CC BY
39
кты гид-
7-1,6%
Ьле, чем [енить в ! С угле-оисхож-способ-я, явля-:вода — р — не-1зга.
1рению, Лактоза вом без кно про-ту, она [, дости-улирует (цих мо-[давляет
ршчием и, орто-ГГИ кис-эв. Кис-:ием ор-и др. в фосфат-кится в «ной — ъшорот-апитков в сыво-зволяет лот.
1СЛ0Т в юбству-питков. став сы-мг/100
1ЛЯЮТСЯ
35% -■авляют в своем авляют-белков
молока [ полно-ных на-тность, бляется НИИ ос-[ЫХ бел-жность
1ТСЧНЫе !еЮЩИХ !4еские ели [1]. ороточ-
Таблица 2
Фракции Среднее содержание от общего количества сывороточных белков, % Размер молекул, нм Относи- тельная молеку- лярная масса, у.е. Изо- электри- ческая, рн
/?-Лактоглобулин 44 23-50 36000 5,3
а-Лактоальбумин 21 15-20 16500 4,2-4,5
Альбумин сыворотки крови . 5 69000 4,7
Иммуно- глобулины 13 150000- 1000000 5,5-6,8
Протеозо- пептонная фракция 17 4000- 41000
Имеются термоустойчивые и термолабильные фракции белков. К первым относятся а-лактоаль-бумин и протеозо-пептонная фракция.
Небелковые азотистые соединения сыворотки представлены мочевиной, мочевой, гиппуровой и оротовой кислотами, креатином, креатинином, пуриновыми основаниями, пептидами и свободными аминокислотами. Эти вещества повышают пищевую ценность напитков и, находясь в ионно-молекулярном состоянии, не образуют мути и осадка.
Не менее ценным качеством сыворотки как сырья для напитков является ее минеральный состав. Сыворотка является продуктом с естественным набором жизненно важных минеральных соединений. Их качественный состав сходен с другими биологическими жидкостями (кровь, молоко, пот и т.п.). В обменных реакциях организму (в макроколичествах) участвует ограниченное число
ионов, например, из катионов это натрий, калий, кальций, магний. Все представленные катионы присутствуют в сыворотке в значительных количествах.
По данным различных авторов в золе сыворотки содержатся, %: натрий — 0,0413-0,0465; калий
— 0,095—0,167; кальций — 0,041 —0,063; маг-
ний — 0,007-0,0091; фосфор — 0,044-0,058.
Из анионов в сыворотке присутствуют фосфаты, цитраты, а также хлор. Богат микро- и ультрамик-роэлементный состав. Помимо указанных основных компонентов в сыворотке содержится ряд других биологически активных веществ — витаминов, ферментов, гормонов, антибиотиков, повышающих ее биологическую ценность.
По сравнению с молоком вещества, растворенные в сыворотке, поступают в организм легче, поскольку диффузия электролитов из водных растворов протекает быстрее, чем из жировых эмульсий.
В заключение отметим, что сывороточные напитки представляют собой новые нетрадиционные продукты питания. По органолептическим показателям многие из этих напитков непривычны для потребителей. Поэтому одной из главных проблем, возникающих при использовании сыворотки для напитков, является их реализация.
Опыт работы автора в этой области показывает, что необходимо не только учитывать вкусы потребителей, но и направленно формировать их: рекламировать, доказывать полезность употребления напитков, привлекать внимание красивой, удобной и практичной упаковкой.
Научный консультант работы — доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ, академик Россельхозакадемии А.Г. Храмцов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Храмцов А.Г. Молочная ■ сыворотка. — М.: ВО ”Агро-промиздат", 1990. — 240 с.
Поступила 10.07.2000 г.
637.14.002.6/2
ОСОБЕННОСТИ структурообрАзования
В МОЛОЧНО-КРАХМАЛЬНЫХ КОМПОЗИЦИЯХ
Н.С. РОДИОНОВА
Воронежская государственная технологическая академия
Процессы структурообразования традиционно лежат в основе ряда технологий кондитерского производства. В молочной промышленности загустители стали применяться сравнительно недавно, однако интенсивность развития рынка структурированных молочных продуктов требует разработки научно-практических рекомендаций по формированию структуры гелей, образуемой этими веществами в пищевых молочных системах [1].
Ввиду доступности и распространенности в пищевой технологии представляет интерес применение крахмала в качестве загустителя при разработке широкого ассортимента молочных продуктов. Способность крахмала к структурообразованию
тесно связана с его химическим строением. Как известно, крахмал — полисахарид, в котором выделяются два фрагмента: линейный, образованный полимеризацией остатков а-£)-глкжопиранозы, соединенных а-1-»4-гликозидными связями, и разветвленный — амилопектин, в котором кроме с-1->4 имеются а-1-*6-гликозидные связи.
