CC BY
33
УДК 637.34
Згурський А.В., астрант, Пол1щук Г.С., к. т.н., доц.
Вовкодав Н.1., к^з.-мат.н., доц., Бреус Н.М. ©
Нацюнальний утверситет харчових технологш, Кигв
ОВОЧЕВА СИРОВИНА ЯК ЕМУЛЬГУВАЛЬНИЙ КОМПОНЕНТ У ВИРОБНИЦТВ1 МОРОЗИВА
Досл1джено емульгувальну здаттсть пектиновм^ног сировини в емульЫях прямого типу. Встановлено рекомендованi режими та умови емульгування кокосовог олп в обраних системах. Одержано тженерно-математичну базу для прогнозування ефективностi процесу емульгування. Емульсп на основi овочевог сировини рекомендовано до застосування у виробництвi морозива молочно-овочевого.
Ключоei слова: гарбуз, порошок з гарбуза, пектиновi речовини, сттюсть емульсп, гомогетзащя.
Вступ
Дисперсний стан та стшюсть жирово! емульси сумшей для виробництва морозива суттево впливають на його збитють та консистенцш. Для стабшзаци харчових емульсш зазвичай застосовують поверхнево-активш речовини, як знижують поверхневий натяг завдяки дифшьнш будовi молекул. Якщо до складу сумшей для виробництва морозива входить сировина, що вмiщуе природш поверхнево-активнi речовини, то емульгувальна здатшсть таких систем визначаеться сукупною дiею !! складових компонентiв. Саме тому при розробленш нових видiв жиромюткого морозива, у першу чергу слщ вивчити вплив нових рецептурних iнгредiентiв на стан жирово! фази за рiзних режимiв гомогешзаци, що, в свою чергу, дозволить знизити або виключити з рецептур емульгатори.
Найбшьш поширеними у виробництвi морозива е хiмiчно синтезованi емульгатори: полiсорбати, моно- i диглiцериди та !х похщш, ефiри, сахарози тощо; проте застосовують i емульгатори природного походження таю як лецитин, яечний жовток (меланж), концентрати сироваткових бшюв молока [1].
В останш роки поширюються дослщження щодо застосування в якостi емульгатора пектинiв рiзного походження та !х похiдних за рахунок структурування дисперсiйного середовища в емульсiях прямого типу «м/в» [2]. Враховуючи той факт що, в Укра!ш виробництво пектину не налагоджено, необхiдно спрямувати пошук пектиновмшно! сировини вiтчизняного походження, яка, може, тсля певного ступеню мехашчного та гiдротермiчного оброблення, виявляти вищевказаш технологiчнi властивостi.
Найбiльш унiверсальним фактором стшкост дисперсних систем, по теори П. А. Ребiндера, е структурно-механiчний фактор, сутшсть, якого зводиться до того, що для отримання стшко! концентровано! емульсп', емульгатори повиннi володiти як поверхневою активнiстю, так i властивютю утворювати структурованi коло!дно-адсорбцшш шари [2].
© Згурський А.В., Полщук Г.£., Вовкодав Н.1., Бреус Н.М., 2011
52
У якоcтi тектиновм^ного компожнту автоpами було обpано гаpбyз як одним з найбiльш пepcпeктивних видiв cиpовини для виpобництва моpозива як за оpганолeптичними показниками, бюлопчною цiннicтю, так i за вишким вмicтом пeктинових peчовин (б.. .13 % вщ загально1' маcи cyхих peчовин) [3].
У зв'язку з тим, що гаpбyз e ceзонною cиpовиною, збepiгання якоï у cвiжомy вигщщ пpотягом тpивалого Hücy потpeбye додаткових площ та витpат, а також ^а^м^тних опepацiй з пiдготовки cиpовини до заcтоcyвання, окpiм гаpбyза cвiжого в якоcтi об'екта доcлiджeнь було обpано також поpошок з гаpбyза, тeхнологiю одepжання якого pозpоблeно в 1ТТФ НАНУ.
