CC BY
23
№И КЛе-:НИе ИН-лектрах [ем кле-эго мат-
0 также ния при )—Н) во молекул ЗОЮ оче-лактуро-:ти дан-цеструк-
слабева-100 см”1» которых [ри этом
13ИДНОГО
группы 1нейные ния при вать как | валент-юрмаци-«е часть ше всех деграда-стенок. еленных характе-ении со канях по са погло-пика, то омерное :ы погло-а, погложи филь-эстоит в 300 см-1, ращение зультате /величе-педствие илением
ииболее
льствую-
5СТОЯНИЯ
является
геризую-
йзанных
шождаю-[ способ-ослабле-:е 3500-
ы проис-
1 полосы
поглощения 1700-1500 см *: образуются два менее интенсивных пика при 1650 и 1550 см
в спектрах пораженных тканей появляются пики поглощения при 1465-1460 см , которые в спектрах здоровых тканей маскируются более интенсивным поглощением при 1405 см" (колебание активного атома водорода в метиленовых группах);
при изменении физиологического состояния клубней усиливается интенсивность поглощения при 1250 см~‘;
уменьшается поглощение при 1110-1000 см ’;
пики поглощения при 1405, 1250 и 1110-1000 см 1 фильтрата из пораженных тканей увеличиваются, что указывает на распад протопектина и увеличение доли растворимого пектина.
ЛИТЕРАТУРА
1, Кросс А. Введение в практическую #А~-спектроскопию. — М.: Мир. 1961. — 214 с.
Кафедра общей холодильной технологии
Поступила 21.11.94
641.17:546.175
ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИКИ ЭКСТРАКЦИИ НИТРАТОВ ПРИ ОТВАРИВАНИИ МОРКОВИ
В.П. ДЕРЯГИНА, Ю.В. ДЕРЯГИН
Институт питания Российской академии медицинских наук
Московский государственный институт электроники и математики
В ряде работ [ 1 -4] переход нитратов (или других растворимых компонентов) в воду при отваривании овощей рассматривается на основе физических законов массопереноса.
Изучали динамику экстракции нитратов при отваривании моркови. Рассматривали ситуацию, когда исходная концентрация нитратов в воде может быть произвольной, тогда как в работе [4], наиболее тесно примыкающей к нашему исследованию, она предполагается нулевой. Наряду с исходными технологическими вводили обобщенные параметры, играющие роль факторов, и исследовали эффективность процесса с точки зрения снижения концентрации нитратов в терминах этих факторов.
Для представления процесса массопереноса нитратов условно предположим, что концентрация нитратов в продукте выше, чем в воде. При отваривании клеточные оболочки моркови под действием повышенной температуры повреждаются, в результате чего она представляет собой гетерогенную среду, в которой жидкой фазой является клеточный сок, твердой — целлюлозный каркас. Диффузия нитратов происходит в жидкой среде, а элементы твердого каркаса служат препятствием для движения молекул нитратов. Такая диффузия называется стесненной и коэффициент ее меньше, чем был бы в свободной жидкой среде при той же температуре [5]. Процесс массопереноса удобно разделить на две стадии: диффузия в толще продукта (приводит к выравниванию концентрации в нем нитратов) и массоотдача нитратов в отвар через поверхность раздела фаз.
Процесс массопереноса нитратов через поверхность площади выражается общим уравнением
АМ = ОБАСМ, (1)
где АМ — масса ’’перенесенных” нитратов;
О — коэффициент массопередачи;
АС — разность концентраций нитратов по обе стороны поверхности;
АI — длина промежутка времени.
Если поверхность проходит внутри продукта, то О — коэффициент диффузии, если совпадает с
поверхностью раздела продукта и отвара, то /) — коэффициент массоотдачи. Диффузия и массоотдача имеют сходную физическую природу (иногда их называют внутренней и внешней диффузией И), а их коэффициенты играют сходную роль факторов, лимитирующих скорость выравнивания концентраций нитратов.
Мы считаем, что высокая температура и сравнительно небольшие размеры частиц, на которые разрезан продукт, даже в условиях стесненной диффузии обеспечивают достаточную скорость выравнивания концентрации нитратов в толще продукта. В отваре происходит нестесненная диффузия, а в условиях нагревания — и интенсивный конвективный массоперенос, так что концентрацию нитратов в отваре можно безусловно считать выравненной. Следовательно, речь идет о системе, состоящей из двух' ’’компартментов” с выравненными концентрациями нитратов, через границу раздела которых происходит их перенос.
Для математического описания процесса на основе принятых допущений обозначим массу т, концентрацию нитратов X индексами: п (продукт), в (вода), о (объединенная система продукт—вода). Для переменных величин аргумент / означает время от начала отваривания. Например, Хп(£) — концентрация нитратов в продукте в момент ?. тп = т + т .
