CC BY
12
УДК 001.8:597.551.2
Д.М. Одарченко
КРЮСКОШЧН1 ДОСЛ1ДЖЕННЯ КАРАС1В Р1ЧКОВИХ
Введения. Правильне харчування е запорукою здоров'я людини. Для досягнення ще! мети необхiдно включати у рацюни харчування так1 поживнi речовини як: повноцшш бiлки, жири, мiнеральнi речовини, вггамши, тощо. Рибнi продукти здатш забезпечити людський органiзм майже уйма незамшними сполуками (повноцiннi бiлки, небiлковi речовини, лiпiди, мiнеральнi речовини, жиророзчинш вiтамiни), а також !х легке перетравлення та повне засвоення.
Через нетривалi термiни зберiгання рибно! сировини И бiльша частина надходить на ринок у виглядi напiвфабрикатiв, значну частину з яких складають охолоджеш та замороженi рибнi вироби [1]. Головною задачею товарознавщв у цьому процесi е контроль за дотриманням !х якостi.
Постановка задачь Метою дано! роботи було дослвдження нових визначних показнишв якостi, що можуть виступати як новi методи експрес-аналiзу заморожено! риби, напiвфабрикатiв та кулшарно! продукци.
Вир1шеиия задачi. Об'ектом дослвдження були крiоскопiчнi властивостi розчинiв плазми риби, яш шдлягали низькотемпературному заморожуванню (до -70° С). Предмет дослщження - спиннi тканини карася рiчкового. Методика включала операцп попередньо! подготовки, як1 передбачали вiдокремлення спинних тканин риби, !х подрiбнення з наступним центрифугуванням отриманого фаршу. Попереднiми дослвдженнями встановлено, що при циклiчному заморожуванш та центрифугуваннi спостерiгаеться розподiл вихвдно! сировини на радку (плазма) та тверду (осад) фазу. Також вiдмiчено, що лише пiсля п'ятнадцятого циклу заморожування при центрифугуваннi редко! фази не спостерталося утворення осаду. Отримана рвдка фаза використовувалася для приготування досл1джуваних розчинiв.
Для крiоскопiчних дослвджень отриманих розчинiв використовували низькотемпературний калориметр [2]. У якосп холодоносiя використовували пари редкого азоту, як1 змiшувались у певнiй пропорцп з повирям для створення необхвдно! температури (-70° С). Заморожуванню пвдлягали розчини плазми риби масою 25 г, як помщали в спецiальнi пластмасовi емносл цилшдрично! форми та занурювали в калориметр iз заданою ввд'емною температурою середовища. Процес заморожування вважався зашнченим пiсля досягнення всерединi дослiджуваного зразка температури, рiвнiй температурi середовища. Шсля цього моменту здiйснювали процес розморожування розчинiв шляхом встановлення в камерi калориметра температури навколишнього середовища. Експеримент вважали завершеним пiсля досягнення температури зразка 20±2°С. Здiйснювали контроль температури в зразку та температури вхщно! i вихщно! з камери калориметра сумiшi повiтря та азоту. Реестрацш температур проводили за допомогою хромель-копельових термопар, електрорушiйну силу яких визначали цифровим потенцюметром, з'еднаним з портом ПК. Статистичну обробку i апроксимацш бази даних проводили за допомогою програмного засобу Mathcad 14.
Як ввдомо, всi чистi речовини характеризуются певною чiтко визначеною температурою замерзання. У розчинах волога разом з шшими компонентами утворюе евтектичну сумш. Присутнiсть розчинено! речовини знижуе температуру замерзання розчину, тому вони замерзають при бiльш низьких температурах, ашж чистi розчинники. Бiльш низька температура замерзання розчину пояснюеться тим, що за цих умов одночасно можуть юнувати тверда та рщка фази дано! речовини [3]. Так при заморожуванш розчину деяка частина води вимерзае, в результап чого утворюеться рвдина б№ш високо! концентрацп та кристали льоду.
В результатi заморожування дослщжуваних розчинiв плазми риби були визначеш дiапазони кристалiзацi!' та рекристалiзацi! виморожено! вологи (табл. 1).
Таблиця 1
Основш характеристики процесу заморожування та на^вання розчинiв рибно! плазми
tзам., °С тн, г Змiна тн, % 1-й дiапазон кристалл. вимор. вологи, °С 2-й дiапазон кристал. вимор. вологи, °С 1-й дiапазон плавл. вимор. вологи, °С 2-й дiапазон плавл.вимор. вологи, °С Масова частка вимор. вологи, %
-70 25 0 -0,2_-8,3 -45,9^-49,5 -4,3...-0,5 -17,2.-10,9 98
Таким чином, експериментально було встановлено, що дослщжуваш зразки мали два дiапазони кристалiзацi! та рекристалiзацi!' виморожено! вологи.
При температурах, яш близькi до крюскошчно! та нижче, утворенi кристали льоду практично не мютять розчинених речовин, тому при зниженш температури однакова кшьшсть розчинених речовин приходиться на меншу к1льк1сть води; вiдповiдно, концентра^ розчину п1двищуеться i температура його
знижуеться. Це призводить до того, що вода в розчиш виморожуеться поступово при зниженш температури.
