Научная статья на тему 'Определение оптимальных параметров извлечения связанного крахмала из картофельной пульпы воздействием ультразвуковыми колебаниями'

Определение оптимальных параметров извлечения связанного крахмала из картофельной пульпы воздействием ультразвуковыми колебаниями Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
84
35
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
картофель / картофельная пульпа / крахмал / резонансная частота / ультразвуковая обработка / ultrasonic processing / starch / potatoes / resonant frequency / potato pulp

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Гольдштейн Владимир Георгиевич, Ковалёнок Владимир Александрович, Носовская Лилия Петровна, Плотников Анатолий Архипович, Адикаева Лариса Владимировна

Исследование извлечения связанного крахмала из измельченного картофеля проводили с применением ультразвукового устройства серии GENERUS. Мытый картофель измельчали на лабораторной картофелетерке, представляющей собой уменьшенную модель производственной картофелетерки. Полученные образцы измельченной картофельной пульпы объемом 3 л подвергали обработке ультразвуком в емкости, ко дну которой был на резьбовом соединении прикреплен магнитостриктор. В отобранных пробах определяли СВ, общий и связанный крахмал. По разнице показателей общего и связанного крахмала определяли свободный крахмал в обработанной пульпе. Обработка данных результатов проводилась с использованием программ Statatistica 12.5. и TableCurve 2D. По результатам, полученным при проведении исследований, установлено, что существенное влияние на количество извлеченного крахмала из мезги оказывают резонансная частота и продолжительность обработки. Влиянием таких факторов, как количество импульсов и скважность пачек, в исследуемом диапазоне их изменения можно пренебречь. Оптимальным параметром процесса обработки измельченной на картофелетерке картофельной пульпы является продолжительность процесса 18–20 мин при резонансной частоте 18,28 кГц. Окончательно уравнение для определения количества извлеченного связанного крахмала (d) из измельченной картофельной пульпы имеет вид: где d – массовая доля извлеченного связаннного крахмала (% СВ мезги), rf – частота (кГц), t – продолжительность обработки (мин). Коэффициент корреляции уравнения R=0.9744, то есть данное уравнение адекватно описывает процесс извлечения связанного крахмала из мезги от влияющих факторов. Применение ультразвуковой обработки картофельной пульпы позволяет дополнительно извлечь 0,8–0,9 % крахмала, содержащегося в пульпе.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Гольдштейн Владимир Георгиевич, Ковалёнок Владимир Александрович, Носовская Лилия Петровна, Плотников Анатолий Архипович, Адикаева Лариса Владимировна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Determination of the optimal parameters of extraction of bound starch from potato pulp by exposure to ultrasonic vibrations

The study of the extraction of bound starch from shredded potatoes was performed using an ultrasonic device of the GENERUS series. The washed potatoes were ground in a laboratory potato machine, which is a reduced model of the production potato machine. The obtained samples of crushed potato pulp with a volume of 3 l were subjected to sonication in a container, to the bottom of which, a magnetostrictor was attached to the threaded connection. In samples taken, DM, total and bound starch were determined. The difference in total and bound starch was used to determine free starch in the treated pulp. Data processing of the results was carried out using the programs Statatistica 12.5 and TableCurve 2D. According to the results obtained during the research, it was found that the resonant frequency and the duration of processing have a significant effect on the amount of extracted starch from the pulp. The influence of such factors as the number of pulses and the porosity of packs in the studied range of their changes can be neglected. The optimal process parameters for the processing of potato pulp crushed in potato potatoes is the duration of the process 18–20 minutes at a resonant frequency of 18.28 kHz. The final equation for determining the amount of extracted bound starch (d) from shredded potato pulp is: where d – is the mass fraction of recovered cohesive starch (% DM of the pulp); rf – is the frequency (kHz); t – is the processing time (min). The correlation coefficient of this equation R=0.9744. This equation adequately describes the process of extracting bound starch from the pulp from influencing factors. The use of ultrasonic processing of potato pulp allows you to additionally remove 0.8–0.9 % of the starch contained in the potato pulp.

