CC BY
35
641.562
ТЕРМОГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПИЩЕВЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ОВОЩНЫХ ПЮРЕ И КРУПЯНЫХ ХЛОПЬЕВ
Т.В. ЯКОВЛЕВА, Н.Т. ШАМКОВА, Г.М. ЗАИКО
Кубанский государственный технологический университет
Для разработки технологии продуктов питания на основе овощного и крупяного сырья требуется изучение влияния технологических факторов на функционально-технологические свойства получаемых пищевых систем, в частности, изменения убыли их веса и термостабильности в процессе тепловой обработки в зависимости от массовой доли и соотношений рецептурных компонентов.
Цель настоящей работы - определение термогравиметрических показателей пищевых систем на основе овощных пюре и крупяных хлопьев на приборе дерива-тограф С>-150(Ю.
Были исследованы кривые нагревания, а также физические превращения между отдельными компонентами пищевых систем, сопровождающиеся поглощением или выделением энергии при тепловой обработке, для чего регистрировались изменение температуры (Т), веса (ТО), внутренней энергии (ЛТА) и скорость
а
изменения веса (ОТО) при нагревании образцов до температуры 250°С.
Дериватограммы морковного пюре (а) и хлопьев гречневых гидратированных 1:1 (б) приведены на рис. 1. Установлено, что реакция, сопровождающаяся поглощением тепла в пюре морковном, начинается при достижении в нем температуры 32,5°С, а в пюре тыквенном при температуре 31,4°С, (точка 1, кривая БТА), при этом температурная кривая Т отклоняется от прямолинейного направления. Изменение убыли веса, являющееся одним из главных показателей, характеризующих изменение пищевой системы при тепловой обработке, показано на кривой ТО, по характеру изменения которой видно, что резкое уменьшение веса пюре начинается в точке В. Из пюре удаляется механически или адсорбционно связанная влага, что вызывает соответствующее уменьшение веса.
Максимумом эндотермического эффекта можно считать точку 2, при этом убыль веса достигает своего максимального значения - 92,5% (морковное пюре) и 94,3% (тыквенное пюре). Процессу термостабилизации систем соответствует плато на кривой ИТА, а наб
а
Рис.
блюдаемый на кривой ОТО пик подтверждает, что эндотермическая реакция протекает с уменьшением веса пищевой системы, причем в точке 5 скорость реакции наибольшая.
Графическим выражением эндотермического эффекта является наличие пика на кривой ША, площадь
б
которого 5 пропорциональна термохимической константе АН, составляющей для пюре морковного 2444 Дж/кг, для пюре тыквенного 2520 Дж/кг. После достижения точки 3 происходит разложение образца, температура на кривой Т повышается. Выше точки 4 скорость разложения замедляется, но количество вы-
Пищевая система
Температурный интервал эндотермического эффекта, °С
АН, Дж/кг
Убыль веса, %
Еа, Дж/моль
Пюре морковное: без добавки с добавкой гречневых хлопьев, %:
10
20
30
40
50
Пюре тыквенное: без добавки с добавкой гречневых хлопьев, %:
10
20
30
40
50
Хлопья гречневые (гидромодуль 1 : 1)
[32,5-200,2]
[32,6-193,5]
[33,3-185,3]
[35,5-166,5]
[36,5-153,6]
[37,8-147,7]
[31,4-200,8]
[32,1-200,1]
[33,5-192,8]
[34,5-177,6]
[35,5-164,7]
[37,7-149,2]
[37,1-153,7]
2444
2356
2289
2210
2189
1573
2520
2398
2291
1985
1971
1578
2153
92.5
87,8
82.5
81.7
80.8 79,4
94,3
89,1
82,9
81,8
80,4
79,8
80,3
519,37
522,78
523,8
529,48
540,11
540,64
510,97
521,10
524,65
531,12
541,99
542,42
530,58
делившихся продуктов продолжает оставаться достаточным, что в конечном счете приводит к воспламенению и выгоранию остатка образца.
Для хлопьев гречневых гидратированных (рис. 1, б) уменьшение массы начинается после температуры
37,1 °С (точкаВ) и достигает своего максимального значения (80,3%) при температуре 153,7°С (точка С). Количество энергии, затраченной в процессе нагревания составляет 2154 Дж/кг.
Дериватограммы пищевых систем на основе пюре морковного и тыквенного (рис. 2 и 3) с добавкой гречневых хлопьев, %: а-10, б-50- свидетельствуют, что при добавлении в овощное пюре 10% гречневых хлопьев общее содержание влаги в системе снижается, что приводит к уменьшению площади эндотермического пика кривой БТА и, следовательно, к уменьшению поглощающегося тепла (АН = 2356 Дж/кг - для морковного пюре, АЯ = 2398 Дж/кг - для тыквенного пюре).
Уменьшение убыли массы в системе пюре морков-ное-хлопья гречневые (рис. 2) составляет 87,8%) и начинается после температуры 32,6° С (точка В), достигая максимального значения при температуре 193,5°С (точка С), также соответствующей максимальной скорости убыли веса (точка 3).
В системе пюре тыквенное-хлопья гречневые (рис. 3) убыль веса составляет 89,1%), причем начальная температура эндотермического эффекта немного ниже - 32,1°С, а конечная выше - 200,1°С - в сравнении с морковным пюре.
Дальнейшее увеличение массовой доли хлопьев в пищевых системах приводит к уменьшению значения убыли массы, термохимической константы и площади эндотермического пика.
Полученные термогравиметрические характеристики пищевых систем на основе овощного пюре и крупяных хлопьев приведены в таблице.