Biдомо, що на стабЫзацшну здатнicть овочeвих i плодово-ягщних пюpe впливае нe тiльки кшькюний вмicт пeктинових peчовин, алe i ix cтpyктypа та xiмiчний cклад, якi в cвою чepгy, визначають ïx влаcтивоcтi i xаpактep взаемоди з iншими cполyками. До ошовних фiзико-xiмiчниx влаcтивоcтeй пeктиновиx peчовин вiдноcять: pозчиннicть, здатнicть yтвоpювати дpаглi i всгупати в peакцiю з юнами мeталiв. Дpаглeyтвоpювальнi влаcтивоcтi пeктинiв залeжать вiд ïx молeкyляpноï маcи, cтyпeня eтepифiкацiï, вмicтy фyнкцiональниx гpyп в молeкyлi, кiлькоcтi балаcтниx peчовин в тактит, концeнтpацiï цyкpy, тeмпepатypи i pH cepeдовища [4].
Отжe, фyнкцiонально-тexнологiчнi влаcтивоcтi пeктинy залeжать вiд багатьох фактоpiв, якi cлiд вpаxовyвати ^и peалiзацiï iнновацiйниx тexнологiчниx piшeнь, що базyютьcя на заcтоcyваннi пeктиновмicноï cиpовини.
Метою наyково-доcлiдноï pоботи е доcлiджeння впливу peжимiв гомогeнiзацiï на диcпepcнicть жиpовоï фази в eмyльciяx та ïx ceдимeнтацiйнy cтiйкicть для визначeння та обrpyнтyвання оптимального cпiввiдношeння мiж cyxими peчовинами пeктиновмicноï cиpовини та ж^овою фазою.
Maтерiaл i методи, оргaнiзaцiя дослщжень.
В якоcтi овочeвоï пeктиновмicноï cиpовини заcтоcовyвали: - гаpбyз cвiжий, що мicтить 8 _ 14 % cyxиx peчовин залeжно вщ поpи pокy та cпоcобy збepiгання (ДСТУ 3190-95 «Гаpбyзи пpодовольчi cвiжi. Тexнiчнi умови»);
- поpошок з гаpбyза, отpиманий за допомогою конвeктивно-вакyyмного cyшiння, з маcовою чаcткою cyxиx peчовин 92.. .94 %.
В якоcтi жиpового компонeнта заcтоcовyвали нeгiдpогeнiзованy кокоотву олiю з тeмпepатypою плавлeння 24 °С за ГОСТ 107бб.
Машву чаcткy жиpy в eмyльciяx визначали згiдно з ГОСТ 58б7-90;
Bизначeння маcовоï чаcтки вологи та cyxиx peчовин пpоводили тepмогpавiмeтpичним мeтодом на лабоpатоpниx eлeктpонниx вагаx-вологомipi cepiï ADS виpобництва фipми «AXIS» (Польща), яю вiдповiдають вимогам ГОСТ 24104-88.
Сepeднiй дiамeтp жиpовиx кульок визначали мiкpоcкопiчним мeтодом на мiкpоcкопi за допомогою окyляp мiкpомeтpа пpи збiльшeннi 1бх40.
Стiйкicть eмyльciï визначали мeтодом вщстоювання.
Стyпiнь диcпepcноcтi овочeвоï cиpовини визначали мiкpомeтpичним мeтодом з викоpиcтанням мexанiчного мiкpомeтpа «TESAMASTER».
Aвтоpами попepeдньо вcтановлeно, що вмicт pозчинного пeктинy в пюpe з гаpбyза можна cyттeво пiдвищити за pаxyнок тepмомexанiчноï обpобки [5]. Пpи
цьому на 1 % сухих речовин гарбуза в середньому припадае 0,05 % розчинного пектину.
Гомогешзаци пщдавали модельш системи з масовою часткою жирового компонента у межах вщ 2,5 до 15,0 % при сталш кшькост сухих речовин гарбуза 5,0 %. Свiжий гарбуз попередньо очищували вщ шкiрки та насiння i подрiбнювали до розмiру часточок не бшьше, нiж 3 мм. Порошок з гарбуза попередньо гщратували протягом 30 хв за температури 40 °С.