Текст научной работы на тему «Определение оптимальных параметров извлечения связанного крахмала из картофельной пульпы воздействием ультразвуковыми колебаниями»

УДК 664.2:620.1(045) DOI: 10.24411/0235-2486-2019-10164

Определение оптимальных параметров извлечения связанного крахмала из картофельной пульпы воздействием ультразвуковыми колебаниями

В. Г. Гольдштейн*, канд. техн. наук; В.А. Ковалёнок, д-р техн. наук, профессор; Л.П. Носовская; А.А. Плотников; Л.В. Адикаева

ВНИИ крахмалопродуктов - филиал ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова РАН, Московская обл., пос. Красково

Дата поступления в редакцию 12.07.2019 * 6919486@mail.ru

Дата принятия в печать 31.10.2019 © Гольдштейн В.Г., Ковалёнок В.А., Носовская Л.П., Плотников А.А., Адикаева Л.В., 2019

Реферат

Исследование извлечения связанного крахмала из измельченного картофеля проводили с применением ультразвукового устройства серии GENERUS. Мытый картофель измельчали на лабораторной картофелетерке, представляющей собой уменьшенную модель производственной картофелетерки. Полученные образцы измельченной картофельной пульпы объемом 3 л подвергали обработке ультразвуком в емкости, ко дну которой был на резьбовом соединении прикреплен магнитостриктор. В отобранных пробах определяли СВ, общий и связанный крахмал. По разнице показателей общего и связанного крахмала определяли свободный крахмал в обработанной пульпе. Обработка данных результатов проводилась с использованием программ Statatistica 12.5. и TableCurve 2D. По результатам, полученным при проведении исследований, установлено, что существенное влияние на количество извлеченного крахмала из мезги оказывают резонансная частота и продолжительность обработки. Влиянием таких факторов, как количество импульсов и скважность пачек, в исследуемом диапазоне их изменения можно пренебречь. Оптимальным параметром процесса обработки измельченной на картофелетерке картофельной пульпы является продолжительность процесса 18-20 мин при резонансной частоте 18,28 кГц. Окончательно уравнение для определения количества извлеченного связанного крахмала (d) из измельченной картофельной

. 3.5569(0.0z9+0.7897e-46137'(~ls;!,+rni) . ...

пульпы имеет вид: d =-1-ндзе+тбичч'-1- где ~~ массовая доля извлеченного связаннного крахмала (% СВ

мезги), rf - частота (кГц), t - продолжительность обработки (мин). Коэффициент корреляции уравнения R=0.9744, то есть данное уравнение адекватно описывает процесс извлечения связанного крахмала из мезги от влияющих факторов. Применение ультразвуковой обработки картофельной пульпы позволяет дополнительно извлечь 0,8-0,9% крахмала, содержащегося в пульпе.

Ключевые слова

картофель, картофельная пульпа, крахмал, резонансная частота, ультразвуковая обработка Для цитирования

Гольдштейн В.Г., Ковалёнок В.А., Носовская Л.П., Плотников А.А., Адикаева Л.В. (2019) Определение оптимальных параметров извлечения связанного крахмала из картофельной пульпы воздействием ультразвуковыми колебаниями // Пищевая промышленность. 2019. № 10. С. 76-80.

Determination of the optimal parameters of extraction of bound starch from potato pulp by exposure to ultrasonic vibrations

V. G. Goldstein, Candidate of Technical Sciences; V. A. Kovalenok, Doctor of Technical Sciences, Professor; L.P. Nosovskaya; A.A. Plotnikov; L. V. Adikaeva

All-Russian Research Institute of Starch Products - a branch of the Federal Science Center of Food Systems V.M. Gorbatov RAS, Moscow region, Kraskovo

Received: July 12, 2019 * 6919486@mail.ru

Accepted: October 31, 2019 © Goldstein V.G., Kovalenok V.A., Nosovskaya L.P., Plotnikov A.A., Adikaeva L.V., 2019

Abstract

The study of the extraction of bound starch from shredded potatoes was performed using an ultrasonic device of the GENERUS series. The washed potatoes were ground in a laboratory potato machine, which is a reduced model of the production potato machine. The obtained samples of crushed potato pulp with a volume of 3 l were subjected to sonication in a container, to the bottom of which, a magnetostrictor was attached to the threaded connection. In samples taken, DM, total and bound starch were determined. The difference in total and bound starch was used to determine free starch in the treated pulp. Data processing of the results was carried out using the programs Statatistica 12.5 and TableCurve 2D. According to the results obtained during the research, it was found that the resonant frequency and the duration of processing have a significant effect on the amount of extracted starch from the pulp. The influence of such factors as the number of pulses and the porosity of packs in the studied range of their changes can be neglected. The optimal process parameters for the processing of potato pulp crushed in potato potatoes is the duration of the process 18-20 minutes at a resonant frequency of 18.28 kHz. The final equation for determining the amount of extracted bound

3 5S69rCO 029+0 7897e~4,6137 (~ 15

starch (d) from shredded potato pulp is: d = —-——344fi+16(ltJjJ-i-- where d - is the mass fraction of recovered cohesive

starch (% DM of the pulp); rf - is the frequency (kHz); t - is the processing time (min). The correlation coefficient of this equation R=0.9744. This equation adequately describes the process of extracting bound starch from the pulp from influencing factors. The use of ultrasonic processing of potato pulp allows you to additionally remove 0.8-0.9% of the starch contained in the potato pulp.

