CC BY
19
HayKOBHH BicHHK .HbBiBCbKoro Ha^OHaibHoro ymBepcurery BeTepHHapHoi' MegnuUHH Ta 6i0TexH0iroriH iMem C.3. f^H^Koro Scientific Messenger of Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies
doi: 10.15421/nvlvet8006
ISSN 2519-268X print ISSN 2518-1327 online
http://nvlvet.com.ua/
УДК 621.37:637.142.
Вплив iмпульсних електричних полiв на мжробшлопчт показники та BMicT вггамшу С в незбираному молоцi
Р.С. Святненко1, А.1. Маринiн1, А.В. Макогон2, О.П. Фурсш1 Svyatnenko@i.ua, andrii_marynin@ukr.net
1 Нацюналъний ушверситет харчових технологш, вул. Володимирсъка, 68, м. Кшв, 01601, Укра'та;
2Нацюналъний техшчний ушверситет «Харювсъкий полтехтчний incmumym», вул. Кирпичова, 2, Хартв, 61002, Украна
Стаття присвячена проблемг зберггання бактергологгчноi чистоти та вмкту втамту С в незбираному молоц при об-роблен силъними iмпулъсними електричними полями. Вгдомо, що важливим показником мiкробiологiчноi безпечностг та якостг, а також рiвня сантарно-гтешчнихумов обробки молока е мiкробiологiчнi показники (КМАФАнМ) та (БГКП). При перевищент допустимого титру мжрооргатзми КМАФАнМ та БГКП можутъ спричиняти псування готового продукту i навтъ харчовi отруення. Об'ект до^дження: iмпулъснi електричн поля. Предмет до^дження: незбиране молоко до та тсля оброблення жпулъсними електричними полями. Оброблення незбираного молока здшснювали на експерименталънш установщ, що складаетъся з трансформатора, iскровихрозрядниюв, емшсних нагромаджувачiв енергп, системи керуван-ня, робочо1 камери. Наявтстъ чиселъностi КМАФАнМ та БГКП в обробленому молоц визначали шляхом поЫву на живилъ-н середовища. Масову частку втамту С визначали титриметричним методом. При до^дженнях встановлено, що обро-бка силъними електричними полями з напругою 30 кВ/см протягом 30 с е найбыъш ефективною, остлъки тостер^ет^я повна тактиващя мiкроорганiзмiв КМАФАнМ та БГКП. Доведено можливктъ здтснення теплового оброблення незбираного молока за рахунок нетеплових ефектiв, що виникаютъ за iмпулъсноi дп електричних полiв. Вiдкрито перспективи використання втчизняних 1ЕП-установок при первинному обробленн незбираного молока з метою полтшення мжробюло-гiчних показниюв.
Knmnoei слова: силъне iмпулъсне електричне поле, незбиране молоко, втамт С, мiкробiологiчнi показники.
Влияние импульсных электрических полей на микробиологические показатели и содержание витамина С в цельном молоке
Р.С. Святненко1, А.И. Маринин1, А.В. Макогон2, О.П. Фурсик1 Svyatnenko@i.ua, andrii_marynin@ukr.net
1 Националъный университет пищевых технологий, ул. Владимирская, 68, г. Киев, 01601, Украина;
2Националъный технический университет «Харъковский политехнический институт», ул. Кирпичева, 2, Харъков, 61002, Украина
Статъя посвящена проблеме хранения бактериологической чистоты и содержания витамина С в целъном молоке при обработке силъными импулъсными электрическими полями. Известно, что важным показателем микробиологической безопасности и качества, а также уровня санитарно-гигиенических условий обработки молока являются микробиологические показатели (КМАФАнМ) и (БГКП). При превышении допустимого титра микроорганизмы КМАФАнМ и БГКП могут вызыватъ порчу готового продукта и даже пищевые отравления. Объект исследования: импулъсные электрические поля. Предмет исследования: целъное молоко до и после обработки импулъсными электрическими полями. Обработку целъного
Citation:
Kitchenko, L.M. (2017). Improvement of small hard cheese technology aimed at production in minor cheese-making enterprises. Scientific Messenger LNUVMB, 19(80), 29-32.
