автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Совершенствование основных процессов структурообразования пищевых дисперсных систем

На правах рукописи

Кулмырзаев Асылбек Атамырзаевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ПРОЦЕССОВ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ ПИЩЕВЫХ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

Специальность 05.18.12 - Процессы и аппараты пищевых

производств

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 2004

Работа выполнена в Московском государственном университете пищевых производств.

Научный консультант - доктор технических наук, профессор Мачихин Сергей Александрович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Семенов Евгений Владимирович доктор технических наук, профессор Косой Валентин Данилович доктор технических наук, профессор Николаев Лев Константинович

Ведущая организация - Государственное Учреждение Научно-исследовательский институт кондитерской промышленности.

Защита состоится « » р^ье-А^Я._2004 г. в -УО на

заседании диссертационного совета Д.212.148.05 Московского государственного университета пищевых производств по адресу: 125080 Москва, Волоколамское шоссе, 11, ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета пищевых производств.

Автореферат разослан « » 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент

Максимов А.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Практически все виды пищевого сырья и продуктов представляют собой многокомпонентные дисперсные системы. Состояние и свойства таких сложных систем определяются течением микропроцессов (химических, физико-химических, биохимических, микробиологических) в них в зависимости от свойств отдельных компонентов системы и состояния окружающей среды. Эффективное развитие и интенсификация пищевых производств невозможны без установления закономерностей течения микропроцессов, знание которых является основой управления этими микропроцессами и качеством конечных продуктов.

Пищевые материалы, представляющие собой многокомпонентные микрогетерогенные дисперсные системы, рассматриваются как объекты физико-химии дисперсных систем и ее раздела - физико-химической механики. Основы физико-химической механики дисперсных систем заложены академиком П.А. Ребиндером и в последующем развиты Б.В. Дерягиным, М.П. Воларовичем, А.В. Лыковым, Е.Д. Щукиным, С.С. Воюцким, А.А. Трапезниковым, И.Н. Влодавцем, СМ. Липатовым, А.В. Думанским, Ф.Д. Овчаренко, Н.Н. Круглицким, Г.В. Виноградовым, Н.Б. Урьевым, В.Н. Измайловой и др. Используя современные достижения физико-химии дисперсных систем в сочетании с основами процессов и аппаратов, реологии, биохимии и пищевой химии, в реферируемой работе решается задача совершенствования процессов структурообразования многокомпонентных пищевых систем. Объектами исследований являются пенообразные пищевые массы, эмульсии и гели, в форме которых представлено значительное большинство пищевых материалов. Несмотря на большой удельный вес пенообразных масс, эмульсий и гелей в общем перечне пищевых продуктов,

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ I СИБЛИОгеКА |

изучению физико-химических процессов, взаимодействию ингредиентов и структурообразования, которые обуславливают технологию их производства и качество изделий. В связи с этим, в производстве продуктов питания на основе пен, эмульсий и гелей наблюдается существенное отставание в применении новых эффективных технологий, оборудования, новых видов ингредиентов с различными функциональными свойствами и средств контроля качества. В пенах, эмульсиях и гелях, как правило, непрерывную среду представляет жидкость. Для таких систем характерны как термодинамические, так и кинетические факторы устойчивости. Свойства пен, эмульсий и гелей как гетерогенных коллоидных систем главным образом зависят от явлений на границе раздела фаз и, следовательно, имеются общие принципы в управлении процессами структурообразования и свойствами этих систем. Одним из важных таких принципов является контроль избыточной поверхностной энергии, посредством которого можно управлять свойствами продуктов. Кроме того, процессы аэрации, эмульгирования и гелеобразования часто применяются в производстве одного и того же продукта, который одновременно сочетает в себе свойства пены, эмульсии и геля. Таким образом, общность закономерностей и явлений, обуславливающих формирование структуры и свойств пен, эмульсий и гелей, позволило нам объединить их в данной работе в качестве объектов исследования. Изучение структурообразования и стабильность заданных в процессе технологической обработки свойств аэрированных, эмульгированных и гелеобразных пищевых продуктов, является необходимым условием дальнейшего развития современного пищевого производства.

Перечень функциональных пищевых ингредиентов все время пополняется новыми наименованиями. К ним относятся вещества, регулирующие вязкость и текстуру, вкусовые добавки, обогатители (протеины, минералы и витамины) и многие другие. Не изученным остается

влияние многих из этих ингредиентов на структуру и физико-химические свойства пищевых продуктов. В связи с этим, многие технологические операции по обработке пищевых масс, содержащих новые ингредиенты, осуществляются интуитивно, а не по научно обоснованной системе. Во многих случаях, из-за отсутствия научных данных, многие полезные ингредиенты не применяются вообще. Вместе с этим в производстве пищевых продуктов, есть ключевые технологические операции, которые из-за применения низкоэффективных способов обработки и оборудования, стали препятствием на пути создания высокопроизводительных поточных линий. Например, в производстве пенообразных пищевых продуктов до сих пор применяются сбивальные машины периодического действия для аэрирования различных масс. Практика показывает низкую эффективность этих машин, особенно в производствах большой мощности с непрерывным циклом работы. В научном и практическом плане представляют интерес формирование структуры эмульгированных и гелеобразных пищевых продуктов. Эмульгирование и гелеобразование приобретает широкое применение в современных пищевых производствах, что обусловлено рядом ценных потребительских качеств продуктов, получаемых этими способами.

Успешное развитие современной пищевой науки и промышленности немыслимо без применения эффективных методов и инструментов для исследования и контроля свойств пищевого сырья и продуктов. В научных исследованиях они способствуют глубокому и адекватному пониманию процессов, формирующих свойства пищевых продуктов, а в производстве -оперативному, точному анализу и контролю технологических процессов и управлению качеством изделий. В настоящее время, несмотря на наличие высокотехнологичных инструментальных методов, существует недостаток средств исследования и контроля, которые отвечали бы таким требованиям, как одинаковая адаптируемость к производственным и лабораторным условиям, быстрота и простота получения результатов, неразрушающее

воздействие по отношению к объекту исследования. Разработка таких методик и инструментов позволило бы поднять на более высокий уровень контроль пищевых процессов и управление качеством.

В данной работе изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов производства стабильных многокомпонентных пищевых систем на примере пенообразных, эмульгированных и гелеобразных пищевых дисперсий и физико-химических явлений, обуславливающих формирование их структуры и свойств. На основе теоретических и экспериментальных исследований обоснованы и разработаны новые методы исследования физико-химических и структурно-механических свойств пищевых дисперсных систем.

Целью диссертационной работы является совершенствование процессов производства пищевых дисперсных систем (пены, эмульсии, гели) на базе разработки основ процессов структурообразования и новых методов инструментальных исследований.

Методы исследования. В работе использованы теоретические и экспериментальные методы исследования. Теоретические исследования заключались в аналитическом решении задачи о винтовом (закрученном) течении вязкой жидкости в цилиндрическом канале, изучении коллоидных взаимодействий в пищевых эмульсиях, стабилизированных белками, с использованием теории устойчивости дисперсных систем Дерягина-Ландау-Фервея-Овербека (ДЛФО) и исследовании распространения продольных и поперечных звуковых волн в газожидкостных дисперсных системах и упруговязких телах соответственно.

Экспериментальные методы включали методы реологии, дисперсный анализ рассеиванием света, ультразвуковой метод, спектрофотометрию, флуоресценцию, электрофорез, высокоэффективную жидкостную хроматографию, иммунохимический и энзиматический методы.

Для математической обработки спектральных данных использовались хемометрические и статистические методы.

Научная новизна работы заключается в установлении закономерностей структурообразования пищевых дисперсных систем и определении режимов процессов производства пищевых дисперсий, а также закономерностей влияния функциональных ингредиентов на их качественные показатели. Создан и теоретически обоснован новый способ непрерывного производства пенообразных пищевых масс с винтовой траекторией потока перемешиваемых компонентов, позволяющий существенно сократить продолжительность технологического процесса. Разработан и научно обоснован новый процесс производства пищевых эмульсий, обогащенных ингредиентами, восполняющими недостаток жизненно важных минералов и аминокислот в организме человека. Теоретически и экспериментально установлены закономерности микропроцессов, определяющих агрегативную стабильность и качественные показатели пищевых эмульсий в присутствии минералов, а также разработана методология управления этими микропроцессами.'Установлены закономерности процесса структурообразования белковых гелей в присутствии сахарозы в зависимости от режима процесса термической обработки. Разработаны и теоретически обоснованы новые эффективные инструментальные методы, основанные на применении ультразвука и явления флуоресценции, для контроля процессов производства многокомпонентных пищевых дисперсных систем и оценки их свойств и качественных показателей.

Практическая ценность работы заключается в разработке устройства для непрерывного производства пенообразных пищевых систем в закрученном потоке и методики его инженерного расчета; создании устройства для исследования реологических показателей и устройства для исследования объемных свойств пенообразных пищевых систем; разработке

технологического процесса производства стабильных эмульгированных пищевых продуктов, обогащенных белками и минералами, а также технологического процесса производства пенообразных продуктов со структурой, стабилизированной методом низкотемпературного гелеобразования; разработке методики автоматизированного контроля качественных показателей пенообразных пищевых систем и реологических характеристик вязких пищевых материалов, основанное на применении ультразвука; разработке методики контроля процесса термической обработки содержащих белки пищевых дисперсных систем, основанной на явлении флуоресценции.

Апробация работы. Отдельные разделы диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях и симпозиумах в СНГ и за его пределами, начиная с 1990 года.

Диссертационная работа в целом обсуждалась на расширенном заседании кафедры «Расчет и конструирование машин» Московского государственного университета пищевых производств в декабре 2003 года.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 39 работах, в том числе получено 7 авторских свидетельств.

Структура и объем работы. Реферируемая работа состоит из введения, 7 глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Основная часть изложена на 409 страницах, содержит 8 таблиц и 116 рисунков.

В первой главе дается обзор современных научных представлений о пенах, эмульсиях и гелях как о многокомпонентных дисперсных системах, а также физико-химических процессов и факторов, обуславливающих формирование их структуры и свойств. Анализируются современные методы исследования пищевых дисперсных систем. Формулируются цели и задачи диссертационной работы. Вторая глава посвящена анализу роли процессов структурообразования в производстве различных пищевых продуктов, а

также места структурообразования в технологическом потоке как системе. Обосновывается важность процессов аэрирования, эмульгирования и гелеобразования в производстве многокомпонентных пищевых продуктов с высокими потребительскими свойствами. В третьей главе описаны исследования по интенсификации процесса аэрирования пищевых масс и формирования пенообразной структуры на примере сбивной конфетной массы. Изложены результаты оптимизации процесса. В четвертой главе описаны исследования формирования пищевых эмульсий, стабилизированных белками. Пятая глава посвящена исследованиям процесса структурообразования в гелеобразных пищевых системах. Разработка новых методов исследования структурообразования и свойств многокомпонентных пищевых систем изложена в шестой главе. В седьмой главе диссертации обобщены практические результаты теоретических и экспериментальных исследований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Структурообразованне в процессах производства пищевых продуктов

Наличие структуры придает пищевой дисперсной системе свойства (упругость, пластичность, вязкость), которые определяют характер деформационных процессов и энергетические затраты при проведении технологических процессов (смешение, формование, транспортирование и др.). Практически во всех технологических процессах пищевых производств можно выделить ключевые операции, которые формируют требуемую консистенцию и физико-механические свойства изделий. Основу этих операций составляют процессы структурообразования, протекающие на молекулярном и коллоидном уровнях. Анализ технологических схем производства многокомпонентных пищевых продуктов (маргарин, жировые

и сливочные кремы, молочные продукты, конфетные массы, тесто и др.) показывает, что процессы структурообразования могут охватывать одну или несколько технологических операций. При этом структурообразование является центральным процессом в схеме производства многокомпонентных пищевых масс, объединяя те операции, которые непосредственно формируют требуемые структурные, физико-химические и органолептические свойства изделий.

Роль и место структурообразования в иерархии технологической системы четко определяются исходя из принципов системного анализа. Согласно исследованиям Панфилова В.А. функциональный анализ технологических операций пищевых производств позволяет делить оборудование в линиях на три группы: А - оборудование для изготовления готового продукта из окончательного полуфабриката; В - оборудование для получения конечного полуфабриката из промежуточных полуфабрикатов; С - оборудование для образования промежуточных полуфабрикатов из исходного сырья. Из указанных трех групп совокупность операций В является наиболее ответственной подсистемой технологической линии. При реализации операций этого комплекса формируется окончательный полуфабрикат, свойства и состав которого в дальнейшем не подвергаются изменению. Учитывая задачи процессов структурообразования и их многостадийность, можно полагать, что их пространственные и временные границы в технологической линии практически совпадают с границами группы операций В. Таким образом, структурообразование есть комплекс единичных технологических операций (рис. 1), каждая из которых в свою очередь представлена совокупностью протекающих в них явлений на макро-и микроуровнях. Эти явления могут иметь самую разнообразную природу (химическую, биохимическую, физико-химическую, микробиологическую) в зависимости от рецептурных компонентов, свойств и качественных показателей конечного продукта. Следовательно, эффективная организация

Рис. 1. Схема процесса структурообразования многокомпонентных пищевых систем (МПС).

процессов структурообразования и управление ими могут быть достигнуты только при условии возможности контроля и управления явлениями на микро- и макроуровне. Эта задача может быть решена только на основе полного знания закономерностей образования дисперсных систем, процессов их стабилизации и разрушения, роли поверхностных явлений в формировании структуры.

Согласно схеме процесса структурообразования (рис. 1) контроль характеристик структуры необходимо осуществлять в течение каждого этапа структурообразования. При необходимости, на основе результатов контроля, производится коррекция параметров структурообразования. Такая процедура обусловлена необходимостью получения такого качества структуры, которое, во-первых, отвечало бы нормативным требованиям к продукту и, во-вторых, обеспечивало бы качественное и эффективное выполнение следующих технологических операций. В результате этого будут гарантированы высокое качество конечного продукта, эффективное функционирование производства и снижение возвратных отходов. Методы контроля структурообразования и свойств продуктов должны отвечать следующим главным требованиям: простота эксплуатации и относительно низкая стоимость, адаптируемость к непрерывным измерениям на поточных линиях, быстрота процедуры измерения и широкий спектр анализируемых пищевых продуктов.

Совершенствование процесса производства и исследование свойств пенообразных пищевых систем

Способ аэрирования многокомпонентных пищевых масс.

Одним из эффективных методов аэрирования пищевых масс признан способ их сбивания под давлением при принудительной подаче воздуха. Для реализации этого способа разработан ряд устройств. Как правило, они имеют

быстровращающийся ротор с лопатками или пальцами для активного механического перемешивания сбиваемой массы и распределения воздуха в ее объеме. Наличие вращающихся частей и поверхностей трения требует повышенной точности изготовления частей таких машин и их сборки, сбалансированности движущихся узлов и высокой надежности уплотнений. Роторные сбивальные машины также отличаются высоким потреблением энергии. Перечисленные недостатки устранены в статических малообъемных смесителях и аэраторах. Они имеют относительно простую конструкцию, высокую герметичность и широкий диапазон производительности.

Рис. 2. Устройство для непрерывного перемешивания и аэрирования пищевых масс. Для осуществления процесса аэрирования пищевых масс в

непрерывном потоке мы разработали устройство, схема которого приведена

на рис. 2. Рецептурная масса поступает через тангенциальный патрубок 4 и

движется по винтовой траектории вниз по рабочему органу 2, насыщаясь

сжатым воздухом, подаваемым через инжектор 3. Благодаря действию двойного напряжения сдвига в закрученном потоке пузырьки воздуха в массе подвергаются деформации и дроблению. По мере дальнейшего движения газожидкостная смесь попадает в кольцевое пространство в стакане 5, где происходит окончательное перемешивание и насыщение смеси воздухом. Готовая масса темперируется и удаляется через патрубок 6 под действием давления воздуха. Избыток воздуха удаляется через штуцер 7, к которому также соединяется манометр для контроля давления воздуха в устройстве.