Фрагменты крахмала отличаются молекулярной массой (амилаза — около 200 тыс., амилопектин
— около 1 млн) и растворимостью. Амилопектин нерастворим в воде и способен к гелеобразованию. В настоящее время разработан ряд пищевых загустителей на крахмальной основе, весьма популярных в различных отраслях. Классификацию крахмалов, применяемых в пищевой промышленности, можно представить в виде схемы (рис. 1).
Крахмалы, модифицированные
ігигггптпй
Щ
Окисленные коахмалы
У
Замещенные
кпахматтьт
1
Набухающие
кпахмялты
Экструзионные
кпяхмапы
і
Эфиры крахмала 6ос(Ьооной кислоты
Ацетилированные
КПЯХМЯПЬТ
Рис. 1
Теоретические основы структурообразования крахмалов в водной среде достаточно обоснованы и описаны в литературе [2, 3]. Вопросы гелеобра-зованиз крахмала в многокомпонентной полидис-персной системе — молоке мало изучены и требуют экспериментальных исследований и научных обобщений.
Цель данной работы — изучение особенностей структурообразования в поликомпонентных молочно-крахмальных системах и определение некоторых реологических характеристик в зависимости от технологических факторов.
Исследовали реологические свойства гелей крахмала, образованных в молоке. Исследуемые системы готовили растворением крахмала в обезжиренном молоке с последующим термостатирова-нием при 85-90°С в течение 2-3 мин. Затем смесь оставляли в покое при 12-15°С для формирования структуры. Параллельно готовили контрольные водные растворы с таким же содержанием крахмала с целью установления влияния компонентов молока на структурообразование. Активная кислотность исследуемых систем составляла б,8-7,0, температурный интервал измерений реологических параметров 10~55°С, диапазон массовых долей крахмала 1-15%.
Реологические свойства исследовали с применением ротационного вискозиметра Реотест-2 с тер-мостатируёмой измерительной ячейкой в виде коаксиальных цилиндров. Скорость деформации исследуемых систем изменяли от 0,33 до 150 с-1. Значения шведовской и бингамовской вязкостей находили по угловым коэффициентам двух звеньев линейного сплайна, аппроксимирующего зависимость скорости деформации геля от прилагаемого напряжения сдвига.
В соответствии с поставленной целью исследования решали следующие задачи:
получение полных кривых течения для систем, содержащих различные количества крахмала в водной и молочной дисперсионных средах, при различных температурах;
изучение динамики развития напряжения сдвига при постоянной скорости деформации системы п получение зависимостей разрывного напряжения сдвига и напряжения сдвига в потоке для указанных систем. !, (
Зависимость скорости деформации гелей крах,-; мала от напряжения сдвига в водной (кривые /, 3) и молочной (2, 4) дисперсионных средах при
массовом содержании крахмала 7% (кривые 1, 2) и 10% (3, 4) представлена на рис. 2.
Напряжение сдвигп,Н/м2
Рис. 2
При оценке консистенции крахмалсодержащих образцов установлено, что массовое содержание крахмала в молоке менее 3% не обеспечивает проявления свойств структурированных продуктов, массовая доля крахмала 6-7% соответствует консистенции йогуртов, соусов, майонезов (рис. 2: кривые /, 2), а 10% — желе и пудингов (рис. 2: кривые 3,4). При дальнейшем увеличении концентрации крахмала структура образцов становится излишне плотной, ломкой. Такие системы характеризуются привкусом крахмала.
‘ :• Таблица
Пластическая вязкость. Па-с Массовая доля крахмала, %
7 10
Молоко Вода Молоко Вода
1-я (шведовская) 11,1 11,3 412 483
2-я (бингамовская) 2,35 2,72 4,37 2.69
Графическая интерпретация экспериментальных данных изменения напряжения сдвига в системе позволяет рекомендовать введение 7 и 10% крахмала для получения кремообразных и желеобразных продуктов. Исследуемые системы проявляют упруго- и вязкопластичные свойства, характеризуемые 1-й (шведовской) и 2-й (бингамовской) пластическими вязкостями. Значения этих характеристик (таблица) показывают, что структурооб-
разование в молоке отличается от водных систем. Видимо, это связано с белковым составом молока, оказывающим влияние на эффективность структу-рообразования. Особая роль здесь отводится казе-инам (24-30 г/л), состоящим из 4 фракций с различной электрофоретической подвижностью, молекулярной массой и последовательностью аминокислот в полипептидной цепи, а следовательно способностью к структурообразованию. Весьма важно присутствие сывороточных белков, прежде всего и -лактоглобулина (2-4 г/л) и д-лактоаль-бумина (0,6-1,7 г/л) [4]. Наличие белков в молоке понижает требовательность к концентрации загустителя в сравнении с водой для эффективного структурообразования и достижения необходимых значений реологических характеристик.
