Вплив гомогенізації та вакуумування на структуруючі властивості яблучного пюре у складі морозива Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 663.674:664.7

Мацько Л.М. 1, астрант (lubovmatsko@mail.ru) Пол1щук Г.С.1, докторант, к.т.н., доцент (тИкпц/^@г.ца) 1 Нацюнальнииутверситет харчових технологги, м. Кит Гончарук О.В. 2, к.х.н., ст. наук. ствр. (iscgoncharuk@meta.ua) © 21нститутх1мИ'поверхнИм. О.О. ЧуйкаНАНУ, м. Кигв

ВПЛИВ ГОМОГЕН13АЦ11 ТА ВАКУУМУВАННЯ НА СТРУКТУРУЮЧ1 ВЛАСТИВОСТ1ЯБЛУЧНОГО ПЮРЕ У СКЛАД1 МОРОЗИВА

Дослгджено ефективну в'язтстъ яблучного пюре, гомогетзованого за змтного тиску та при еакуумуеант за ргзно! тривалост1 та температуры оброблення. Ефективну в'язтстъ визначали за допомогою ротацтного вккозиметра. Об'ектом дослгдженъ обрано пюре з яблук тзтх стротв визр1вання та його структурно-мехатчт характеристики. Встановлено, що дат види обробки яблучного пюре, призводятъ до значних змт його структуруючог здатност1. Для практичного застосування у складг морозива рекомендовано яблучне пюре, гомогешзоване за тиску 20МПа.

Ключов1 слова: яблучне пюре, гомогешзащя, вакуумування, ефективна в'язтстъ, морозиво

Вступ. Морозиво являе собою складну полщисперсну систему. Для стабшзаци його структури та зв'язування вшьно! вологи здавна застосовують харчов1 гщроколощи або сировину, яка мютить !х у своему склада Традицшним стабшзатором у склад1 морозива е пектин, який здебшьшого застосовують у вигляд1 високоочищено! харчово! добавки [1]. У свою чергу, пектиновмюш плодоовочев1 пюре теж можуть виявляти стабшзувальну здатшсть [2,3]. Плодоовочев1 пюре з пщвищеним вмютом розчинного пектину (РП) е досить перспективними для виготовлення морозива плодово-ягщного та овочевого, а також шербету. Вказаш види морозива мають пщвищену кислотшсть, за яко! не вс1 стабшзатори та стабшзацшш системи можуть максимально виявляти технолопчш властивосп, адже за цих умов частина !х може руйнуватися [4]. Пектиновмюна сировина, у тому числ1 яблучне пюре, за пщвищено! кислотност1 навпаки, максимально проявляв стабшзувальш властивост1 [5]. РП у И склад1 матиме кращу вологозв'язувальну здатшсть, шж сухий пектиновий препарат, одержаний за складною технолопею ¿з застосуванням досить агресивих способ1в очищения.

Авторами доведено, що на структуруючу здатшсть яблучного пюре можна впливати як за попереднього гщротерм1чного оброблення при пщвищенш кислотноси, високш температур! I певнш тривалосп витримки [6], так I при застосуванш гомогешзаци та вакуумування. Проте, под1бш технолопчш прийоми як способи пщвищення функцюнально-технолопчних властивостей пектиновмкних пюре не дослщжено. Також не з'ясовано

© Мацько Л.М., Пол1щук Т.е., Гончарук О.В., 2013

96

взаемозв'язок м1ж bmíctom РП та ефективною в'язкютю яблучного пюре. Вказане вище визначило основну мету науково! роботи - дослщити вплив гомогешзаци та вакуумування на структуруючу здатшсть яблучного пюре за рахунок частково! деструкци протопектину.

Матер1али i методи дослщжень. Об'ектом дослщжень обрано яблука св1ж1 сорту «Чемтон» nÍ3HÍx ctpokíb визр1вання, згщно з ГОСТ 21122 «Яблоки свежие поздних сроков созревания. Технические условия». Для регулювання кислотност! застосовували кислоту лимонну за ДСТУ ГОСТ 908:2006 у вигляд! 50 %-го водного розчину. Контролем було яблучне пюре нетермооброблене, подр1бнене до гомогенного стану блендером з р1жучими ножами. Дослщжуваш зразки пюре готували наступним чином. У першому випадку HapÍ3aHÍ шматочками яблука бланшували при (85±2) °С протягом 20 хв, пщкислювали лимонною кислотою до рН=3,0, витримували за ще! ж температури 20 хв, подр1бнювали до гомогенно! маси та додатково гомогешзували для пщвищення вмюту розчинного пектину (РП) у пюре за рахунок додатково! деструкци протопектину (1111) за тиску вщповщного. Гомогешзацш проводили на гомоген1затор1 клапанного типу марки 31M-3TA Lab Homogenizer & Sub Micron Disperser. У другому випадку - отримували пюре з сирого яблука, пщкислювали його 50 %-им водним розчином лимонно! кислоти до рН 3,0, нагр!вали до температури 60, 90°С та проводили вакуумування при 3míhí тиску вщ 100 до 30 кПа впродовж 5 та 1 хв вщповщно.