С целью расчета параметров потока и конструктивных размеров устройства выполнено теоретическое исследование закрученного потока вязкой жидкости в цилиндрическом канале согласно схеме на рис. 3.

Рис. 3. Схема задачи о закрученном течении вязкой жидкости в цилиндрическом канале.

Исключив из рассмотрения радиальную составляющую вектора скорости потока аналитически решались уравнения движения в

безразмерном виде:

В уравнениях (1)-(3)

- -Ii- -

V ' V' V

r mnt * mm

' r В • в 'P 2 » ле >

R R pvL* и

где vmax - максимальная скорость в профиле Пуазейлевого течения, м/с; R -радиус трубы, м; р - плотность жидкости, кг/м3; // - вязкость жидкости, Па-с. В качестве граничных условий принято

где г - безразмерный радиус (в дальнейшем черточка над безразмерными величинами опускается).

Для решения (2) оператор vt(dv9jdz) заменяется на (l-r^öv^/dz), где

v/vraax есть скорость Пуазейлевого течения. Тангенциальную составляющую вектора скорости искали в виде

vl„ = <p(Re)/?,r)exp(-/?z), (5)

где - постоянная, подлежащая определению.

В результате решения (2) и (5) получено

Из (1) и (3) с учетом (6)

В (6) и (7)

(7)

Значения постоянной рассчитываются численным методом как функция критерия Рейнольдса. Примеры расчетных значений /? приведены в диссертации.

Численный анализ (7) показал, что осевая составляющая скорости имеет переменную величину на начальном участке канала. Усреднив ее на участке затухания закрутки потока и используя уравнение расхода, получим:

1 + —— Яеп,1тЛФ(1-ехр(-2/?0)

(8)

где Ь-щт - безразмерная длина участка затухания закрутки (Ь„т=(5+7)К).

В (8) член ехр(-2/?при больших значениях Р становится величиной малого порядка. Поэтому можно допустить

С учетом последнего (8) можно записать в виде

(9)

Зависимости (8) и (9) использованы для расчета внутреннего радиуса рабочего органа разработанного устройства (рис. 2).

Структурно-механические свойства пенообразных пищевых

систем.

Структурно-механические свойства, в частности вязкостные и объемные, являются важными показателями структуры и качества пенообразных пищевых масс. Кроме того, коэффициент вязкости применяется в расчетах оборудования, что видно из (8) и (9). Поскольку в разработанном нами способе получения аэрированных пищевых масс имеет место действие давления на обрабатываемый продукт, очевидна необходимость изучения изменения плотности или объемных свойств от

величины приложенного давления. Как известно плотность является одним из параметров качества пенообразных материалов.

Вязкостные свойства исследовали на примере сбивных конфетных масс с использованием вискозиметра усовершенствованной конструкции, который позволял создавать давление сжатым воздухом. Исследования показали, что вязкость массы возрастает с увеличением давления при всех значениях температуры (рис. 4). Установлено, что независимо от давления и температуры сбивная конфетная масса проявляет аномалию вязкости. Однако при скоростях сдвига более 90-100 с"1 течение массы приобретает линейный характер с постоянным значением вязкости.

О 2(1 40 60 80 100

-1

Скорость сдвига (с ) РИС. 4. Вязкостные свойства сбивной конфетной массы при 55 °С.

Обработка результатов экспериментов показала возможность описания течения сбивных конфетных масс степенным законом

где г - напряжение сдвига, Па, К - коэффициент консистенции, Пас, у скорость сдвига, с"1, п - индекс течения.

Объемные свойства сбивной конфетной массы исследовали на специально созданном устройстве, позволяющем измерять деформацию массы в зависимости от давления сжатого воздуха. Эксперименты показали, что при режимах работы новой установки (рис. 2) (< 0,37 МПа и 50-60 °С) плотность массы соответствует требуемым нормам (600-800 кг/м3). Кривые сжатия массы удовлетворительно описываются зависимостью

где ро - начальная плотность, (кг/м3), p - давление, МПа. Зависимость (11) справедлива при ро = 600-800 кг/м3 и р = 0,01-0,37 МПа. Погрешность расчетного значения плотности не выше 2%.

Сбивная масса подвергается объемному сжатию во время обработки в устройстве для аэрирования, которое затем снимается при выводе массы из него. При снятии нагрузки в массе сохраняется остаточная деформация (рис. 5), величина которой растет с увеличением температуры. Исследования при режимах работы устройства (< 0,37 МПа и 50-60 °С) показали, что остаточная деформация не приводит к уплотнению массы сверх нормы.

, к. л в „0,406 „0,0215

р = 54,8 р 0 р

(И)

80О

с »

г с>75 - /

Й вчо У

625 -

Шчачымя 1По1ное1Ь (кг м^ > А о-Ч) « "40

сАатпе [ччрузка

600

0.0

0,1 0 2 03

Давление (МПл)

0.4

Рис. 5. Объемные свойства сбивной конфетной массы при 60 °С.

Оптимизация процесса аэрирования сбивной конфетной массы.

Для определения оптимальных режимов аэрирования и размеров разработанного устройства, которые обеспечивают требуемую структуру и высокие качественные показатели продукта, проведены эксперименты на примере сбивных конфетных масс. В качестве параметра оптимизации выбрана конечная плотность массы, а факторами являлись удельный расход воздуха (Ку/^м), температура массы (Т) и отношение длины рабочего органа к его диаметру (Ь/П) (рис. 2). Обработав результаты экспериментов, получено обобщенное уравнение процесса аэрирования сбивных конфетных масс

у_ (2974,118-9694,849*, +10062,Л',2)(748,739-20,228Л~г + 0,927Х22) ^ 413,449 • 105 (9970,843 - 314,1 ИХ, + 2,640*/ )"'

где У - конечная плотность массы, (кг/м3), X/ - Уц/Ум , Хг - 1/0 , -А"}'- Тм-Пределы изменения факторов-аргументов даны в диссертации.

Оптимизируя (12) методом спирального координатного спуска, установлено, что сбивную конфетную массу необходимо аэрировать при

Сбивная конфетная масса, полученная при оптимальных условиях, имела плотность 619 кг/м3, что соответствует требуемым нормам. Исследование микроструктуры полученной новым способом пенообразной массы показало, что ее качество не уступает качеству массы, произведенной традиционным способом.

Формирование и стабильность структуры пищевых эмульсий

В то время как фундаментальные и практические аспекты применения эмульсий в микрокапсулировании препаратов в фармацевтике, красителей, ароматизаторов, вкусовых добавок и энзимов в пищевых производствах являются объектами активного изучения, наблюдается недостаток

исследований в области использования эмульсий как средств доставки в организм человека и животных необходимых минеральных веществ. Пишевые продукты, изготовленные в форме эмульсий и обогащенные минералами, могли бы быть средствами для профилактики различных хронических заболеваний, восполнять недостаток тех или иных минералов у человека, особенно у детей и людей пожилого возраста, а также применяться для питания в экстремальных условиях.

Применение белков в эмульсиях позволяет решать одновременно две задачи: обеспечение длительной устойчивости физико-химических свойств эмульсии и повышение пищевой ценности продукта. Таким образом, обогащение минералами и белками, открывает перспективу создания легко усвояемых и питательных пищевых продуктов и препаратов в форме эмульсий. В формировании структуры эмульсии чрезвычайно важна роль управления процессами, протекающими на уровне молекул и микрообъемов фаз. В настоящее время нет достаточных данных о влиянии минералов на процессы структурообразования и свойства стабилизированных белками эмульсий.

Влияние минералов на стабилизирующие факторы в эмульсиях.

Исследования показали, что основным фактором, обеспечивающим формирование и устойчивость структуры эмульсий, стабилизированных белками, являются электростатические силы отталкивания. Электрические силы действуют между заряженными дисперсными частицами. Величина и знак заряда на поверхности дисперсных частиц зависит от вида и числа ионизируемых групп молекул адсорбированного белка и оценивается величиной ¿^-потенциала. Чем больше значение ¿^-потенциала, тем выше интенсивность электрических сил отталкивания между дисперсными частицами, а следовательно - выше агрегативная устойчивость эмульсии.

Рис. 6. Зависимость ¿^-потенциала отрН и концентрации ионов минералов: а) К*СГ, б) Са2*СГ, в) Ре"1+Р2С>74* (пирофосфат железа).

Измерения ¿^-потенциала показали, что его величина зависит от рН водной фазы эмульсии, концентрации и заряда (валентности) ионов минералов (рис. 6). Установлено, что чем выше заряд и концентрация иона, тем эффективнее он снижает поверхностный заряд, и, следовательно, способствует снижению стабильности структуры эмульсии. Выявлено, что ионы с единичным зарядом не изменяют изоэлектрическую точку (ИЭТ) исследованных эмульсий, что свидетельствует об отсутствии специфической адсорбции этих ионов на поверхность дисперсных частиц эмульсии (рис. 6 а). В этом случае понижение поверхностного заряда происходит вследствие сжатия двойного электрического слоя вокруг дисперсной частицы. Ионы с зарядом больше единицы смещают ИЭТ эмульсии, что указывает на их способность к специфической адсорбции (физическая или химическая). Причем это свойство проявляется тем сильнее, чем выше заряд ионов (рис. 6 в). Вследствие специфической адсорбции многовалентных ионов происходит нейтрализация поверхностного потенциала. Результатом снижения величины поверхностного потенциала является снижение величин электрических сил отталкивания между частицами, что ведет к их агрегатированию и впоследствии к разрушению эмульсии в целом.

Экспериментальные данные по измерению поверхностного потенциала использованы в расчетах суммарной энергии взаимодействия частиц дисперсной фазы с целью проверки возможности использования теории ДЛФО для предсказания стабильности структуры исследованных эмульсий. Численные расчеты проводились по соотношениям

Пк) = »"„,<*) +Г, (А)

(13)

где А - расстояние между частицами,

энергия притяжения

а " га1 2Я2

6 И2 +4ЯЛ + А2 +4/?й + 4/?

1п

" Аг+4М чА2 +4ЛА + 4Лг

(14)

энергия электростатического отталкивания

^ =4.3x10"^ 1п(|+ <?-"*). (15)

Значение функции Гамакера в (14) принято равным А = 1,ЪкТ, где к -постоянная Больцмана, а Г - температура. Потенциал Щ в (15) равен С,-потенциалу, а радиус взаимодействующих частиц Я принят равным радиусу частиц масла в эмульсий. Сравнение результатов расчета с опытными данными показало, что теория ДЛФО с достаточной точностью описывает изменение энергии взаимодействия дисперсных частиц в зависимости от содержания ионов и изменения рН.

Рис. 7. Зависимость суммарной энергии взаимодействия частиц в эмульсии от расстояния между ними при переменной концентрации минерала (КС1) и рН 5.5.

На рис. 7 приведен результат расчета суммарной энергии взаимодействия частиц в присутствии одновалентных ионов (КС1). При концентрации 15 мМ и выше энергетический барьер, препятствующий контакту частиц, исчезает и эмульсия склонна к агрегатированию и расслоению. Результаты расчетов для многовалентных ионов также подтверждают выводы экспериментов по измерению потенциала и распределения частиц по размерам.

Влияние минералов на агрегативную устойчивость эмульсий

Тонкодисперсная структура эмульсий, сформированная в процессе гомогенизации и стабилизированная белками, теряет устойчивость и первоначальные свойства в присутствии минералов. Это вызвано тем, что ионы минералов, выступая в качестве противоионов, могут частично или полностью нейтрализовать поверхностный потенциал дисперсных частиц эмульсии. Как показали измерения ^-потенциала, способность снижать поверхностный потенциал усиливается с увеличением содержания ионов и их валентности. Однако, установлено, что регулируя рН дисперсионной среды и концентрацию ионов, можно обеспечить устойчивость эмульсии и сохранность ее качественных показателей на длительный период времени. Так при применении одновалентных ионов минералов для обогащения эмульсий, стабилизированных белками, необходимо контролировать, чтобы рН была меньше 4,5 или больше 5,5, т.е. быть отдаленной от ИЭТ (рис. 8). В противном случае в эмульсии наблюдается интенсивное агрегатирование частиц, которое в итоге приводит к разрушению эмульсии.

рН 3

с132 (мкм)

Рис. 8. Влияние одновалентных ионов (КС1 100 мМ) на размер частиц 0,04 % эмульсии «масло-вода» при различной рН.

В присутствии многовалентных ионов область агрегативной устойчивости эмульсии, характеризуемая рН, сужается. При этом негативное влияние ионов возрастает с увеличением концентрации и их заряда. Например, пирофосфат железа при пороговой концентрации 0,04 мМ расширяет зону низкой агрегативной устойчивости от рН 4,5 до 7 (рис. 9).

18

10'2 НУ1 10° 101 1(1- 10' ю4 1132 (мкм)

Рис. 9. Влияние многовалентных ионов (РеДРгС^)} 0,04 мМ) на размер частиц 0,04 % эмульсии "масло-вода" при различной рН.

Минералы, обладающие низкой растворимостью или способные образовывать химические связи с компонентами эмульсии, отличаются сложным характером влияния на физико-химические свойства эмульсий, стабилизированных белками. На примере хлорида железа (III) показано, что в зависимости от концентрации электролита, наблюдаются чередующиеся зоны стабилизации и дестабилизации эмульсии. Это было подтверждено электрофоретическим и спектрофотометрическим измерениями и означает, что распределение частиц по размерам также должно зависеть от концентрации ионов и меняться в соответствии с изменением электрического потенциала. Так из рис. 10 видно, что первая зона стабильности ограничена концентрациями электролита 0,0004 и 0,002 мМ. В этом промежутке размеры

частиц остаются практически неизменными, что свидетельствует об отсутствии агрегации частиц. Измерения ¿¡-потенциала показали, что этим граничным значениям концентрации 0,0004 и 0,002 мМ соответствуют величины ¿¡-потенциала -30,6 и -20,6 мВ соответственно. Отметим, что -20,6 мВ является критическим значением потенциала, ниже которого частицы склонны к агрегатированию. Обобщение многочисленных исследований стабильности заряженных дисперсных систем, в частности золей, показало, что абсолютный критический потенциал, остающийся на частицах к моменту коагуляции (флокуляции), находится в пределах 25-40 мВ. С дальнейшим повышением концентрации электролита от 0,002 до 0,02 мМ наступает зона дестабилизации эмульсии (рис. 10). Указанным значениям концентрации соответствуют ¿¡-потенциалы -20,6 и 39 мВ.

Рис. 10. Зависимость среднего диаметра частиц дисперсной фазы 0,04% эмульсии «масло-вода» от концентрации FeCU.

Максимальная степень агрегации частиц наблюдается при концентрации хлорида железа 0,004 мМ. В этой зоне, за счет снижения электрического потенциала, происходит образование агрегатов со средним размером частиц 17,46 мкм, в то время как в первой стабильной зоне размер

частиц составляет 0,30 мкм и равен размеру частиц масла, в исходной эмульсии (рис. 10). За зоной дестабилизации при концентрации электролита выше 0,02 мМ снова наблюдается область стабильной структуры эмульсии, где величина электрического потенциала достаточна, чтобы предотвратить агрегатирование частиц. Средний размер частиц в этой области равен среднему размеру частиц в свежей эмульсии.