Scientific Messenger LNUVMB, 2017, vol. 19, no 80
29
молока проводили на экспериментальной установке, состоящей из трансформатора, искровых разрядников, емкостных накопителей энергии, системы управления, рабочей камеры. Наличие численности КМАФАнМ и БГКП в обработанном молоке определяли путем посева на питательные среды. Массовую долю витамина С определяли титриметрическим методом. При исследованиях установлено, что обработка сильными электрическими полями с напряжением 30 кВ см в течение 30 является наиболее эффективной, поскольку наблюдается полная инактивация микроорганизмов КМАФАнМ и БГКП. Доказана возможность осуществления тепловой обработки цельного молока за счет нетепловых эффектов, возникающих при импульсном действии электрических полей. Открыто перспективы использования отечественных ИЕП-установок при первичной обработке цельного молока с целью улучшения микробиологических показателей.
Ключевые слова: импульсные электромагнитные поля, цельное молоко, органолептические показатели.
Influence of pulsed electric fields on microbiological indices and content
of vitamin C in whole milk
R. Svyatnenko1, A. Marynin1, A. Makogon1, O. Fursik1 Svyatnenko@i.ua, andrii_marynin@ukr.net
'National University of Food Technologies, Volodymyrska Str., 68, Kyiv, 0'60', Ukraine;
2National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute», Kyrpychova Str., 2, Kharkiv, 61002, Ukraine
The article is devoted to the problem of bacteriological purity storage and vitamin C content in whole milk by treating with strong pulsed electric fields. It is known that microbiological indices (QMAFAnM) and (CGP) are an important indicator of microbiological safety and quality, as well as the level of sanitary-hygienic conditions of milk processing. By exceeding the permissible titer the microorganisms of QMAFAnM and CGB can cause damage to the finished product and even food poisoning. Object of investigation: pulsed electric fields. Subject of the study: whole milk before and after treatment with pulsed electric fields. Whole milk treatments were carried out in an experimental setup consisting of a transformer, spark gaps, capacitive energy storage devices, a control system and working chamber. The presence of QMAFAnM and CGB in the treated milk was determined by inoculation on nutrient media. The mass fraction of vitamin C was determined by titrimetric method. During the research it was found that processing with strong electric fields in voltage of 30 kV/cm during the 30 s is the most effective, since complete inactivation of microorganisms QMAFAnM and CGB. The possibility of heat treatment of whole milk is proved due to nonthermal effects that occur when the electric fields are pulsed. The prospects of using domestic IEPs for the initial processing of whole milk are opened with the aim of improving microbiological indicators.
Key words: strong pulsed electric field, whole milk, vitamin C, microbiological indices.
Вступ
В останш роки для забезпечення необхвдно! бакте-рюлопчно! чистоти в технологи молочних продукпв все частше почали використовувати бшьш жорстш режими пастеризацп з високою температурою (95...97 °С), що не пльки шдвищують енергозатрати, а й бшьш суттево впливають на складов! частини молока (особливо б1лки, впамши, кальцш) (Cherniushok et al., 2013).
Перспективним напрямом тдвищення бактерюло-пчно! чистоти молока е застосування електроф1зич-них метод1в, а саме сильних !мпульсних електричних пол1в (1ЕП) без розряд1в.
Автори (Sviatnenko et al., 2016) стверджують, що 1ЕП дозволяе збертати харчову i бюлопчну щннють дослвдних зразшв порiвняно з традицшною тепловою пастеризащею, а тим бшьше високотемпературною стерилiзацiею.
MaTepia™ i методи дослщжень
Метою дослвдження е вивчення впливу сильних iмпульсних електричних полiв на мжробюлопчт показники та вггамш С незбираного молока.
