CC BY
41
637.11:637.132.5.001.5
ПЕНООБРАЗУЮЩИЕ СВОЙСТВА МОЛОКА ПРИ ОБРАБОТКЕ ЕГО В РОТОРНО-ПУЛЬСАЦИОННОМАППАРАТЕ
Г.Е. ИВАНЕЦ, Е.В. СТРОЕВА, Е.А. СВЕТКИНА
Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
Молочные продукты с взбитой структурой обладают своеобразным вкусом и относятся к десертным продуктам. За счет увеличенного объема они отличаются большей массой и сниженным количеством калорий на единицу объема. Взбитые продукты используются в функциональном питании для лечения и профилактики разнообразных заболеваний, поскольку через желудок в ткани поступает примерно в 10 раз больше кислорода, чем через легкие. Кислород, содержащийся в продукте, активизирует моторные, ферментативные и секреторные функции желудочно-кишечного тракта, нормализует микрофлору кишечника, ускоряет метаболические процессы.
Для получения пенообразной массы использовали роторно-пульсационный аппарат (РПА), позволяющий за счет совмещения процессов гомогенизации и диспергирования получать высокодисперсные продукты, которые обладают лучшими вкусовыми и органолептическими свойствами, повышенной стойкостью к расслоению и большей продолжительностью хранения.
Эффективность процессов диспергирования и гомогенизации в РПА достигается за счет комплексного воздействия сил на обрабатываемую среду: пульсации давления и скорости потока жидкости, интенсивной кавитации, развитой турбулентности, ударных волн и кумулятивных струек от схлопывания кавитационных
Рис. 1
пузырьков, высоких сдвиговых и срезывающих напряжений.
Цель работы - исследование возможности производства аэрированных продуктов в РПА и подбор параметров, способствующих получению продукта с наилучшими пенообразующими свойствами.
Конструкция головной части РПА включает (рис. 1): 1 - рабочую полость; 2, 4 - штуцера входа и выхода реакционной смеси; 3 - штуцер для других компонентов; 5, 6 - штуцера входа и выхода хладоно-сителя; 7 - камеру для других компонентов; 8, 9 - венцы статора внутренний и наружный; 10 - венец ротора; 11 - ступицу ротора; 12 - вал; 13 - лопасти; 14 - отверстия в ступице ротора; 15 - каналы в зубьях статора; 16 - рубашку; 17 - регулировочные шайбы.
Исходная жидкая фаза поступает в рабочую камеру 1 по входному патрубку 2, расположенному на крышке РПА. Под действием центробежных сил она проходит через прорези, выполненные в венцах ротора 10 и статора 9. Так как прорези постоянно перекрываются, то перемешиваемые компоненты попадают в зону действия пульсационных сил и больших градиентов скоро-
а
260 -г Й 255 -
а
в
8 250
ий 240 1
235 4
4.9 5,2 5,5 5,8 6,1 pH
б
220 180 140 100 60 20
4.9 5,2 5,5 5,8 6,1 pH
Рис. 2
стей, вызывающих их высокую турбулизацию. Для достижения эффекта полного взаимодействия между компонентами газожидкостной системы необходимо единичный объем жидкой фазы подвергнуть многократной обработке в активной зоне РПА. Для этого в ступице ротора 11 выполнены отверстия, обеспечивающие интенсивную циркуляцию смешиваемой массы в рабочей полости.
В качестве исследуемого образца использовали восстановленное обезжиренное молоко, обладающее высокой пенообразующей способностью. Способность к пенообразованию зависит от многих факторов, одним из которых является кислотность среды. Массы, содержащие белок, проявляют максимальную пенообразующую способность в изоэлектрической точке (ИЭТ), которая соответствует рН ниже 7, для молочных белков 4,58-4,60. В восстановленное молоко вносили различное количество лимонной кислоты для изучения влияния рН среды на изменение пенообразующих свойств при аэрировании в РПА (рис. 2). При увеличении pH увеличивалась плотность получаемой пены (рис. 2, а) и уменьшалась ее устойчивость (рис. 2, б). Следовательно, пенообразующие свойства молока при снижении рН улучшаются.
На втором этапе исследовали влияние конструктивных и режимных параметров аппарата на пенообразующие свойства восстановленного обезжиренного молока с массовой долей белка 2,8%.
В результате получены регрессионные зависимости, характеризующие степень влияния величины зазора между ротором и статором х, частоты вращения у
на динамику изменения пенообразующей способности продукта.
Зависимость плотности пены х1 от у и х описывается следующим уравнением:
х1 = 302,8389 + 35,2217 х + 6,1233 у - 6,7883 х2 +
+ 25,3025 ху + 1,5867 у2.
Анализ показывает, что при увеличении х от 0,1 до 0,5 мм и у от 1000 до 3000 об/мин 21 повышается.
Зависимость степени взбитости молока 22 от у и х описывает регрессионное уравнение вида
22 = 66,9333 + 4,5 х - 2,1333 у - 5,9 х2 - 4,5 ху - 5,8 у2.
Анализируя данное уравнение, можно сделать вы -вод, что в результате увеличения у от 1000 до 3000 об/мин и уменьшения х от 0,5 до 0,1 мм увеличивается.
Зависимость времени разрушения пены от у и х описывается регрессионным уравнением
23 = 33,8 + 42,1667 х + 4,95 у + 32,8 х2 +
+ 14,75 ху - 6,15 у-2,
из которого видно, что при увеличении х от 0,1 до 0,5 мм и увеличении у от 1000 до 3000 об/мин 23 возрастает.
В дальнейших исследованиях целесообразно рас -смотреть пенообразующие свойства сквашенных продуктов, которые могут проявить высокую степень пе-нообразования за счет низкой активной кислотности.
Кафедра технологии молока и молочных продуктов Кафедра процессов и аппаратов пищевых производств
Поступила 12.04.05 г.
[637.12:66.069.85] :612.396.14
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ МОЛОЧНОЙ ПЕНЫ В ПРИСУТСТВИИ ЛАКТОЗЫ
Т.Л. ОСТРОУМОВА, А.Ю. ПРОСЕКОВ
Всероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленности Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
Углеводы молока в основном представлены лактозой и небольшим содержанием моносахаров - глюкозы, фруктозы. Лактоза существует в молоке в виде двух изомерных форм - а- и Р-лактозы, которые различаются пространственным расположением гидроксильной группы у первого атома углерода молекулы глюкозы. Это определяет некоторые различия в их свойствах. Доказано, что молоко обладает пенообразующей активностью, свойства образовывать дисперсные системы зависят от различных технологических факторов, в том числе от состава и свойств молока. Цель работы - определить роль лактозы в формировании молочных пен. Влияние массовой доли (МД) лактозы на пенообразующую способность (ПОС) молока
при различных температурах показано на рис. 1 (кривые, °С: 1 - 1-2; 2 - 20 ± 1; 3 - 40 ± 1; 4 - 50 ± 1).
Полученные результаты свидетельствуют об отрицательном влиянии лактозы на ПОС молока, возможно, вследствие повышения поверхностного натяжения
МД лактозы, %
Рис. 1