Key words

ultrasonic processing, starch, potatoes, resonant frequency, potato pulp For citation

Goldstein V.G., Kovalenok V.A., Nosovskaya L.P., PlotnikovA.A., Adikaeva L.V. (2019) Determination of the optimal parameters of extraction of bound starch from potato pulp by exposure to ultrasonic vibrations // Food processing industry = Pischevaya promyshlennost'. 2019. № 10. P. 76-80.

Введение. В пищевой промышленности применение ультразвуковой техники дает значимый эффект в целом ряде технологических процессов, в том числе для стерилизации, пастеризации и дезинфекции продуктов. Благодаря ультразвуковым колебаниям повышается качество пищевых продуктов и интенсифицируются (улучшаются) технологические процессы их изготовления. Рядом исследований установлено, что ультразвуковые колебания способны изменять агрегатное состояние вещества, диспергировать, эмульгировать его, изменять скорость диффузии, кристаллизации и растворение веществ, активизировать реакции, интенсифицировать технологические процессы.

Выход крахмала зависит главным образом от крахмалистости картофеля и потерь с мезгой. Применение ультразвука в технологических линиях производства крахмала позволяет уменьшить потери крахмала с мезгой [1].

Ультразвуковая обработка образует в обрабатываемой жидкости области пониженного и повышенного давления. В ходе цикла низкого давления ультразвуковые волны высокой интенсивности создают в жидкости небольшие вакуумные пузырьки, или пустоты. Это явление называется «кавитацией». Разрыв кавитаци-онных пузырьков вызывает образование гидродинамических сил трения большого значения, приводит к накоплению энергии (до 5000 К) и давления (до 1000 атм), которые вызывают турбулентность и очень большие волны энергии сдвига в зоне кавитации.

Данные силы способны расщеплять волокнистые и целлюлозные материалы на тонкие частицы, а также разрушать стенки клеток. Благодаря этому внутриклеточные вещества в большом количестве высвобождаются и попадают в жидкость.

Воздействие ультразвука может привести также к модификации крахмала. В результате ультразвукового воздействия крахмальные суспензии клейстеризуются при более низких температурах, при этом раствор получается более однородным, с пониженной вязкостью и большей прозрачностью. После остывания он реорганизуется в более пластичный студень, который обладает нейтральными вкусом и запахом [2]. Предложен новый метод модификации тапиокового крахмала с помощью ультразвука мощностью 400 Вт. Обработка суспензии крахмала в течение 10, 20 и 30 мин привела к модификации крахмала, увеличились растворимость крахмала и влагопо-глощающая способность [3].

Проведены исследования по обработке ультразвуком суспензии кукурузного крахмала при частоте 24 кГц при интенсивности 34, 55 и 73 Вт/см2 и продолжительности 15 и 30 мин. Установлено, что кавитация, вызываемая ультразвуком, приводит к модификации гранул крахмала, увеличивает растворимость крахмала в воде при 20 °С и снижает температуру желатинизации крахмала [4, 5].

В результате исследования влияния ультразвуковой обработки 5%-ной суспен-

зии рисового крахмала определена зависимость продолжительности обработки суспензии на температуру суспензии, теплофизические характеристики и ретро-градацию крахмала. Установлено влияние интенсивности ультразвуковой обработки на желирование крахмала, изменение его теплофизических характеристик. Микрография показала влияние ультразвука на структуру и размер гранул крахмала. Обработка ультразвуком механически повреждает гранулы крахмала за счет схло-пывания кавитационных пузырьков [6]. Обработка суспензии кукурузного крахмала ультразвуком в диапазоне частот 1520 кГц или выше является одним из физических методов модификации крахмала. Этот процесс, в отличие от химических методов, считается экологически чистым, поскольку позволяет сократить использование химических веществ. Предложены оптимальные параметры ультразвуковой обработки кукурузного крахмала: гидромодуль - 1:1, продолжительность -30 мин, температура - 50 °С, мощность ультразвукового генератора - 480 Вт. При такой обработке увеличиваются растворимость крахмала и прозрачность крахмального клейстера [7].