Молоко е вельми сприятливим живильним середо-вищем для розвитку багатьох мiкроорганiзмiв. Шсля вживання в 1'жу шфшованого молока i молочних про-
дукпв можуть виникати так! шфекцп, як черевний тиф, дизентер!я, холера, ешерiхiози, бруцельоз, тубе-ркульоз, отруення стафшококових ентеротоксишв та ш. (Kukhtin, 2006).
Визначення наявносп мiкроорганiзмiв використо-вуеться як iндикатор для встановлення мшробюлопч-но! безпечносп сировини та харчових продукпв, оскшьки !х присутшсть сввдчить про рiвень дотри-мання санггарно-ппешчних вимог у ход! виробничих процеав.
При проведены дослщжень використовувалася ек-спериментальна установка, яка розроблена фах!вцями в НТУ «Харшвський Полггехтчний 1нститут» (Bojko, 2001), зображена на рис. 1.
Дослвдт зразки готували шляхом обробки незби-ране молоко з початковою температурою (22 ± 2) °С в стацюнарнш камер! закритого типу. В робочу камеру впродовж 10-30 с здшснювалася подача енергп через юкров! розрядники.
Напругу на робочш камер! з оброблюваним продуктом (незбираним молоком) реестрували цифровим осцилографом ф!рми Rigol з! смугою пропускання 100 МГц.
Анал!з осцилограми, рис 2, показуе, що амплиуда напруги на робочш камер! складае -30 кВ, напруже-шсть електричного поля в робочш камер! (РК) -20 кВ/см, а тривалють фронту !мпульсу -35 нс.
Scientific Messenger LNUVMB, 2017, vol. 19, no 80
30
Рис. 1. Схема експериментальноТ установки для обробки рiдких продуктiв сильними
iмпульсними електричними полями
Lо - дросель на броньовому магштопровод1 з екывалентним перер1зом 100 х 90мм, Т - трансформатор И0М-100/100, L1-Lз-паразитш шдуктивност контургв; Р1-Р3 - гскров1 розрядники; С1-С3 - емшсний нагромаджувач енергп, С0 - батарея конден-сатор1в, СК - система керування, СППУР - система тдготовки, перекачування [ упаковки рщин, ОЦ - осцилограф,РК -робоча камера. _
Рис. 2. Типова осцилограма напруги на РК з оброблюваним молоком
Результати та Тх обговорення
Санггарну оцшку молока проводили за двома м1к-робюлопчними показниками: загальне бакгер1альне обс1мен1ння молока (КМАФАнМ) 1 наявшсть бактерш групи кишково! палички (БГКП) (GOST 26669-85).
При визначеш загального 6актер1ального обс1ме-ншня використовували ушверсальш поживш середо-вища: м'ясо-пептонний агар (МАП) 1 середовища для визначення (КМАФАнМ) (GOST 10444.15-94).
Масову частку виамшу С визначали титриметрич-ним методом за ГОСТ 30627.2-8.
Шсля оброблення незбираного молока в мшробю-лопчнш лабораторп вщбувався шльшсний тдрахунок бактерш, що вижили, за вищеперерахованими методиками.
Результати проведених дослвджень з вивчення впливу 1ЕП на шкробюлопчт показники наведено в таблиц 1 та 2.
Таблиця 1
Вплив параметрiв сильних iмпульсних електричних полiв на кiлькiсть (КМАФАнМ), КУО в 1см'
Час оброблення, с Контроль Режим обробки
и = 15 кВ/см И = 30 кВ/см
10 1х103 1х102
15 1х102 300
20 1х105 400 10
25 255 0
30 98 0
Таблиця 2
Вплив параметрiв сильних iмпульсних електричних полiв на кiлькiсть (БГКП), КУО в 1см3
Час оброблення, с Контроль Режим обробки
КУО/см3 И = 15 кВ/см И = 30 кВ/см
10 1х104 1х103
15 2х103 1х102
20 1х105 1х102 250
25 800 75
30 400 0
Scientific Messenger LNUVMB, 2017, уо1. 19, по 80
31
Одержат експериментальш даш показують, що 3i збшьшенням напруги та тривалосп оброблення ввдбу-ваеться iстотне зниження кiлькостi мiкроорганiзмiв в усiх зразках. Зниження життeдiяльностi мшрооргань змiв, на наш погляд, можна пояснити комплексним впливом виникаючих при 1ЕП обробщ сильних iмпу-льсних електричних полiв та нетеплового ефекту зростання температури.
