CC BY
24
ізо:
пн-
ів І І
Таблица 1
III:: Выход Группы липидов, % к сумме
£=- к:н Вид вводимого ПАВ прессо- вого масла, °/ /о поляр- ные моно- глице- риды 1,2-ди- глице- риды 1,3-ди- глице- риды не иден- тифи- цир. жирные КИС- ЛОТЫ три- глице- риды эфиры сте- ринов
ІИІ- П. .4.. Контрольный образец 100,0 2,9 0,7 0,7 1,8 1,3 4,0 88,2 0,4
С18Н37(ОС2Н4) ю—ОСО— — (СН2)2—СООЫа 103,7 3,5 0,7 0,9 1,9 1,3 4,3 86,7 0,7
■кн- С18Н37 (ОС2Н4) 20—ОСО— — (СН2)2—СООЫа 110,6 4,4 0,9 1,1 2,4 1,4 4,3 85,1 0,4
■гп: С|8Нз7(ОС2Н4)зо-ОСО-— (СН2)2—СООЫа 108,? 3,8 0,3 1,7 2,9 0,7 4,2 85,9 0,5
С!8Н37 (ОС2Н4 ) 40 — ОСО— — (СН2)2—СООЫа 108,2 3,8 0,7 1,4 1,9 1,0 4,4 86,6 0,2
С|8Н37 (ОС2Н4) во—ОСО— — (СН2)2—СООЫа 108,0 4,8 0,9 0,8 1,9 0,6 . 4,3 86,3 0,4
С,8Нз7(ОС2Н4)80- ОСО -Л — (СНгЬ—СООЫа " - - 107,9 3,8 0,8 1,3 2,3 0,7 4,2 86,5 0.4
лением ПАВ различной степени оксиэтилиро-вания, свидетельствует о незначительных изменениях в их составе. Можно отметить увеличение содержания полярных липидов на 0,6— 1,9% и уменьшение содержания фракции триглицеридов на 1,5—3,1%. Однако эти отклонения нельзя принять за достоверные, учитывая погрешность применяемого метода.
На основании изложенного можно заключить, что введение ПАВ в количестве 0,1% не приводит к изменению группового состава прессового масла.
Таблица 2
Номер образ- ца Жирные КИСЛОТЫ, %
Сі6:0 Сі8:0 Сі 8: 1 ^18:2 Сі8:3
3 6,6 5,7 30,1 57,0 0,6
£ 6,7 5,4 30,5 57,0 0,4
6,5 4,8 31,0 57,2 0,5
1 6,8 5,3 31,2 56,2 0,5
.э 5,7 5,3 31,2 57,4 0,4
ь 6,5 5,7 31,6 55,6 0,6
1 6,4 5,3 30,8 56,9 0,6
Анализ данных по жирнокислотному составу контрольного образца и масел, полученных с использованием ПАВ, показал почти полную идентичность жирнокислотного состава.
ВЫВОДЫ
1. Применение ПАВ — натриевых солей ок-сиэтилоктадецилсукцинатов с различной степенью оксиэтилирования на стадии влаготепловой обработки мятки подсолнечника приводит к интенсификации процесса маслодобы-вания. Выход масла зависит от степени оксиэтилирования применяемых ПАВ.
2. Исследуемые образцы ПАВ существенно не влияют на групповой и жирнокислотный состав прессовых масел.
ЛИТЕРАТУРА
1. Заявка на авт. свид. № 4710873/13/0088334 «Способ подготовки растительного масличного сырья к извлечению масла». Дата подачи 27 июня 1989 г. Положительное решение от 26.02,90.