У пiдготовлену овочеву сировину вносили жировий компонент, при безперервному перемшуванш за допомогою мiшалки пропелерного типу зi швидкiстю обертiв 300 хв-1 та одержували грубодисперснi емульси. Шсля чого !х пiдiгрiвали до температури 85 °С з витримкою 5 хв та доводили температуру до необхщно! для проведення гомогешзаци (65, 75, 85 та 95 °С). Процес диспергування проводили двоступенево за допомогою гомогешзатора клапанного типу марки «АРУ» (Великобриташя). Тиск гомогешзаци встановлювали згiдно рекомендацiй «Типово! технолопчно1 шструкци ТТ1 31748658-1-2007 до ДСТУ 4735:2007» у межах 9,0...18,0 МПа на першому ступенi та 2,5...4,0 на другому.
Результати дослщжень
Отриманi результати було оброблено за допомогою вбудованих функцш та модифжовано1 програми у середовищi математичного пакету МаШСЛО, отримано графiчнi зображення площин та рiвняння регреси (рис1-3).
Використання апроксимаци, як замши деяко1 дослщжувано1 функци ^х,у) наближеною функцiею ф (х,у), дозволило побудувати площини змiни середнього дiаметра жирових кульок (вiсь 2) вщ температури (вiсь у) та сшввщношення «сухi речовини гарбуза/жир» (вiсь х). З метою найменшого вiдхилення значень та максимального наближення до характеру вхщно1 функци, за апроксимуючi функци обрано полiном 5-ого порядку.
Рис1. Графiчне зображення та апроксимуюча площина процесу диспергування жировоТ* фази в емульаях прямого типу на основi пюре з гарбуза.
65 о.5
1.5
Сп!вврношения, за сухнмп реяовпна "гарбуз/жнр"
Температура, С
I -плошина експериментальних-даних
- площина апроксимуючо! функцй"
■ -максимально допусти ми й- с етэ еднш Д1аметр жир об их кульох (2 мкм)
23
Е ( -ПМ11)
1 = 0
24 - 1
С швврношення, за сухими речовина "гарбуз/жир"
е = 0.047
Рис 2. Графнчне зображення та апроксимуюча площина процесу диспергування жирово!" фази в емульаях прямого типу для систем на основi порошку з гарбуза.
Рiвняння регресп, що описують процес гомогешзаци за змiнних параметрiв для систем на основi свiжого пюре з гарбуза / (х,у)] та порошку з гарбуза [/\х,у)] рiвняння наступнi.
/(х, у) = 0,384085 -10-2ху3 - 0,1141 -10-4ху4 + 0,33 -10-6 у5 - 0,1131 -10-3 у4 + 1,460662 -10-2у3 -
- 0,65 -10-4х2у3 - 0,8802654 у2 - 0,48077696 ху 2 + 1,49869 -10-2х2у2 + 0,18889 -10-3 х3у2 +
= 0,234489036 -102у + 0,2662460391 -102ху - 1,27915198 х2у + 3,156296 -10-2х3у - 0,9-10-2х4у -
- 5,5164305132 -102х + 0,4294218849 -102х2 - 6,21087037 х3 + 1,58166667 х4 - 0,116х5 - 1,835122581 -102 /'(х,у) = 0,408456 -10-2ху3 - 0,1243 -10-4ху4 + 0,39 -10-6у5 - 0,13545 -10-3у4 +1,801824 -10-2у3 -
- 0,3786 -10-4х2у3 -1,14404081 у2 - 0,50245783 ху2 + 0,998016 -10-2х2у2 - 0,7037 -10-4х3у2 +
+ 0,3376127635 -102у + 0,2743737773 -102ху - 0,91506865 х2у + 3,658519 -10-2х3у - 0,38 -10-2х4у -
- 0,5340898241 1 -103х- 7,85647222х2 + 0,2169068519 -102х3 - 7,076х4 + 0,84133333х5 - 3,5286898243 -102
Очевидною е бiльша технолопчна ефективнiсть порошку з гарбуза, що можна пояснити пщвищеним вмiстом розчинного пектину у вихвднш овочевiй сировиш у середньому на 8 % вiд загального вмiсту пектинових речовин. Порiвняльну характеристику технолопчно-функщональних властивостей рiзних видiв сировини з гарбуза наведено на рис. 3.
Рис 3. Графнчне зображення процеыв диспергування жирово!" фази в емульаях прямого типу «м/в» з використанням свгжого гарбуза та порошку з гарбуза.
Значш зовшшш зусилля, що дiють на жировi кульки пiд час гомогешзаци, диспергують також i овочеву сировину (табл. 1).
