Применение ультразвука для формирования микропартикулятов молочного белка

УДК 637.146 Применение ультразвука для формирования микропартикулятов молочного белка И.А. Смирнова – доктор технических наук, профессор, В.К. Штригуль – соискатель, ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности», г. Кемерово По данным Российского информационного агентства «Новый регион» свыше 85 % россиян, практически каждый день, потребляя около 600-700 мл молока и молочных продуктов, получают около 20-25 граммов молочного жира, а это почти половина рекомендованного количества жиров и масел. Современная наука о питании доказала, что лучше потреблять растительные масла и жир из морепродуктов. Выход на лучшую структуру оптимального и здорового питания – изъятие большей части молочного жира из молочных продуктов. За рубежом такие продукты относятся к функциональным пищевым продуктам и ценятся во много раз больше чем аналогичные с содержанием молочного жира больше 3-4 %. Переход на низкокалорийные молочные продукты – это веление времени и условие сохранения здоровья и стройной фигуры [1]. Одним из способов улучшения органолептических свойств нежирных молочно-белковых продуктов является использование при их производстве имитаторов жира. В 1984 г. канадские изобретатели Norman S. Singer, Shoji Yamamoto, и Joseph Latella подали заявку в патентное бюро США на Simplesse®. Согласно [2], Simplesse® является вторичным молочным продуктом, полученным из яичного белка и/или концентрата молочной сыворотки в процессе микрогранулирования. В процессе производства КДСБ растворимые молекулы белка денатурируют и агрегируют в строго контролируемых условиях. КДСБ действует как суррогатная дисперсная фаза, заменяющая жировые капельки, которые традиционно выполняют функции дисперсной фазы, и симулирует мажущуюся маслянистую консистенцию продуктов. Данная способность имитатора жира обусловлена размером и формой составляющих его частиц [3,4]. Частицы размером более 3 мкм в водной дисперсии ощущаются как порошковые, известковые, песчаные (при увеличении размера частиц). Частицы размером менее 2 мкм подобных ассоциаций не вызывают [5]. Наряду с верхним существует и нижний порог. Дисперсия частиц менее 0,1 мкм воспринималась как истинный раствор. Таким образом, для создания имитатора жира высокого качества необходимо, чтобы размеры его частиц были в интервале 0,5-2,0 мкм и имели сферическую или близкую к ней форму [5]. На базе имеющихся исследований мы попытались создать имитатор жира на основе казеина (основного молочного белка) с применением одного из перспективных физических методов воздействия на вещество - ультразвуковых (УЗ) колебаний Ультразвуковые колебания - это упругие, механические колебания с частотой выше порога слышимости человеческого уха (более 20 Кгц в секунду), распространяющиеся в различных материальных средах и используемые для воздействий на жидкие, твердые и газообразные вещества. Воздействие УЗ колебаний на различные технологические процессы в жидких средах позволяет не менее чем в 10...1000 раз ускорить процессы, протекающие между двумя или несколькими неоднородными средами (растворение, очистку, обезгаживание, измельчение, эмульгирование, экстрагирование, кристаллизацию, полимеризацию, гомогенизацию, химические и электрохимические реакции и др.); увеличить выход полезных продуктов и придать им дополнительные свойства (например, биологическую активность и стерильность); получить новые вещества (эмульсии и суспензии), а также реализовать технологические процессы, не реализуемые традиционными методами. Получение механических колебаний ультразвуковой частоты осуществляется с помощью специальных пьезокерамических материалов, способных изменять свои геометрические размеры под действием прикладываемого к ним переменного высокочастотного электрического напряжения. Грани пластины движутся одна относительно другой, а при соприкосновении со средой, передают в нее ультразвуковые колебания. При распространении ультразвуковых колебаний в среде возникают чередования сжатия и разряжения, причем амплитуда сжатия всегда соответствует амплитуде разряжения, а их чередование соответствует частоте колебаний ультразвуковой волны. Это явление называется ультразвуковым давлением [6]. Рабочий инструмент ультразвуковой колебательной системы не только приводит в движение прилегающие к нему частицы обрабатываемой среды относительно положения их равновесия, но и вызывает постоянное их смещение, называемое ультразвуковым ветром. Создаваемый при прохождении ультразвуковых волн в среде ультразвуковой ветер, вызывающий интенсивное перемешивание и мощные микропотоки от захлопывающихся кавитационных пузырьков приводят к взаимному трению твердых частиц, движущихся в жидкости и их сверхтонкому измельчению (какое невозможно осуществить другими методами). Сверхтонкое измельчение увеличивает межфазную поверхность реагирующих компонентов, что в свою очередь увеличивает скорость протекающих процессов. Проведенные исследования показали, что воздействие ультразвуковых колебаний на различные среды обусловлено эффектами кавитации, ультразвукового ветра и ультразвукового давления, причем максимальное воздействие обусловлено ультразвуковой кавитацией [6]. При такой обработке молока наблюдается еще один важный положительный эффект - стерилизация молока. При этом количество болезнетворных бактерий существенно сокращается, питательная ценность молока при этом повышается [6]. Технологический аппарат представляет собой сложную систему следующих блоков и элементов (рисунок 1); собственно технологического аппарата (объема 1 с обрабатываемым материалом 2); ультразвуковой колебательной системы 3, состоящей из преобразователя электрических колебаний 4, волноводной системы 5, концентрирующей УЗ колебания и рабочего инструмента 6 для ввода УЗ колебаний в обрабатываемые среды; электрического генератора 7; систем контроля и автоматизации 8. Рисунок 1 - Структурная схема ультразвукового технологического аппарата. Для исследования возможности применения ультразвуковых колебаний для формирования частиц требуемых размеров и формы было проведено дробление сычужных сгустков в ультразвуковом генераторе, обеспечивающем преобразование энергии промышленной частоты (50 Гц) в энергию электрических колебаний ультразвуковой частоты[6]. На рисунке 2 представлены результаты. Устойчивость раздробленных смесей полученных с применением ультразвука выше, чем полученных обычным способом. Частицы являются устойчивыми и не расслаиваются в течение нескольких часов и даже суток. Рисунок 2 - Изменение размеров белковых мицелл молока, полученных с помощью сычужной коагуляции после воздействия ультразвука Уровень шума на рабочих местах на частоте 22 кГц не должен 100 дБ согласно ГОСТ 12,1,001-83 и СН N 2283-80, Допустимый уровень ультразвука в зоне контакта рук и других частей тела не должен превышать 110 дБ, Эта проблема легко решается применением акустических экранов, корпусов и оптимальным креплением и размещением излучателей, Таким образом, в результате анализа литературных источников и опыта использования ультразвука в предполагаемых областях контакта с живым организмом, можно утверждать, что при обоснованном выборе диапазона технологических параметров, соотнесенных с объектом приложения излучения, его вредное влияние отсутствует или является Минимальным. Поэтому есть все основания утверждать, что ультразвук как достижение научно-технического прогресса, может быть экологически безопасным, если при проектировании его практических приложений выполняются необходимые ограничения по мощности, интенсивности и защиты. Всему этому в полной мере соответствуют многофункциональные маломощные ультразвуковые генераторы, и технологические процессы на их основе. Полученные данные показывают высокую эффективность использования технологии дробления полученных сгустков при производстве белкового имитатора жира на основе казеина. Литература: Панфилова О. Россияне догоняют американцев по числу страдающих от ожирения. Российское информационное агентство «Новый регион». 18.08.2006. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.nr2.ru. Патент США № 4734287. Queguiner C. et al. Microcoagulation of a Whey Protein Isolate by Extrusion Cooking at Acid pH // J. of Food Science, 1992. – Vol. 57. – № 3. – P. 610-616. Schirle-Keller J.-P. Interaction of Flavor Compounds with Microparticulated Proteins/ J.-P. Schirle-Keller J.-P., H.H. Chang, Reineccius // J. of Food Science, 1992. – Vol. 57. – № 6. – P. 1448-1451. Singer N. S., Moser R.H. Microparticulated proteins as fat substitutes. Low Calorie Foods Handbook: Altschul A.M., Ed., Marcel Dekker, New York, 1993 – chap. В.Н. Хмелёв О.В. Попова. Многофункциональные ультразвуковые аппараты и их применение в условиях малых производств, сельском и домашнем хозяйстве. Реферат УДК 637.146 Применение ультразвука для формирования микропартикулятов молочного белка И.А. Смирнова – доктор технических наук, профессор, В.К. Штригуль – соискатель, ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности», г. Кемерово Одним из способов улучшения органолептических свойств нежирных молочно-белковых продуктов является использование при их производстве имитаторов жира. В данной работе показана возможность создания технологии белковых имитаторов жира за счет применения перспективного метода воздействия на вещество – ультразвуковых колебаний. Показана схема ультразвукового технологического аппарата и представлены результаты его применения.