0 п в
Уравнение сохранения количества нитратов имеет вид
тпХп(?) + отвХв(/) = тпХп(о) + твХв(о). (2)
Обозначим через 5П площадь полной поверхности, а через и = 5П/тп — удельную площадь поверхности продукта. Если продукт состоит из конечного числа геометрически одинаковых кусков, то величина а может быть вычислена для одного из них.
Так как — площадь поверхности раздела продукта и воды, то уравнение массопередачи (1) имеет вид
т^йХ^Шг = -Д5п[хп(г) - ха(£)], (3)
где О — коэффициент массопередачи нит-
ратов из продукта в воду.
Решение (2) и (3) имеет вид
Оц.
К(Х) = [Хп(о)-Х0] е-гв‘+ х0 ; (4)
йи.
40 = [х»(о)-х0] еЧ +
(5)
где V = т / т0 — весовая доля воды в системе продукт—вода, которую можно назвать также ’’водной нагрузкой” процесса;
- ™А(0) + т,Л(0)
X = ----------------- - средняя концентрация
то
нитратов во всей системе в начальный момент времени.
Из (2) следует, что Х0 совпадает со средней концентрацией нитратов в системе продукт—вода в любой момент времени, но, как видно из (4) и (5), с течением времени концентрация нитратов в воде и продукте приближается к этой средней. Можно было бы ввести аналогично ’’продуктовую нагрузку” процесса = тп/то. Ясно, что уъ и уп определяются одна через другую из соотношения V + V - 1. Можно переписать выведенное соотношение также в других формах:
\ =*п(°К + К(°К = КМ ~ Ув е’ (6)
ХЛо) - X (о);
где в
= К+У*ве~гв
(7)
(8)
Так называемый полупериод (переход нитратов) . х имеет вид
1п2ув
Ои
(9)
Хп(?) падает на величину гвв/2 — половину возможного уровня снижения концентрации нитратов в продукте <?п = V в.
Для определения и эксперимент проводили в следующих условиях. В доведенную до кипения питьевую воду опускали очищенную морковь и через определенные промежутки времени отбирали небольшие объемы (3 мл) кипящего отвара на анализ. Постоянно добавляли дистиллированную воду, не содержащую нитратов, что обеспечивало постоянство количества воды в системе. Отваривали морковь двух видов: условно целую — от вымытого и обсушенного образца отделяли 1/4 часть вдоль сердцевины, оставшуюся часть использовали для эксперимента (образцы 1-4); измельченную — разрезали вдоль сердцевины на 4 равные части (образец 5).
В обоих случаях 1 /4 часть образца использовали для определения начальной концентрации нитра^ тов в сырой моркови. Продолжительность отваривания изменялась от 60 до 90 мин. Содержание нитратов в моркови и отваре анализировали фотометрическим методом [6]. В таблице приведены данные эксперимента по отвариванию моркови.
Характер изменения концентрации нитратов в отваре с течением времени у различных образцов моркови показан на рисунке. Из него видно, что накопление нитратов сначала идет быстро, а потом замедляется, асимптотически приближаясь'к некоторому предельному уровню. Эти свойства, в общем, хорошо согласуются с экспоненциальной зависимостью вида (5) или (8). Параметр в выражении (5) для ХВМ входит нелинейно, поэтому для
Таблица
экспер: достиж вой Х,(
самое,
уравне
Хот; /) выст ней ди бах оц< реальн присут фузия, звать г чи НИ! ратуре
Нащ
ментов
0,0126.
равно ации С сеиван та, наI
И В Н'
предпо ратов I
Номер образца Концентрация нитратов, мг 1\Ю3 /кг, л Вес моркови, кг Объем воды, л и £>
морковь сырая морковь отварная отвар равновес- ная расчет- ная вода сырой отварной
1 121 43 39 43 4,2 0,667 0,68 0,67 1,36 1,798 0,0174
2 ., 292 134 86 88 7,0 0,716 1,07 1,05 2,7 1,798 0,0113
3 261 88 71 84 5,5 0,694 1,17 1,15 2,65 1,798 0,0103
4 56 22 18 20,7 5,4 0,693 0,96 0,98 2,25 1,798 0,0146
5 311 84 92 93,5 7,0 0,715 0,88 0,86 2,2 2,782 0,0126
л.т. ю
Кубанск
Виш (тартр; (сок В] некото 2]. Крс
г характеризует относительную скорость перехода нитратов за время т, концентрация нитратов
оценивания О целесообразно линеаризовать зависимость от что мы делаем в два шага:
Х-ХГЛ
О В ' ' _______ £ а. Г/"-#\
= е ув ; а£ = /(?).
Здесь а — , /(£) = -1п
к-кс о
Хо-ад
Теперь оценку О получим через оценку а, для которой методом наименьших квадратов запишем простую формулу
1 №
1= 1
а = —.
Отсюда О = аув/и. (10)
Параметр О нетрудно оценить и графо-аналити-ческим методом — приравниванием теоретического полупериода г, выраженного формулой (9), к
ну воз-нятра-
дили в ипения |ковь и |отбира-вара на ранную кивало варива-— от ни 1/4 исполь-измель-а 4 рав-
ьзовали нитра-отвари-ржание [и фото-гведены
КОВИ.
