri pe bază de acid palmitic-oleic-oleic.
Pentru aplicațiile care se bazează pe funcția de structurare a TAG-urilor care conțin AGT, înlocuirea poate fi mult mai dificilă. În timp ce în aplicațiile care se concentrează pe stabilitatea chimică, absența PUFA este obiectivul cheie, aici trebuie identificate TAG-uri specifice care înlocuiesc cu adevărat din punct de vedere funcțional TAG-urile care conțin TFA. Aceasta înseamnă că, în funcție de aplicația specifică, trebuie căutate soluții personalizate. Aplicațiile grăsimilor în care stabilitatea la temperaturi ridicate și manufacturabilitatea sunt esențiale pot fi satisfăcute prin compoziții de grăsimi bogate în TAG complet saturate. Acestea sunt generate cel mai ușor prin hidrogenare completă, producând o compoziție de grăsime bogată în acid stearic. În cazul în care, din motive legate de preferințele consumatorilor, hidrogenarea trebuie evitată, atunci fracțiunile de stearină din uleiul de palmier oferă, de asemenea, un punct de plecare pentru compoziții bogate în TAG complet saturate. Fie fracționarea umedă (susținută de solvenți), fie fracționarea uscată în mai multe etape oferă stearine de palmier cu niveluri de AGS de peste 80%. Ambele căi descrise mai sus creează compoziții de grăsimi bogate într-un singur TAG, de obicei tristearină în uleiurile de semințe complet hidrogenate și tripalmitină în stearina de palmier. Acest lucru poate să nu ofere funcționalitatea cristalelor mixte, care tind să fie mici. În acest scop, s-ar putea fie să se amestece pur și simplu aceste grăsimi, fie să se supună împreună la un proces de interesterificare. În cazul în care comportamentul de topire al unei compoziții de grăsime este important nu numai pentru stabilitatea și integritatea unui produs, ci și pentru senzația în gură sau comportamentul de depunere, atunci grăsimea trebuie să satisfacă o specificație mult mai restrânsă. În astfel de ocazii, TAG-urile complet saturate bazate exclusiv pe acid palmitic sau stearic trebuie utilizate în cantități foarte limitate. Topirea abruptă a grăsimilor parțial hidrogenate și buna lor senzație în gură se bazează pe proprietățile fizice ale TAG-urilor care conțin atât acid stearic, cât și acid elaidic. Acestea produc o gamă de puncte de topire individuale ale TAG-urilor cu mult peste temperatura corpului, dar sub 60 °C. Natura oferă foarte rar TAG-uri cu puncte de topire în acest interval. Acești esteri de glicerină sunt compuși din doi acizi grași saturați și un acid gras nesaturat, acizii grași fiind de obicei dispuși în mod simetric (SUS: saturat-nesaturat-saturat). Aceștia pot fi găsiți, de exemplu, în untul de cacao, bine apreciat pentru comportamentul său de topire, și într-o serie de alte grăsimi exotice, cum ar fi grăsimea de sal, grăsimea de kokum, uleiul de nucă de shea, uleiul de sâmburi de mango și, evident, și uleiul de palmier. Furnizorii de ulei anticipează deja o creștere semnificativă a utilizării uleiului de palmier și a fracțiunilor de ulei de palmier, pe măsură ce își măresc în prezent capacitățile de producție. Un mod alternativ de a produce o compoziție de grăsime bogată în SUS și SSU-TAG-uri este promovat în prezent de ADM și Novozymes. Una dintre materiile prime tari interesterificate enzimatic ale acestora se bazează pe ulei de soia complet hidrogenat și ulei de soia nativ. Acest lucru este deosebit de interesant pentru Statele Unite din cauza acceptării relativ scăzute a uleiului de palmier. Pe lângă această abordare, au existat numeroase încercări de a dezvolta uleiuri de semințe cu niveluri ridicate de acid stearic, bogate în SUS-TAG-uri, niciuna dintre acestea nu a generat încă o grăsime disponibilă la scară industrială.
Din păcate, SUS-TAG-urile au un punct de topire foarte apropiat de temperatura corpului și prezintă, de obicei, un comportament de cristalizare complicat și lent. Punctul de topire relativ scăzut al SUS-TAG-urilor necesită ca, pentru structurarea la temperaturi ridicate, să fie prezente niveluri ridicate ale acestor TAG-uri. Cele două caracteristici menționate, în combinație cu prețul și disponibilitatea lor limitată, fac ca aceste TAG să fie mai puțin potrivite pentru aplicații de bază robuste.
Alternativ, TAG-urile compuse din acizi grași saturați cu lanț mediu și lung se topesc, de asemenea, în intervalul de temperatură intermediară dorit (a se vedea, de asemenea, Garti și Sato, 1988). Din păcate, acestea nu există în mod natural. Aceștia pot fi fabricați prin esterificarea unui amestec de grăsimi care conțin cantități adecvate de AGS cu lanț lung, obținuți din ulei de palmier prin hidrogenare completă, și acizi grași cu lanț mediu prezenți în grăsimea din miezul de palmier sau de cocos. Deoarece interesterificarea furnizează întotdeauna un amestec statistic de trigliceride în conformitate cu amestecul de acizi grași de plecare, concentrația de TAG cu topire ridicată (HM), de acizi grași cu lanț lung și mono și cu lanț mediu, este întotdeauna limitată.