Похожие:

	И. А. Смирнова доктор технических наук, профессор Исследование свойств молочного белка с целью формирования белковых имитаторов жира		Молочного скотоводства ...
	Пищевая кальцийсодержащая добавка и функциональный продукт ее содержащий С. Предложен также функциональный пищевой продукт, содержащий молочный белок и пищевую кальцийсодержащую добавку. В качестве молочного...		План-конспект открытого урока русского языка в 3 классе Тема: «Местоимения... Однажды на птичьей кормушке появилась белка. Дети очень обрадовались белке. Белка села на задние лапки и взяла кисточку сухой рябины....
	Урока Тема урока, страницы учебника Развертка. Припуск на склейку. Склеивание внахлест и с помощью накладки. Изготовление поделок: «Письмо другу» (изготовление конверта...		Литература Введение Горох – один из главных источников растительного белка для производства комбикормов. В расчете на 1 корм ед горох содержит 120 …...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Задачи: раскрыть ведущую роль белков в строении и жизнедеятельности клетки; объяснить строение макромолекул белка, углубить знания...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Решите уравнения и определите, сколько орешков нагрызла белка за каждый день? Сколько орешков в среднем грызла белка за день?
	: 519 применение методов data mining для формирования базы знаний... В работе описывается технология формирования базы знаний экспертной системы прогнозирования исхода родов. Рассматриваются особенности...		Правила вступительного испытания по обществознанию, проводимого университетом самостоятельно Какую функцию науки иллюстрирует внедрение разработок по использованию ультразвука для сверления и резки металла
	Урок сообщения новых знаний Цель: применение педагогом комплексных методов и приемов для формирования у дошкольников основ безопасности жизнедеятельности		Планирование учебного процесса курса «обж» Цель: применение педагогом комплексных методов и приемов для формирования у дошкольников основ безопасности жизнедеятельности
	Доклад Применение деловой игры как метод формирования инновационно-исследовательской компетенции Применение деловой игры как метод формирования инновационно-исследовательской компетенции		Примерный перечень вопросов для Характеристика молочного прикуса. Морфологические особенности жевательного аппарата у детей
	Исследование и разработка широкополосных акустооптических дефлекторов... Работа выполнена на кафедре радиотехнической электроники Технологического института Южного федерального университета в г. Таганрог...		Применение опорных конспектов на уроках химии для формирования общеучебных умений учащихся Углубить понятия об общности свойств гомологов, обусловленных сходством состава и строения. Рассмотреть химические свойства на примере...