CC BY
46
Изв. вузов. Химия и химическая технология. - 2009. - 52. - № 9. -С. 66-69.
12. Нейман Р.Э. Практикум по коллоидной химии. - 1971. - 176 с.
13. Виссарионова О.Н. Физико-химические исследования системы дисперсный краситель-водный раствор поверхностно-активных веществ: Дис. ... канд. хим. наук: 02.00.04. - Тверь, 2005. -100 с.
Поступила 15.09.10 г.
OF SAPONARIA OFFICINALIS L. ROOTS
E.V. VLASOVA \ G.M. FROLOVA2, E.I. CHEREVACH \ T.P. YUDINA1
1 Pacific State University of Economics,
19, Okeanskiy av., Vladivostok, 690091; fax: (4232) 40-65-60, e-mail: [email protected] 2 Pacific Institute of Bioorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences Far Eastern Branch,
159, Stoletiya av., Vladivostok, 690022; e-mail: [email protected]
Possibility of using of Saponaria officinalis L. roots as a natural solubilizer and influence of various factors on increase of solubilization efficiency of micelles was studied. It is shown that saponins demonstrate linear dependence of solubility of hydrophobic dye from concentration which is characteristic for the most surfactants. Low solubilization capacity and duration of solubilization process can be changed by increase of temperature and exposure to ultrasonic vibrations. In different from temperature which only has a weak effect on solubilization efficiency of saponins, the ultrasonic influence considerably reduces the time of achievement of solubilization equilibrium and increases solubilization capacity of micelles.
Key words: Saponaria officinalis L. roots, solubilization, solubilization capacity, temperature, ultrasonic vibrations.
9. Rao K.J., Paria S. Solubilization of Naphthalene in the Presence of Plant-Synthetic Mixed Surfactant Systems // J. Phys. Chem.
B. -2009. -V. 113. -№ 2.-P. 474-481.
10. Mitra S., Dungan S.R. Cholesterol solubilization in aqueous micellar solutions of quillaja saponin, bile salts or nonionic surfactants // J. Agric. Food Chem. - 2001. - V. 49. - P. 384-394.
11. Бабин Ю.В., Фролова Г.М., Черевач Е.И., Юдина Т.П. Физико-химические и мицеллярные свойства сапонинов корней Saponaria officinalis L., культивированной в Приморском крае //
SOLUBILIZATION ABILITY OF SAPONINS
664.863:635.621
РАЗРАБОТКА ЭМУЛЬСИОННЫХ ТЫКВЕННЫХ НЕКТАРОВ С ПОМОЩЬЮ МОДЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
Т.В. ПАРФЕНОВА, Е.Г. НОВИЦКАЯ, М.А. ЛЕНЦОВА, Г.С. СМИЦКАЯ
Институт пищевых технологий и товароведения Тихоокеанского государственного экономического университета, 690091, г. Владивосток, Океанский пр-т, 19; тел./факс: (4232) 43-40-89, электронная почта: [email protected]
Разработаны модельные системы и проведены эксперименты с целью изучения влияния основных и дополнительных ингредиентов на стабильность системы. В модельных системах варьируется соотношение тыквенного пюре, тыквенного термического экстракта, каррагинана, масла, сока ягод дикоросов, сахарного сиропа.
Ключевые слова: модельная система, каррагинан, эмульсия, эмульсионные тыквенные нектары, дисперсная фаза, дисперсионная среда.
Тыквенные нектары являются ценными источниками пектиновых веществ, легкоусвояемой клетчатки, т. е. обладают ярко выраженными протекторными свойствами, но имеют специфический запах. Нектары отличаются нестабильностью, способны к расслаиванию до 50% за счет седиментации частиц под действием силы тяжести с отделением дисперсной фазы в виде осадка, что ухудшает их товарный вид.
Для создания особой текстуры при производстве различных продуктов, а также в качестве источника диетических волокон все чаще используют гидроколлоиды. Каррагинан - полисахарид, выделенный из красной водоросли СНоийгш агтаШ, используют в пищевой промышленности как загуститель, желирую-щий агент и стабилизатор. Поэтому возможность использования в качестве стабилизаторов консистенции для нектаров каррагинанов актуальна в силу их высокой влагопоглощающей способности. При их использовании формируется структура продукта, снижаются потери при тепловой обработке. Хотя каррагинаны не являются поверхностно-активными веществами, они
способны стабилизировать дисперсные системы типа суспензий и эмульсий благодаря загущающим и тиксо-тропным свойствам, что препятствует расслоению системы [1].
Для определения концентрации каррагинана в системе проведена серия модельных экспериментов. Брали несколько образцов с различными концентрациями дисперсной фазы (тыквенное пюре) и дисперсной среды (тыквенный термический экстракт).