Кукурузный крахмал, суспендированный в растворе этанола, обрабатывали двухчастотным ультразвуком (Ори) и одночастотным ультразвуком (Бри). Результаты показали, что прозрачность крахмала, обработанного двухчастотным ультразвуком (йри), улучшилась на 26,94 и 31,70% соответственно по сравнению с одночастотным (Бри). Твердость, хрупкость, упругость, адгезия гранул крахмала и энтальпия уменьшались с увеличением частоты ультразвуковой обработки. Исследователи установили, что обработка двухчастотным ультразвуком по сравнению с одночастотным вызывает снижение кристалличности крахмала [8].

Увеличение растворимости, набухания и изменение реологии отмечаются при обработке ультразвуком крахмала маниоки. При продолжительности обработки 10 и 20 мин, при соотношении крахмал:вода 1:1 и 1:2 морозостойкость крахмала улучшалась по сравнению с на-тивным крахмалом маниоки [9].

Установлено, что применение ультразвуковой обработки на процесс разваривания крахмалсодержащего сырья позволяет снизить теплоэнергозатраты на производство спирта [10].

Определено, что при воздействии ультразвука на картофель перед бланши-ровкой он в течение 5 мин сохраняет картофельный крахмал от разрушения [11]. Эффективность ультразвукового воздействия на картофельный крахмал была оценена измерением изменений вязкости и эмульгирующей способности крахмальных клейстеров. Полученные результаты свидетельствуют об уменьшении вязкости картофельных крахмальных клейстеров после желатинизации под воздействием ультразвука. Эмульгирующая способность у образцов, обработанных ультразвуком, выше в 2-3 раза - это свидетельство

того, что изменяются физико-химические параметры, а именно структура и размеры крахмальных зерен, что приводит к повышению их гомогенности, снижению молекулярной массы [12].

Изучением влияния ультразвуковой обработки на свойства крахмала из сладкого картофеля и пленок, выработанных на основе этого крахмала, установлено, что термограммы энтальпии желатинизации обработанного ультразвуком крахмала были ниже, чем у необработанного образца. С увеличением амплитуды ультразвука с 40 до 70% энтальпия плавления (АН) комплекса включения постепенно уменьшалась. Ультразвуковая обработка привела к снижению шероховатости поверхности. Пленки с ультразвуковой обработкой демонстрировали более высокое пропускание света, более низкое удлинение при разрыве, более высокую прочность на разрыв и лучшие влаго-барьерные свойства, чем пленки без ультразвуковой обработки.

Исследовано влияние ультразвуковой предварительной обработки на выход и функциональные свойства крахмала Таро. Выход крахмала при ультразвуковой обработке варьировал от 17,45 до 18,97% по сравнению с 15,29% обычным способом. Самый высокий выход - 18,97% -был получен при продолжительности обработки 10 мин с амплитудой 50 %о. В полученном крахмале наблюдалось значительное увеличение степени набухания и растворимости в водных растворах. Установлено, что морозостойкость ультразвуком экстрагированных крахмалов лучше по сравнению с крахмалом, экстрагированным обычным способом, что делает их пригодными для пищевых продуктов, подвергнутых охлаждению. Ультразвуковая обработка привела к снижению шероховатости поверхности пленки при анализе атомно-силовой микроскопии. Пленки с ультразвуковой обработкой демонстрировали более высокое пропускание света, более низкое удлинение при разрыве, более высокую прочность на разрыв и лучшие свойства влагобарьера, чем пленки без ультразвуковой обработки [13, 14].

При ультразвуковой обработке водной суспензии крахмала размеры крахмальных гранул могут уменьшаться до размеров кавитационных пузырьков [15]. Результаты показали, что ультразвуковая обработка суспензии крахмала в воде и при низкой температуре в течение 75 мин приводит к образованию наночастиц крахмала размером от 30 до 100 нм [16].

Предполагается, что повреждение гранул крахмала, вызванное ультразвуком, приходится на радиальную поверхность гранул, а степень повреждения зависит от продолжительности обработки и может уменьшаться при увеличении концентрации суспензии [17].

Цель исследования: определить оптимальные параметры обработки ультразвуком картофельной пульпы с целью высвобождения связанного крахмала.