Влияние минералов на реологические свойства эмульсий

Как показали теоретические и экспериментальные исследования коллоидных взаимодействий в эмульсиях, стабилизированных белками, ионы электролитов при соответствующих условиях могут способствовать формированию трехмерных структур из частиц масла. Как известно, трехмерные структуры, обладающие в различной степени твердообразными свойствами, модифицируют реологические свойства дисперсных систем. Как правило, в случае эмульсий формирование трехмерных агрегатов частиц дисперсной фазы нежелательно. Поскольку оно, в конечном итоге, ведет к расслоению эмульсии и потере качества конечных продуктов. В связи с этим, связь между содержанием ионов минералов и структурно- механическими свойствами эмульсии позволяет использовать реологические методы для исследования структурообразования и качества эмульгированных пищевых продуктов. Как представлено на рис. 11, изменение реологических свойств тесно связано с изменением взаимодействия между частицами эмульсии, интенсивность которого зависит от концентрации и типа ионов, а также от рН водной фазы эмульсии. Вязкость эмульсии существенно возрастает при значениях рН, близких к ИЭТ, которая для эмульсий, стабилизированных молочно-сывороточными белками, равна «5 (рис. 11). Кроме того, при превышении некоторой критической концентрации электролитов также

наблюдается рост вязкости эмульсии. Для хлорида кальция эта концентрация составляет 5 мМ. Следует отметить, что эмульсии, в которых имело место

СаС12 (мМ)

Рис. 11. Зависимость эффективной вязкости 10% эмульсии «масло-вода» от концентрации СаС12 при скорости сдвига 100 с"1.

Рис. 12. Зависимость эффективной вязкости 10% эмульсии «масло-вода» от скорости сдвига и концентрации СаС12 при рН 7.

агрегатирование частиц дисперсной фазы, проявляли свойство аномалии вязкости. На рис. 12 приведены зависимости эффективной вязкости от скорости сдвига для некоторых проб. Эмульсия с рН 7 и не содержащая Са02 подчиняется ньютоновскому закону течения, в то время как пробы с содержанием 5, 50 и 150 мМ СаС12 при той же величине рН проявляют свойство аномалии вязкости. Последний факт указывает на образование трехмерной структуры в пробах, за счет чего повышается эффективная вязкость системы в целом. Трехмерная структура эмульсии представляет собой флокулы, образованные при сближении частиц, когда силы электростатического отталкивания между ними нейтрализуются ионами. Частицы, образующие флокулы, фактически не контактируют друг с другом, а разделены тонкой прослойкой водной фазы и способны смещаться один относительно другого при приложении сдвиговой нагрузки. С возрастанием сдвигового напряжения трехмерная структура деформируется и полностью разрушается при достижении некоторого его критического значения.

Таким образом, в производстве пищевых эмульсий, обогащенных белками и минералами, важный смысл имеет контролирование коллоидных процессов. Контроль и управление этими процессами осуществляется путем регулирования рН среды и содержания ионов минералов в зависимости от их физико-химических свойств.

Структурообразованне гелеобразных пищевых дисперсных систем

Гелеобразование широко используется в пищевых производствах с целью придания продуктам твердообразной консистенции и сохранения тонкодисперсной структуры многокомпонентных пищевых систем. В частности, гелеобразование индуцируется с целью предотвращения агрегатирования в пенах и эмульсиях (сбивные конфетные изделия, желе, йогурт и др.). В пищевых производствах для получения гелей применяются

биополимеры (агар, фурцелларан, гумми, крахмал, желатин, полисахариды и белки). Способность, биополимеров формировать гели с заданными физическими свойствами зависит от характера взаимодействий между молекулами биополимера, молекулами биополимера и раствором, а также свойств раствора и температуры.

Большое число пищевых продуктов, содержащих молочно-сывороточные белки как функциональные компоненты, также содержат сахар. В связи с этим, исследование влияния Сахаров на процессы структурообразования растворов белков молочной сыворотки имеет ценность как для пищевой науки, так и для промышленности. Ранее проведенные исследования показали, что сахара увеличивают термическую денатурацию некоторых глобулярных протеинов. Мы также полагаем, что такой же эффект сахар оказывает на белковый изолят молочной сыворотки. Предлагаемый механизм увеличения температуры денатурации белков заключается в том, что сахар снижает термодинамическую аффинность белковых молекул к раствору. Температурная денатурация глобулярных белков приводит к увеличению поверхности молекул, обращенной к раствору, и ее гидрофобности. Оба эти фактора не могут способствовать развертыванию молекул белков с точки зрения термодинамики. Таким образом, сахароза тормозит развертывание молекул белков под действием тепла, чем и объясняется более высокая термическая стабильности глобулярных белков в ее присутствии. С другой стороны, увеличение поверхностной энергии системы сахарозой должно одновременно способствовать агрегации развернутых молекул белка, так как система будет стремиться минимизировать избыток поверхностной энергии. Таким образом, интенсивность агрегатирования развернутых молекул глобулярных белков в присутствии сахарозы должна зависеть от соотношения между способностью сахарозы препятствовать развертыванию молекул белка и ее способностью интенсифицировать их агрегацию.

Влияние сахарозы на структурообразование при высокотемпературном гелеобразований растворов белков

Сканирование раствора нативного белкового изолята молочной сыворотки на дифференциальном калориметре показало, что в температурном интервале 60-90 °С наблюдаются пики при -63 и -85 °С, в то время как на термограмме денатурированного белка пиков не имеется. Первый пик при температуре 63 °С соответствует развертыванию молекул сывороточного альбумина, который имеет температуру денатурации 65 °С, второй пик при 85 °С - молекул р-лактоглобулина с температурой денатурации 83 °С. Переходные температуры исследованных растворов белка с различным содержанием сахарозы приведены в табл. II

Таблица 1.

Влияние сахарозы на термическую денатурацию 0,2% раствора изолята белков молочной сыворотки

Из таблицы видно, что с увеличением концентрации сахарозы возрастают температурные пики на термограммах. Так высота первого пика увеличилась на ~6 °С, а второго на ~8 °С при изменении концентрации сахарозы от 0 до 40%. Таким образом, сахароза спосббствует увеличению; термической стабильности белков молочной сыворотки.

Реологические методы были применены для исследования кинетики структурообразования белковых гелей. Температурная зависимость динамического модуля сдвига (О*) и фазового угла (<5) 10% раствора

20 30 40 5 О 60 7О 80 90 100

Темпера гурм (°С)

Рис. 13. Зависимость комплексного модуля (G*) от температуры 10% раствора белкового изолята молочной сыворотки (рН 7,100 мМ NaCl) при нагревании и охлаждении.

100 Onxapoja (%)

—а— о i

80 * Нагревание-»'у \

—а— 20 1

60 30

—О— -10

40

20 -- Охлаждение

0

20 30 40 50 60 70 80 90 100

Темпер;«тл ра (°С)

Рис. 14. Зависимость фазового у1 ла (8) от температуры 10% раствора белкового изолята молочной сыворотки (рН 7, 100 мМ №0) при нагревании и охлаждении.

белкового изолята молочной сыворотки приведены на рис. 13 и 14 соответственно. Все исходные пробы обладали свойствами ньютоновских жидкостей ( 90° и G* « 0). При нагревании выше некоторой температуры величина фазового угла резко снижалась (рис. 14), а модуль сдвига -увеличивался (рис. 13). Изменение реологических параметров свидетельствует о возрастании прочности пробы в результате образования трехмерной сетки из молекул белка. Прочность геля росла также в процессе выстойки при температуре 90 °С и последующем охлаждении до температуры 30 °С (рис. 13). При этом фазовый угол оставался почти без изменения (рис. 14). Прирост прочности геля (G*) при охлаждении предполагает, что снижение температуры либо увеличивает силы притяжения, действующие между молекулами белка (силы Ван-дер-Ваальса, водородные связи, гидрофобные взаимодействия), либо снижает силы отталкивания между ними (электростатические и гидратации) или снижает потерю энтропии связанную с удерживанием молекул белка в каркасе

геля. Так как интенсивность гидрофобных взаимодействий снижается, а силы отталкивания гидратации увеличиваются при снижении температуры, они не могут быть причиной упрочнения геля в процессе охлаждения.

Сахароза вызывает рост температуры гелеобразования раствора белков молочной сыворотки (рис. 15). Это означает, что более высокая температура должна быть достигнута для развертывания глобулярных молекул белков в присутствии сахарозы. Разворачивание молекул глобулярных белков при нагревании есть основополагающая часть процесса гелеобразования, в результате которого открываются неполярные аминокислоты, до этого внедренные внутри глобул. Неполярные аминокислоты усиливают гидрофобные взаимодействия между молекулами белков, в связи с чем интенсифицируется их агрегация. Таким-образом, только по мере раскрытия молекул глобулярных белков при тепловом воздействии и усиления гидрофобных взаимодействий между ними

„ ?ое НАЦИОНАЛЬНАЯ

33

| cntrejritypr

' _ОЭ КО а«т I

возможно гелеобразование. Упрочнение геля при охлаждении до 30 °С и увеличении концентрации сахарозы объясняется повышением интенсивности взаимодействия между молекулами белка в присутствии сахарозы.

О 10 20 30 -+0 50

Сахар» ») (%)

Рис. 15. Влияние сахарозы на температуру гелеобразования (Тс) 10% раствора белкового изолята молочной сыворотки (рН 7, 100 мМ №С1).

Влияние сахарозы на структурообразование при низкотемпературном гелеобразоваиии растворов белков

Метод низкотемпературного гелеобразования представляет собой двухстадийный процесс: подготовка термически денатурированного белкового раствора и индукция гелеобразования при низкой температуре. Первая стадия метода заключается в нагревании раствора белка при температуре, когда его молекулы частично развертываются и образуют фибриллярные агрегаты, но не формируют пространственный каркас. Гелеобразование на этой стадии предотвращается путем контроля рН раствора и концентрации ионов так, чтобы между молекулами белка действовали незначительные силы электростатического отталкивания. Вторая стадия - формирование геля, осуществляется путем снижения сил электростатического отталкивания между молекулами белка. Для этого

соответствующим образом регулируется рН или ионная сила системы. Физические свойства сформированного геля зависят от свойств термически денатурированных белков и условий гелеобразования.

Белки молочной сыворотки, способные образовать гели при относительно низких температурах, могли бы быть использованы в тех пищевых процессах, где высокотемпературное гелеобразование не дает требуемых свойств конечного продукта или оно нежелательно з связи с возможностью разрушения компонентов, чувствительных к термообработке. Одним из наиболее перспективных направлений использования этих ингредиентов является замещение желатина или полисахаридов в сахаросодержащих продуктах, например, десертах. В соответствии с этим выполнены исследования влияния сахарозы на низкотемпературное гелеобразование в растворах белков молочной сыворотки.

О ---,--

О 20 40 60 80 100

Время (мин)

Рис. 16. Зависимость комплексного модуля сдвига 0,06% раствора белков молочной сыворотки от времени при различном содержании сахарозы и концентрации СаС12 15 мМ (частота 0,01 Гц, сдвиг 0,01).

Эксперименты показывают, что влияние сахарозы на гелеобразующие свойства денатурированных белков молочной сыворотки неоднозначно. Сахароза тормозит гелеобразование при относительно низких концентрациях

(менее 10%). Однако она ускоряет формирование геля при ее содержании выше 10% за счет поддержки сахарозой гидрофобного взаимодействия между молекулами белков. Полученные результаты имеют значение для практики применения белков молочной сыворотки как ингредиентов сахаросодержащих пищевых продуктов.

Разработка новых методов исследования пищевых дисперсных систем

Управление и контроль над процессами структурообразования многокомпонентных пищевых систем является обязательным элементом технологических процессов производства высококачественных изделий. Обеспечение надлежащего контроля процессов и качества невозможно без соответствующих аналитических методов и инструментов.

При всем совершенстве современных технологий анализа пищевых материалов, многие из них не соответствуют таким важным критериям, как простота процедуры анализа и измерения, низкие стоимость и затраты времени, неразрушающее воздействие на пробу. Многие аналитические инструменты все еще остаются недоступными для потребителей из-за чрезмерно высокой стоимости. Некоторые анализы сложны в исполнении и требуют труда высококвалифицированного оператора. В настоящее время есть спрос на средства непрерывного анализа и контроля на технологических линиях. Такие средства должны быть быстрыми, точными, простыми в эксплуатации и иметь высокий уровень автоматизации.

Ультразвуковой метод исследования аэрированных пищевых продуктов

Основой ультразвукового метода исследования аэрированных сред является взаимосвязь акустического импеданса с дисперсностью воздушных

пузырьков. Акустический импеданс связан с физическими и акустическими характеристиками среды зависимостью

(16)

где <а - угловая частота (<у = 2ж /),/>- плотность, К - коэффициент пропускания звука. Для систем с низкой концентрацией воздуха, в которой отдельные пузырьки не соприкасаются, коэффициент пропускания звука равен

где ^коэффициент пропускания непрерывной фазы (к1=й)/с1+1аа1), с -скорость звука, а - коэффициент затухания звука, 1 - мнимая единица (-/-Г), ф - объемная доля воздушных пузырьков, г - радиус пузырьков, Ао и А/ -монопольный и дипольный коэффициенты рассеивания звука пузырьками. Зависимость (17) справедлива при условии, когда размер пузырьков намного меньше длины волны звука. Коэффициенты А0 и А1 определяются следующими выражениями

где индексы 1 и 2 относятся к непрерывной фазе и воздушным пузырькам соответственно.

Современные теоретические методы исследования пока еще не

позволяют вывести аналитическое выражение коэффициента пропускания

звука для систем с высокой концентрацией воздуха и с размерами воздушных

пузырьков, равными или большими, чем длина волны звука. Несмотря на то,

что выражения (17)-( 19) выведены для систем с низкой концентрацией

газовой фазы, эксперименты показали, что они могут дать полезную

37

информацию о факторах, которые влияют на пропускание ультразвуковых волн в концентрированных газовоздушных дисперсных системах.

Рис. 17. Зависимость действительной части акустического импеданса Яе(2) от частоты для пен: а) теоретическая зависимость (концентрация 1% об.), б) экспериментальная зависимость (концентрация 49% об.).

Результаты измерения акустического импеданса пены с концентрацией воздуха 49% и средним размером пузырьков 35 мкм представлены на рис. 17 (б). Сравнение этих данных с результатами численных расчетов по (16)-(19) на рис. 17 (а) показывает наличие общих тенденций изменения акустического импеданса в обоих случаях. Так действительная часть акустического импеданса возрастает с увеличением частоты до некоторого максимума и, затем, убывает и принимает постоянное значение (рис. 17 а). Мнимая часть имеет максимальное значение при частоте около 2 МГц и снижается при частотах вправо и влево от максимума (данные приведены в диссертации). Полное совпадение расчетных и опытных спектров акустического импеданса невозможно. Поскольку, во-первых, теория предполагает монодисперсность пузырьков воздуха в пене, в то время как в реальной пене пузырьки полидисперсны, что расширяет резонансные пики. Во-вторых, в теоретических расчетах принято, что дисперсионная

среда представляет собой идеальную жидкость. В пене, использованной в экспериментах, дисперсионная среда есть вязко-эластическое тело, которое представляло собой гель белков молочной сыворотки. В-третьих, в теоретических расчетах концентрация и размер воздушных пузырьков принимались относительно малыми (1% и 10 мкм) во избежание усложнения математических вычислений из-за явления множественного рассеивания звука.

Максимальные значения смещались в сторону меньших частот в

течение времени эксперимента, что вызвано ростом размеров пузырьков (рис. 17 б). Данные на рис. 17 (а) также показывают, что резонансная частота аэрированной жидкости должна убывать с ростом размера пузырьков. Эти результаты показывают, что ультразвуковая техника чувствительна к изменениям размеров пузырьков в аэрированных системах. Теоретические расчеты по (16)-(19) при переменной концентрации газа и соответствующие эксперименты показали, что ультразвуковой метод также чувствителен к изменениям содержания газа в пене (материалы приведены в диссертации).

Таким образом, теоретические и экспериментальные исследования показывают, что спектры акустического импеданса чувствительны к изменениям размеров частиц газа и их концентрации в пенах.