По результатам проведенных исследований была рассчитана энергия активации Еа, Дж/моль, процесса термической обработки пищевых систем на основе овощного пюре и крупяных хлопьев. Данный показатель может служить мерой устойчивости системы к термическому воздействию [1-3].
Определив температуры начала и конца разложения образцов, используя уравнение Аррениуса, получаем
d\nk
dt
RT2
(1)
Дифференцируя это уравнение в пределах от Г! до Т% получим формулу для определения энергии активации
Е„ =R
Тп-Т,
ln-
(2)
где R -
универсальная газовая постоянная, Дж/(моль ■ К); Тъ Т2 -
константы скоро-
температуры начала и конца реакции, К; К1, К2 стейпри этих температурах, мин4.
Проведенные исследования показывают, что увеличение массовой доли крупяных хлопьев приводит к уменьшению энтальпии пищевых систем на основе овощного пюре и крупяных хлопьев и, что важно для технологического процесса, снижению убыли веса. Определена начальная температура убыли веса пищевых систем на основе овощного пюре и крупяных хлопьев и доказано, что при увеличении в них массовой доли хлопьев она возрастает. При этом в системах на основе тыквенного пюре температура начала эндотермического эффекта ниже, чем на основе морковного пюре, а конечная температура - соответственно выше, что приводит к увеличению продолжительности тепловой обработки пищевых систем на основе тыквенного пюре.
Полученные значения Еа позволяют отнести исследуемые комбинированные пищевые системы к систе-
мам с относительно высокой термостабильностью: энергия активации пюре морковного составляет 519,37 Дж/моль, при добавлении в него 20 и 50% крупяных хлопьев значение энергии активации системы возрастает до 523,8 и 540,64 Дж/моль соответственно. Таким образом, увеличение массовой доли крупяных хлопьев в овощном пюре в интервале от 10 до 50%о повышает устойчивость данных пищевых систем при тепловой обработке.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 08-08-99077).
ЛИТЕРАТУРА
1. Берг Л.Г. Введение в термографию. - М., 1969.
2. Тошев А.Д. Развитие научных основ технологии мучных кулинарных, кондитерских и булочных изделий. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2003. - 171 с.
3. Топор Н.Д., Огородова Л.П., Мельчакова Л.В. Термический анализ минералов и неорганических соединений. - М.: Изд-во МГУ, 1987. - 190 с.
Кафедра технологии и организации питания
Поступила 24.03.08 г.
665.1
КОНТРОЛЬ И УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ЖИРОВЫХ ПРОДУКТОВ
Е.О. ГЕРАСИМЕНКО, С.А. СОНИН, Т.Б. БРИКОТА
Кубанский государственный технологический университет
Получать масложировые продукты группы «Здоровье», или Organic Foods, представляющие собой безопасные высококачественные продукгыпитания из природного экологически безопасного сырья, а также стабильно обеспечивать требуемый уровень качества, невозможно без перехода предприятий маслодобываю-щейотрасли от системы выборочного контроля качества исходного сырья и готовой продукции к системе управления качеством, предусматривающей не только выявление недоброкачественной продукции, но и предупреждение ее появления.
Одним из основных факторов, сдерживающих решение проблемы управления качеством, является низкий уровень методического, технического и метрологического обеспечения процедур идентификации и оценки показателей качества и безопасности и продовольственного сырья и пищевых продуктов.
Контроль качества технологических процессов в масложировом производстве из-за отсутствия методов поточного системного контроля основывается, как правило, на данных лабораторных анализов образцов продукции, что предполагает длительную временную задержку между моментом получения информации о несоответствии показателей в контрольной точке, принятием решения о необходимости технологического воздействия и техническим его осуществлением.
Известные методы лабораторного контроля содержания фосфолипидов в растительных маслах требуют достаточно сложной пробоподготовки, дорогостоящего лабораторного оборудования, отличаются длительностью (в среднем продолжительность анализа составляет около 8 ч), а их точность и воспроизводимость результатов существенно зависят от квалификации лаборанта.
Специалистами кафедры технологии жиров, косметики и экспертизы товаров КубГТУ разработаны оперативные методы контроля массовой доли фосфолипидов и содержания свободных жирных кислот в растительных маслах.
Следует отметить, что отсутствие точного метода определения содержания фосфолипидов в растительных маслах во многом о бус ловило ограничение нижнего предела обнаружения фосфолипидов значением 0,05%о в ГОСТ 1129-93 на подсолнечные масла, тогда как требования зарубежных стандартов диктуют необходимость определения фосфолипидов в количестве от 0,015%.
В основе разработанного оперативного метода контроля определения фосфолипидов лежит принципиально новый подход к решению задачи, который базируется на инструментальном анализе электрофизических характеристик растительных масел, коррелирующих с содержанием в них фосфолипидов, с использованием разработанного прибора специальной конструкции [1].
Основные достоинства разработанного метода заключаются в следующем:
простота в использовании - не требуется специальной пробоподготовки, например, минерализации образца масла, предусмотренной арбитражным и большинством известных методов; не требуется использования химических реактивов;
не требуется специальной профессиональной подготовки и высокой квалификации лаборанта;
отсутствует необходимость в дополнительном дорогостоящем оборудовании - муфельной печи и фото-элекгрокалориметре, необходимых для стандартных методик;
большой диапазон измерений содержания фосфолипидов в маслах: от 0,01 до 5,00% фосфолипидов в пересчете на стеароолеолецитин;
высокая воспроизводимость и низкая погрешность измерений: относительная погрешность определения не превышает 6%о для всего диапазона измерений;
высокая оперативность - продолжительность анализа составляет не более 15 мин;
точность и воспроизводимость определяемых параметров не зависят от содержания влаги, сопутствующих триацилглицеринам липидов и минорных компонентов анализируемого масла в пределах их концен-