План проведения эксперимента: исследование влияния ультразвуковой обработки картофельной пульпы после измельчения на картофельной терке на извлечение

крахмала

№ п / п Резонансная частота, кГц (rf) Количество импульсов, шт. (Qp) Скважистость (скорость) пачек, Гц (V) Продолжительность обработки, мин (t) А между исходным связанным крахмалом в кашке и связанным крахмалом в мезге после обработки, % (Дэ)

1 18,0 60 3,125 10 0,5

2 18,0 90 3,9 20 0,6

3 18,0 120 4,7 30 0,6

4 18,0 150 5,46 40 0,5

5 18,0 180 6,25 50 0,7

6 18,5 60 3,9 30 0,7

7 18,5 90 4,7 40 0,7

8 18,5 120 5,46 50 0,6

9 18,5 150 6,25 10 0,6

10 18,5 180 3,125 20 0,7

11 19,0 60 4,7 50 0,1

12 19,0 90 5,46 10 0,1

13 19,0 120 6,25 20 0,1

14 19,0 150 3,125 30 0,1

15 19,0 180 3,9 40 0,1

16 19,5 60 5,46 20 0,1

17 19,5 90 6,25 30 0,1

18 19,5 120 3,125 40 0,1

19 19,5 150 3,9 50 0,0

20 19,5 180 4,7 10 0,0

21 20,0 60 6,25 40 0,0

22 20,0 90 3,125 50 0,0

23 20,0 120 3,9 10 0,0

24 20,0 150 4,7 20 0,0

25 20,0 180 5,46 30 0,0

Материалы и методы исследования.

Материалы: картофель, картофельная пульпа, полученная в результате переработки картофеля в лабораторных условиях на лабораторной картофельной терке.

Методы исследования: определение крахмала - по ГОСТ 7194-81 «Картофель свежий. Правила приемки и методы определения качества».

Исследования проводились с учетом требований международной организации по стандартизации ISO (ИСО): массовая доля влаги (ГОСТ 13586); массовая доля крахмала (ГОСТ 10845) - с использованием поляриметра Polartronic-N.

Устройство ультразвуковое серии GENERUS (рис. 1) состоит из генератора, кабельной сети и магнитострикционных преобразователей (излучателей ультразвука).

Математическая обработка результатов осуществлялась по программам Statatistica 12.5 и TableCurve 2D.

Приготовление модельных растворов картофельной пульпы. Мытый картофель измельчали на лабораторной картофелетерке, представляющей собой уменьшенную модель производственной картофелетерки. Полученные образцы измельченной картофельной пульпы объемом 3 л подвергали обработке ультразвуком в емкости, ко дну которой был прикреплен на резьбовом соединении магнитостриктор.

В отобранных пробах определяли СВ, общий и связанный крахмал. По разнице показателей общего и связанного крахмала определяли свободный крахмал в обработанной пульпе. План эксперимента приведен в таблице.

Результаты и обсуждение. Обработка экспериментальных данных проводилась с использованием программы Statatistica 12.5. Степень влияния каждого фактора на количество измельченного из мезги крахмала наглядно отображается на следующих графиках, приведенных на рис. 2.

Из приведенных зависимостей на рис. 2 видно, что существенное влияние на количество извлеченного крахмала из мезги оказывают резонансная частота rf и продолжительность обработки t. Влиянием таких факторов, как количество импульсов qp и скважность пачек v, в исследуемом

диапазоне можно пренебречь. Уравнение, описывающее процесс изменения с1:

С=а0-г1-г2, (1)

где а0 - неизвестный коэффициент, г1 и г2 - частные эмпирические зависимо-

сти изменения усредненных значений С от соответствующих влияющих факторов ^ и 1, которые приняты в плане проведения эксперимента по методу латинских многоугольников.

Обработка данных результатов проводилась с использованием программы

0.7 0,6 0,5 0,4 ■о 0,3 0,2 0,1 0,0 -0,1

Graph of Main Effects 5 by 5 Greco Latin Square d; Mean = ,280000 Sigma = .290115

л

i i

о - — - ----"о' ,o ; a—a^. ---- i — /^.--^-ö—ö 1 ^

1

\

.....i.....i.....

-e- rfl

■•a. qp| ■G vl

-o- tl

- - - Grand Mean

1352413524 Level

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рис. 2. Частные эмпирические зависимости количества извлеченного крахмала d от влияющих факторов

ТаЫеСигуе 2й. Результаты обработки приведены ниже.

Результаты зависимости извлечения связанного крахмала из измельченной картофельной пульпы от резонансной частоты в пределах от 17 до 20 кГц приведены на рис. 3. Максимальное извлечение связанного крахмала наблюдается в интервале резонансной частоты 18,0-18,5 кГц.

Для (")

Уравнение, описывающее зависимость ("), имеет вид:

I . :.и: ". -■ 1:.':;:г ■ ГЧ: ■ ил -. ' ', | (2)

На рис. 4 показана зависимость извлечения свободного крахмала из картофельной пульпы от продолжительности ультразвуковой обработки. Наблюдается незначительное увеличение извлечения связанного крахмала при продолжительности 3-5 мин, а интенсивное извлечение крахмала возрастает в интервале 7-11 мин и достигает максимума в интервале 15-20 мин.