Масову частку сухих речовин у яблучному пюре визначали згщно з ГОСТ 3626. Активну кислотшсть контролювали потенц1ометрично, в1дпов1дно до ГОСТ 26781. Bmíct пектинових речовин визначали згщно з ГОСТ 29059. Реолог1чн1 характеристики визначали за допомогою ротац1йного вккозиметра Реотест 2 (Н1меччина) Í3 застосуванням цил1ндрично1 системи S/N в д1апазош швидкостей зсуву в1д 3 до 1312,2 с-1. Перед визначенням ефективно! в'язкост1 зразки охолоджували до 20 °С. Досл1дження проводили в режим! зб1льшення швидкост1 зсуву (прямий хщ) та в режим! зменшення швидкост1 зсуву (зворотний х1д), що дозволяло вщстежувати руйнування та в1дновлення структури при механ1чному вплив1. Реограми реестрували за допомогою аналогово-цифрового перетворювача, що був п1д'еднаний до комп'ютера [7]. На першому еташ було дослщжено наступи! зразки яблучного пюре:

- зразок №1 (контроль) - пюре Í3 св1жих яблук;

- зразок №2 - пюре яблучне, терм1чно оброблене при 85°С впродовж 20хв при рН 3,0;

- зразок №3 - пюре яблучне, терм1чно оброблене при 85 °С впродовж 20 хв при рН=3,0 й гомоген1зоване за тиску 10 МПа;

- зразок №4 - пюре яблучне, терм1чно оброблене при 85 °С впродовж 20 хв при рН=3,0 й гомоген1зоване за тиску 20 МПа;

- зразок №5 - пюре яблучне, вакуумоване при 30 кПа та 60 °С впродовж 5 хв;

- зразок №6 - пюре яблучне, вакуумоване при 30 кПа та 90 °С впродовж 1 хв.

На другому еташ було дослщжено наступи! зразки сумшей для виробництва морозива:

97

- сумгш №1 (контроль) - сум1ш для виробництва морозива яблучного. Х1м1чний склад: цукор - 26 %; стабшзатор - 0,5 %; яблучне пюре - 30 %;

- сумгш №2 - сумш для виробництва морозива яблучного з пюре терм1чно обробленим при 85°С впродовж 20хв при рН 3,0. Х1м1чний склад: цукор -

26 %; яблучне пюре - 35 %;

- сумгш №3 - сумш для виробництва морозива яблучного з пюре терм1чно обробленим при 85°С впродовж 20хв при рН 3,0 та гомогешзованим за тиску 20 МПа. Х1м1чний склад: цукор - 26 %; яблучне пюре - 35 %.

Сумш з вакуумованим пюре не дослщжували, оскшьки вказаний спос1б оброблення поки що може бути реал1зований лише у лабораторних умовах { не становить практичного штересу.

Результати дослщжень та 1*х обговорення

Ефективну в'язккть яблучного пюре, обробленого за р1зних режим1в, та законом1рност1 И змши при руйнуванн1 наведено у табл. 1.

Таблиця 1

Ефективна в'язккть яблучного пюре р1зного ступеню термомехашчного

оброблення

Зразок № Ефективна в'язшсть, мПас Час руйнування структури при град1енп швидкост1 зсуву 1312 с-1, хв Вм1ст розчинного пектину

Град1ент швидкост1 зсуву 3 с-1 (прямий х1д) Гращент швидкосп зсуву 1312 с-1 Град1ент швидкосп зсуву 3 с-1 (зворотний х1д)