Кафедра органической химии
Поступила 29г1^.90
664.681.1.012.1
РАСЧЕТ АКТИВНОЙ КИСЛОТНОСТИ МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ ЭМУЛЬСИИ
В. А. ВАСЬКИНА, Б. Н. СУХАРЕВ, Н. И. СУХАРЕВА, Г. А. МАРШАЛКИН
Могилевский технологический институт
Московский ордена Трудового Красного знамени технологический институт пищевой промышленности
Устойчивость прямой эмульсии «масло в воде» определяется как концентрацией стабилизатора в ней, так и величиной pH среды. Значительные отклонения последней от оптимальной для стабилизатора эмульсии могут привести к частичной или полной его денатурации, снижению эмульгирующих свойств.
Цель работы — разработка методики аналитического расчета активной кислотности многокомпонентной эмульсии для печенья и обоснованный подбор стабилизатора для среды с известным значением pH.
Эмульсии для печенья представляют собой систему, в которой дисперсной фазой явля-
ется жир, а дисперсионнои средой — многокомпонентный раствор, состоящий из сахарозы С12Н22О11, хлористого натрия №С1, гидрокарбоната натрия ЫаНСОз, карбоната аммония (N1-14)2003 и воды. Роль стабилизатора эмульсии обычно выполняют белки и лецитин, содержащиеся в молочных и яичных продуктах.
Величину pH дисперсионной среды эмульсии обусловливают либо гидрокарбонат натрия,
либо карбонат аммония, либо обе вместе. Вкусовая добавка — хлористый натрий влияет только на ионную силу дисперсионной среды эмульсии.
Все множество возможных равновесных процессов, протекающих в дисперсионной среде эмульсии, представлено в табл. 1.
Из табл. 1 следует, что наибольшая константа равновесия КР наблюдается у процесса по уравнению (8), который является доми-
Таблица I[
Уравнение реакции
Математическое выражение константы равновесия уравнения
Значение КР
Литература
ЫаНСОз Ыа+ + НС03~ 0)
(ЫН4)2С03 -*■ ІЧН4++ СО§- (2)
№С1 N3+ + СГ (3)
СО^+ Н20 — НСОз+ОНГ (4)
НСОГ+ Н20 *^Н2СОз + ОН" (5)
ЫН,+ + Н20 =* ЫН4ОН + Н+ (6)
НСОз-^ Н+ + СОІ- (7)
МН4++ СОі“ НС03~ + ЫНз (8)
NH4++ НС03-^ Н2СОз + ЫН3 (9)
N4,+*- ЫН3 + Н+ . (10)
практически необратима то же
[НСО;П[ОН-] [Нн
[СОГ][Я+] |Н2С03] [ОН~] [Н+] [НСО-] [Н + ] [МН4ОН][Н + ][ОН-
[НСОзІ [НСОз1^Нз][Н + ] [ШД [НСОзІ (Н + ] [Н2СОз][ЫНз] [Н + ] [КН4+] [НСОГ] [Н+] [ЫНз](Н+1
^Н41
= Ко
к„,
*а2 2,13-10~4 [1]
Кш 2,25-10~8
«а, [1]
к,„
кв 5,58-10-ш [1]
І2 4,69-10-" [1]
Ка
12,11 [2]
Ка
1,28-10“ [1]
5,68-10“10 [1]
нирующим. Кроме того, на основании анализа всех процессов по уравнениям (1) -- (10), протекающих в многокомпонентной системе, предлагается для аналитического расчета pH среды использовать математическую зависимость:
pH = 14-1/2 ^ (С -\Z2\gK
ОН
ЯСОГ
Ш + СсОІ- ■ -
М/21 ёГ, (111
СННГСС0Г'С
Кон Кон Кон 'мн,' 4 со’г' 'нсо
молекулярные концентрации ионов аммония, карбонат- и гидрокарбонат-ионов, моль/л; концентрационные константы устойчивости гидрокомплексов аммиака, карбонат- и гидрокарбонат- ионов.
По формуле [3] определяли:
К°/н, = 1/*. (12)
где Кб — концентрационная константа основной диссоциации.
К°с%, = Ка/Кш, (13)
где Ка — концентрационная константа кислотной диссоциации;
Ка, — константа ионного произведения воды.