Так температура кристалiзацi! виморожено! вологи в дослiджуваних розчинах змiщуеться в область бiльш низьких температур (-8,3° С), що пов'язано з впливом органiчних та неорганiчних компоненпв, як1 знаходяться в розчинi.
Як ввдомо, метод, яким вимiрюють зниження температури замерзания розчинiв, називають крюскошею [4]. Таким чином, проведенi крюскошчш дослвдження надали можливiсть визначити за другим законом Рауля [5] середню молярну масу розчинених речовин, яш спричиняють змiщення температури кристалiзацi! води в область бшьш низьких температур. Вшповщно до цього закону:
ДТ = к ■ В = к^, (1)
т
де АТ - зниження температури замерзання розчину, В - молярнiсть розчину, моль/кг; к - крюскошчна стала, кг/К; g - число грам розчинено! речовини в G г розчинника, ц - молярна маса розчинено! речовини.
Величину крюскотчно! стало! можна визначити за емпiричною формулою:
к = . (2) и ■ г
де Тд - температура затвердшня розчину, г - теплота кристалiзацi!, г = 33,3-104 Дж/кг.
З формули (1) визначаеться молярна маса речовин:
к ■ g
т =—, (3)
ДТ
Середню молярну масу можна визначити, як:
п
2 т
т = ^п—, (4)
1=1 1
де, т. - маса ьго компонента, V. - число молей ьго компонента.
1 1
Звщси видно, що ц буде залежати вщ мольно! частки компонента в сумш^ Я.Г. Вант-Гофф зробив висновок стосовно того, що розчини електролтв завжди поводять себе так, шби вони мiстять бiльше частинок розчинено! речовини, ан1ж випливае з аналггично! концентрацi!: п1двищення температури кипiння, зниження температури замерзання, осмотичний тиск для них завжди бшьший, у порiвняннi з розрахованим. Для врахування цих вщхилень Вант-Гофф внiс у рiвняння (3) для розчинiв електролiтiв поправку - iзотонiчний коефiцiент i (фактор Вант-Гоффа). Це деякий безрозмiрний параметр, який пов'язаний зi ступенем дисощацп молекул в розчинi, тобто який враховуе в1дносну змiну кiлькостi часточок за рахунок дисоцiацi! [6]. Тому, визначена за цим законом величина ц в проведених досл1дженнях мютить в бiльшiй мiрi якiсну шформацш (сигнатуру), нiж iнформацiю про абсолютну величину ц.
Розрахована за формулою (2) та (3) крiоскопiчна стала та молярна маса розчинених речовин у розчинах плазми риби становить 20±5 та 420±85 г/моль ввдповщно. Отримаш експериментальнi данi свiдчать про наявшсть в розчинi високомолекулярних сполук, головним чином розчинних бiлкiв. Очевидно, це обумовлено тим, що молекули цих речовин, яш входять до складу плазми рiчкового карася, сильно зв'язаш мiж собою i тому в результап багаторазового заморожування та центрифугування повнiстю не видаляються.
Висновки. У ходi проведених дослiджень за допомогою низькотемпературного калориметру та статистично! обробки даних встановленi дiапазони кристалiзацi! та шльшсть виморожено! вологи досл1джуваних зразшв рибно! плазми. Встановлено, що незначний вмют розчинених речовин спричиняе змщення температур кристалiзацi! у бiк бшьш низьких температур. За допомогою другого закону Рауля розраховаш молярш частки розчинених речовин. Отримаш даш можна використовувати як сигнатуру (якiсний показник) щд час проведення експертизи заморожених рибних товарiв, а також у якосл методiв експрес-аналiзу.
Л1ТЕРАТУРА:
1. Данилов М.М. Товароведение рыбы и рыбных товаров. - М.: Экономика, 1975. - 254 с.
2. Пат. 13953 Укра!на, МПК А/23 L 1/00. Пристрш для визначення шлькосп вiльно! та зв'язано! вологи при температурах, близьких до температури рщкого азоту / Одарченко А. М., Одарченко Д. М.,
Погожих М. I. - № 200511091 ; заявл. 23.11.2005 ; опубл. 17.04.2006, Бюл. № 4.
3. Физическая химия : в 2 кн. / под ред. К.С. Краснова. - 3-е изд., испр. - М.: Высшая школа, 2001. - 512 с.
4. Физическая химия : 2 кн. Кн. 1. Строение вещества. Термодинамика : учеб. для вузов/ К.С. Краснов, Н.К. Воробьев, И.Н. Годнев [и др.]. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1995. -512 с.
5. Стромберг А.Г.,Семченко Д.П. Физическая химия. - М.: Высшая школа, 1999. - 527 с.
6. Основы физической химии. Теория и задачи : учеб. пособие для вузов / В.В. Еремин, С.И. Каргов, И.А. Успенская [и др.]. - М.: Издательство «Экзамен», 2005. - 480 с. - (Серия «Классический университетский учебник»)
ДАРЧЕНКО Дмитро Миколайович - канд. техн. наук, доцент кафедри товарознавства, управлення яшстю та еколопчно! безпеки Харшвського державного ушверситету харчування та торпвлг
Науковi штереси:
- заморожування харчових продукпв та сировини;
- фiзичнi явища та процеси, що вщбуваються у харчових продуктах