% в1д сухих речовин г/100 г пюре

1 7084,00 40,52 4206,40 6,60 4,49 0,54

2 6531,48 69,52 9835,95 48,13 7,77 0,93

3 6444,65 48,20 3053,36 58,93 7,95 0,96

4 5796,01 47,54 3742,85 69,87 9,50 1,14

5 5096,30 48,95 4146,33 46,65 12,11 1,45

6 6694,91 51,83 4187,19 53,26 13,59 1,63

В1дпов1дно до результат1в дослщжень, св1же яблучне пюре характеризувалося найбшьшою ефективною в'язк1стю, але утворювана ним структура дуже швидко й суттево руйнувалася, пор1вняно ¿з ¿ншими зразками. П1сля зняття напруження в'язк1сть вщновлювалася на 60 % в1д початкового значения, тобто система виявляла тиксотропшсть. Терм1чно оброблене яблучне пюре за дещо нижчо! в'язкост1 практично незруйновано! структури виявляло найб1льшу аномал1ю при максимальнш швидкост1 зсуву, тобто структура руйнувалася найменше, I п1сля зниження швидкост1 зсуву в1дновлювалася як типова реопексна система. Пояснениям под1бному може бути спшьна д1я РП з механ1чно зчепленими залишками рослинних стшок м1ж собою.

Ефективну в'язк1сть зразюв яблучного пюре при р1зних град1ентах швидкост1 наведено на рис.1.

98

о

«1000

5

Г

I 100

к Ей

200 400 600 800 1000 1200 1400 Швидкють зсуву (у, С 1)

со 1000 С

2

Р"

и

V

ч

■ ■ ■

200 400 600 800 1000 Швидкють зсуву ( у, С )

1200 1400

а)

б)

А.

А.

2 1000

Г |

| 100

СП

—I-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-Г

0 200 400 600 800 ^ 1000 1200 1400

Швидкють зсуву ( у, С )

д)

Швидкють зсуву (у, С

е)

Рис. 1. Ефективна в'язккть яблучного пюре при р!зних град!ентах швидкост! (а-

зразок №1; б - зразок №2; в - зразок №3; г - зразок №4; д - зразок №5; е - зразок №6)

99

Застосування гомогешзаци дещо знижувало початкову в'язккть яблучного пюре, особливо при пщвищенш тиску вщ 10 до 20 МПа, але структура виявляла тиксотрошю I вщновлювалася при знята ди руйшвно! сили на 47 та 65 % вщповщно. Пщвищення тиску гомогешзаци незначно впливало на характер поведшки систем при р1зних град1ентах швидкостг Суттева вщмшшсть ефективно! в'язкост1 вщновлено! структури для не гомогешзованого та гомогешзованого яблучного пюре (майже у 3,2 раза менша при тиску 10 МПа I у 2,6 раза при 20 МПа), ймов1рно спостер1галася внаслщок надм1рного подр1бнення рослинних волокон, яю частково втрачають здатшсть до утворення просторових каркасних с1ток, нав1ть у присутност1 пщвищеного вмкту РП. Але слщ вщм1тити, що гомогешзоване при 20 МПа пюре певною м1рою виявило самовщновш властивост1 при зворотному ход1 за град1ент1в швидкостк 243; 145,8; 81 та 48,6 с-1, апри 10 МПа, навггь реопексш зазначень: 243; 145,8; 81 с-1.

Вакуумоваш зразки виявили дещо кращ1 показники, пор1вняно ¿з гомогешзованими, причому пщвищення температури вакуумування до 90 °С попршувало структуруючу здатшсть пюре. Але на певному пром1жку випробувань при зниженш град1енту швидкост1 з 81 до 9 с-1 спостер1гались реопексш властивост1 вакуумованого пюре, як1 наприкшщ вим1рювання зникали. Найхарактершшу реопексну поведшку виявив зразок, вакуумований при 60 °С при вщновленш структури з1 зменшенням швидкост1 зсуву, починаючи з 145,8 до 5,4 с-1 .

Кр1м того, незважаючи на довол1 складний I неоднозначний характер структурування яблучного пюре р1зного ступеня обробки, для з'ясування рол1 яблучних волокон та РП у формуванш структури морозива, було проведено дослщження реолопчних характеристик сум1шей для виробництва морозива яблучного, складених вщповщно до юнуючих рекомендацш.

Ефективну в'язккть сумшей морозива з яблучним пюре та законом1рност1 И змши при руйнуванш структури наведено у табл. 2.

Таблиця 2

Ефективна в'язкасть сум1шей морозива з яблучним пюре р1зного ступеню

термомехашчного оброблення

Ефективна в'язшсть, мПас Час руйнування

£ н Град1ент Град1ент Град1ент структури при

швидкосп зсуву 3 ШВИДКОСТ1 зсуву швидкосп зсуву 3 град1ент1

£ с-1 1312 с-1 с-1 ШВИДКОСТ1 зсуву

(прямий х1д) (зворотний х1д) 1312 с-1, хв

1 572,00 28,35 425,33 14,09

2 688,64 31,36 494,56 8,96

3 454,67 26,69 513,33 9,09

Ефективну в'язюсть сумшей морозива з яблучним пюре р1зного ступеню обробки за змши град1ент1в швидкост1 наведено на рис.2.