Для г2=" (1)

Уравнение, описывающее зависимость г2=" (1), имеет вид:

r2=y(3.436+16093-Exp[-t])

(3)

Окончательно уравнение для определения количества извлеченного связанного крахмала (с1) из измельченной картофельной пульпы имеет вид: ^ _ 3,5 569 ■ (0.02 9+0.789 7е~4 613 7' 18,284 ) ^

Коэффициент корреляции данного уравнения К=0.9744, то есть данное уравнение адекватно описывает процесс извлечения связанного крахмала из мезги от влияющих факторов.

На рис. 5 представлена зависимость С="К", 1).

Как видно из приведенного рисунка, эта зависимость от частоты г" имеет вид резонансной кривой и явно выраженный максимум при частоте "=18.28 кГц. Максимальное количество связанного крахмала при применении данного метода извлекается в течение 20 мин обработки. Дальнейшее увеличение продолжительности процесса нецелесообразно.

Следовательно, оптимальными параметрами процесса обработки измельченной на картофелетерке картофельной пульпы является продолжительность процесса 18-20 мин при резонансной частоте 18,28 кГц. Применение ультразвуковой обработки картофельной пульпы позволяет дополнительно извлечь 0,8-0,9% крахмала, содержащегося в картофельной пульпе.

В ходе дальнейших исследований предполагается изучить возможность модификации крахмала при применении ультразвуковой обработки.

Выводы. Определены оптимальные параметры обработки ультразвуком картофельной пульпы, полученной при измельчении картофеля на картофелетер-

+bexp(-0 5((x-c)/d}*2) f2=099554M2 OF Ad| г*2<98218568 FitSMErr-OM 1867Ш Fstal-M512808 a=0029116GM b=0 r8§66218 c-13279332(1-0 32919503

Резонансная частота, г", кГц Рис. 3. Частная эмпирическая зависимость г2 от резонансной частоты г", кГц

г-2=0 9Э4030в OF Adj г* 2=0.99035134 э-3 4360494 Ь=16092 664

0.3' £ -о о.?'-- ГО ГО X & ^ о 0 1 т CD со со о 0 1-со U О) т о о. Рис. --—

V

/ [

1

1 0

1 1

J

4 Частна 0 2 Продолжи я эмпирическая зависимо 0 30 4 тельность обработки 1, мин сть г2 от продолжительности обра D ботки t, мин

ке, для дополнительного извлечения связанного крахмала: продолжительность процесса 18-20 мин при резонансной частоте 18,28 кГц.

Установлено, что существенное влияние на количество извлеченного крахмала из мезги оказывают резонансная частота и продолжительность обработки. Влиянием таких факторов, как количество импульсов и скважность пачек в исследуемом диапазоне, можно пренебречь.

Применение ультразвуковой обработки картофельной пульпы позволяет дополнительно извлечь

0.8-0,9 % крахмала, содержащегося в пульпе.

Авторы выражают благодарность директору ООО «Дженерус» Янкевичу Сергею Владимировичу за предоставленное оборудование для ультразвуковой обработки и непосредственное участие в проведении исследований.

ЛИТЕРАТУРА

1. Афанасьев, В. А. Применение ультразвука в технологических линиях производства крахмала. Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем/ В.А. Афанасьев, С. А. Иритков, А.А. Фошин [и др.] // Материалы XII Всероссийской научно-технической конференции. -Чебоксары: Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова, 2017. -С. 343-348.

2. Руськина, А.А. Модификация крахмала с помощью ультразвукового воздействия как инструмент изменения его технологических характеристик / А.А. Руськина, Н.В. Попова, Д.В. Руськин // Вестник ЮУрГУ. Серия пищевые и биотехнологии. - 2018. - Т. 6. -№ 1. - С. 69-76.

3. Manchun, S. Effect of Ultrasonic Treatment on Physical Properties of Tapioca Starch / S. Manchun, J. Nunthanid, S. Limmatvapirat [et al.] //Advanced Materials Research. - 2012. -V. 506. - P. 294-297.

4. Herceg, I.L. Texture and Pasting Properties of Ultrasonically Treated Corn Starch /

1.L. Herceg, D. Subaric, A.R. Jambrak [ et al.] // Czech Journal of Food Sciences. - 2010. -V. 28. - № 2. - P. 83-93.

5. Jambrak, A.R. Ultrasound effect on physical properties of corn starch/A.R. Jambrak, Z. Herceg, M. BrnCiC [et al.] // Carbohydrate Polymers. - 2010. - V. 79. - № 1. - P. 91100.

