Гідролітичні процеси дисперсних систем

Гідролітичні процеси дисперсних систем.

Утворення харчових емульсій та їхні властивості. Гідролітичні процеси. Піни та піноподібні структури у харчових продуктах (властивості, утворення, застосування).

1. Утворення харчових емульсій та їхні властивості

Емульсії — дисперсні системи, що складаються з рідкої дисперсної фази і рідкого дисперсійного середовища. Обов’язкова умова утворення емульсії — нерозчинність речовини дисперсної фази в дисперсійному середовищі.

Зазвичай емульсії одержують методом механічного диспергування. Для цього використовують різні мішалки, змішувачі, гомогенізатори, колоїдні млини й ультразвук.

Рідини, з яких одержують емульсії, нерозчинні одна в одній і, отже, відрізняються за своїми властивостями. Практично однією з рідин завжди є вода, а іншою — яка-небудь неполярна, нерозчинна у воді рідина, наприклад масло. ~

В залежності від полярності фаз розрізняють два типи емульсій: 1) прямі (емульсії 1-го роду), які складаються з полярного дисперсійного середовища (води) і неполярної дисперсійної фази (масла); їх позначають умовно м/в; 2) обернені (емульсії 2-го роду) мають неполярне дисперсійне середовище (масло) і полярну дисперсійну фазу (вода); їх умовно позначають в/м.

Залежно від концентрації дисперсійної фази емульсії підрозділяють на три групи: 1) розбавлені — з концентрацією дисперсійної фази не більше 0,1 % від об’єму емульсії; 2) концентровані — з концентрацією дисперсійної фази від 0,1 до 74% об’єму; 3) висококонцентровані — з вмістом дисперсійної фази вище 74% об’єму.

Від концентрації дисперсійної фази залежать всі основні властивості емульсій, в першу чергу стійкість емульсій і методи їх стабілізації.

При концентраціях понад 90 % емульсії набувають властивості гелів, тому їх називають желатинованими. Вони не мають текучості і не здатні до седиментації.

Висококонцентровані емульсії, в яких досягнута максимально можлива концентрація дисперсної фази, називають граничними або гранично концентрованими.

Емульсії — нестійкі системи. Ця нестійкість виявляється в самоплинному злитті крапельок дисперсної фази — коалесценції, що приводить до руйнування емульсії і розділення її на два шари. Стійкість емульсіям може додати тільки третій компонент — стабілізатор або емульгатор.

ЕмульгаториЦе розчинні поверхнево активні речовини (ПАР) і високомолекулярні речовини (ВМР) або нерозчинні порошкоподібні речовини, додавання яких до емульсій робить їх стійкими. Роль емульгатора в утворенні стійкої емульсії полягає, по-перше, у тім, що він адсорбується на межі розділення фаз масло — вода (м/в) і знижує міжфазний поверхневий натяг, тобто є поверхнево активною речовиною, а по-друге, концентруючись на поверхні крапельок дисперсної фази, емульгатор утворює механічно міцний шар (плівку). Наявність такої захисної плівки на поверхні часток дисперсної фази перешкоджає їхньому злиттю, тобто охороняє емульсію від коалесценції.

Природа емульгатора визначає не тільки стійкість, а й тип емульсії. Емульгатори, розчинні у воді, сприяють утворенню прямих емульсій (м/в); емульгатори, розчинні в неполярних рідинах, дають зворотні емульсії (в/м).

До представників емульсій відноситься ряд найважливіших жировмісних продуктів, наприклад молоко, вершки, вершкове масло, сметана і майонез. Жири — необхідна складова частина продуктів харчування. Вони нерозчинні у воді, тому краще засвоюються в емульгованому стані. При вживанні в їжу рідкі або тверді жири (рослинна олія, тваринні жири) е організмі спочатку переводяться в емульгований стан під дією жовчі, а потім засвоюються.