Были выбраны три концентрации каррагинана и четыре модельных системы, в каждой из которых варьировались соотношения тыквенного пюре и тыквенного экстракта как основных ингредиентов (табл. 1). В итоге проведено 12 опытов, которые 3-кратно повторялись.
Системы с 1 по 4 имели концентрацию каррагинана 0,05 г, с 1а по 4а - 0,1 г, с 1б по 4б - 0,2 г.
Для эксперимента тыкву готовили следующим образом: нарезали на кусочки размером 2 х 2 см и бланшировали в течение 15 мин в кипящей воде, при соотношении тыквенного сырья и воды 1 : 2. Затем тыкву
протирали через сито, тыквенное пюре с каррагинаном и тыквенным термическим экстрактом в заданных пропорциях подвергали механическому встряхиванию, доводя до однородной консистенции [2].
Таблица 1
Номер модельной системы Количество ингредиентов в 100 см3
Тыквенное пюре, г Каррагинан, г Тыквенный экстракт, см3
1 40 0,05 60
2 45 0,05 55
3 50 0,05 50
4 55 0,05 45
1а 40 0,1 60
2а 45 0,1 55
3а 50 0,1 50
4а 55 0,1 45
16 40 0,2 60
26 45 0,2 55
36 50 0,2 50
46 55 0,2 45
55?
и
8-е-
§ ? О- *
45
40
35
30
25
20
15
10
5
о
41
29 ж
19
21
16
14
разец 4а), в которые добавляли сахарный сироп и/или сок дикоросов как источник органических кислот (табл. 2).
Таблица 2
Номер модельной системы Количество ингредиентов в 100 см 3
Тыквенное пюре, г Каррагинан, г Тыквенный экстракт, см3 Сахарный сироп, см3 Сок ягод, см3
1 50 0,1 40 0 10
2 55 0,1 35 0 10
3 45 0,1 35 20 0
4 50 0,1 30 20 0
5 40 0,1 30 20 10
6 45 0,1 25 20 10
Готовую систему переносили в посуду с градуированной шкалой и оставляли в покое. Первые замеры проводили по границе раздела фаз каждые 10 мин. По истечении 40 мин системы претерпели незначительные изменения от 0 до 0,3 см3. После того как система перестала интенсивно изменяться, измерения стали проводить через сутки.
Результаты замеров состояния модельных систем (рис. 1) показывают, что внесение каррагинана в определенных концентрациях существенно влияет на стабильность системы. Так, при концентрации каррагинана 0,05 г/100 см3 модельные системы с 1 по 4 расслоились от 19 до 41%, при концентрации 0,1 г/100 см3 системы с 1а по 4а расслоились от 6 до 21%. Системы с 1б по 4б с концентрацией каррагинана 0,2 г/100 см3 характеризовались желеобразной консистенцией, что нежелательно для нектаров. Итак, приемлемая консистенция системы достигнута при внесении каррагинана в количестве 0,1 г/100 см3.
Наибольшая стабильность системы проявлялась в системе 4а при соотношении каррагинан : тыквенное пюре : вода 0,1: 55 : 45. Этот образец был взят в качестве основы для второй серии модельных экспериментов, в которой исследовали, как влияет на стабильность системы сахарный сироп и сок ягод дикоросов. Для этого брали несколько систем с близких к эталону (об-
Сок дикорастущих ягод был использован как регулятор кислотности, антиоксидант, синергист антиоксидантов.
Порядок проведения второй серии испытаний аналогичен предыдущему. Готовые системы переносили в посуду и проводили замеры по градуированной шкале, системы должны находиться на протяжении исследования в состоянии покоя для меньшей погрешности в измерениях. Результаты исследований состояния модельных систем (рис. 2) свидетельствуют, что сахарный сироп и кислоты сока не оказали значительного влияния на стабильность системы. Но при этом органолептические показатели - консистенция, вкус и запах - улучшились.
На третьем этапе исследований стремились получить стабильную эмульсию на базе уже исследованных модельных систем. Для этого в модельные системы вводили по 1 см3 растительного масла и подвергали гомогенизации.