Alternativ, grăsimi similare cu topire ridicată, cu proprietăți bune de cristalizare, pot fi fabricate prin hidrogenarea completă a grăsimii din miez de palmier. Pentru a optimiza și mai mult caracteristicile acestei grăsimi, foarte potrivită pentru acoperiri și alte aplicații asemănătoare cu untul de cacao, ea este adesea interesterificată ulterior pentru a randomiza distribuția acizilor săi grași. În ciuda sugestiei că grăsimea de sâmbure de palmier complet hidrogenată interesterificată este o bună alternativă pentru grăsimile parțial hidrogenate, aplicarea sa în alte produse rămâne limitată din cauza prețului său și a interacțiunii sale cu enzimele.
Pentru înlocuirea grăsimilor parțial hidrogenate în produsele tartinabile și în aplicații similare se aplică alte constrângeri. În primul rând, produsele tartinabile moderne, produse cu tuburi moi, sunt de obicei concepute pentru a furniza cantități mari de uleiuri lichide sănătoase. Acest lucru implică faptul că grăsimea structurantă, denumită în general hardtock, este utilizată în cantități limitate. Grăsimi similare celor discutate mai sus pot fi utilizate în produsele tartinabile. După cum s-a subliniat deja, pentru procesele de fabricație în condiții de suprasaturație ridicată, cinetica tranziției polimorfe este de o importanță capitală. Se pare că grăsimile bogate în TAG-uri compuse din SFA cu lanț mediu și lung (HM-TAG) au, de fapt, timpi de tranziție scurți. Mai mult, acest tip de TAG, posibil datorită împachetării destul de complexe la nivel molecular în rețeaua cristalină, produce cristale mai mici decât, de exemplu, TAG-urile pe bază de acizi grași cu lanț lung complet saturați. Acest lucru face ca TAG-urile saturate mixte să fie candidați deosebit de potriviți pentru înlocuirea grăsimilor parțial hidrogenate. Trebuie remarcat aici că, în cazul acestei substituiri, profilul de topire al produselor se va modifica, de asemenea, în conformitate cu ilustrația din figura 15.1. Grăsimile interesterificate dau linii SFC relativ drepte în funcție de temperatură, care pot fi manipulate prin compoziția amestecului de interesterificare. Prin aplicarea directă a grăsimilor interesterificate, se ating rapid limitele unei SFC ridicate la 20 °C în combinație cu niveluri foarte scăzute de SFC la 35 °C. Pentru a crea linii SFC semnificativ mai abrupte, trebuie să se optimizeze fie TAG de tip SUS, fie nivelurile de HM-TAG în formulare. Acest lucru poate fi realizat prin combinarea diferitelor materii prime dure. Cu toate acestea, în cazul în care se amestecă, de exemplu, un hard-stock HM-TAG cu grăsime de unt de cacao, care, din punct de vedere economic, nu este foarte atractivă pentru produsele tartinabile, se poate constata că, în loc de un beneficiu sinergic, se produce exact contrariul. La anumite proporții de amestec, se produce o imiscibilitate a TAG în faza solidă și atât SFC, cât și potențialul de structurare scad efectiv. Acest lucru ilustrează faptul că comportamentul de amestecare al TAG-urilor, care poate fi influențat de condițiile de procesare, este un element cheie în proiectarea compozițiilor de grăsimi funcționale. În încercarea de a fabrica materii prime dure foarte funcționale, fracționarea joacă un rol important. Există două aplicații posibile ale fracționării: aceasta poate fi aplicată fie înainte, fie după interesterificare. Aspectele economice ale aplicării fracționării depind în mare măsură de valoarea și utilizarea fracției secundare care rezultă în urma procesului de separare. De exemplu, pentru a crește concentrația de HM-TAG într-o grăsime, se poate îmbunătăți randamentul interesterificării în ceea ce privește concentrația de HM-TAG prin optimizarea compoziției în acizi grași a materiilor prime pentru a obține două treimi de acid stearic și palmitic amestecate cu o treime de acid lauric. Eliminarea acizilor grași nesaturați din amestecul de interesterificare poate fi realizată prin utilizarea de materii prime complet hidrogenate. Cu toate acestea, pentru compozițiile de grăsimi nehidrogenate, fracționarea materiilor prime este singurul instrument disponibil pentru a avansa în această direcție. Utilizarea abundentă a stearinei de palmier în interesterificări, care, datorită valorii de piață bune a oleinei de palmier, este atractivă din punct de vedere economic, este cel mai important exemplu al acestui proces. Din nou, acest lucru sprijină instalarea unor capacități sporite de producție a uleiului de palmier, după cum s-a menționat anterior. Prin fracționarea aplicată după interesterificare se pot obține randamente mai mari de TAG-uri funcționale în grăsimile tari. Cu toate acestea, există două dezavantaje ale acestei abordări de producție. În primul rând, TAG-urile pe care se dorește concentrarea se caracterizează prin formarea de cristale mixte cu dimensiuni relativ mici ale cristalelor. Această caracteristică are, în mod evident, efecte negative asupra bunei desfășurări a procesului de fracționare, deoarece separarea fracțiunilor de stearină și oleină va fi afectată în mod negativ. Remediile la acest inconvenient pot fi fie utilizarea fracționării cu solvenți, cu implicații semnificative asupra costurilor, fie reproiectarea procesului. În al doilea rând, este mai puțin probabil ca produsul secundar rezultat din procesele de post-fracționare să aibă o valoare ridicată, ceea ce ar putea genera costuri prohibitive pentru întreaga aplicație. În general, este corect să se concluzioneze că post-fracționarea grăsimilor tari este considerată o soluție de ultimă instanță pentru înlocuirea grăsimilor parțial hidrogenate, deoarece va adăuga costuri substanțiale. Cu toate acestea, pentru alte aplicații cu valoare ridicată, procesul discutat ar putea foarte bine să fie adecvat.
.