У маргариновій промисловості для забезпечення стійкості маргарину, попередження його від розшарування на вихідні компоненти — воду і жирову частину — при достатньо інтенсивних теплових і механічних впливах в нього додають харчові емульгатори — органічні сполуки з класу складних ефірів молекули яких складаються з полярної (гідрофільної) частини і неполярної (ліофільної або гідрофобної). Адсорбуючись на межі розділу фаз олія—вода, вони утворюють містки, що об’єднують ці дві речовини, які не здатні взаємно розчинятися; або змішуватися в однорідну суміш.

Процеси емульгування використовуються також в лікеро-горілчаній промисловості, наприклад при виробництв емульсійних лікерів. До складу емульсійних напоїв входять молочні продукти, яєчні продукти, алкогольні напої та ін. Про їх виготовленні здійснюється емульгування сировини, а для надання емульсії стійкості в суміш вводяться стабілізатори.

В кондитерській промисловості при виробництві цукрового печива для приготування тіста процес здійснюють шляхом змішування попередньо підготовленої емульсії з борошном крохмалем. Емульсію готують із води і всіх видів сировини, а виключенням борошна і крохмалю. В емульсії жир повинен бути рівномірно диспергований у воді, чому сприяють емульсуючі речовини — лецитин яєчного жовтка, казеїн молока і фосфатидні концентрати. Тісто, яке приготовлене на емульсії, має більш однорідну консистенцію і краще формується.

Харчові суспензії: їх утворення та властивості

Суспензії являють собою дисперсні системи з твердою дисперсною фазою і рідким дисперсійним середовищем з розмірами часток вище, ніж у колоїдних системах, тобто в діапазоні 10’6 — 10"4. До них відносяться фруктові й овочеві пасти, помадні цукеркові маси, какао терте й ін.

Способи отримання і стабілізації суспензій багато в чому схожі з подібними для колоїдних розчинів — золів. Різка відмінність суспензій від колоїдів проявляється в молекулярно-кінетичних і оптичних властивостях. Явища дифузії і осмосу не властиві суспензіям, проходження світла через суспензії не викликає опалесценції, а проявляється у вигляді помутніння, тому що світлові проміні переломлюються і відображаються частками суспензії, а не розсіюються.

Седиментаційна стійкість суспензій дуже мала внаслідок крупних розмірів часток. У суспензіях тверді частки можуть знаходитися у завислому стані нетривалий час, осідаючи під дією сили тяжіння. Процесам агрегації часток в суспензіях сприяють сили притяжіння різної природи (сили Вандер-Ва-альса, електростатичні сили, зв’язування часток макромолекулами довголанцюгових сполук).

Агрегатна стійкість суспензій є результатом дії сил різної природи. Стабілізацію суспензій можна проводити полімерами. При цьому не тільки підвищується агрегатна стійкість, а й уповільнюється седиментація, оскільки підвищується в’язкість дисперсійного середовища.

Підвищення концентрації дисперсної фази до максимально можливих висококонцентрованих суспензій приводить до утворення паст. Як і вихідні суспензії, пасти агрегативно стійкі в присутності достатньої кількості сильних стабілізаторів, коли частки дисперсної фази в них добре сольватовані і розділені тонкими плівками рідини, яка служить дисперсійним середовищем. Відсутність вільної рідкої фази надає таким системам високу в’язкість і деяку механічну міцність. За рахунок багаточисленних контактів між частками в пастах може йти утворення просторових структур і спостерігається явище тиксотропії.

Суспензії мають ряд спільних властивостей з порошками; ці системи подібні їм за дисперсністю. У харчовій промисловості суспензії утворюються при одержанні крохмалю, при осадженні осадів у виробництві цукру, пива, вина, у кондитерській промисловості й ін.

2. Лужну нейтралізацію отриманої суміші, глибоке сушіння рафінованої суміші, змішування з каталізатором і безпосередньо процес переетерифікації. Процес переетерифікації протікає протягом 0,5—1 год при температурі 80-90°С. Витрата каталізатора 0,9-1,5 кг на 1 т жиру. В якості каталізаторів використовують метілат і етилат натрію. Після завершення переетерифікації каталізатор дезактивують. Отриманий готовий продукт промивають і сушать.