Таблиця 1
Тиск Середнш д1аметр, мкм
гомогешзаци,
МПа Пюре з1 св1жого гарбуза Порошок з гарбуза
9+2,5 8,50±0,25 9,30±0,26
12+3,0 7,14±0,21 8,25±0,20
15+3,5 6,16±0,15 7,62±0,21
18+4,0 5,50±0,16 6,10±0,18
Стутнь гомогеннност овочево! сировини е важливим для одержання технолопчно стiйких емульсiй i значно залежить вiд умов проведення процесу. Так, очевидним е суттевий вплив тиску гомогешзаци на розмiри часточок овочево! сировини - при пщвищенш тиску !х середнiй розмiр зменшуеться приблизно у 1,5 рази, що у свою чергу, позитивно вщбиваеться на И стабiлiзацiйнiй здатноси.
Отже, пiдвищення температури гомогешзаци е одним з найсуттевших параметрiв, що впливають на ефективнiсть процесу. Це можна пояснити тим, що при пщвищенш температури гомогешзаци в'язюсть емульсш на основi кокосово! оли та м'якост гарбуза знижуеться, вмiст розчинного пектину за рахунок руйнування надструктури пектинових речовин збiльшуеться, що у свою чергу пщсилюе емульгуючу здатшсть рослинно! сировини.
Одержана шженерно-математична база дае можливють прогнозувати ефектившсть процесу диспергування у CHCTeMi «масло у водЬ> шляхом застосування у якост емульгатора пектиновмюно! сировини у виробнищи жиромiсткого морозива.
Враховуючи той факт, що до складу морозива молочно-овочевого входять молочш компоненти (загальний вмют сухого знежиреного молочного залишку становить 8...12 %), в подальшш науковш роботi авторами буде дослiджено емульгувальну властивiсть як виключно молочно! сировини, так i у сполученнi з овочевою сировиною для досягнення максимального технолопчного ефекту при пiдвищеному вмют жирового компонента.
Висновки
1. Отримано анал^ичний опис процесу диспергування для систем з свiжим гарбузом та порошком з гарбуза за рiзного сшввщношення «сухi речовини «гарбуз/жир>>» та побудовано графiчнi зображення процесу диспергування та апроксимуючi площини.
2. Доведено, що для одержання емульсш з середшм розмiром жирових кульок не бшьше 2 мкм спiввiдношення мiж сухими речовинами гарбуза та кокосовою олiею повинно становити 1:0,5 за температури гомогешзаци 85.95 °С для вах видiв сировини з гарбуза.
3. Пщвищення тиску гомогешзаци покращуе дисперсшсть овочево! сировини та показники якост емульсiй в цiлому.
4. Одержат можуть будуть застосованi для розроблення технолопчних схем виробництва морозива молочно-овочевого.
Л1тература
1. Ю.А. Оленев, А. А. Творогова, Казакова Н. В, Соловьева Л. Н. Справочник по производству мороженого. - М.: ДеЛи принт, 2004. - 798 с.
2. Корячкина, С. Я. Новые виды мучных и кондитерских изделий. Научные основы, технологии, рецептуры [Текст] / С. Я. Корячкина. - Орел: Изд-во «Труд, 2006. - 480 с.
3. Садыгов К. Д., Дажикаев Ю. М., Сарыев Э. Г., Остапчук Н. В. Использование и переработка тыквы. - Одесса, 1993. - 90 с.
4. Л. В. Донченко Технология пектина и пектинопродуктов. - М.: ДеЛи принт, 2000. - 255 с.
5. Полщук Г.С., Згурський А.В., Михайлик В.А., Парняков О.С. //Вплив режимiв термомехашчного оброблення на стан води в рослиннш сировиш та молочно-рослинних сумшах // Науковi пращ Нащонального ушверситету харчових технологш - № 33. -2010 р., С.71-74.
Summary
The emulsifying ability of the substance that contains pectin is investigated in emulsions of direct type. Established modes and recommended conditions of emulsification of coconut oil in selected systems. It is received the engineering and mathematical basis for predicting the effectiveness of the process of emulsification. Emulsions based on vegetable raw materials recommended for use in the manufacture of milk-vegetables ice cream.
Рецензент - д.с.-г.н., проф. Щсарик О.Й.