Ультразвуковой метод исследования реологических свойств вязких

материалов

Разработанный способ реологических свойств основан на приложении сдвиговых ультразвуковых волн к исследуемому вязкоупругому материалу. Смещения частиц, вызванные сдвиговыми волнами, перпендикулярны направлению распространения волны, а деформации являются сдвиговыми. Сдвиговые ультразвуковые волны генерируют в вязком материале сдвиговые деформации высокой частоты, что позволяет исследовать не только

реологические свойства, но также важные с научной точки зрения релаксационные процессы в материале на молекулярном уровне. Метод основывается на взаимосвязи между физическими и реологическими свойствами материала с одной стороны и его акустическими свойствами с Другой

где т] - динамическая вязкость материала, Пас, механический сдвиговой импеданс материала, р- плотность материала, со- угловая частота. Сдвиговой импеданс пробы рассчитывается как

где - сдвиговой импеданс материала стенки ячейки, сопряженной с акустическим преобразователем, Ям - коэффициент отражения ультразвука на границе между поверхностью пробы и стенкой измерительной ячейки, рассчитываемый по выражению

где Я - коэффициент отражения, М - амплитуда отраженного звука, г -отношение амплитуд звука, отраженного от поверхности исследуемого и калибровочного материала, АО - разность фаз. Индексы М и К относятся к пробе и калибровочному материалу соответственно. Величина Як определяется по известным акустическим импедансам калибровочного материала и материала стенки измерительной ячейки, на которой смонтирован ультразвуковой преобразователь, пользуясь выражением

2 -7.

¿-У

Л,

(23)

где индекс С относится к материалу стенки ячейки, сопряженной с преобразователем. На специально сконструированном ультразвуковом

спектроскопе определялись амплитуды и разность фаз сигналов, отраженных от поверхности исследуемого материала и калибровочной жидкости, которые затем применены в расчете вязкости и комплексного модуля сдвига по вышеприведенным зависимостям. Теоретические предпосылки метода и измеренные акустические параметры приведены в диссертации.

Рис. 18. Зависимость динамической вязкости растворов меда от их концентрации при сравнительном измерении традиционным вискозиметром (0,1 с-1) и ультразвуковым методом (10 МГц) при температуре 25 °С.

Эксперименты с водными растворами пчелиного меда разной концентрации (вязкости), показали, что новый метод позволяет с достаточно высокой точностью измерять реологические характеристики вязких материалов. Сравнение результатов ультразвукового метода с ротационной вискозиметрией показано на рис. 18.

Флуоресцентные методы исследования и контроля качества многокомпонентных пищевых систем

Структурообразование многокомпонентных пищевых систем протекает под воздействием различных внешних технологических факторов

в процессе обработки. Обработка многих белковых систем сопровождается термическим воздействием заданной интенсивности. Как показали наши опыты с пищевыми дисперсными системами, содержащими белки, термической обработкой можно изменять их структуру и свойства. Изменения в этих системах при термической обработке в основном связаны с изменениями структуры молекул белков. Для регулирования режимов термической обработки и контроля качества таких продуктов, как стабилизированные белками эмульсии и пены, белковые гели и другие, необходимы быстрые, точные и неразрушающие методы анализа. Разработанный нами метод основан на исследовании фронтально-поверхностной флуоресценции естественных флуорофоров в пищевых продуктах. Флуоресцентные свойства естественных флуорофоров - молекул, способных к флуоресценции, чувствительны к внешним воздействиям, в частности, термическим. В связи с этим, по спектрам флуоресценции, можно оценивать структурные и качественные изменения продукта в процессе обработки. Ароматические аминокислоты белков (фенилаланин, триптофан, тирозин) и некоторые витамины имеют способность к флуоресценции. Анализируя спектры флуоресценции этих молекул, можно установить конформационные изменения молекул белков, определяющие процессы структурообразования в белковых системах, а также изменения качества продукта при термической обработке.

На примере коровьего молока, которое представляет собой природную многокомпонентную эмульсию, в состав которой входят жиры, белки, углеводы, энзимы, витамины и минералы, продемонстрированы преимущества разработанного метода в сравнении с традиционными методами анализа качества. Термическая обработка молока сопровождается денатурацией белков, необратимой модификацией лизиновых остатков молочных белков (реакция Майяра) и изомеризацией лактозы. Реакция Майяра ведет к ухудшению питательных свойств белков и образованию

коричневых компонентов в молоке. Степень развития реакции Майяра устанавливается количественным определением фурозина фуроилметил-Ь-лизин), основного стабильного продукта реакции, и лактулозы (4-О-р-галактопиранозил-О-фруктоза). Фурозин и лактулоза могут использоваться как индикаторы определения степени ущерба, нанесенного качеству молока в результате термического воздействия и для различения обработанного при ультравысокой температуре, пастеризованного и стерилизованного молока. Сочетание содержания лактулозы и фурозина в молоке, подвергнутой действию ультравысоких температур, может служить критерием установления качества и подлинности молока, в частности, определять присутствие сухого молока в питьевом молоке.

В экспериментах использовались три вида полужирного молока: молоко перегретое при ультравысокой температуре (150 °С, 20 сек) и два вида молока нормальной термической обработки при ультравысокой температуре (135-150 °С, 1-3 сек). Также использовалось коммерческое пастеризованное молоко. В качестве стандартного метода для определения фурозина использовалась жидкостная хроматография, а для определения лактулозы - энзиматический метод. Эти методы рекомендуются Международной молочной федерацией. Эмиссионные спектры триптофана (305-450 нм), эмиссионные спектры (380-600 нм) и спектры возбуждения (250-420 нм) продуктов реакции Майяра в пробах молока получены на спектрофлуориметре. Формы спектров менялись в зависимости от интенсивности термической обработки. На рис. 19 приведены примеры спектров эмиссии триптофана трех проб молока, подвергнутых тепловой обработке при разных режимах. Различие форм спектров указывает на то, что флуоресценция чувствительна к изменениям качества и свойств молока, вызванных технологической обработкой.

Нормализованные спектры флуоресценции триптофана и продуктов реакции Майяра были обработаны методом анализа принципиальных

0.12

ё (5.10

я 0.08 а

= 0.06

| 0.04

¡5 0.02

1-1 0.00

300 360 420 480

Дчнна волны (им)

Рис. 19. Нормализованные эмиссионные спектры триптофана в пробах А, В, С, подвергнутых термообработке при разных режимах.

компонент с целью получения информации о содержании продуктов реакции Майяра в пробах молока. Карты подобия, построенные по результатам анализа принципиальных компонент, подтвердили возможность различать разные пробы молока и определять содержание в них лактулозы и фурозина с помощью новой методики. Для сравнения результатов измерения фурозина и лактулозы, полученных новым фронтально-поверхностным флуоресцентным методом и стандартными методами (хроматографический и энзиматический), был применен метод регрессии принципиальных компонент. Результаты регрессии показали на наличие очень высокой корреляции между результатами новой и стандартных методов: фурозин - и лактулоза

Таким образом, экспериментально доказано, что фронтально-поверхностная флуоресцентная спектроскопия может обеспечить как качественный, так и точный количественный анализ компонентов, которые определяют качество и физико-химические свойства белковых систем, подвергнутых термической обработке.

Тепловая обработка, которая часто сопровождает процессы структурообразования пищевых систем, вызывает физико-химическое изменение многих компонентов. Например, гелеобразование в белковых

системах происходит при термической денатурации белков. В целом основные белки молочной сыворотки, исследованные в данной работе, чувствительны к нагреванию уже при температуре выше 60 °С и эта чувствительность зависит от молекулярной структуры белков, концентрации, рН и ионной силы. Под действием тепла компактная глобулярная конформация белков переходит в развернутую, что способствует агрегации молекул. При одних и тех же условиях нагревания денатурация белков происходит с разной интенсивностью. В связи с этим, остаточное количество нативных белков может быть использовано как показатель для оценки режимов термической обработки белковых систем. Нами ставилась задача исследования потенциальных возможностей фронтально-поверхностной флуоресцентной спектроскопии в оценке эффекта умеренного термического воздействия на белковые системы на примере молока.

В серии проб, приготовленной нагреванием сырого молока при температуре 57-72 °С в течение 0,5-30 мин, определялись концентрации p-Lg, a-La, IgGi, сывороточного альбумина и лактоферрина методом одномерной радиальной иммунодиффузии (контрольный метод). Активность щелочной фосфатазы определялась энзиматическим методом (контрольный метод). Наиболее устойчивым к термическому воздействию был a-La, 70% которого оставался стабильным в пробах молока, нагретых при 72 °С в течение 30 мин. Температура денатурации a-La обычно ниже, чем температура денатурации

но его денатурация обратима при всех режимах термической обработки. Ряд белков в порядке возрастания их термической чувствительности был определен как щелочная фосфатаза < лактоферрин < IgG < сывороточный альбумин < P-Lg < a-La.

Флуоресцентные измерения проб молока, подвергнутых тепловой обработке при разных режимах, и анализ принципиальных компонент показали, что спектры эмиссии и возбуждения молока чувствительны к

интенсивности термической обработки. На основании этого сделан вывод о возможности использования естественных флуорофоров белков в качестве сенсоров для оценки структурных изменений белков.

Результаты, полученные флуоресцентной спектроскопией и контрольными методами, были сгруппированы вместе и подвергнуты обработке методом регрессии принципиальных компонент. Анализ показал, что существует корреляционная связь между остаточным содержанием нативных белков, измеренным контрольными методами, и содержанием, прогнозированным фронтально-поверхностной флуоресцентной

спектроскопией. Лучшая корреляция между измеренными и предсказанными количествами нативных белков найдена для щелочной фосфатазы и Коэффициент регрессии в этом случае был равен 0,80 при учете 9 принципиальных компонент как независимых переменных. Содержание нативного предсказывается с коэффициентом регрессии 0,68 по

отношению к контрольному методу. В целом результаты статистического анализа показали, что температурная зависимость концентрации нативных щелочной фосфатазы и молока, определенная флуоресцентной

спектроскопией, имеет хорошую корреляционную связь с результатами измерения контрольными методами.

Достоинствами ультразвукового и фронтально-поверхностного флуоресцентного методов являются простота реализации, относительная дешевизна, возможность применения в производственных условиях и быстрота. В отличие от рассмотренных стандартных методов, разработанные методы не требуют предварительной подготовки проб анализируемых веществ перед измерениями. Предварительная обработка проб зачастую приводит к изменению исходного состояния вещества путем химических реакций, механического или высокотемпературного воздействия. В связи с этим, информация о свойствах исследуемого объекта, полученная ультразвуковым или флуоресцентным методами, наиболее полно отражает

нормальное состояние вещества. Более того, фронтально-поверхностная флуоресцентная спектроскопия в сочетании с хемометрическими методами, как анализ принципиальных компонентов и регрессия принципиальных компонентов, представляет собой эффективный инструмент получения информации о структуре и свойствах вещества.

Практическое применение результатов исследования

На основе теоретических и экспериментальных исследований разработаны способ и устройство для непрерывного аэрирования и перемешивания многокомпонентных пищевых масс. Используя новую методику инженерного расчета, определены конструктивные размеры рабочего органа устройства и изготовлен его опытный образец, который успешно испытан в производственных условиях Московского кондитерского комбината «Рот Фронт». Новый способ и устройство для аэрирования и перемешивания при испытаниях на линии производства сбивных конфетных масс позволили получить изделия высокого качества при одновременном сокращении длительности структурообразования пенообразной массы и технологического процесса в целом. Разработаны и изготовлены устройства для исследования структурно-механических и реологических свойств, которые позволяют исследовать процессы структурообразования и качественные показатели газонасыщенных многокомпонентных пищевых материалов. Разработана технология производства стабильных пенообразных пищевых систем путем формирования гелеобразной структуры в дисперсионной среде, содержащей термически денатурированный белок. Разработанная технология позволяет производить разнообразный ассортимент аэрированных продуктов питания, содержащих ценные белки и минералы, качество которых сохраняется длительное время.

На основе результатов исследований влияния моно- и поливалентных ионов на физико-химические свойства эмульсий, стабилизированных белками, разработана технология производства эмульгированных пищевых продуктов и лечебно-профилактических препаратов, обогащенных минералами. Технология позволяет производить эмульсии с устойчивой микроструктурой на основе регулирования свойств компонентов эмульсии и режимов обработки.

Разработаны принципиально новые устройства и методы для исследования структурообразования, свойств и качественных показателей многокомпонентных пищевых систем. Ультразвуковые методы позволяют исследовать физико-химические свойства пенообразных систем и реологические свойства вязких материалов. Флуоресцентные методы дают возможность изучать процессы структурообразования и их влияние на качественные показатели белковых пищевых систем на молекулярном уровне. Разработанные методы исследования способствуют оперативному контролю и управлению процессами структурообразования непосредственно на технологических линиях, что значительно повышает эффективность производства и качество изделий.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. На базе современных фундаментальных принципов физической химии и физико-химической механики дисперсных систем, а также теоретического и экспериментального исследования процессов структурообразования пищевых масс разработаны новые и усовершенствованы существующие процессы производства пенообразных, эмульгированных и гелеобразных дисперсных пищевых систем, позволяющие повысить эффективность производства, улучшить функциональные свойства и качественные показатели изделий.

2. Анализ современных технологических процессов производства многокомпонентных пищевых продуктов показал, что процессы структурообразования являются основной и неотъемлемой частью пищевого производства как единой системы. Структурообразование охватывает технологические процессы, которые, базируясь на химических, физико-химических, биохимических и микробиологических процессах на микроуровне, формируют окончательные свойства пищевых масс. Организация и эффективное проведение структурообразования требуют знания закономерностей микропроцессов на отдельных стадиях технологической обработки и методов и средств контроля и управления этими процессами.

3. Разработаны способ и устройство для непрерывного перемешивания и аэрирования пенообразных пищевых масс в закрученном потоке в цилиндрическом канале с принудительной подачей газовой фазы. На основе теоретического исследования гидродинамики закрученного потока вязкой жидкости в цилиндрическом канале определены зависимости, позволяющие рассчитывать поля скоростей и давления в потоке, а также конструктивные размеры разработанного устройства.

4. Разработаны оригинальные конструкции инструментов для исследования реологических и объемных свойств пенообразных материалов, с помощью которых изучены реологические и структурно-механические свойства аэрированных конфетных масс. Результаты этих исследований применены в расчетах и практических испытаниях устройства для перемешивания и аэрирования, а также при изучении структурообразования и оценке качества пенообразных пищевых масс. Получена математическая модель процесса аэрирования сбивной конфетной массы новым способом и определены оптимальные условия его осуществления.

5. На базе фундаментальных принципов структурообразования дисперсных систем и коллоидных явлений изучено изменение структуры, физико-химических свойств и качества эмульсий, стабилизированных белками, в присутствии минералов. Установлено, что определяющую роль в коллоидных взаимодействиях и стабильности структуры этих эмульсий в присутствии минералов играют силы электростатического взаимодействия между частицами дисперсной фазы. С увеличением валентности возрастает способность ионов ослаблять электростатические силы отталкивания между частицами, вследствие чего снижается стабильность эмульсии и разрушается ее структура. Ослабление электростатических сил отталкивания происходит за счет сжатия двойного электрического слоя вокруг заряженной частицы в случае одновалентных ионов и специфической (физической или химической) адсорбции в случае многовалентных ионов. Установлено, что процесс формирования эмульсий, стабилизированных белками, зависит также от концентрации ионов и рН непрерывной фазы. В сравнении с одно- и двухвалентными ионами, трехвалентные и четырехвалентные ионы более эффективны в дестабилизации эмульсий, что объясняется их. способностью к специфической адсорбции.