ратов в рразцов ■но, что а потом к неко-1а, в об->ной за-!ыраже-эму для
Таблица
D
0,0174 0,0113 I 0,0103 0,0146 0,0126
ть зави-
1 а, для апишем
(10) налити-гическо-й (9), к
экспериментально оцениваемому г по времени достижения сглаженной экспериментальной кривой ХзШ уровня нарастания у^в/2 или, чтато же
Х-в(о) + Х-о т _
самое, времени достижения уровня —“---------- . Из
~ 1п2^в
уравнения (9) получаем Э = ;
Хотя в нашей теоретической модели параметр О выступает как коэффициент массоотдачи (внешней диффузии), эта модель при описанных способах оценки параметра Б согласуется с динамикой реального процесса переноса нитратов, в котором присутствует как внешняя, так и внутренняя диффузия. Поэтому .найденную величину можно назвать приведенным коэффициентом массопереда-чи нитратов в системе морковь—вода при температуре кипения. ~
Найден следующий ряд оценок £> для экспериментов (таблица): 0,0174; 0,0113; 0,0103; 0,0146; 0,0126. Среднее значение этого ряда и = 0,0132. Выборочное среднеквадратическое отклонение равно 0,00282. Значительный коэффициент вариации (21,4%) вполне объясним неустранимым рассеиванием всех параметров и условий эксперимента, наличием ошибок измерений того же порядка и в некоторой мере отклонением от принятых предположений (однородность концентраций нитратов в продукте, идеальность конической формы
моркови и т.д.). С учетом этих соображений нельзя не признать статистическую устойчивость полученных значений D и тем самым подтвердить объективное существование эффективного коэффициента массопередачи нитратов морковью в воде. В качестве предварительной оценки можно взять значение D = 0,0132. из нашего эксперимента. После подстановки D в формулы (.4) и (5) получаем пригодные формулы для расчетов процесса перехода нитратов в системе вода—морковь в динамике.
ЛИТЕРАТУРА
1. Paulus К., Saguy I. Effect of heat treatment on the quality of cooked carrots // J. Food Scince. — 45. — P. 239-241.
2. Schuster B.E. and Lee Ken. Nitrate and nitrite methods of analysis and levels in raw carrots, processed carrots and in selected vegetables and grain products // J. Food Science. - 1987. - 52. ~ № 6. - P. 1632-1636.
3. Selman J.D., Rice P., Abdul-Rezzak R.K. A study of the apparent diffusion coefficients for solute loss from carrot tissue during blanching in water // J. Food Technology. — 1988. — 18. — P. 427-440.
4. Varoquaux P., Varoquaux F. and Tichit L. Technical note: loss of nitrate from carrots during blanching f f J. Food Technoi. — 1986. — 21. — P. 401-407.
5. Аксельруд Г.А., Лысянский В.М. Экстрагирование. — Л.: Химия, 1974. — С. 18-24.
6. Методические указания по определению нитратов и нитритов в продукции растениеводства / МУ № 5048-86. — М., 1989. - 49 с.
Поступила 30.03.95
543.257:661.733.3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВИННОЙ КИСЛОТЫ МЕТОДОМ ПОЛЯРОГРАФИИ
Л.Т. КУЛАЕВА, В.Н. СИРКО
Кубанский государственный технологический университет
Винная (дигидроксиянтарная) кислота и ее соли (тартраты) содержатся во многих плодах и ягодах (сок винограда — до 1,7%) — основном сырье некоторых отраслей пищевой промышленности [1, 2]. Кроме того, существуют технологические про-
изводства по получению чистых кислоты и ее солей и эфиров для применения как в пищевой промышленности (разрыхлители теста, компоненты шипучих напитков, эмульгатор в сыроварении), так и в медико-фармацевтической и химической [3-5].
Известно определение винной кислоты методами титриметрическими, потенциометрическими и полярографическими [6-8]. Среди последних перспективны методы полярографической каталимет-рии, основанные на использовании систем, активируемых или ингибируемых на какой-либо стадии анализируемым веществом [3, 10].
Нами разработана аналитическая методика косвенного определения винной кислоты с более низким пределом обнаружения при полярографирова-нии в растворах нитрата натрия молибдена (VI) и ингибирования его каталитической волны.
Эксперимент проводили на электронном поля-рографе ЬР-7 (Чехословакия) в термостатированной ячейке при 25±0,2°С. Капиллярный электрод характеризуется массой ртути 1,60 мг/с и периодом капания 4,57 с (при потенциале -0,90 В относительно нормального каломельного электрода). Предельный ток измеряли при определенном потенциале (-0,70 В) с учетом фонового электролита. Квалификация веществ: нитрат натрия — ХЧ, остальные реактивы — ЧДА.
Растворенный кислород из. растворов в ячейке удаляли барботированием азота.
Установлено, что в растворах, содержащих нитрат натрия (2,0 М) в кислой среде, электровосста-