6. Shifeng, Yu. Effects of Ultrasound Processing on the Thermal and Retrogradation Properties of Nonwaxy Rice Starch/Yu Shifeng, Zhang Yongchun, Ge Yin [et al.] // Journal of Process Engineering. - 2013. - V. 36. - № 6. -P. 793-802.

7. Hu, Al. Different-frequency ultrasonic effects on properties and structure of corn starch/ Al. Hu, L. Li, J. Zheng [et al.] // Journal of the Science of Food and Agriculture. - 2014. -V. 94 (14). - P. 2929-2934.

8. Krishnakumar, T. Effect of Ultrasound Treatment on Physicochemical and Functional Properties of Cassava Starch / T. Krishnakumar, M.S. Sajeev // International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences. - 2018. -V. 7 - № 10. - P. 3122-3126.

9. Тиникашвили, Н.А. Влияние УЗ-обработки на разваривание крахмалсодержащего сырья/ Н. А. Тиникашвили, М. М. Гацунаева // Пиво и напитки. - 2015. - № 6. - С. 56-57.

10. Павловская, Н. Е. Влияние ультразвука на крахмал картофеля/Н.Е. Павловская, И.Н. Гагарина, И.В. Горькова [и др.] // Пищевая промышленность. - 2012. - № 12. - C. 52-53.

11. Руськина, А.А. Влияние эффектов ультразвука на реологические свойства клейсте-

ров картофельного крахмала / А.А. Руськина, И.Ю. Потороко, А.В. Малинин [и др.] // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Пищевые биотехнологии». Челябинск: Южно-Уральский государственный университет. - 2019. - № 1. - С. 89-96.

12. Liu, P. Effects of ultrasonic treatment on amylose-lipid complex formation and properties of sweet potato starch-based films/ P. Liu, R. Wang, X. Kang [et al.] // Ultrason Sonochem. -2018. - V. 44. - P. 215-222.

13. Nandan, S. Yield and Functional Properties of Taro Starch as Affected by Ultrasound / S. Nandan, M. Sudip, C. Sankar // Food and Bioprocess Technology. - 2014. -V. 7 - № 7. - P. 1950-1958.

14. Degrois, M. The effects of ultrasound on starch grains/M. Degrois, D. Gallant, P. Baldo [et al.] // Ultrasonics. - 1974. - V. 12. -P. 129-131.

15. Ben, H. Starch nanoparticles formation via high power ultrasonication/H. Ben, A. Magnin, C. Pétrier [ et al.] // Carbohydrate Polymers. -2013. - V. 92. - № 2. - P. 1625-1632.

16. Gallant, D. Microscopic Effects of Ultrasound on the Structure of Potato Starch Preliminary Study/ D. Gallant, M. Degrois,

C. Sterling // Starch. - 1972. - V. 24. - № 4. -P. 116-123.

REFERENCES

1. Afanas'ev VA, Iritkov SA, Foshin AA, Yankevich SV. Primenenie ul'trazvuka v tekhnologicheskih liniyah proizvodstva krahmala. Dinamika nelinejnyh diskretnyh elektrotekhnicheskih i elektronnyh system [The use of ultrasound in the technological lines of production of starch. Dynamics of nonlinear discrete electrical and electronic systems]. Materialy XII Vserossijskoj nauchno-tekhnicheskoj konferencii [Materials of XII all-Russian scientific and technical conference]. Cheboksary: Chuvashskij gosudarstvennyj universitet imeni I. N. Ul'yanova. 2017. P. 343-348 (In Russ.).

2. Rus'kina AA, Popova NV, Rus'kin DV. Modifikaciya krahmala s pomoshch'yu ul'trazvukovogo vozdejstviya kak instrument izmeneniya ego tekhnologicheskih harakteristik [Modification of starch by means of ultrasonic influence as the tool of change of its technological characteristics]. Vestnik YUUrGU. Seriya pishchevye i biotekhnologii [Bulletin of SUSU. Food and biotechnology series]. 2018. No. 1 (6). P. 69-76 (In Russ.).

3. Manchun S, Nunthanid J, Limmatvapirat S, Sriamornsak P. Effect of Ultrasonic Treatment on Physical Properties of Tapioca Starch. Advanced Materials Research. 2012 (506). P. 294-297 (In Eng.).

4. Herceg IL, Subaric D, Jambrak AR, Brncic M, Brncic SR, Badanjak M, Tripalo B, Jezek

D, Novotni D, Herceg Z. Texture and Pasting Properties of Ultrasonically Treated Corn Starch. Czech Journal of Food Sciences. 2010. No. 2 (28). P. 83-93 (In Eng.).