Эмульсионный тыквенный нектар - система, состоящая из двух жидких фаз, одна из которых диспергирована в виде капелек в другой. Масло, раздробленное на капельки, является дисперсной фазой, а смесь тыквенного пюре, тыквенного термического экстракта, сахарного сиропа и сока ягод дикоросов, заполняющая объем между капельками, - дисперсионной средой. Для устойчивости этой системы необходимо, чтобы жидкости, образующие эмульсию, были практически взаимно нерастворимы. Тыквенный нектар является полярной жидкостью, а масло - неполярной. Эта эмульсия относится к эмульсиям первого рода (прямая), получаемым методом диспергирования. В зави-
О о'
II
“■&
о а;
§аз
э
о- х
/—71 10
И
1 2 3 4 1а 2а За 4а
Номер модельной системы
2 3 4 5
Номер модельной системы
Рис. 1
Рис. 2
20
16
12
8
4
0
20
100
90
цЗ'
г £
о * У і
70
50
_____________________________
7 8 9
Номер модельной системы
Рис. 3
симости от концентрации дисперсной фазы эмульсионный тыквенный нектар относится к разбавленной эмульсии и является седиментационно-неустойчивой системой. Так как масло и тыквенный нектар отличаются по плотности, то возможно всплывание капелек дисперсной фазы, т. е. нарушение однородности концентрации. Агрегативная неустойчивость проявляется в самопроизвольном слиянии капелек - коалесценции. Этот процесс может привести к разрушению эмульсии и разделению ее на два жидких слоя. Эмульсионный нектар, как и все микрогетерогенные системы, обладает большой поверхностью раздела фаз. Поэтому повышение ее устойчивости обеспечивается введением эмульгатора - каррагинана, который, адсорбируясь на поверхности раздела фаз, уменьшает поверхностное натяжение. Наряду с понижением поверхностного натяжения каррагинан стабилизирует эмульсию также и тем, что на поверхности раздела образует компактную пленку, обладающую механической прочностью. Каррагинан является гидрофильным эмульгатором. Полярные молекулы каррагинана адсорбируются на поверхности капелек масла, растворяясь неполярными в масле, а полярными группами в воде. В результате адсорбции каррагинана поверхностное натяжение капли масла понижается и значение поверхностной энергии уменьшается, система становится устойчивее. Кроме того, образующийся каркас каррагинана прочно связывает микрочастицы эмульсии с дисперсионной средой (в данном случае с нектаром), что препятствует коалесценции.
Процесс создания многокомпонентной системы (эмульсия + суспензия) отражен в табл. 3. Известно, что в химическом составе тыквы содержится пектин, который используется в пищевой промышленности как структурообразователь, поэтому для сравнения готовили контрольные образцы, в которые не добавляли каррагинан и растительное масло, рассчитывая на внутренние свойства самой тыквы.
Результаты исследований состояния модельных систем (рис. 3) свидетельствуют, что полученный эмульсионный нектар (образец 7) стабилен и с течением времени не расслаивается на две несмешивающиеся фазы. Анализ образцов 8 и 9 показывает, что образец, в
100 90 80 70 60 50 40 30 ~ 20 10
0
15 7 8
Номер модельной системы
Рис. 4
котором содержание пюре было в большем количестве, а значит и с большим содержанием пектиновых веществ, проявил себя как стабильная система с изменением высоты всего на 5%.
Таблица 3
Номер модельной системы Количество ингредиентов в 100 см
Тыквенное пюре, г Каррагинан, г Тыквенный экстракт, см3 Сахарный сироп, см3 Сок ягод, см3 Кукурузное масло, см3
7 40 0,1 29 20 10 1
8 40 0 30 20 10 0
9 45 0 25 20 10 0
На четвертом этапе исследования определяли содержание мякоти методом центрифугирования. Метод основан на центрифугировании пробы нектара и определении объемной доли мякоти в процентах. Отобранные образцы 1, 5, 7, 8 центрифугировали в течение 10 мин при скорости 3708 об/мин. Изменения состояния модельных систем (рис. 4) показывают, что эмульсия образца 7 проявляла 100%-ю стабильность в процессе хранения в течение 7 сут не только в модельных системах, но и в опытных образцах.
Стоит подчеркнуть, что применение эмульсий в нектарах позволяет распределить жирорастворимые компоненты в водной среде. Например, витамины А, Б, Е растворяются только в масляной фазе, а витамины группы В являются водорастворимыми. Отсюда следует, что получить сбалансированный витаминный комплекс возможно только в форме эмульсий.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кадникова И.А., Талабаева С.В. Пищевые эмульсии, стабилизированные полисахаридами морских водорослей // Масложировая пром-сть. - 2006. - № 3. - С. 40-41.
2. Новицкая Е.Г., Коростылева Л.А., Парфенова Т.В., Быстрова А.Н. Использование тыквы для производства напитков // Актуальные проблемы технологии живых систем: Материалы II Ме-ждунар. науч.-техн. конф. молодых ученых. - Владивосток: ТГЭУ, 2007. - С. 277-281.
Поступила 25.03.10 г.