Готові переетерифіковані жири, призначені для одержання маргаринової продукції, повинні мати такі показники: температуру плавлення 25-35°С; твердість при 15°С 30—130 г/м; вміст твердих триацилгліцеринів при 20°С 6—20%. Переетерифіковані жири спеціального призначення застосовують у хлібопеченні, при виробництві аналогів молочного і кондитерського жирів і т. д.

Гідролітичні процеси

Гідролітичні_процесиПроцеси розпаду (гідролізу) складних речовин за участю води і ферментів гідролаз до простих, що впливає на смак (наприклад, гідроліз крохмалю до простих цукрів приводить до появи солодкого смаку) або на консистенцію (при гідролізі протопектину плоди і овочі розм’якшуються). Крім того, покращується засвоюваність харчових продуктів, оскільки прості речовини, які утворяться, більш легко засвоюються організмом людини. При гідролізі крохмаль розпадається за участю амілаз до декстринів, а потім— до мальтози і глюкози; сахароза, лактоза і мальтоза — до моноцукрів; білки — до протеїнів і амінокислот при дії протеїназ; жири — до жирних кислот і гліцерину під дією ліпаз; протопектину — до пектину під дією протопектинази і т. п.

Сахароза при нагріванні з кислотами гідролізується, утворюючи інвертний цукор (суміш рівних кількостей глюкози і фруктози):

Гідролітичні процеси дисперсних систем

Характерна особливість сахарози — виняткова легкість її гідролізу: швидкість процесу приблизно в тисячу разів більша, ніж швидкість гідролізу, при тих же умовах таких дисахаридів, як мальтоза або лактоза.

Гідроліз сахарози може відігравати негативну роль, наприклад в цукровому виробництві, тому що при цьому збільшуються втрати сахарози за рахунок її розпаду. При отриманні цукру подрібнений буряк обробляють гарячою водою, отримуючи дифузійний сік, в якому розчинені сахароза та інші речовини, які можуть надавати соку кислу реакцію. Для попередження гідролізу сахарози дифузійний сік на перших стадіях очищення нейтралізують.

При уварюванні яблучно-цукрової суміші у виробництві фруктово-ягідного мармеладу відбувається інверсія сахарози. Утворений інвертний цукор попереджає оцукрювання мармеладної маси і утворення грубокристалічної кірочки. Однак гідроліз сахарози не повинен проходити надмірно глибоко, тому що надлишок інвертного цукру може викликати намокання поверхні мармеладу при його зберіганні.

Гідролітичні процеси характерні для тваринних жирів. Тваринні жири являють собою складні суміші, головним компонентом яких є гліцериди, переважно тригліцериди, які здатні до взаємодії з водою, в результаті чого відбувається розщеплення ефірних зв’язків. Реакція гідролізу протікає ступінчасто. Спочатку від молекул тригліцеридів відщеплюється один радикал жирної кислоти, в результаті утворюються дигліцерид і жирна кислота.

Гідролітичні процеси дисперсних систем

Потім відщеплюється другий радикал і утворюється моногліцерид, потім третій, і виходить вільний гліцерин.

Процес гідролізу жиру приводить до накопичення вільних жирних кислот. Складні ефірні зв’язки руйнуються ступінчасто з повільним утворенням ди — і моногліцеринів. Повного розщеплення молекул в звичайних умовах не відбувається. При гідролізі фосфоліпідів поряд з вказаними речовинами утворюються фосфорна кислота і аміноспирт. Гідролітичний розпад ліпідів в тканинах каталізується ліполитичними ферментами, і його швидкість залежить від ступеня контакту ліпідів з водою, величини рН, температури. Хоча оптимальна температура для дії ліпази 35—40° С, цей фермент виявляє активність і в умовах низьких температур.

Швидкість гідролітичного розпаду жиру зростає при підвищенні температури. Однак збільшення швидкості гідролізу, що викликається підвищенням температури, має практичне значення лише при температурах вище 100°С і при тривалому процесі. Наприклад, нагрів свинячого жиру в автоклаві з водою протягом 7 годин при температурі 125°С викликає підвищення кислотного числа на 0,64, а при 130°С — на 0,98.