У результат! дослщження сумшей стало зрозумшим, що пектинов! речовини (ПР) та !х кшькють е вагомим показником вщновних властивостей

100

системи шсля повного 11 зруйнування, а пщвищена в'язкють ще не е

швидкост! зсуву (а- сум1ш №1(контроль); б - сум1ш №2; в - сум1ш №3; г -сумМ №1, 2 та 3)

Так, початкова в'язкють сум1ш1 №2 була вищою пор1вняно 1з сум1шами №1 та 3 на 17 та 34% вщповщно, але вона бшьше виявляла тиксотропш властивость Сум1ш 1з гомогешзованим пюре при 20 МПа, незважаючи на меншу структуровашсть, едина проявила реопексний характер та повнютю вщн овила структурш властивоеп вщносно сум1ш1 № 1. Таким чином, можна судити про те, що сум1ш №3 не потребуе додаткового внесения стабтзатору пор1вняно 1з контролем, де його кшькють складала 0,5 %, оскшьки 0,4 % РП, яю мютяться у склад1 активованого яблучного пюре, повнютю його замшяють.

Щкавим е ще той факт, що гомогешзоване при 20 МПа пюре 1з вмютом 9,5 % РП (вщ сухих речовин) проявляло реопексш властивоел лише у склад1 сум1шь Пояснениям цьому, ймов1рно, е те, що пектинов! речовини, сполучаючись з шшими структурними компонентами, можуть утворювати мщш просторов! пластичш структури, здатш до самовщиовления.

101

Висновки.

1. Гомогешзащя суттево впливае на структуруюч1 властивост1 яблучного пюре у склад1 сумшей морозива. Для практичного застосування рекомендовано яблучне пюре, гомогешзоване за тиску 20 МПа. 2. Вакуумування е перспективним методом обробки пектиновмшно! сировини задля збшьшення кшькост1 гщратопектину та, вщповщно, И структуруючо! здатностг 3. CyMimi для виробництва морозива яблучного можна вщнести до систем Í3 самовщновною структурою та фрагментарним виявленням тиксотропних i реопексних властивостей за р1зних швидкостей зсуву.

Л1тература

1.Филлипс Г.О. Справочник по гидроколлоидам / Г.О. Филлипс, П.А. Вильяме (ред.). Пер. с англ. Под. ред. А.А. Кочетковой и Л.А. Сарафановой. -СПб.: ГИОРД, 2006. - 536 с.

2.Wong, T.W. Release characteristics of pectin microspheres prepared by an emulsification technique // Journal of Microencapsulation, 19, 2002.-P. 511-522.

3.Chiampo, F., Tasso, M., Occelli, A., & Conti, R. Rheological properties of fruit purees // Industria Conserve, 71(3), 1996.-P. 331-336.

4.Творогова А.А. Теоретическое и экспериментальное обоснование формирования и стабилизации структуры мороженого // А.А. Творогова Дис. докт. техн. наук. - М.: 2006. - 352с.

5.Щетинин М.П. Мороженое с растительными компонентами / М.П. Щетинин, Е.В. Писарев, З.Р. Ходырева // Молочная промышленность. - 2006. -№ 2. - С. 61-62.

6.Мацько Л.М. Яблучне пюре як стабшзатор у морозив! / Л.М. Мацько, Г.£. Полщук, I.O. Крапивницька // Продовольча шдустр1я АПК. - №5. - 2011. -С. 18-21.

7.Косой В.Д. Контроль качества молочных продуктов методами физико-химической механики / В.Д. Косой, М.Ю. Меркулов, С. Б. Юдина. — СПб.: ГИОРД, 2005. - 208 с.

Summary

Matsko L.M., Polischuk G.E., Goncharuk O.V.

THE EFFECT OF HOMOGENIZATION AND VACUUMING ON

STRUCTURING PROPERTIES APPLE PURRE IN ICE CREAM

COMPOSITION

Investigated the effective viscosity of apple puree, homogenized by alternating pressure and vacuumed for different duration and temperature processing. The effective viscosity was determined by using a rotational viscometer. The objects of researches were late ripening apples' puree and its structural and mechanical characteristics. It was established, that these kinds of processing apple puree leads to a significant change of its structural ability. The apple puree homogenized at a pressure of 20 MPa is recommended for practical usage in ice cream.

Key words: apple puree, homogenization, vacuuming, effective viscosity, ice

cream

Рецензент - д.с.-г.н., професор Цюарик О.Й.

102