DEVELOPMENT ANALOG STRUCTURE FOR THE PURPOSE OF EMULSION PUMPKIN NECTARS
T.V. PARFENOVA, E.G. NOVITSKAYA, M.A. LENTSOVA, G.S. SMITSKAYA
Pacific State University of Economics,
19, Oceanic av., Vladivostok, 690091; ph./fax: (4232) 43-40-89, e-mail: [email protected]
Development analog structure and moderate experiment with target study action primary and backing ingredients at the spalling structure. In the analog structure are vary of the ratio pumpkin, thermic leachate, vegetable oil, karraginan, sugar syrup, juice wild-growing berries.
Key words: modeling system, karraginan, emulsion, emulsion pumpkin nectar, dispersed phase, dispersion medium.
663.551.4
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА БИОЭТАНОЛА И АБСОЛЮТНОГО СПИРТА ДЛЯ ПИЩЕВОЙ И МЕДИЦИНСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Е.В. ЧЕРЕПОВ \ А.В. ЛОБОДА2, Т.Г. КОРОТКОВА2
1 Майкопский государственный технологический университет,
352700, г. Майкоп, ул. Первомайская, 191; электронная почта:[email protected]
2 Кубанский государственный технологический университет,
350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2; электронная почта: [email protected]
Рассмотрены преимущества получения абсолютного спирта с использованием биоэтанола, произведенного путем совместной ректификации спиртовых смесей и гексановой фракции. Разработана технологическая схема получения абсолютного спирта и бензанола и определен режим ее работы.
Ключевые слова: абсолютный спирт, бензанол, технологическая схема, математическое моделирование.
Абсолютный спирт, получаемый азеотропной ректификацией с бензолом, используется в основном для технических целей. Бензол - вещество, чрезвычайно вредное для здоровья человека. Он накапливается в спинном мозге, что в конечном счете приводит к раку крови. В этой связи целесообразно заменить бензол на растворитель, используемый при переработке растительного сырья. Это обусловлено также тем, что абсолютный спирт применяется в фармацевтической и пищевой отраслях. Отечественная промышленность не имеет опыта работы по такой технологии. Однако в литературе имеется упоминание о возможности использования бензина при получении абсолютного спирта [1].
В известном методе бензол используется как компонент, вызывающий расслаивание спиртоводной смеси и образующий тройной гетероазеотроп с повышенным содержанием воды. На первом этапе по ранее разработанной методике [2] определяли состав тройного гете-роазеотропа смеси этанол-гексан-вода при давлении 101,31 кПа (табл. 1). Для описания фазового равновесия использовали метод ККТЬ. Было показано, что для смесей, содержащих углеводороды, метод ККТЬ хорошо прогнозирует равновесие в расслаивающихся смесях практически нерастворимых друг в друге компонентов [3]. Гетероазеотроп, найденный по результатам моделирования, имеет следующий состав, % мас.: этанол - 17,124, вода - 3,373, к-гексан - 79,503, что составляет в % мол.: этанол - 25,09, вода - 12,638, к-гексан - 62,272. Температура кипения гетероазеотропа 57,223°С. Полученные расчетным путем составы азео-тропов удовлетворительно согласуются с известными
экспериментальными данными [4], особенно если учесть, что при экспериментальном определении состава гетероазеотропа наблюдается большой разброс данных (табл. 1).
В работе [2] приведены составы азеотропов смеси этанол-бензол-вода при давлении 101,31 кПа. Расчетный гетероазеотроп этой смеси имел следующий состав, % мас.: этанол - 21,675, вода - 5,852, бензол -72,473; температура кипения 63,291°С.
Из сравнения этих данных видно, что гетероазеотроп с к-гексаном характеризуется меньшим содержанием этанола и воды, чем гетероазеотроп с бензолом, а концентрация углеводородного компонента выше в ге-тероазеотропе с к-гексаном: 79,503% мас. вместо 72,473 и т. д. В целом из приведенных данных следует, что к-гексан можно использовать для производства абсолютного спирта. Однако расход к-гексана будет выше, чем бензола, а выход абсолютного спирта меньше, чем по бензольному методу. Эти недостатки нивелируются тем, что к-гексан практически безвреден для здоровья человека и, кроме того, может использоваться в качестве добавки к бензанолу, что позволяет реализовать совместное производство двух продуктов бензанола и абсолютного спирта и технологическую схему ректификации без рециклов, что невозможно при азеотропной ректификации с бензолом. Наконец, имеется возможность использовать преимущества совместной ректификации спиртовых и углеводородных смесей в схеме брагоректификационной установки [5], в результате которой получается заазеотропное соотношение спирта к воде в дистилляте ректификационной колон-