Наряду з дією тканинних ліпаз гідроліз ліпідів може бути обумовлений ліполитичними ферментами, які продукують мікроорганізмами. Інактивація ферментів і видалення вологи в процесі виділення жирів роблять їх стійкими до гідролітичного розпаду.

В технологічній практиці особливо важливе значення має прискорення гідролітичного процесу розпаду жиру ліполітичними ферментами (ліпазою), які містяться в жировій тканині. Так, кислотне число свинячого жиру, вільного від ліпази, при 30°С через 75 год. зростає всього на 0,36, тоді як кислотне число того ж жиру при 22°С, але в присутності ліпази, збільшується на 3,9.

Гідролітичні процеси протікають в харчових продуктах під дією ферментів гідролаз. Інтенсивність цих процесів визначається хімічним складом продукту, наявністю і активністю ферментів, умовами зберігання. Вони можуть справляти позитивний і негативний вплив на якість продукту. На початку зберігання при дозріванні плодів і овочів відбувається гідроліз крохмалю в цукри, із протопектину утворюється пектин, що приводить до покращання смаку і консистенції продукту. До кінця зберігання при повному гідролізі протопектину м’якоть плодів стає м’якою і дряблою. При зберіганні продуктів, які багаті білками, відбувається їх гідроліз до амінокислот. Гідролітичні процеси приводять до покращання смаку і запаху продуктів, але часто є причиною значних втрат харчових продуктів.

3. Піни та піноподібні структури харчових продуктів: утворення, властивості, застосування.

Піни — висококонцентровані дисперсні системи, у яких дисперсне середовище — рідина, а дисперсна фаза — газ. Пухирці газу в пінах мають великі розміри, форму багатогранників і відділені один від одного дуже тонкими шарами дисперсійного середовища. Для одержання пін застосовують інтенсивне струшування або перемішування рідини.

Гідролітичні процеси дисперсних системСтійку піну можна отримати тільки у присутності стабілізатора — піноутворювача. Це зв’язано з тим, що поверхня рідини, що стикається з газоподібним середовищем, знаходиться в особливих умовах у порівнянні з основною масою рідини. Ці умови виникають тому, що молекули поверхневого шару рідини на відміну від молекул, що знаходяться в глибині, піддаються неоднаковому тяжінню молекул рідини і газу. Кожна молекула усередині рідини з усіх боків притягується сусідніми молекулами, розташованими на відстані радіуса сфери дії міжмолекулярних сил (рис. 5.1). У результаті сили тяжіння компенсуються і рівнодіюча цих сил дорівнює нулеві. У молекул поверхневого шару частина сфери дії міжмолекулярних сил знаходиться в газовій фазі, щільність якої менше щільності рідини, тому рівнодіюча всіх сил тяжіння буде спрямована усередину рідини перпендикулярно до її поверхні. Унаслідок цього поверхневі молекули рідини завжди знаходяться під дією сили, яка прагне втягти їх усередину. Це приводить до того, що поверхня рідини завжди прагне скоротитися. Цим пояснюється і куляста форма краплі рідини (куля має мінімальну поверхню), і ідеально гладка поверхня рідини в широкій посудині. При збільшенні поверхні деяке число молекул із глибини рідини переходить на поверхню. Процес переносу молекул з рівноважного стану в особливий стан молекул поверхневого шару вимагає витрати зовнішньої роботи. Робота зі збільшення площі поверхні рідини переходить у потенційну енергію молекул поверхневого шару — поверхневу енергію. Остання, у свою чергу, віднесена до одиниці поверхні, називається Поверхневим натягом.

Піноутворюючі речовини зменшують поверхневий натяг, полегшують утворення піни і додають їй стабільності, тому що вони адсорбуються на межі вода — повітря й утворюють високов’язку структуровану плівку, що перешкоджає стіканню рідини (рис. 5.2). У цьому випадку товщина шару рідини між пухирцями повітря зменшується повільно і піна може існувати тривалий час.