Одним з найважливших вiтамiнiв антиоксидант-но! системи молока е вiтамiн С (аскорбшова кислота). Аскорбiнова кислота - активний учасник багатьох
Як видно з наведених результата, встановлено зниження вщсоткового вмiсту вiтамiну С. Найбiльше зниження спостертаеться при обробленнi 30 кВ/см протягом 30 с (0,34 млн/100 г). Найменшого впливу вiтамiн С зазнав при 15 кВ/см протягом 10 с (0,90 млн/100 г).
Висновки
Дослщжено вплив сильних iмпульсних електричних полiв (1ЕП) на процес шактивацп мiкроорганiзмiв в обробленому молоцi. Встановлено оптимальнi ре-жими 1ЕП (високовольтних iмпульсiв при напрузi 1530 кВ/см). Доведено можливють здiйснення теплового оброблення незбираного молока за рахунок нетепло-вих ефекпв, що виникають за iмпульсноl ди електричних полiв.
Бiблiографiчнi посилання
Cherniushok, O.A., Kochubei-Lytvynenko, O.V., Pukhliak, A.H. (2013). Diia elektrychnykh rozriadiv na mikrobiolohichni pokaznyky syrovatky molochnoi. Kharchova promyslovist. 14, 53-58 (in Ukrainian).
процеав, що протiкають в органiзмi людини. Вона пiдвищуе стшшсть до iнфекцiйних захворювань, збь льшуе працездатнiсть, позитивно впливае на кровот-ворення, обмiн вуглеводiв i холестерину. Однак при високих температурах обробки вона легко окислюеть-ся та втрачае сво! властивостi. В зв'язку з цим нами було виршено дослщити вплив 1ЕП при рiзних режимах обробки на вмiст вггамшу С в обробленому моло-Щ.
Результати щодо змiни вмiсту виамшу С в обробленому молощ 1ЕП представлено в таблицi 3.
Таблиця 3
Sviatnenko, R.S., Kochubei-Lytvynenko, O.V., Marynin, A.I. (2016). Vplyv impulsnykh elektrychnykh poliv na sklad i vlastyvosti nezbyranoho moloka. Naukovi pratsi NUKhT. 4, 241-247 (in Ukrainian).
Kukhtin, M.D. (2006). Dynamika mikrobiolohichnoho protsesu mikroflory moloka. Nauk. visnyk Lviv. nats. akademii vet. medytsyny im. S.Z. Hzhytskoho. 8, 2(29), 112-116 (in Ukrainian).
Bojko, N.I. (2001). Vysokovol'tnye apparaty i tehnologii na osnove kompleksa vysokovol'tnyh impul'snyh vozdejstvij. Visnik NTU «HPI». 16, 11-16 (in Russian).
GOST 26669-85. Produkty pishhevye i vkusovye. Podgotovka prob dlja mikrobiologicheskih analizov (in Russian).
GOST 10444.15-94. Produkty pishhevye. Metody opredelenija kolichestva mezofil'n'nyh ajerobnyh i fakul'tativno-anajerobnyh mikroorganizmov (in Russian).
Received 7.09.2017 Received in revised form 2.10.2017 Accepted 6.10.2017
Змма вмкту вггамшу С в обробленому молощ
Час оброблення, с Контроль, млн/100 г Режим обробки
U = 15 кВ/см U = 30 кВ/см
10 1,80 0,90 0,79
15 0,81 0,63
20 0,60 0,49
25 0,58 0,42
30 0,42 0,34
Scientific Messenger LNUVMB, 2017, vol. 19, no 80
32