На рис. 2 также видно, что присутствие компонентов молока в дисперсионной среде существенно увеличивает значение возникающего напряжения сдвига в системе при равных скоростях деформации.
Зависимость разрывного напряжения сдвига геля крахмала в водной (кривая /) и молочной (кривая 2) дисперсионных средах от содержания крахмала при скорости деформации 27 с представлена на рис. 3.
Содержание крахмала, мас.%
Рис. 3
Установлено, что в системах с массовой долей крахмала 7% условный динамический предел текучести составляет 20-25 Н/м2, в образцах с массовой долей 10% этот показатель значительно возрастает и находится в интервале напряжений 240-250 Н/м2, что свидетельствует о достижении критической концентрации гелеобразования. При массовом содержании крахмала до 7% ингредиенты молока мало влияют на реологические свойства образуемой крахмалом структуры (рис. 3, кривая 2). При увеличении массовой доли крахмала до 10% гель в молочной дисперсионной среде имеет более высокие значения разрывного напряжения сдвига, чем в водной. Это позволяет констатировать, что при формировании матрицы геля крахмала казеин и сывороточные белки уплотняют ее структуру.
Зависимость скорости деформации от напряжения сдвига для гелей крахмала в'молочной (кривые 1, 2, 3) и водной (кривые 4, 5, 6) дисперсионных средах при 10 (кривые /, 4),'30 (кривые 2, 5) и 50 (кривые 3, 6)°С представлена на рис. 4.
Изучение пределов термолабильности крахмалсодержащих молочных систем показало, что при увеличении температуры в интервале 10-50°С прочность системы интенсивно снижается, происходит разрушение пространственной сетки. Данная закономерность справедлива для гелей крахмала как в молочной (кривые 1, 2, 3), так и в водной дисперсионных средах (кривые 4, 5, 6) и обусловлена разрушением термолабильных водородных связей, возникающих при структурообразовании крахмала.
Напряжение сдвига, Н/м2
Рис. 4
Изучение динамики развития напряжения сдвига для систем с различным содержанием крахмала ; при разных температурах позволило получить зависимости разрывного напряжения сдвига и напряжения сдвига в потоке от температуры при постоянной скорости деформации. Установлено, что в формировании пространственной сетки геля участвуют как обратимо, так и необратимо разрушающиеся контакты под действием Ван-дер-Вааль-совых молекулярных сил сцепления, что характерно для коагуляционно-конДенсационных структур.
Изучением. динамики развития напряжения сдвига при последовательных деформациях системы через 60, 120 и 180 мин установлено, что молочно-крахмальные системы при массовых содержаниях крахмала 10% и более обладают малой степенью тиксотропии и характеризуются преобладанием конденсационно-кристаллизационной структуры, которая образуется в результате срастания мелких зерен в пространственную систему. Вследствие этой особенности формирование структуры молочных желе, пудингов и других структурированных продуктов с применением крахмала следует осуществлять в потребительской упаковке. Сближение линий зависимости разрыв;, ного напряжения и напряжения сдвига в потоке от температуры иллюстрирует обусловленное температурным воздействием преобразование конденсационно-кристаллизационной структуры в коагуляционно-кристаллизационную.
ВЫВОДЫ
1. За счет варьирования массовой доли крахмального загустителя возможно обеспечение широкого ассортиментного спектра молочных продуктов: при 7% — соусы, йогурты; при 10% — пудинги и желе.
2. При массовом содержании крахмала в молоке : менее 10% образуются структуры коагуляционно-
кристаллизационного типа, при дальнейшем увеличении концентрации крахмала преобладает конденсационно-кристаллизационный тип структуры, с малой степенью тиксотропии.
3. На уплотнение и упрочнение структуры геля крахмала положительное действие оказывают глобулярные протеины молока.
ЛИТЕРАТУРА
1. Зубченко А.В. Технология кондитерского производства.
— Воронеж: ГТА, 1999. — 432 с.
2. Рихтер М., Аугустат 3., Ширбаум Ф. Избранные методы исследований крахмала: Пер. с нем. — М., 1975. — 275 с.