Таким чином, утворення піни відбувається при продуванні газу

Через рідину. Сутність процесу ціноутворення .у тому, що пухирці газу, оточені адсорбційним шаром із молекул ПАР, піднімаються до поверхні рідини і зустрічають на ній плівку. Якщо плівка міцна, то пухирці накопичуються на поверхні.

В якості піноутворювачів можна використовувати різні ПАР (в тому числі мила, жирні кислоти, спирти та ін.). Піни з цими ПАР високостійкі, оскільки на поверхнях розділу утворюються міцні желеподібні плівки.

Природні ПАР — це фосфоліпіди, яєчний білок, смоли, воски й ін. Існує ряд синтетичних ПАР, що використовуються в хлібопекарному, кондитерському, макаронному і маргариновому виробництвах. До типових їх представників відносяться спирти, мила, білки.

Фосфатидні концентрати найбільш широко застосовують при виробництві хліба і хлібобулочних виробів, шоколаду, борошняних кондитерських виробів, маргаринової продукції Моногліцериди дозволяють суттєво уповільнити процес черствіння хлібобулочних і учних кондитерських виробів Ефіри моногліцеридів і диацетилвинної кислоти застосовуюті для покращання якості хліба з борошна з слабкою клейкови ною.

Піноутворювачі використовують у виробництві зефіру пастили, збивних мас і мачинок, східних ласощів, халви й ін. І якості піноутворюючих речовин в промисловості використовують білок, гідролізати молочного білка і мильний корінь.

Гідролітичні процеси дисперсних системГідролітичні процеси дисперсних системГідролітичні процеси дисперсних системГідролітичні процеси дисперсних системГідролітичні процеси дисперсних систем

Реферати

Реферати :

Tagged with: , , , , , , ,
Posted in Теоретичні основи технології харчових виробництв
Перелік предметів:
  1. Інформаційні технологіі в галузі
  2. Інформаційні технологіі в системах якості стандартизаціісертифікаціі
  3. Історія української культури
  4. Бухоблік у ресторанному господарстві
  5. Діловодство
  6. Мікропроцесорні системи управління технологічними процесами
  7. Науково-практичні основи технологіі молока і молочних продуктів
  8. Науково-практичні основи технологіі м’яса і м’ясних продуктів
  9. Організація обслуговування у підприємствах ресторанного господарства
  10. Основи наукових досліджень та технічноі творчості
  11. Основи охорони праці
  12. Основи підприємницькоі діяльності та агробізнесу
  13. Політологія
  14. Технологічне обладнання для молочноі промисловості
  15. Технологічне обладнання для м’ясноі промисловості
  16. Технологічний семінар
  17. Технологія зберігання консервування та переробки молока
  18. Технологія зберігання консервування та переробки м’яса
  19. Технологія продукціі підприємств ресторанного господарства
  20. Технохімічний контроль
  21. Технохімічний контроль
  22. Управління якістю продукціі ресторанного господарства
  23. Вища математика 3к.1с
  24. Вступ до фаху 4к.2с.
  25. Загальні технології харчових виробництв
  26. Загальна технологія харчових виробництв 4к.2с.
  27. Мікробіологія молока і молочних продуктів 3к.1с
  28. Математичні моделі в розрахунках на еом
  29. Методи контролю харчових виробництв
  30. Основи фізіології та гігієни харчування 3к.1с
  31. Отримання доброякісного молока 3к.1с
  32. Прикладна механіка
  33. Прикладна механіка 4к.2с.
  34. Теоретичні основи технології харчових виробництв
  35. Технологія зберігання, консервування та переробки м’яса
  36. Фізика
  37. Харчові та дієтичні добавки
  38. Фізичне виховання 3к.1с

На русском

  1. Методы контроля пищевых производств
  2. Общая технология пищевых производств
  3. Теоретические основы технологий пищевых производств
  4. Технология хранения, консервирования и переработки мяса
LiveInternet