6. В зависимости от химических свойств минералы имеют различный механизм влияния на структуру и свойства эмульсий, стабилизированных посредством электростатических сил отталкивания. Минералы, имеющие ограниченную растворимость в водной фазе эмульсии или образующие новые соединения в результате химической реакции с ее компонентами, могут способствовать агрегатированию частиц эмульсии при одних концентрациях или повышать их стабильность при других.

7. Сравнение экспериментальных данных с расчетами по теоретическим

моделям, описывающими коллоидные взаимодействия в лиофобных

дисперсных системах показало, что взаимодействие дисперсных частиц в

50

эмульсиях, стабилизированных белками, в присутствии минералов адекватно описывается теорией ДЛФО.

8. Исследовано структурообразование гелей из растворов белков молочной

сыворотки в зависимости от содержания сахарозы. Установлено, что сахароза повышает термическую стабильность белков молочной сыворотки и температуру гелеобразования как следствие снижения термодинамической аффинности молекул белков к растворителю в присутствии сахарозы. Установлены закономерности гелеобразования в белковых системах в зависимости от содержания сахарозы и температурных режимов.

9. В результате теоретических и экспериментальных исследований распространения колебаний высокой частоты в пенообразных дисперсных системах и вязких жидкостях разработаны ультразвуковые методы исследования свойств пен и реологии вязких материалов. Разработанные методы позволяют контролировать процессы структурообразования и дисперсные свойства пен, а также реологические свойства пищевых масс непрерывно в процессе их производства, что обеспечивает условия для оперативного управления технологическими процессами и качеством изделий.

10. Разработаны флуоресцентные методы исследования стабильности, композиционного состава, физико-химических свойств и изменения качества многокомпонентных пищевых продуктов, содержащих естественные флуоресцирующие компоненты. Сравнительные эксперименты показали, что разработанные методы отличаются высокой точностью и превосходят стандартные методы по таким показателям, как одинаковая адаптируемость к лабораторным и производственным условиям, быстрота и простота измерения, недеструктивность по отношению к исследуемым объектам и уровень автоматизации.

11. Разработана технология производства устойчивых пищевых эмульсий, стабилизированных белками молочной сыворотки и обогащенных минералами. Определены параметры, влияющие на стабильность эмульгированных продуктов, а также пределы их регулирования в зависимости от содержания и свойств минерала.

12. Разработан метод стабилизации структуры аэрированных пищевых систем, который позволяет сохранять стабильными свойства многокомпонентных пенообразных пищевых масс в течение длительного времени и основывается на фиксации частиц газовой фазы в гелеобразной дисперсионной фазе.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Отдельные издания

1. СВ. Юдин, И.Е. Глонин, АА Кулмырзаев. Новое технологическое оборудование для производства кондитерских масс, - М.: «Румб», 1990. -Вып. 2. - 52 с.

2. Кулмырзаев А.А. Машины для перемешивания жидких сред. Машиностроение. Энциклопедия, т. IV-17. Машины и оборудование пищевой и перерабатывающей промышленности - М.: Машиностроение, 2003.-С. 425-433.

Авторские свидетельства на изобретения

1. Ах. 1692501 СССР, МКИ А 23 G 3/00. Способ производства сбивных кондитерских изделий типа Суфле / СВ. Юдин, СА. Мачихин, А.А. Кулмырзаев, М.Е. Ткешелашвили (СССР), 4717415/13; Заявл. 10.07.89; Опубл. 23.11.91, Бюл.№ 43.-7 с.

2. А.с. 1747998 СССР, МКИ в 01 N 3/08. Устройство для исследования свойств материалов / СВ. Юдин, СА. Мачихин, А.А. Кулмырзаев,

А.А. Карпунин (СССР), 4819926/28; Заявл. 28.03.90; Опубл. 15.07.92, Бюл. № 26. - 3 с.

3. А.с. 1755771 СССР, МКИ А 23 G 3/12. Установка для приготовления глазированных конфет / СВ. Юдин, С.А Мачихин, А.А. Кулмырзаев, А.А. Карпунин (СССР), 4818097/13; Заявл. 28.03.90; Опубл. 23.08.92, Бюл. № 31. - 5 с.

4. А.с. 1734645 СССР, МКИ А 23 G 3/00. Способ производства кремовых

сортов конфет / СВ. Юдин, С.А Мачихин, А.А. Кулмырзаев, А.А. Карпунин, М.Е. Ткешелашвили, В.Е. Головин (СССР), 4757153/13; Заявл. 09.11.89; Опубл. 23.05.92, Бюл. № 19. - 4 с.

5. А.с. 1797011 СССР, МКИ G 01 N 11/14. Устройство для определения реологических харатеристик газонасыщенных пищевых масс / А.А. Кулмырзаев, С.А. Мачихин, СВ. Юдин, А.А. Карпунин, М.Е. Ткешелашвили (СССР), 4953446/25; Заявл. 14.06.91; Опубл. 23.02.93, Бюл. №7.-4 с.

6. А.с. 1822720 СССР, МКИ А 23 G 3/14, В 01 F 13/02. Устройство для

сбивания кондитерских масс / А.А. Кулмырзаев, С.А. Мачихин, СВ. Юдин, А.А. Карпунин, М.Б. Дадашев (СССР), 49221100/13; Заявл. 21.03.91; Опубл. 23.06.93, Бюл. №23. - 7 с.

7. А.с. 1826018 СССР, МКИ G 01 N 3/10. Устройство для исследования реологических свойств вязкопластичных материалов / С.А. Мачихин, СВ. Юдин, А.А. Кулмырзаев, Т. Дербишев (СССР), 4915754/28; Заявл. 28.12.80; Опубл. 07.07.93, Бюл. №25.-3 с.

Статьи в научных журналах, сборниках и материалах конференций 1. Юдин СВ., Кулмырзаев А.А. Орехосодержащие конфетные массы при интенсивной обработке // Пищевая промышленность. - 1990. - № 8. - С 52, 53.

2. Мачихин С.А., Юдин СВ., Кулмырзаев А.А. Воздействие избыточного давления на реологические свойства сбивных конфетных масс // Тез. докл. 3 Всесоюзной научно-технической конференции «Теоретические и практические аспекты применения методов ИФХМ с целью совершенствования и интенсификации технологических процессов пищевых производств», 1-4 ноября 1990 г. - М., 1990. - С. 41.

3. Кулмырзаев А.А., Юдин СВ. К технологии производства сбивных конфетных изделий // Тез. докл. Всесоюзной научно-технической конференции «Холод - народному хозяйству», ЛТИХП. - Л., 1991. - С. 320-321.

4. Кулмырзаев А.А., Юдин СВ., Бартеньева Т.М. Исследования влияния избыточного давления на структурно-механические свойства сбивных конфетных масс с целью совершенствования технологии производства // Интенсификация процессов, оборудования и управления пищевых производств: Межвуз. Сб. ЛТИХП, ЛТИ. - С-Пб., 1991. - С. 9-12.

5. Кулмырзаев А. А., Юдин СВ. Исследование процесса структурообразования в сбивных конфетных массах // Тез. докл. 8 конференции молодых ученых и специалистов МТИПП, 11-14 июня 1991 г.-М, 1991. -С 114-115.

6. Кулмырзаев А.А., Дуйшекеев Б.М. Исследование микроструктуры и оценка качества сбивных конфетной массы // Кыргызский технический университет. - Бишкек., 1996. - 3 с. - Деп. в РНТБ КР 09.04.96. № 864.

7. Кулмырзаев А.А., Дуйшекеев Б.М. Решение задачи о закрученном течении

вязкой жидкости в цилиндрической трубе // Кыргызский технический университет. - Бишкек., 1996. - 5 с. - Деп. в РНТБ КР 09.04.96. № 865.

8. Кулмырзаев А.А., Дуйшекеев Б.М. Исследование объемных свойств аэрированных кондитерских масс // Кыргызский технический университет. - Бишкек., 1996. - 8 с. - Деп. в РНТБ КР 25.04.96. № 875.

9. Кулмырзаев А.А., Мачихин С.А. Исследование процесса газонасыщения

сбивной конфетной массы «Птичье молоко» // Тез. докл. научно-технической конференции «Пищевая промышленность России на пороге XXI века» МГАПП. - М., 1996. Часть 1 - С. 49-50.

10. Мачихин С.А., Кулмырзаев А.А. Теоретический анализ и метод расчета смесителя с вращающимся потоком перемешиваемых компонентов // Хранение и переработка сельхозсырья. - 1998. - № 5. - С. 11-14.

11. Кулмырзаев А. А., Мачихин С.А. Ультразвуковое исследование пенообразных пищевых материалов // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2000. - № 8. - С. 11-14.

12. Kulmyrzaev A.A., McClements D.J. High frequency dynamic rheology measurements of honey // IFT Annual Meeting: Book of Abstracts. IFT. -Chicago, 1999.-P. 43.

13. Кулмырзаев А.А., Мачихин С.А. Исследование влияния солей на свойства

пищевых эмульсий // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2000. - № 9. - С. 28-30.

14. Kulmyrzaev A.A., McClements D.J. High frequency dynamic shear rheology ofhoney // Journal of Food Engineering. - 2000. - Vol. 45. - P. 219-224.

15. Kulmyrzaev A. A., Cancelliere C, McClements D.J. Characterization of aerated

foods using ultrasonic reflectance spectroscopy // Journal of Food Engineering. - 2000. - Vol. 46. - P. 235-241.

16. Kulmyrzaev A.A., Cancelliere C, McClements D.J. Influence of sucrose on cold-gelation of heat-denatured whey protein isolate // Journal of the Science of Food and Agriculture. - 2000. - Vol. 80. - P. 1314-1318.

17. Kulmyrzaev A.A., Bryant C, McClements D.J. Influence of heating and sucrose on denaturation, emulsion formation and gelation of whey protein // Journal of the Science of Food and Agriculture. - 2000. - Vol. 48. - P. 15931597.

18. Kulmyrzaev A.A., Chanamai R., McClements DJ. Influence of pH and CaCl2 on the stability of dilute whey protein stabilized emulsions // Food Research International. - 2000. - Vol. 33 (1) - P. 15-20.

19. Kulmyrzaev A.A., Silvestre M.P.C., McClements DJ. Rheology and stability of whey protein stabilized emulsions with high СаСЬ concentrations // Food Research International. - 2000. - Vol. 33 (1). - P. 21-25.

20. Kulmyrzaev A. A. Food Emulsions // ENITA Clermont-Ferrand, Marmilhat, France, 11-12 December, 2000. - ENITA, 2000. - 33 p.

21. Дюшеева А. Д., Кулмырзаев А. А. Исследование факторов стабильности пищевых эмульсий // Пищевая технология и сервис. - 2002. - № 2. - С. 3741.

22. Mazerolles G., Bertrand D., Kulmyrzaev A.A., Noel Y., Qannari E.M., Dufour E. L'analyse en composantes communes et poids specifiques: un outil performant pour une caracterisation globale des aliments // Congrilait 2002, 26th IDF World Dairy Congress Paris, France, 24-27 September 2002.

23. Dufour E., Kulmyrzaev A.A., Levieux D. Basis for the development of rapid and cheap test for the authentication of dairy products manufactured from raw milk // Congrilait 2002, 26th IDF World Dairy Congress Paris, France, 24-27 September 2002.

24. Kulmyrzaev A.A., Dufour E. Determination of furosine in milk using front-face fluorescent spectroscopy // Congrilait 2002, 26th IDF World Dairy Congress Paris, France, 24-27 September 2002.

25. Kulmyrzaev A.A. Food and food quality in Kyrgyzstan // Actes du Colloque INRA - ENITAC Agriculture et Produits Alimentaires de Montagne, 14, 14 novembre 2002. - Clermont-Ferrand, 2002. - P. 75-77.

26. Kulmyrzaev A.A., Dufour E. (2002). Determination of lactulose and furosine in milk using front-face fluorescent spectroscopy // Le Lait. - 2000. - Vol. 85. -P. 725-735.

27. Кулмырзаев А.А., Мачихин С.А Стабильность физико-химических свойств пищевых эмульсий, обогащенных минералами // Теоретические и практические аспекты физико-химической механики с целью совершенствования и интенсификации технологических процессов пищевых производств: Сб. трудов МГУПБ. - М., 2002. - С. 294-297.

28. Кулмырзаев А.А., Мачихин С.А., Дюшеева А.Д. Высокочастотный ультразвук в исследовании реологических свойств вязких материалов // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2003. - № 3. - С. 23-26.

29. Кулмырзаев А.А., Дюшеева А.Д. Влияние сахарозы на функциональные свойства белков молочной сыворотки // Докл. 4 Международной научно-технической конференции «Проблемы и тенденции развития пищевой и легкой промышленности в XXI веке», Алматы, 15-16 сентября 2003 г. -Ал маты, 2003. - С. 162-164.

30. Kulmyrzaev A.A., Schubert H. Influence of KC1 on the physicochemical properties of whey protein stabilized emulsions // Food Hydrocolloids. - 2004. -Vol. 18(1).-P. 13-19.

Формат 30x42 1/8. Бумага типографская № 1. Печать офсетная. Уч. - изд. л. 2,4. Печ. л. 2,6. Тираж 120 экз. Заказ 95. 125080, Москва, Волоколамское ш., 11 Издательский комплекс МГУПП

v. - 50 7 9

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПИЩЕВЫЕ ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ: ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ И МЕТОДЫ.

1.1. Пищевые материалы как дисперсные системы.

1.2. Поверхностные явления.

1.2.1. Поверхностное натяжение и адсорбция.

1.2.2. Поверхностно-активные вещества.

1.2.3. Белки как стабилизаторы пищевых дисперсных систем.

1.3. Коллоидные взаимодействия в пищевых дисперсных системах.

1.3.1. Силы Ван-дер-Ваальса.

1.3.2. Электростатические взаимодействия.

1.3.3. Полимерные стерические взаимодействия.

1.3.4. Гидратационные взаимодействия.

1.3.5. Гидрофобные взаимодействия.

1.3.6. Суммарная энергия взаимодействия.

1.4. Современные проблемы в исследовании и производстве пищевых дисперсных систем.

1.4.1. Пенообразные пищевые дисперсные системы.

1.4.2. Эмульсии.

1.4.3. Гели.

1.5. Методы исследования пищевых дисперсных систем.

1.5.1. Реологические методы.

1.5.2. Ультразвуковая спектрометрия.

1.5.3. Метод рассеивания света.

1.5.4. Электрофоретический метод.

1.5.5. Фронтально-поверхностная флуоресцентная спектроскопия.

1.6. Выводы и задачи исследований.

2. СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ В ПРОЦЕССАХ ПРОИЗВОДСТВА ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ.

2.1. Роль структурообразования в формировании свойств пищевых продуктов.

2.2. Структурообразование как составляющая технологической системы.

2.3. Контроль и управление процессами структурообразования.

2.4. Выводы.

3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПЕНООБРАЗНЫХ ПИЩЕВЫХ СИСТЕМ

3.1. Цель и задачи исследований.

3.2. Способ и устройство для аэрирования многокомпонентных пищевых масс.

3.2.1. Теоретическое исследование винтового течения вязкой жидкости.

3.2.2. Анализ результатов решения задачи.

3.3. Исследование реологических свойств пенообразных пищевых систем.

3.3.1. Цель и задачи исследований.

3.3.2. Устройство для исследования вязкостных свойств.

3.3.3. Методика экспериментов.

3.3.4. Результаты экспериментов.

3.4. Исследование объемных свойств пенообразных пищевых масс.

3.4.1. Цель и задачи исследований.

3.4.2. Устройство для исследования объемных свойств пенообразных пищевых материалов.

3.4.3. Методика экспериментов.

3.4.4. Результаты экспериментов.

3.5. Определение оптимальных режимов аэрирования сбивных конфетных масс.

3.5.1. Методика проведения эксперимента.

3.5.2. Результаты экспериментов.