По равенству (13) аналогично вычисляли
И КГсоГ
Концентрационные константы Кв и Ка, используемые в формулах (12), (13), определяли по [3]:
\ё Ка = № + 0,509 2 v,■г,2{/l/2/(l _|_/1/2) — 0,2/},
(Н)
где Ка — термодинамическая константа кислотной диссоциации;
/ — ионная сила раствора, определяемая в виде:
/ = 2 С,-гЬ
V,- — стехиометрические коэффициенты /-того иона (положительные для продуктов реакции и отрицательные для исходных веществ); г, — заряд /-того иона.
< Достоверность применения уравнения (11) для аналитического расчета pH среды проверяли на модельных многокомпонентных водных растворах, содержащих №НСОз, (!ЧН4ЬСОз, ЫаС1 и сахарозу. Среды определяли на рН-метре «pH-150». Погрешность измерения
0,01 ед. pH.
Данные расчетов и измерений активной кис-
Ком
ный
№С1
№№
(МН<
С,2Н:
№С1 ЫаН( № С і гН;
ЫаС1
№Н(
(N1-14
с,2н,
ЫаС1
№Н(
(N1-14
С,2Н2
лотн пока ного Выя нент соле наиб этом цент ется по у
Номе|
смем
Мука
Сахар
Инвер
Масло
Молок
Пудра
Соль
Сода
Углеа»
Вода
Итого
Выход
і :; і
I'.fa
>нн
їїь і1
1 H.IH
I-::-1 П.1 II
Ы\.
(14)
Щ
■нам
fcH'lil
hjSfl-
! 'ІЛЯ
(і ■ крл ни> 10;. рІІ-(?НИ(1
ІЇИГ-
ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 4—6, 1991
31
Таблица 2
Компонентный состав Концентрация Плот- ность, г/см:'' Ионная сила, моль/л Кон ■ 10-7 'НСОЇ Яь* pH
массовая доля, % молярная, моль/л опытн. расч.
NaCl 1,00 0,180
NaHC03 1,00 0,125 1,050 0,297 8,95 1,90 2,85 8,00 8,03
(!ЧН4)2СОз 0,15 0,016
С12Н22ОП 10,00 0,307
NaCl 1,50 0,271
NaHCOi 1,50 0,189 1,058 0,443 9,30 2,06 2,73 7,90 7,95
(NH4) 2СО3 0,30 0,033
С12Н22О11 10,00 0,309
NaCl 2,00 0,365
NaHCOj 2,00 0,254 1,067 0,591 9,46 2,12 2,70 7,90 7,91
(NH4)2C03 0,50 0,055
C12H22O11 10,00 0,312
NaCl 2,00 0,381
NaHCOs 2,00 0,265 1,115 0,617 9,44 2.11 2,70 7,85 7,90
(NHtbCCb 0,50 0,058
C12H22O11 20,00 0,652
лотности на модельных растворах (табл. 2) Результаты аналогичных исследований на
показывают, что значения расчетного и опытного pH среды имеют хорошую сходимость. Выявлено, что при наличии в многокомпонентном растворе одновременно нескольких солей — ЫаНСОз, (ЫН-ОзСОз и №С1, на pH наиболее влияет (ЫН-О^СОз, нивелируя при этом действие №НСОз и ЫаС1 (до 2% концентрации). Это, вероятно, также объясняется протеканием доминирующего процесса по уравнению (8).