5. Jambrak AR, Herceg Z, Brncic M, Brncic S. R, Bosiljkov T, Cvek D, Tripalo B, Gelo J, Subaric D, Babic J, Herceg IL, Subaric D, Jurislav B. Ultrasound effect on physical

properties of corn starch. Carbohydrate Polymers. 2010. No. 1 (79). P. 91-100 (In Eng.).

6. Shifeng Yu, Yongchun Zhang, Yin Ge, Ying Zhang, Tianying Sun, Yan Jiao, Xi-Qun Zhtng. Effects of Ultrasound Processing on the Thermal and Retrogradation Properties of Nonwaxy Rice Starch. Journal of Process Engineering. 2013. No. 6 (36). P. 793-802 (In Eng.).

7. Hu A1, Li L, Zheng J, Lu J, Meng X, Liu Y, Rizwan R. Different-frequency ultrasonic effects on properties and structure of corn starch. Journal of the Science of Food and Agriculture. 2014. No. 14 (94). P. 2929-2934 (In Eng.).

8. Krishnakumar T, Sajeev MS. Effect of Ultrasound Treatment on Physicochemical and Functional Properties of Cassava Starch. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences. 2018. No. 10 (7). P. 3122-3126 (In Eng.).

9. Tinikashvili na, Gacunaeva MM. Vliyanie UZ-obrabotki na razvarivanie krahmalsoderzhashchego syr'ya [Effect of ULTRASONIC treatment on the digestion of starch-containing raw materials]. Pivo i napitki [Beer and drinks]. 2015. No. 6. P. 56-57 (In Russ.).

10. Pavlovskaya NE, Gagarina IN, Gor'kova IV, Solohina YU, Dudanov II. Vliyanie ul'trazvuka na krahmal kartofelya [Effect of ultrasound on potato starch]. Pishchevaya promyshlennost' [Food industry]. 2012. No. 12. P. 52-53 (In Russ.).

11. Rus'kina AA, Potoroko I Yu, Malinin AV, Caturov AV. Vliyanie effektov ul'trazvuka na reologicheskie svojstva klejsterov kartofel'nogo krahmala [Effect of ultrasound effects on rheological properties of potato starch paste]. Vestnik YUzhno-Ural'skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya pishchevye biotekhnologii [Bulletin of the South Ural state University. A series of food biotechnology]. Chelyabinsk: Yuzhno-Ural'skij gosudarstvenny universitet. 2019. No. 1. P. 89-96 (In Russ.).

12. Liu P, Wang R, Kang X, Cui B, Yu B. Effects of ultrasonic treatment on amylose-lipid complex formation and properties of sweet potato starch-based films. Ultrason Sonochem. 2018. No. 44. P. 215-222 (In Eng.).

13. Nandan Sit, Sudip Misra, Sankar Chandra Deka. Yield and Functional Properties of Taro Starch as Affected by Ultrasound. Food and Bioprocess Technology. 2014. No. 7 (7). P. 1950-1958 (In Eng.).

14. Degrois M, Gallant D, Baldo P, Guilbot A. The effects of ultrasound on starch grains. Ultrasonics. 1974. V. 12. P. 129-131 (In Eng.).

15. Ben HS, Magnin A, Petrier C, Sami BS. Starch nanoparticles formation via high power ultrasonication. Carbohydrate Polymers. 2013. No. 2 (92). P. 1625-1632 (In Eng.).

16. Gallant D, Degrois M, Sterling C, Guilbot A. Microscopic Effects of Ultrasound on the Structure of Potato Starch Preliminary Study. Starch. 1972. No. 4 (24). P. 116-123 (In Eng.).

Авторы

Гольдштейн Владимир Георгиевич, канд. техн. наук, Ковалёнок Владимир Александрович, д-р техн. наук, профессор, Носовская Лилия Петровна, Плотников Анатолий Архипович, Адикаева Лариса Владимировна

ВНИИ крахмалопродуктов - филиал ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова РАН, 140051, Московская обл., пос. Красково, ул. Некрасова, д. 11, 6919486@mail.ru, vak-49@mail.ru, vniik@arrisp.ru

Authors

Vladimir G. Goldstein, Сandidate of Technical Sciences, Vladimir A. Kovalenok, Doctor of Technical Sciences, Professor, Lilia P. Nosovskay, Anatoly A. Plotnikov, Larisa V. Adikaeva

All-Russian Research Institute of Starch Products - Branch of the Federal Science Center of Food Systems V.M. Gorbatov RAS, 11, Nekrasov str., Kraskovo, Moscow region, 140051, 6919486@mail.ru, vak-49@mail.ru, vniik@arrisp.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.