3.5.3. Оптимизация процесса аэрирования сбивной конфетной массы.

3.6. Выводы.

4. ФОРМИРОВАНИЕ И СТАБИЛЬНОСТЬ СТРУКТУРЫ ПИЩЕВЫХ ЭМУЛЬСИЙ.

4.1. Общая характеристика пищевых эмульсий.

4.2. Минералы в организме человека и их функции.

4.3. Стабильность дисперсных систем в присутствии электролитов.

4.4. Цель и задачи исследований.

4.5. Исследование влияния одновалентных ионов на стабильность эмульсий.

4.5.1. Материалы и методы.

4.5.2. Влияние рН и содержания КС1 на величину ^-потенциала.

4.5.3. Влияние КС1 на агрегацию частиц.

4.5.4. Влияние рН и КС1 на устойчивость эмульсии к расслоению.

4.5.5. Коллоидные взаимодействия.

4.6. Исследование влияния двухвалентных ионов на стабильность разбавленных эмульсий.

4.6.1. Материалы и методы.

4.6.2. Влияние рН и хлорида кальция на ^-потенциал.

4.6.3. Влияние рН и СаСЬ на агрегацию частиц эмульсии.

4.6.4. Влияние рН и СаСЬ на устойчивость эмульсии к расслоению.

4.6.5. Потенциальная энергия взаимодействия частиц.

4.7. Исследование влияния двухвалентных ионов на стабильность концентрированных эмульсий.

4.7.1. Материалы и методы.

4.7.2. Влияние рН на агрегатирование частиц.

4.7.3. Влияние СаСЬ на процесс агрегации частиц.

4.7.4. Влияние СаСЬ на расслоение эмульсий.

4.7.5. Влияние СаСЬ на вязкостные свойства эмульсий.

4.8. Влияние поливалентных минералов на стабильность эмульсий.

4.8.1. Материалы и методы.

4.8.2. Влияние поливалентных электролитов на поверхностный заряд дисперсных частиц эмульсий.

4.8.3. Влияние поливалентных электролитов на агрегацию дисперсных частиц эмульсий.

4.9. Выводы.

5. СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ ГЕЛЕОБРАЗНЫХ ПИЩЕВЫХ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ.

5.1. Общая характеристика пищевых гелей.

5.2. Физико-химические аспекты гелеобразования.

5.3. Влияние сахарозы на функциональные свойства белков молочной сыворотки.

5.3.1. Материалы и методы.

5.3.2. Влияние сахарозы на температурную денатурацию белков.

5.3.3. Влияние сахарозы на гелеобразование.

5.3.4. Влияние сахарозы на стабильность эмульсий.

5.4. Влияние сахарозы на низкотемпературное гелеобразование денатурированных белков молочной сыворотки.

5.4.1. Материалы и методы.

5.4.2. Влияние СаСЬ на гелеобразование.

5.4.3. Влияние сахарозы на гелеобразование.

5.5. Выводы.

6. РАЗРАБОТКА НОВЫХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ПИЩЕВЫХ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ.

6.1. Современные методы анализа пищевых дисперсных систем.

6.2. Цель и задачи исследований.

6.3. Исследование аэрированных пищевых продуктов методом ультразвуковой спектроскопии.

6.3.1. Материалы и методы.

6.3.2. Принципы исследования аэрированных сред методом ультразвуковой спектроскопии.

6.3.3. Результаты и обсуждение.

6.4. Ультразвуковой метод исследования реологических свойств вязких материалов.

6.4.1. Распространение упругих поперечных волн в вязко-эластическом теле.

6.4.2. Материалы и методы.

6.4.3. Результаты и обсуждение.

6.5. Определение степени термической обработки молока методом флуоресцентной спектроскопии.

6.5.1. Материалы и методы.

6.5.2. Анализ результатов измерения содержания фурозина и лактулозы стандартными методами.

6.5.3. Исследование фронтально-поверхностной флуоресценции молока.

6.5.4. Многовариационный анализ спектров флуоресценции.

6.6. Исследование термической денатурации белков флуоресцентной спектроскопией.

6.6.1. Материалы и методы.

6.6.2. Определение остаточных нативных белков и активности фосфатазы.

6.6.3. Флуоресцентные свойства молока.

6.6.4. Многовариационный анализ флуоресцентных спектров.

6.6.5. Прогнозирование степени термической денатурации белков молока.

6.7. Выводы.

7. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

7.1. Методика расчета рабочего органа устройства для перемешивания и аэрирования пищевых масс.

7.2. Опытная установка для аэрации и способ производства сбивных конфетных масс.

7.3. Метод стабилизации пенообразных пищевых систем.

7.4. Технология производства эмульгированных продуктов питания, обогащенных минералами.

7.5. Устройство для контроля дисперсных свойств пенообразных и измерения реологических характеристик вязких жидкостей.

7.6. Устройство для исследования физико-химических свойств молочных продуктов флуоресцентной спектроскопией.

Современная наука о пище вышла далеко за рамки тех представлений, которые существовали в недавнем прошлом. Это произошло благодаря достигнутому за последние пятьдесят лет прогрессу в естественных науках, особенно, физике, биологии, химии, биохимии, а также новым достижениям в познании человека и социальных процессов. Прогрессу пищевой науки в значительной степени способствовали новые информационне технологии, которые подняли исследовательскую и производственную деятельность на новый качественный уровень. Сегодня пищевая наука охватывает широкий спектр научных дисциплин от социально-экономических и психологических до фундаментальных, изучающих явления на микро- и наноуровнях. Разнообразие научных дисциплин, вовлеченных в изучение пищи человека, предполагает самый широкий перечень исследовательских методов и инструментов, который можно представить сегодня. В их числе самые современные исследовательские технологии, применяемые в экономике, общественных науках, психологии, медицине, естествознании, информатике.

Многогранность современной пищевой науки главным образом определяется чрезвычайной сложностью пищевых материалов как с точки зрения композиционного состава и явлений, происходящих в них, так и взаимодействия пищи с окружающей средой. Пищевой продукт представляет собой квазистабильную комплексную систему, свойства которого определяются течением внутренних процессов в зависимости от состояния окружающей среды. Коренное усовершенствование и интенсификация пищевых производств невозможны без установления закономерностей этих процессов с целью управления этими процессами.

Большинство пищевых материалов представляют собой многокомпонентные микрогетерогенные дисперсные системы, что позволяет рассматривать их как объекты физико-химии дисперсных систем и ее раздела - физико-химической механики. В качестве объектов исследований в настоящей работе рассматриваются дисперсные системы, называемые пенами, эмульсиями и гелями, в форме которых представлено значительное большинство пищевого сырья, полуфабрикатов и готовых продуктов. В этих дисперсных системах, как правило, непрерывную среду представляет жидкость. Для таких систем характерны как термодинамические, так и кинетические факторы устойчивости, поскольку только в жидких средах возможна диссоциация электролитов с образованием двойных электрических слоев и сольватация, в результате которой резко снижается межфазное натяжение. Для дисперсных систем с жидкой дисперсионной средой возможно регулирование и кинетических факторов устойчивости к. коагуляции и седиментации. Проблема стабилизации заданных в процессе технологической обработки свойств пищевых продуктов в форме пен, эмульсий и гелей на длительный период времени становится важной проблемой, с которой сталкиваются производственники. Многие задачи, связанные с формированием структуры и стабилизации таких пищевых продуктов, требуют решения.

Перечень функциональных пищевых ингредиентов все время пополняется новыми наименованиями. К ним относятся вещества, регулирующие вязкость, вкусовые добавки, обогатитетели (протеины, минералы и витамины) и многие другие. Открытыми остаются вопросы о влиянии многих из этих ингредиентов на структуру и физико-химические свойства пищевых продуктов. В результате многие технологические операции осуществляются интуитивно, а не по научно обоснованной системе. Вместе с этим в производстве пищевых продуктов, есть ключевые технологические операции, которые из-за применения устаревших способов обработки и оборудования, стали препятствием на пути создания высокопроизводительных поточных линий. Например, в производстве пенообразных пищевых продуктов до сих пор применяются сбивальные машины периодического действия для аэрирования массы. Практика показывает на низкую эффективность этих машин, особенно в производствах большой мощности с непрерывным технологическим циклом. В научном и практическом плане представляют большой интерес закономерности формирования структуры эмульгированных и гелеобразных пищевых продуктов. Эмульгирование и гелеобразование приобретает широкое применение в современных пищевых производствах. Это обусловлено рядом ценных потребительских и функциональных свойств эмульгированных и гелеобразных продуктов питания.

Успешное развитие современной пищевой науки и промышленности немыслимо без применения эффективных методов и инструментов для исследования и контроля свойств пищевого сырья и продуктов. В научных исследованиях они способствуют глубокому и адекватному пониманию процессов, формирующих свойства пищевых продуктов, а в производстве — оперативному и точному анализу и контролю технологических процессов и управлению качеством изделий. В настоящее время, несмотря на появление высокотехнологичных аналитических методов и инструментов, существует недостаток аналитических средств, которые отвечали бы таким требованиям, как одинаковая адаптируемость к производственным и лабораторным условиям, быстрота и простота получения результата, не разрушающее воздействие по отношению к объекту исследования. Разработка таких методик и инструментов позволило бы поднять на более высокий уровень контроль пищевых процессов и управление качеством продукции.

В данной работе изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов производства стабильных многокомпонентных пищевых систем на примере пенообразных, эмульгированных и гелеобразных пищевых дисперсий и физико-химических явлений, обуславливающих формирование их структуры и свойств. На основе теоретических и экспериментальных исследований обоснованы и разработаны новые методы исследования физико-химических и структурно-механических свойств пищевых дисперсных систем.

Целью работы является совершенствование процессов производства пищевых дисперсных систем (пены, эмульсии, гели) на базе разработки основ процессов структурообразования и новых методов инструментальных исследований.

Научная новизна работы заключается в установлении закономерностей структурообразования пищевых дисперсных систем и определении режимов процессов производства пищевых дисперсий, а также закономерностей влияния функциональных ингредиентов на их качественные показатели.

Создан и теоретически обоснован новый способ непрерывного производства пенообразных пищевых масс с винтовой траекторией потока перемешиваемых компонентов, позволяющий значительно сократить продолжительность технологического процесса.

Разработан и научно обоснован новый процесс производства пищевых эмульсий, обогащенных ингредиентами, восполняющими недостаток жизненно важных минералов и аминокислот в организме человека. Теоретически и экспериментально установлены закономерности микропроцессов, определяющих агрегативную устойчивость и качественные показатели пищевых эмульсий в присутствии минералов, а также разработана методология управления этими микропроцессами.

Установлены закономерности процесса структурообразования белковых гелей в присутствии сахарозы и в зависимости от режима процесса термической обработки.

Разработаны и теоретически обоснованы новые эффективные инструментальные методы, основанные на применении ультразвука и явления флуоресценции, для контроля процессов производства многокомпонентных пищевых дисперсных систем и оценки их свойств и качественных показателей.

Практическая ценность работы заключается в разработке устройства для непрерывного производства пенообразных пищевых систем в закрученном потоке и методики его инженерного расчета; создании устройства для исследования реологических показателей и устройства для исследования объемных свойств пенообразных пищевых систем; разработке технологического процесса производства стабильных эмульгированных пищевых продуктов, обогащенных белками и минералами, а также технологического процесса производства пенообразных продуктов со структурой, стабилизированной методом низкотемпературного гелеобразования; разработке методики автоматизированного контроля качественных показателей пенообразных пищевых систем и реологических характеристик вязких пищевых материалов, основанное на применении ультразвука; разработке методики контроля процесса термической обработки содержащих белки пищевых дисперсных систем, основанной на явлении флуоресценции.

Диссертационная работа выполнена на кафедре «Расчет и конструирование машин» Московского государственного университета пищевых производств.

6.7. Выводы.

Несмотря на значительный прогресс в технике и технологии качественного и количественного исследования свойств дисперсных систем, многие из них не всегда отвечают таким важным требованиям, как одинаковая адаптируемость к условиям лабораторий при проведении фундаментальных исследований и к производственным условиям при выполнении контрольных измерений на технологических линиях, дешевизна, быстрота и простота исполнения. Современное пищевое производство представляет собой высокопроизводительную автоматизированную систему, для эффективного функционирования которой необходим непрерывный и точный сбор и анализ информации о режимах технологических процессов и свойствах обрабатываемых материалов. Изучение применяемых в современной практике аналитических методов показало, что ультразвуковая и флуоресцентная техники исследования обладают существенными преимуществами в исследовании физико-химических свойств пищевых дисперсных систем и отвечают вышеуказанным требованиям. Сложные по химическому составу, биохимическим и физико-механическим свойствам пищевые системы претерпевают комплекс изменений, имеющих место в процессе их обработки. Эти изменения могут иметь как позитивные, так и негативные последствия на потребительские качества полуфабрикатов и готовой продукции. Кроме того, неконтролируемое внешнее воздействие может вызвать нарушение стабильности композиционных составляющих и пищевого продукта в целом, как многофазной системы. В связи с этим разработка гибких систем мониторинга изменений свойств и структуры пищевых материалов в процессе обработки является основой развития пищевых производств. Результатами теоретических и экспериментальных исследований в настоящей главе являются:

1. теоретическое исследование распространения продольных ультразвуковых волн в пенообразной системе показало, что акустические характеристики системы, в частности акустический импеданс, изменяются в зависимости от размеров частиц газа и их концентрации; результаты экспериментов с моделями реальных аэрированных пищевых систем качественно подтвердили выводы теоретических исследований и обосновали возможность применения ультразвукового метода в исследовании дисперсных свойств аэрированных пищевых материалов;

2. разработан метод стабилизации структуры аэрированных пищевых систем, который позволяет сохранять постоянными их свойства в течение длительного времени и основывается на фиксации частиц газовой фазы в гелеобразной дисперсионной среде; в дисперсионной среде введением минерала индуцируется низкотемпературное гелеобразование белков молочной сыворотки, которые также выполняют роль стабилизатора пены в процессе аэрирования;

3. основываясь на теории распространения колебаний в вязкой жидкости и экспериментальных исследовании, показано, что при приложении высокочастотных поперечных волн в жидкости генерируются относительные смещения элементарных слоев с проявлением вязкого трения и релаксационные процессы; на основе этих явлений разработан метод исследования высокочастотной реологии высоковязких жидкостей, заключающийся в измерении отраженных от поверхности исследуемого материала поперечных ультразвуковых волн высокой частоты; эксперименты с модельными растворами, показали, что ультразвуковой метод позволяет измерить реологические характеристики с достаточно высокой точностью для материалов с вязкостью выше 0,3 Па-с (г2 = 0,97);

4. наличие внутренних флуоресцирующих органических молекул в составе многих пищевых дисперсных систем позволяет использовать явление флуоресценции в качестве метода исследования их стабильности, композиционного состава, физико-химических свойств и изменения качества под влиянием технологической обработки; на примере молока, представляющего собой стабилизированную белками эмульсию, продемонстрирована возможность качественной и количественной оценки степени его термической обработки путем анализа спектров флуоресценции триптофана и продуктов реакции Майяра (фурозин); измерения содержания фурозина и лактулозы, которые являются показателями адекватности термической обработки и качества питьевого молока, продемонстрировали высокую точность разработанного фронтально-поверхностного флуоресцентного метода в сравнении со стандартными методами; коэффициент корреляции при измерении фурозина составил 0,956, а лактулозы - 0,987;

5. на основе фронтально-поверхностной флуоресцентной спектроскопии разработан метод, позволяющий исследовать термическую денатурацию белков в пищевых дисперсных системах; на примере молока было показано, что флуоресцентная спектроскопия позволяет определить количество остаточной нативной щелочной фосфатазы и р-лактоглобулина в зависимости от режимов термической обработки;

6. в силу таких достоинств, как простота реализации, относительная дешевизна, возможность использования как в лабораторных, так и в производственных условиях, отсутствие манипуляций по предварительной подготовке проб к анализу, недеструктивность по отношению к анализируемым объектам и высокий уровень автоматизации, разработанные методы позволят оперативно и адекватно управлять технологическими процессами и контролировать качество пищевых масс, что в результате повысит эффективность производства в целом.

7. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

7.1. Методика расчета рабочего органа устройства для перемешивания и аэрирования пищевых масс.

Методика расчета разработана на основе теоретического анализа гидродинамики винтового течения вязкой жидкости в цилиндрической трубе, экспериментального исследования вязкостных и объемных свойств жидкости, а также оптимизации процесса аэрирования на примере сбивной конфетной массы в разработанном устройстве.

Рабочий орган устройства для аэрирования представляет собой (рис. 3.1) цилиндрический канал с тангенциальным патрубком для подвода массы в устройство. Процесс перемешивания и насыщения массы воздухом осуществляется, в основном, в нижней части канала меньшего радиуса, длина которой значительно больше, чем длина верхней части. Внутренний радиус верхней части незначительно отличается от радиуса нижней части и составляет Ri=(l,25+1,30)R (R - внутренний радиус нижней части канала). Длина верхней части равна Lt=L/(5+6) (L - общая длина рабочего органа).

Цель расчета сводится к определению внутреннего радиуса нижней части рабочего канала и общей длины рабочего органа. Количество сжатого воздуха на аэрирование массы также подлежит определению.

Принимаем, что массовая производительность задана. Тогда по (3.44)

1+---Reonm ЛФ

41, опт

7.1) где Q - расход массы, кг/с, R - внутренний радиус нижней части рабочего канала, муц- вязкость массы, Па-с, Reonm - оптимальное значение критерия

Рейнольдса, L3am - безразмерная длина затухания закрутки потока, А и Ф-постоянные.

Для определения R необходимо в (7.1) подставить следующие величины: вязкость массы, которая для сбивной конфетной массы принимается как средняя из предела 5-10 Па-с; оптимальное значение критерия Рейнольдса; для сбивной конфетной массы оно принимается равной 2; постоянные АиФ, которые рассчитываются по

А = VRe/? (7.2)

Ф = — + Е 2 А

А + Е

А3

- ехр(- А) l- + E>±+A + l

7.3)

2 А {2А А3

В (7.2) значение постоянной ув рассчитывается из трансцендентного уравнения р = /(Re) при соответствующем Reonm. Некоторые расчетные значения ув приведены в прил. 1.

Постоянная Е определяется из соотношения

7.4)

2 8

Подставив вышеприведенные величины в (7.1), рассчитывают внутренний радиус нижней части рабочего канала.

Общая длина рабочего органа рассчитывается из соотношения = 10,9, (7.5) где L - общая длина рабочего органа, м, D - внутренний диаметр нижней части рабочего канала, м. Зависимость (7.5) установлена оптимизацией обобщенного уравнения (3.55), описывающего процесс аэрирования сбивной конфетной массы.

Удельный расход воздуха на аэрирование сбивной конфетной массы рассчитывается из соотношения

- = 0,46 + 0,51, (7.6) м где V\— объемный расход воздуха, м3/с, VM~ объемный расход массы, м3/с. Зависимость (7.6) установлена постановкой эксперимента по аэрированию сбивной конфетной массы при температуре 55-60 °С.

7.2. Опытная установка для аэрации и способ производства сбивных конфетных масс.

По изложенной методике расчета сконструирована установка для перемешивания и аэрирования сбивных конфетных масс и испытана в Московском кондитерском комбинате «Рот Фронт». Результаты испытаний подтвердили эффективность разработанной установки. Качество полученной конфетной массы отвечает требованиям технологических инструкций. Новизна контрукции устройства подтверждена авторским свидетельством СССР на изобретение № 1822720.

На новом устройстве был испытан новый способ производства сбивных кондитерских изделий, который включал уваривание сахаро-агарового сиропа, сбивания уваренного сиропа с яичным белком, введение в полученную массу вкусовых добавок, охлаждение массы. Затем масса выдерживалась для структурообразования, формовалась и глазировалась. Выдержка массы перед формованием осуществлялось в нижней части описанного выше устройства для аэрирования под избыточным давлением

0,12-0,25 МПа. Избыточное давление создавалось сжатым воздухом, которое подавалось в устройство для аэрации в потоке с обрабатываемой массой. Температура, при которой масса выдерживалась под избыточным давлением, равнялась 8-16 °С.

Выдержка под избыточным давлением в замкнутом внутреннем пространстве устройства для аэрации ускоряет процесс формирования трехмерной коагуляционной структуры из молекул агара в объеме конфетной массы. В результате этого масса приобретает твердообразные свойства и ее способность сохранять заданную форму повышается. Сбивные конфетные массы, приготовленные по новому методу, имели лучшее качество. Так плотность массы «Птичье молоко» снизилось до 510 кг/м3, предельное напряжение сдвига составило 2,8 кПа, в то время как эти показатели масс, произведенных по традиционной технологии, были 580 кг/м3 и 1,8 кПа соответственно; «Суфле» - снижение плотности до 490 кг/м3, предельное напряжение сдвига 2,2 кПа; «Стратосфера» - снижение плотности до 460 кг/м3, предельное напряжение сдвига 2,4 кПа, в то время как по традиционной технологии достижимая минимальная плотность равна 580 кг/м3. Конфетные изделия, произведенные по новому способу имели нежную консистенцию и равномерно распределенные мелкодисперсные частицы воздуха. Новизна испытанного способа производства сбивных кондитерских изделий подтверждена авторским свидетельством СССР на изобретение № 1692501.

7.3. Метод стабилизации пенообразных пищевых систем.

Для производства пищевых продуктов с пенообразной структурой разработан способ, схема которого приведена на рис. 7.1. Как показали экспериментальные исследования в разделе 6.3, с помощью низкотемпературного гелеобразования в растворах денатурированных белков молочной сыворотки можно стабилизировать структуру пены. При этом белки молочной сыворотки (а-лактальбумин, Р-лактоглобулин, сывороточный альбумин и иммуноглобулины) выступают одновременно как функциональные ингредиенты, так и ценные питательные компоненты. Функциональные свойства этих белков в разработанном способе заключаются в стабилизации воздушных пузырьков на стадии сбивания белкового раствора с рецептурными добавками и фиксации конечной структуры пены за счет образования трехмерной сетки развернутых молекул белков. Эта пространственная сетка придает твердообразные свойства пене и ограничивает перемещение частиц воздуха.

Способ осуществляется следующим образом.

Готовится раствор изолята белков молочной сыворотки в воде температурой 20-25 °С. Количество белков в растворе составляет 6-10% по массе. Для полного растворения белка раствор подвергается умеренному перемешиванию в течение 2 часов при комнатной температуре. Часть раствора отбирается для термической обработки, а другая часть подвергается сбиванию в миксере в течение 15 мин при температуре 20-25 °С. В процессе сбивания в миксер постепенно вносятся ксантан (1,4% масс.) и другие компоненты согласно рецептуре изделия. Ксантан способствует повышению вязкости промежуточной пены и тем самым увеличивает ее стабильность. Дисперсные свойства промежуточной пены анализируются с целью определения содержания воздуха и среднего диаметра пузырьков. Оставленная часть раствора нативных белков подвергается нагреванию при температуре 90 °С в течение 15 мин. Охлажденный раствор термически денатурированного белка в заданном соотношении смешивается с промежуточной пеной и в полученную смесь вводится 2-4% масс. 1М NaCl. Соотношение количеств промежуточной пены и раствора денатурированного

Растворение белкового иэолята в воде {8-10% масс.) Т=2 часа, t=20-25°C

Рецептурные компоненты

Ксантан {1,5% масс.)

Нагревание Т=25мин, t=90 °С

V U

Высокоскоростное сбивание Т=15мин, t=20-25 °С

Ч V

Текучая пена Контроль свойств пены

Смешивание {в заданном соотношении)

1 v

Низкотеи гелеоб лпературное разование

Структурированная пена Контроль свойств пены

1М NaCI (4% масс.) или контроль рН

Рис. 7.1. Схема получения структурированных пенообразных пищевых систем методом низкотемпературного гелеобразования. белка определяется содержанием воздуха и рецептурных компонентов в конечной пене. Полученный раствор выстаивается при комнатной температуре до 1 часа и направляется на дальнейшую обработку. Варьируя содержание белкового изолята, соли и рН, можно получать гелеобразные пены с широким диапазоном реологических свойств от нежных пластичных до упругих и прочных, а также с разной оптической прозрачностью. Свойства пен, которые имеют гелеобразную дисперсионную среду, зависят от природы взаимодействия между адсорбированным на границе раздела фаз эмульгатором и молекулами биополимера, формирующего гель. Мембрана, формируемая молекулами белка на поверхности раздела газ-жидкость, активно взаимодействует с денатурированными белками тех же белков при их смешивании. При рН близких к изоэлектрической точке белков молочной сыворотки или добавлении ионов (Na+, Са2+) адсорбированные молекулы и молекулы в геле образуют связи за счет снижения сил отталкивания или образования солевых мостов между молекулами. В результате стабильность и прочность пенообразной дисперсии возрастает.

Используя разработанную технологию, можно производить разнообразный ассортимент аэрированных продуктов питания, содержащих ценные белки и минералы, дисперсные свойства которых сохраняются в течение длительного времени.

7.4. Технология производства эмульгированных продуктов питания, обогащенных минералами.

На основе результатов исследований влияния моно- и поливалентных ионов на физико-химические свойства эмульсий, стабилизированных белками, разработана технологическая схема производства эмульгированных пищевых продуктов и лечебно-профилактических препаратов с минералами.

В качестве минеральных добавок могут использоваться соли натрия и кальция, пирофосфат железа и цитрат железа. Эмульгированные продукты, наряду с минералами, могут содержать вкусовые и ароматизирующие добавки. Кроме того, в качестве стабилизатора эмульсии используется белковый изолят молочной сыворотки, который представляет собой источник ценных белков.

Производство эмульсий осуществляется следующим образом (рис. 7.2). Порошок белкового изолята молочной сыворотки растворяется в воде из расчета 0,5-2% (масс.) и перемешивается в течение не менее 2 часов при температуре 20-25 °С до полного растворения. В полученный раствор добавляется растительное масло в количестве до 10% смесь белкового раствора с маслом подвергается предварительной гомогенизации в течение 510 мин при температуре 20-25 °С на скоростном смесителе. Полученная грубодисперсная эмульсия направляется на окончательную гомогенизацию с целью получения тонкодисперсной эмульсии типа «вода-масло». Окончательная гомогенизация осуществляется на клапанном гомогенизаторе высокого давления или гомогенизаторе типа Microfluidizer® при давлении 3580 МПа до достижения среднего размера частиц масла 0,3-1,5 мкм. При этом необходимо немедленно охлаждать эмульсию после гомогенизации во избежание денатурации белка. После охлаждения производится контроль рН эмульсии согласно данным таблицы 7.1. В таблице приведены концентрации минералов и соответствующие значения рН, которые обеспечивают максимальную устойчивость физико-химических свойств эмульсий на длительный период хранения.

После задания необходимой величины рН при осторожном перемешивании в эмульсию вводится соответствующее количество минерала, а также вкусовые и ароматизирующие добавки. Перемешивание смеси осуществляется в течение времени не более 10 мин при температуре

Рис. 7.2. Схема производства эмульгированных пищевых продуктов с добавками минералов.

20-25 °С. Чрезмерно интенсивное и длительное перемешивание может привести к флокуляции частиц масла и нарушению стабильности эмульсии в целом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На базе современных фундаментальных принципов физической химии и физико-химической механики дисперсных систем, а также теоретического и экспериментального исследования процессов структурообразования пищевых масс разработаны новые и усовершенствованы существующие процессы производства пенообразных, эмульгированных и гелеобразных дисперсных пищевых систем, позволяющие повысить эффективность производства, улучшить функциональные свойства и качественные показатели изделий.

2. Анализ современных технологических процессов производства многокомпонентных пищевых продуктов показал, что процессы структурообразования являются основной и неотъемлемой частью пищевого производства как единой системы. Структурообразование охватывает технологические процессы, которые, базируясь на химических, физико-химических, биохимических и микробиологических процессах на микроуровне, формируют окончательные свойства пищевых масс. Организация и эффективное проведение структурообразования требуют знания закономерностей микропроцессов на отдельных стадиях технологической обработки и методов и средств контроля и управления этими процессами.

3. Разработаны способ и устройство для непрерывного перемешивания и аэрирования пенообразных пищевых масс в закрученном потоке в цилиндрическом канале с принудительной подачей газовой фазы. В результате теоретического исследования закрученного течения вязкой жидкости в цилиндрическом канале получены зависимости, позволяющие рассчитывать поля скоростей и давления в потоке, а также размеры разработанного устройства.

4. Разработаны оригинальные конструкции инструментов для исследования реологических и объемных свойств пенообразных материалов, позволивших изучить реологические и структурно-механические свойства аэрированных конфетных масс, результаты которых использованы в расчетах и практических испытаниях нового устройства для непрерывного аэрирования, а также при изучении структурообразования и оценке качества пенообразных пищевых масс. Получена математическая модель, на основе которой определены оптимальные условия проведения процесса аэрирования конфетных масс.

5. На базе фундаментальных принципов структурообразования дисперсных систем и коллоидных явлений исследовано изменение структуры эмульсий, стабилизированных белками, в присутствии минералов. Установлено, что определяющую роль в коллоидных взаимодействиях и стабильности структуры эмульсий в присутствии минералов играют силы электростатического взаимодействия между частицами дисперсной фазы. С увеличением валентности возрастает способность ионов ослаблять электростатические силы отталкивания между частицами, вследствие чего снижается стабильность эмульсии и разрушается ее структура. Ослабление электростатических сил отталкивания происходит за счет сжатия двойного электрического слоя вокруг заряженной частицы в случае одновалентных ионов и специфической (физической или химической) адсорбции на заряженную поверхность частиц в случае многовалентных ионов. Установлено, что процесс формирования эмульсий, стабилизированных белками, зависит также от концентрации ионов и рН непрерывной фазы. В сравнении с одно- и двухвалентными ионами, трехвалентные и четырехвалентные ионы более эффективны в дестабилизации эмульсий, что объясняется их способностью к специфической адсорбции.

6. В зависимости от химических свойств минералы имеют различный механизм действия на структуру эмульсий, стабилизированных посредством электростатических сил. Минералы, имеющие ограниченную растворимость в водной фазе эмульсии или образующие новые соединения в результате химической реакции с ее компонентами, могут способствовать агрегатированию частиц эмульсии при одних концентрациях или повышать их стабильность при других.

7. Сравнение экспериментальных данных с расчетами по теоретическим моделям, описывающими коллоидные взаимодействия в лиофобных дисперсных системах показало, что взаимодействие дисперсных частиц в эмульсиях, стабилизированных белками, в присутствии минералов адекватно описывается теорией ДЛФО.

8. Исследовано структурообразование гелей из растворов белков молочной сыворотки в зависимости от содержания сахарозы. Установлено, что сахароза повышает термическую стабильность белков молочной сыворотки и температуру гелеобразования как следствие снижения термодинамической аффинности молекул белков к растворителю в присутствии сахарозы. Установлены закономерности гелеобразования в белковых системах в зависимости от содержания сахарозы и температурных режимов.

9. В результате теоретических и экспериментальных исследований распространения колебаний высокой частоты в пенообразных дисперсных системах и вязких жидкостях разработаны ультразвуковые методы исследования свойств пен и реологии вязких материалов. Разработанные методы позволяют контролировать процессы структурообразования и дисперсные свойства пен, а также реологические свойства пищевых масс непрерывно в процессе их производства, что обеспечивает условия для оперативного управления технологическими процессами и качеством изделий.