Таблица 3
Номер
смеси
Концентрация,
мас.%
NaHcoj сахара NaCl
Плотность, г/см3
Ионная сила, моль/л
pH
опыты, расч
1 1,00 1,000 0,120 8,30 8,34
2 2,00 — — 1,010 0,120 8,35 8,34
3 1,00 10,00 — 1,040 0,250 8,35 8,34
4 2,00 10,00 — 1,045 0,250 8,30 8,34
5 1,00 10,00 3,00 1,067 0,674 7,90 7,87
6 2,00 ю оо 2,00 1,067 0,619 7,90 7,87
модельных водных растворах из сахарозы, гидрокарбоната натрия и хлористого натрия показаны в табл. 3. Здесь уместно обратить внимание на то, что в отсутствие (NH4)>C03 в многокомпонентном растворе на величину pH, создаваемую №НСОз, не влияет ее концентрация до 2%. Это согласуется с данными по изменению pH среды водных растворов ЫаНСОз [4]. Однако присутствие даже незначительного количества NaCl (2—3% концентрации) создает в растворе ионную силу, которая усиливает процесс диссоциации угольной кислоты и несколько снижает pH среды.
Предлагаемая математическая зависимость (11) позволяет аналитически рассчитывать активную кислотность дисперсионной среды эмульсии, имеет достаточную точность и ее можно использовать для практических расчетов.
Так, на примере рецептуры на затяжное печенье «школьное» [5], проведем расчет pH среды эмульсии.
Таблица 4
Расход сырья на 1 т готовой продукции, кг
Компонент Массовая доля СВ, °/ /0 тесто Т влажностью 25% эмульсия Э, э=т~м дисперсионная среда эмульсии Д, Д — Э—Ж
в натуре СВ в натуре СВ в натуре СВ мае. %
Мука пшеничная в. с. 85,50 782,87 669,35 — — — — —
Сахар-песок 99,85 133,05 132,85 133,05 132,85 133,05 132,85 39,11**
Инвертный сироп 70,00 19,57 13,70 19,57 13,70 19,57 13,70 —
Масло сливочное 84,00 121,35 101,93 121,35 101,93 — — —
Молоко цельное 11,50 192,00 22,08 192,00 22,08 192,00 22,08 5,75
Пудра ванильная 99,85 3,53 3,52 3,53 3,53 3,53 3,53 —
Соль 96,50 6,25 6,03 6,25 6,03 6,25 6,03 1,57
Сода питьевая 50,00 3,92 1,96 3,92 1,96 3,92 1,96 1,02
Углеаммонийная соль — 1,22 — 1,22 — 1,22 — 0,33
Вода в тесто — 4,80 — 4,80 — 4,80+19,42* — 52,22
Итого — 1268,56 951,42 485,69 282,07 383,76 180,14 100,00
Выход 94,00 — 940,00 — — — — —
* — масса воды, содержащаяся в сливочном масле, кг;
** — суммарное содержание всех сахаров в дисперсионной среде эмульсии, мас.%.
Рецептуры теста, эмульсии и ее дисперсионной среды для производства 1 т печенья приведены в табл. 4.
Расчетное значение pH дисперсионной среды эмульсии по уравнению (11) составило 7,84, а опытное — 7,80 (табл. 5). Так как в эмульсии наблюдается слабощелочная среда, а ее стабилизатором являются белки молока, то
оценивали и их концентрацию в дисперсионной среде.
Известно, что для получения стойкой эмульсии, стабилизированной белками молока, необходима их концентрация в дисперсионной среде не менее 3,5 мае. % и при pH, близкой МС 7,0 ед. [б].
Анализ содержания белков молока в диспер-
Таблица,5
Состав смеси Концентрация Плот- ность, г/см3 Ионная сила, моль/л Кон . Ю“4 pH
массовая доля, % молярная, моль /л ОПЫТЫ. расч.
ЫаС1 №НС03 (ітОгСОз 1,57 1,02 0,33 0,298 0,134 0,038 1,269 0,55 2,16 2,71 9,44 7,80 7,84
ржа густ и бе
д.
за кв жей бота В
изу1
но-к
Изві
ПК1
с то кисл ный:
ПИОР
ную т. е. ется обрг в с: дую: кисл
д.