3. Панов В.П., Жбанков Р.Г. Внутри- и межмолекулярные взаимодействия углеводов. — Минск, 1988. — 389 с.
4. Горбатова К.К. Биохимия молока и молочных продуктов.
— М.: Легкая и пищевая пром-сть. — 1979. — 382 с.
Кафедра технологии молока и молочных продуктов
Поступала 29.06.2000 г.
, 665.3.061.3:530
БАЛАНСОВЫЕ УРАВНЕНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ПЕРЕРАБОТКИ МАСЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА МИСЦЕЛЛЫ
Из
где и вели*:
где н умен: 18) и
И.П. ВЫРОДОВ, В.В. ДЕРЕВЕНКО
Кубанский государственный технологический университет
Известно, что классический способ переработки масличных семян по схеме форпрессование—экстракция является высокоэнергоемкой технологией [1]. В процессе подготовки масличного материала к прессованию мезгу в режиме влаготепловой обработки нагревают до температуры 100— 110°С. По классической технологии жмых (лепесток, крупка или гранулы) охлаждают перед экстракцией до температуры не выше 50°С. При более высоких температурах происходит интенсивное испарение растворителя из мисцеллы и выход его паров из экстрактора в транспортирующий конвейер, а затем в цех, что создает взрывоопасную ситуацию.
Охлаждение масличного материала перед экстракцией приводит к безвозвратным потерям тепла до 750-103 кДж/ч при переработке подсолнечника на заводе производительностью 400 т/сут семян. Кроме того, охлаждение требует соответствующего дорогостоящего технического и энергозатратного решения, в том числе и на очистку хладагента (воздуха) от жмыховой (белковой) пыли, наносящей экологический ущерб окружающей среде и угрожающей здоровью рабочего персонала.
Энергосберегающая технология переработки масличных семян устраняет ущербность классической технологии путем использования тепла для выпаривания бензина под вакуумом. Она реализует также совмещенные процессы экстракции и дистилляции [2]. В данной работе представлена первая часть наших исследований, посвященная установлению фундаментальных свойств балансовых уравнений в рамках закона сохранения масс и экстремальных свойств мисцеллы.
Для операционного исследования этих свойств введем следующую символику массовых технологических параметров. Пусть йж, G6, GMa, GHI), Gm
— массовые (весовые) доли жмыха, бензина, масла, мисцеллы и шрота соответственно. Кроме того, введем относительные массовые величины' и долевые (концентрационные) величины Х£-. Все эти величины связаны между собой следующими соотношениями:
в Ж _ у Ж МИ _ у ми
ма ма ж’ ма ма ми*
6 МИ V МИ/'» /-» ш _ V Ш/"* V ш/^ .
б " -^б ^ни; С/ма — лма С/ш; С/6 — лб Сгш,
06*=^06;0Ж ~ Ома = Сж,ж = Ся“, (1)
где стрелкой помечен выпариваемый бензин, а символом * — сухое вещество. С помощью введенной символики запишем концентрационные балансовые уравнения
Vй + V = 1; *маш + V + *ж.ш = 1;
х6ш + х™ + х$= 1, .
Да
X яш + X „ш - ХЛ= Xми; Х6Ш + Хм
ма Ж* б О ’ О 6 м:
(2)
(3)
а также смешанные балансовые уравнения
- G„a = G “ = G “ = ХЖ,ЖЄЖ = X*Gm; (4)
Gx - G = [1 - (X™ + ХГ)]От.
(5)
Полученные соотношения (1)—(5) и являются балансовыми уравнениями, которые отражают закон сохранения масс в процессах экстракции масел. В трех уравнениях (2) содержится шесть переменных параметров. Наиболее простым является 1-е уравнение, в котором содержится целевой параметр Хк“. При наличии оценочных данных этого параметра общее число параметров уменьшается до 4, а число независимых параметров — до
1. В связи с этим проведем анализ 1-го уравнения и выявим оценочные характеристики величин Хками и X6МИ с помощью следующего концентрационного отношения:
е __ (6)
Исследуем экстремальные свойства этой величины. Пусть входящие в выражение (6) концентрации зависят от некоторого технологического параметра Х?. Возьмем производную от е-величины по этому параметру и пометим ее штрихом
/По
полуї
Та
Раї
зульт
претг
Выра той I особі реги' на ш трем; в том суще К:
НО П{
Дейс
ЛИЧИ]
ятнос зина конш тие д с вер! тия р
=к,Х,
собы'
Be
мои:
