CC BY
5
УДК 664.34
Ромашко 1.С., к.т.н., ([email protected]), Ощипок 1.М., д.т.н., професор ©
Лье1еський нащональний утеерситет еетеринарног медицины та бютехнологт
iмет С.З.Гжицького
МЕТОДИКА ВСТАНОВЛЕННЯ ДИСПЕРСНОГО СКЛАДУ МАЙОНЕЗНО1 ЕМУЛЬСП
Запропоноеано методику еизначення ступеня дисперсностi майонезу та естаноелення дисперсного складу майонезног емульсп.
Ключовi слова: майонез, емульЫя, седиментащя, дисперсний аналiз.
Сьогодш одним i3 найпоширешших соуав, що виготовляються в промислових масштабах, е майонез як емульая прямого типу . Рослинна олiя в майонезах перебувае у диспергованому сташ, що тдвищуе !! засвоюванiсть i харчову щншсть.
Емульсiя характеризуеться дисперснiстю, що вимiрюеться дiаметром d емульгованих частин рщини або оберненою величиною D = 1/d. Крiм того, дисперснiсть емульсп можна визначати питомою мiжфазною поверхнею, яка дорiвнюе вiдношенню загально! поверхш мiж фазами S до об'ему дисперсно! фази V. Припустивши, що частинки дисперсно! фази емульсп мають кулеподiбну форму, величину одиницi поверхш розд^ фаз можна обчислити за формулою:
Эпит = S / V = 4 яг2 / [(4/3) яг3] = 3/r = 6/d ,
тобто питома мiжфазна поверхня емульсп обернено пропорцiйна розмiру (г) диспергованих глобул. Чим менший розмiр диспергованих частинок, тим важче руйнуеться емульсiя, оскiльки за рахунок збiльшення мiжфазно!' поверхнi посилюеться вплив стабЫзуючого чинника природних емульгаторiв.
Дисперсш системи дуже рiдко складаються з частинок однакового розмiру. Природнi емульсш, суспензп, пiни, коло!днi розчини е полщисперсними системами. 1снуе кiлька експериментальних методiв визначення дисперсного складу емульсп. Найчастше використовують мiкроскопiчний та седиментацшний методи аналiзу. Як правило, перевагу надають седиментацiйному методу [2], оскшьки при аналiзi емульсiй мiкроскопiчним методом вимiрювання проводиться на дуже маленьких дшянках, обмежених полем бачення мжроскопа. Крiм того, в тонкому шарi рiдина швидко випаровуеться, а глобули води деформуються накривним склом. Це збшьшуе похибку вимiрювання для даного методу i е причиною порiвняно нижчо! точностi мiкроскопiчного аналiзу.
Метод седиментацшного аналiзу дисперсностi емульсiй, розроблений Н.А. Ф^ровським, полягае у вимiрюваннi швидкостi осiдання (або спливання) диспергованих частинок, яка залежить вiд !х величини. Розрахунок
© Ромашко 1.С., Ощипок 1.М., 2009
305
дисперсност ведуть, виходячи з формули Стокса. Якщо виразити швидюсть осщання частинок як вщношення висоти h (см) до часу т (с) осiдання i визначити И дослiдним шляхом, то радiус глобул емульсшно! води можна розрахувати за формулою:
г = V 9^ / [2gт (D - d)] ,
де г - радiус частинок, см;
^ - динамiчна в'язкiсть дисперсiйного середовища, г/(смс);
h - висота осiдання частинок, см;
g - прискорення вшьного падiння, см/с2;
т - час осщання частинок, с;
D - густина дисперсно! фази, г/см3;
d - густина дисперсшного середовища, г/см3.
Точшсть визначення дисперсностi цим методом залежить вiд умов виконання ан^зу. Необхiдно врахувати, що для частинок, радiус яких менший 50 ммк i бiльший 100 мк, спостер^аеться вiдхилення вiд закону Стокса. Розрахунок радiуса частинки за рiвнянням Стокса, передбачае виконання певних умов:
• дисперсна система повинна бути розведеною, щоб частинки дисперсно! фази осаджувалися незалежно одна вщ одно!;
• оскiльки у реальних системах частинки дисперсно! фази не мають сферично! форми, застосовують поняття „е^валентного радiуса" - це радiус уявно! сферично! частинки, яка осщае з такою ж швидкстю, що i реальна частинка дослщжувано! суспензi!.
Для проведення експерименту дослщжувану пробу майонезно! емульсi! прямого типу необхщно розбавити дистильованою водою так, щоб концентращя емульсi! не перевищувала 2,5 %, перемiшати i налити у склянку дiаметром 40-45 мм та висотою 100-120 мм. Аналiз проводять з використанням торсiйних ваг, до коромисла яких пщвшують на тонкш дротинi алюмiнiеву шальку. Рекомендована висота осадження 90-110 мм (вщ менiска емульсi! до дна шальки). Пiсля припинення коливань, викликаних зануренням шальки у розбавлену емульсiю, включають секундомiр i фiксують перше значення на шкалi ваг, що вщповщае вазi шальки без олiйно! фази. Наступш замiри проводять спочатку через кожш 30 с, потiм поступово iнтервал мiж замiрами збiльшують до 1, 2, 5, 10, 20 i 40 хв. Записи продовжують до моменту, коли впродовж 30 хв. покази ваги залишатимуться незмшними. Пщ час проведення аналiзу треба слщкувати, щоб прилад не зазнавав струшування та термiчного впливу. На основi одержаних даних будують седиментацшну криву осiдання за певний час. Ордината кожно! точки побудовано! криво! е кшьюсним виразом тiе! частини води, яка осша до даного моменту. Щоб уникнути довiльностi у виборi точок в процесi обробки експериментальних даних, доцiльним е застосування анал^ичного способу вираження iнтегрально! та диференцшно! функцiй розподiлу частинок дисперсно! фази у дисперсшному середовищi. За цим способом на основi отриманих результатiв, знаючи загальну кiлькiсть
306
дисперсное' фгзи i використовуючи рiвняння дотичнох' до кривое' седиментаци, можнa побyдyвaти iнтегрaльнy тa диференцiйнy криву розподiлy чaстинок рiзного дiaметрy для конкретноï полiдисперсноï емульси. Зaгaльнy кiлькiсть (100 %) зaемyльговaноï олiï визнaчaють попередньо, центрифyгyвaнням того ж зргзга емульси, розбaвленоï дистильовaною водою, зi швидкiстю 5000 об/xß. впродовж 5 xв.
Зaдaчa дослщження полягae у побyдовi iнтегрaльноï тa диференцiйноï кривиx розподiлy чaстинок дисперсноï фгзи зa рaдiyсaми. Згiдно з цим методом [2], процес седиментaцiï описуеться рiвнянням:
Q = QmT/(T+T0) = aQm ,
де Qm - констaнтa, %;
т0 - чaс половинноï седиментaцiï, xß. (при т = т0 Q = Qm/2).
Перетворивши це рiвняння в лшшну форму, отримaeмо:
т/Q = VQm + т/Qm .
Якщо у формyлi Стоксa виргзити лшшну швидюсть осiдaння чaстинки як вщношення висоти осiдaння до чaсy i об'едтати постiйнi величини в констaнтy К (см^с), то:
r2 = K (h/^) , К = 9rçh / [2g (D-d)] = 4,59-10-3 ф /(D-d) .
Дaлi будують криву осiдaння в координaтax Q = f(т) i спрямлену криву в координaтax т/Q = Дт). З остaнньоï грaфiчно визнaчaють констaнти Qm (зa котaнгенсом кyтa нaxилy прямо].) i т0 ^a вiдрiзком, що вiдсiкae прямa та ос ординaт):
tg а = 1/Qm , т0 = Qm . Розрaxовyють констaнтy дисперсностi r0 (см)
r0 = /К/( 60т0) i знaxодять знaчення основниx рaдiyсiв:
rmin = Г0 Л/0,1 ß- 1 , ( ß= ~4Qm ),
де rnom = r0 / 2,24 , 2,24 - безрозмiрнa констaнтa, rmax = 3 r0 , 3 - безрозмiрнa констaнтa.
Вибирaють кiлькa довшьнж знaчень рaдiyсiв в межax вщ rmin до rmax i розрaxовyють ординaти точок iнтегрaльноï тa диференцiйноï кривиx розподiлy, використовуючи допомiжнi з^ежнос^.
Прийнявши Q0 = 100 %, розрaxовyють rmin , rnom тa rmax . Ha основi резyльтaтiв aнaлiзy будують кривi розподiлy чaстинок зa розмiрaми, якi дозволяють визтачити вмiст фрaкцiï (рис.). Iнтегрaльнa ^ma розподiлy (рис. (a)) покaзye вмкт фрaкцiï у вiдсоткax вiд будь-якого дaного розмiрy до мaксимaльного розмiрy чaстинок у системi.
307
Бшьш наочне уявлення про розподш частинок за розмiрами дае диференцшна крива розподiлу (рис. (б)). Вона демонструе залежшсть маси частинок (у вщсотках вiд ydeï маси речовини), радiус яких лежить в штерв^ (rn+1 - rn), вiд радiуса. Розташування максимуму на кривiй вказуе радiус частинок, яю в данiй суспензiï мiстяться у максимальнш кiлькостi. Чим менше вiдрiзняеться rmin вiд rmax i чим вищий максимум на диференцiйнiй кривш розподшу, тим ближче суспенз1я до монодисперсно!.
Q %
100
тЩ
кг
rsr i
сер.
а) б)
Рис. - 1нтегральна(а) i днференцшна(б) крив1 розпод1лу частинок полiднсперсноï снстемн за радiусамн
Дана методика дослщжень буде використана для ощнки структурно-механiчних властивостей майонезу i отримання найбшьш повного уявлення про яюсть продукцiï з врахуванням впливу термiчних, механiчних та iнших чинниюв на поведiнку продукту пiд час його виробництва, транспортування i збер^ання.
Лiтература:
1. Борисенко Е. В. Физико-химические основы производства эмульсий [Текст] / Е. В. Борисенко, Ю. А. Алексеева, С. А. Климова // Пищевые ингредиенты, сырье и добавки. - 2002. - № 2. - С. 14-16.
2. Урьев, Н. Б. Пищевые дисперсные системы. Физико-химические основы интенсификации технологических процессов [Текст] / Н. Б. Урьев, М. А. Талейсник. □ М.: Агропромиздат, 1985. - 296 с.
3. Фролов Ю. Г. Курс коллоидной химии. М.: Химия, 1989. - 462 с.
Summary Romashko I.S., Oshchypok I.M. Lviv national university of veterinary medicine and biotechnology of the name of
S.Z.Grzyckiy, Lviv, Ukraine METHOD OF ESTABLISHMENT OF DISPERSION COMPOSITION OF MAYONNAISE EMULSION The method of determination of degree of dispersion of mayonnaise and establishment of dispersion composition of mayonnaise emulsion is offered. Key words: mayonnaise, emulsion, sedimentation, dispersion analysis.
Стаття надшшла до редакцИ' 1.09.2009
308