еще
ноет
вест
мин
мым
ния
нор»
гоме
жиз
в
испс
деле
озил
МЄЛІ
прог
нош
с
рий:
нию
хле(
титр
МОЛі
ну)
тах
к
4 ог ческ
С12Н2201
39,11
1,342
сионнои среде показал, что их концентрация не превышает 1,55 мае. %, так как от общего содержания сухих веществ СВ молока — 5,75 мае. % только 27% составляют белки молока (табл. 4). Такая концентрация белков молока является недостаточной для получения стойкой эмульсии. Это же подтвердилось на практике, эмульсия получилась очень нестойкой.
Стабильность эмульсии можно повысить добавкой сухой молочной сыворотки, в которой много белков молока и к тому же слабокислая среда. Массу добавляемой сухой молочной сыворотки Шс определяли такой, чтобы концентрация белков молока в дисперсионной среде эмульсии была оптимальной и равной 3,5 мас.%:
гпс = (Оп-100/Ь — пгмам)/ас,
где О — масса дисперсионной среды эмульсии, кг;
п — оптимальная концентрация стабилизатора (белков молока) в дисперсионной среде эмульсии, мас.%, п =3,5 мас.%;
Ь — содержание белка в сухих веществах молока, мас.%, 6 = 27 мас.%; тм — масса молока, содержащаяся в рецептуре печенья, кг;
ам, ас — массовая доля СВ соответственно в молоке и сухой молочной сыворотке, %.
Чтобы влажность теста осталась неизменной, в эмульсии уменьшалась доля сахара на количество СВ, вносимых с массой сухой молочной сыворотки.
Экспериментальная проверка подтвердила правильность введения 28,82 кг сухой молочной сыворотки в рецептуру печенья Школьное для получения стойкой, мелкодисперсной эмульсии.
Предлагаемый метод расчета pH среды можно применять не только для определения активной кислотности эмульсии по ее рецептурному составу, при этом оценивать правиль-
ность подбора стабилизатора, его концентрацию и эмульгирующую способность при заданном значении pH, но и использовать также при создании новых рецептур печенья с нетрадиционными видами сырья. При этом в нетрадиционном сырье определяется его химический состав, pH среды и содержание эмульгирующих веществ. Затем уточняется совместимость эмульгирующих веществ нетрадиционного сырья
с поверхностно-активными веществами, содержащимися в других компонентах рецептуры, и определяется их оптимальная концентрация при заданном значении pH среды. Составляется несколько новых рецептур печенья с различным содержанием нетрадиционного сырья и в качестве оптимальной выбирается та, которая дает стойкую эмульсию и качественную готовую продукцию.
выводы
1. Полученная математическая зависимость (11) позволяет быстро рассчитывать pH среды любой многокомпонентной системы, состоящей из №НСОз, (ГЧШЬСОз, ЫаС1 и сахарозы с концентрацией до 45%.
2. Основное влияние на pH среды в многокомпонентной системе оказывает (Г^Н^гСОз, нивелируя при этом действие №НСОз и №С1.
3. В отсутствие ^Н4)2С0з в многокомпонентной системе на величину pH среды, обусловливаемую ЫаНСОз, значительно влияет №С1 через ионную силу раствора.
ЛИТЕРАТУРА
1. Справочник химика.— Л.: Химия, 1964,— 3.— 1005 с.
2. Г о р д о и А., Форд Р. Спутник химика.— М.: Химия, 1976.— 75 с.
3. Б у л а т о в М. И. Расчеты равновесий в аналитической химии.— Л.: Химия, 1984.— 182 с.
4. К р е ш к о в А. П. Основы аналитической химии. Часть II.— М.: Химия, 1976.— 320 с.
5. Рецептуры на печенье.— М.: Госагропром СССР,
ВНИИКП, 1988,— 248 с.
6. Измайлова В. Н., Ямпольская Г. П., С у л е м Б. Д. Поверхностные явления в белковых системах.— М.: Химия, 1988.— 238 с.
Кафедра технологии хлебопродуктов Кафедра химии
Поступила 20,07.90
5 Закі