Ю.Разработан флуоресцентный метод исследования стабильности, композиционного состава, физико-химических свойств и изменения качества многокомпонентных пищевых продуктов, содержащих внутренние флуоресцирующие молекулы. На примере молока, представляющего собой стабилизированную белками эмульсию, продемонстрирована возможность качественной и количественной оценки степени его термической обработки путем анализа спектров флуоресценции триптофана и продуктов реакции Майяра (фурозин). Измерения содержания фурозина и лактулозы, которые являются показателями адекватности термической обработки и качества питьевого молока, продемонстрировали высокую точность разработанного фронтально-поверхностного флуоресцентного метода в сравнении со стандартными методами. На основе явления флуоресценции также разработан метод, позволяющий исследовать термическую стабильность белков в пищевых системах. На примере молока было показано, что флуоресцентная спектроскопия позволяет определить количество остаточной нативной щелочной фосфатазы и Р-лактоглобулина в зависимости от режимов термической обработки.

11.Ультразвуковые и флуоресцентные методы анализа пищевых продуктов, разработанные в диссертационной работе, позволяют обеспечить эффективный и оперативный контроль над процессами структурообразования многокомпонентных пищевых масс и исследовать их свойства и показатели качества как в лабораторных условиях, так и в промышленном производстве. Ряд разработок диссертационной работы опробированы в лабораторных и производственных условиях и их новизна подтверждена свидетельствами на изобретения.

12.В результате выполненных исследований разработана технология производства устойчивых пищевых эмульсий, стабилизированных белками молочной сыворотки и обогащенных минералами. Определены параметры, влияющие на стабильность эмульгированных продуктов, а также пределы их регулирования в зависимости от содержания и свойств минерала.

13.Разработан метод стабилизации структуры аэрированных пищевых систем, который позволяет сохранять неизменными их свойства в течение длительного времени и основывается на фиксации частиц газовой фазы в гелеобразной дисперсионной фазе.

14.Изготовлена и успешно испытана в производственных условиях экспериментальная установка для непрерывного перемешивания и аэрирования многокомпонентных пищевых масс, которая позволила увеличить производительность и ускорить процесс структурообразования пенообразных масс.

1. Агранат Н.Н., Широков М.Ф. Теория метода определения предельного напряжения сдвига дисперсных систем погружением конуса // Коллоидный журнал. 1957. - Т. 19, № 1. - С. 9-13.

2. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске омтимальных условий. М.: Наука, 1976. - 280 с.

3. А.с. 414991 СССР. Способ производства сбивных масс / М.М. Истомина, Г.В. Бузина, Г.Ф. Леонтьева, М.Л. Соскина, И.А. Фишкина. Опубл. 07.10.74, Бюл. №6.-2 с.

4. А.с. 1421291 СССР. Способ производства конфет сбивных сортов / С.В. Чувахин, И.Е. Глонин, С.В. Юдин, Н.И. Смирнова. Опубл. 07.10.84, Бюл. №37.-3 с.

5. А.с. 1152558 СССР. Пластикатор для кондитерской массы / В.В. Дмитриев, С.А. Мачихин, С.В. Чувахин. Опубл. 07.10.84, Бюл. № 16.-4 с.

6. А.с. 163787 СССР. Вискозиметр / С.А. Мачихин. Опубл. 07.10.64, Бюл. №13.-2 с.

7. А.с. 1241103 СССР. Устройство для определения реологических характеристик газосодержащих пищевых масс / С. А. Мачихин, С.В. Сорокин, В.В. Игнатов, С.Я. Кинашевер, Ю.П. Кудрин. Опубл. 07.10.86, Бюл. № 24. 4 с.

8. Астарита Д., Марруччи Д. Основы гидромеханики неньютоновских жидкостей. М.: Мир, 1978. - 309 с.

9. Астрахан И.М. Круговое вращательное движение вязкопластичной жидкости в пограничном слое на круглом цилиндре // Известия вузов. Нефть и газ. 1960. - № 7. - С. 85-90.

10. Баранов B.C., Атаев В.М. Некоторые особенности процесса студнеобразования в системах с агароидом и фурцеллараном // ЦНИИТЭИ пищепром, сер. 3. 1973 - Вып. 1. - С. 19-21.

11. Бейтмен Г., Эрдейи А. Высшие трансцендентные функции. Гипергеометрическая функция. Функции Лежандра. М.: Наука, 1973. -296 с.

12. Белкин И.М., Виноградов Г.В., Леонов А.И. Ротационные приборы. Измерение вязкости и физико-механических характеристик материалов.- М.: Машиностроение, 1968. 272.

13. Белоносов С.М., Черноус К.А. Краевые задачи для уравнений Навье-Стокса. М.: Наука, 1985. - 312 с.

14. Блуашвили Т. Г. Исследование процесса сбивания конфетных масс: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1981. - 25 с.

15. Богданов В.В. Эффективные малообъемные смесители. М.: Химия, 1989-142 с.

16. Боунегру Ф.П. Исследование в области физико-химии агароида и кго применение в кондитерской промышленности: Автореф. дис. канд. хим. наук. Кишинев, 1976. - 16 с.

17. Браник М. Совершенствование процесса газонасыщения жидкой опары при ее пневмотранспортировании: Дис. канд. техн. наук. М., 1981. -238 с.

18. Бэтчелор Дж. Введение в динамику жидкости. — М.: Мир, 1973. 758 с.

19. Василенко З.В. О влиянии некоторых факторов на студнеобразующие свойства агароида и фурцелларана: Автореф. дис. канд. техн. наук. -М., 1971.-23 с.

20. Васильев О.Ф. Основы механики винтовых и циркуляционных потоков.- М.-Л.: Госэнергоиздат, 1958. 144 с.

21. Виноградов Г.В., Мамаков А.А., Павлов В.П. Течение аномальновязких систем при действии двух чистых сдвигов во взаимно-перпендикулярных направлениях // Докл. АН СССР. 1959. - Т. 127, № 2.-С. 363-365.

22. Виноградов Г.В., Мамаков А.А., Тябин И.В. Течение аномальновязких тел в условиях сложного напряженного состояния // Изв. АН СССР. Отдел, техн. наук 1960. № 2. - С. 65-69.

23. Влияние температуры крахмала на структурообразование конфет / А.Д. Семенов, О.В. Гаврилова, А.В. Зубченко, П.Я. Мазур // Хлебопекарная и кондитерская промышленность. 1971.- № 8. - С. 14-16.

24. Влияние температуры среды выстойки на структурообразование молочных конфет / А.Д. Семенов, О.В. Гаврилова, А.В. Зубченко, П.Я. Мазур // Хлебопекарная и кондитерская промышленность. 1971. - № 10.-С. 20-22.

25. Воларович М.П., Гуткин A.M. К вопросу о течении вязкопластичных дисперсных систем в зазоре между двумя соосными трубами // Коллоидный журнал. 1963,Т. 25, № 6. - С. 642-645.

26. Воларович М.П., Гуткин A.M. Некоторые вопросы течения вязкопластичной среды // Известия АН СССР. ОТИ. 1955. - № 9. - С. 37-42.

27. Воларович М.П., Гуткин A.M. Течение пластично-вязкого тела между двумя параллельными плоскими стенками и в кольцевом пространстве между двумя коаксиальными трубками // Журнал технической физики. -1960, Т. 16, №3.-С. 321-328.

28. Гаузнер С.П., Кивилис С.С., Осокина А.П., Павловский А.Н. Измерение массы, объема, плотности. М.: Издательство стандартов, 1982. - 528 с.

29. Галинская Э.П. Сравнительное изучение физико-механических свойств агара и агароида: Автореф. дис. канд.техн.наук. М., 1972. - С. 24.

30. Глонин Е.К. Кондитерские изделия с использованием местного и нетрадиционного сырья // Пищевая промышленность. 1990. - № 6. - С. 7-8.

31. Гогуева М.П. Некоторые данные исследования структурно-механических свойств сбивных конфетных масс // Хлебопекарная и кондитерская промышленность.- 1965. № 10. С. 12-15.

32. Гольдштик М.А. Вихревые потоки. Новосибирск: Наука, 1981. - 366 с.

33. Гришенко А.Д. Исследование процесса пенообразования в сливках // Известия вузов, Пищевая технология. 1960. - № 2. - С. 49-56.

34. Градус Л.Я. Руководство по дисперсному анализу методом микроскопии. М.: Химия, 1979. - 232 с.

35. Грачев О.С. Исследование процесса пенообразования белково-сахарных масс с целью его интенсификации и улучшения качества готовых изделий: Дис. канд.техн.наук. М.: МТИПП, 1978 - 190 с.

36. Грачев О.С., Старичков А.П., Мачихин С.А. Исследование пенообразных структур методом микрофотографирования // ЦНИИТЭИ пищепром. Реф. сб. 1976. - № 6. - С. 15-22.

37. Грачев С.С., Старичков А.Н., Мачихин С.А. Определение основных показателей пенообразных масс и оценка их качества // ЦНИИТЭИ пищепром. Реф. сб. 1976. -№ 5.-С. 11-16.

38. Гуткин A.M. Винтовое движение цилиндра в вязкопластичной дисперсной системе // Коллоидный журнал. 1960, Т. 22, № 5 - С. 562572.

39. Гухман А.А. Введение в теорию подобию. М.: Высшая школа, 1973. -296 с.

40. Дерягин Б.В., Ландау Л.Д. Теория устойчивости сильно заряженных лиофобных золей и слипания сильно заряженных частиц в растворахэлектролитов // Журнал экспериментально-теоретической физики. — 1945, Т. 15, вып. XI С. 663-682.

41. Дерягин Б.В. Теория устойчивости коллоидов и тонких пленок. М.: Наука, 1986. - 204 с.

42. Зависимость структурообразования корпусов молочных конфет от температуры массы при отливке / П.Я. Мазур, А.В. Зубченко, А.Д. Семенов, О.В. Гаврилова// Хлебопекарная и кондитерская промышленность. 1971. - № 6. - С. 13-15.

43. Зедгинидзе П.Г. Планирование эксперимента для исследования многокомпонентных систем. М.: Наука, 1976. - 392 с.

44. Зубрев И.И. Исследование физико-химических свойств студней с целью создания новой технологии кондитерских желейных изделий на основе окисленного крахмала и агароида: Автореф. дис. канд. техн. наук. -М., 1980.-26 с.

45. Зубченко А.В. Влияние физико-химических процессов на качество кондитерских изделий. М.: Агропромиздат, 1986. - 296 с.

46. Зубченко А.В., Магомедов Г.О., Олейников А.Я. Производство пенообразных кондитерских изделий. / Обз. инф. сер. 17 // ВНИП инф. и техн. -экон. исслед. пищ. пром. - 1989. - № 6. - 25 с.

47. Измайлова В.М., Ребиндер П.А. Структурообразование в белковых системах. М.: Наука, 1974. - 268 с.

48. Измайлова В.Н., Ямпольская Г.П., Сумм Б.Д. Поверхностные явления в белковых системах. М.: Наука, 1988. - 239 с.

49. Измерение массы, объема, плотности. / С.П. Гаузнер, С.С. Кивилис, А.П. Осокина, А.И. Павловский. М.: Издательство стандартов, 1982. - 528 с.

50. Измерения массы, плотности и вязкости. Под ред. Ю.В. Тарбеева. М.: Издательство стандартов, 1988. - 176 с.

51. Иокодзава Ю., Накамура X. Использование эмульгаторов при изготовлении кондитерских изделий. // Ню Фудо Индосутори. 1989, т. 31, №2. -С. 35-40.

52. Исследования в области высоких давлений / Под. ред. Е.В. Злотых. М.: Агропромиздат, 1989. - 215 с.

53. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. М.: Наука, 1971.-571 с.

54. Карушева И.В. Технология производства конфет. М.: Агропромиздат, 1989.215 с.

55. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. -М.: Химия, 1973.-754 с.

56. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. -М.: Химия, 1985.-448 с.

57. Клайн С.Д. Подобие и приближенные методы. М.: Мир, 1968. - 451 с.

58. Козел В.П. Движение пластической (торфяной) массы в цилиндре // Известия вузов. Горный журнал. 1959. - № 9. - С. 142-147.

59. Кокашинский Г.Р., Данилов А.П. Новое технологическое оборудование для кондитерских фабрик. // Хлебопекарная и кондитерская промышленность. 1984. - № 10. - С. 43-48.

60. Конфеты, вырабатываемые холодным способом / А.С. Овчинникова, Т.А. Соколовская, М.М. Истомина, Л.П. Игнатьева // Хлебопекарная и кондитерская промышленность. 1977. - № 7. - С. 17-19.

61. Конфеты. Современная технология / М.М. Истомина, Т.А. Соколовская, М.А. Талейсник. М.: Пищевая промышленность. - 1979. - 293 с.

62. Кочин И.Е., Кибель И.А., Розе Н.В. Теоретическая гидромеханика.- М., 1963.-727 с.

63. Кривцун JI.В. Исследование структурно-механических свойств и дисперсности кондитерских пен: Дис. канд.техн.наук. М.: МТИПП, 1966.-186 с.

64. Крутоголов В.Д., Кулаков М.И. Ротационные вискозиметры.- М.: Машиностроение, 1984. 112 с.

65. Кузнецова Л.С., Соколовский А.Л. Исследование процесса студнеобразования фруктовых конфетных масс коническим пластометром // Коллоидный журнал. 1957, Т. 19, № 1. - С.

66. Ламб Г. Гидродинамика. М.: Гостехиздат, 1947. - 928 с.

67. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. В 10-ти томах. Т.VI Гидродинамика. М.: Наука, 1988. - 424 с.

68. Леонтьева Г.Ф. Рациональная технология желейных и пенообразных кондитерских масс с фурцеллараном: Автореф.дисс . канд. техн. наук. М.: МТИПП, 1982. - 25 с.

69. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. — М.: Наука, 1987. 840 с.

70. Малышев В.П. Математическое планирование металлургического и химического эксперимента. Алма-Ата: Наука, 1977. - 38с.

71. Мирзаджандзе А.Х. Вопросы гидродинамики вязкопластичных и вязких жидкостей в применении к нефтедобычи. Баку: Азнефтиздат, 1959. -325 с.

72. Мачихин С.А. Реологические процессы и совершенствование тестоприготовительного оборудования пищевых производств: Дис. . докт. техн. наук. М.: МТИПП, 1975. - 403 с.

73. Мачихин Ю.А., Мачихин С.А. Инженерная реология пищевых материалов. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. - 296 с.

74. Николаев Б.А. Измерение структурно-механических свойств пищевых продуктов. М.: Экономика, 1964. - 224 с.

75. Новое в технике и технологии кондитерского производства / Т.П. Ермакова, М.М. Истомина В.Н. Никифорова. М.: Пищевая промышленность, 1972.-201 с.

76. Новое технологическое оборудование для производства кондитерских масс: Обз.инф. ЦНИИ «Румб», С.В. Юдин, И.Е. Глонин, А.А. Кулмырзаев. М., 1990. - Вып. 2. - 52 с.

77. Пурсте Х.О. Затухание закрутки потока в трубе круглого сечения // Известия АН Эстонской ССР. Сер. Физика и математика. — 1973, Т. 22, № 1. С. 77-82

78. Павлов К.Ф., Романов П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессы и аппараты химической технологии. — Л.: Химия, 1987. 576 с.

79. Петыхина Г.Н., Тарарыков Г.М. Самовсасывающие аэрирующие устройства: Обз. инф. Сер. Процессы и аппараты микробиологических производств. 1987. - № 2. - 33 с.

80. Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисление для втузов, т. 2. М.: Наука, 1985. - 560 с.

81. Поверхностные силы / Б.В. Дерягин, Н.В. Чураев, В.М. Муллер; Отв. ред. Е.Д. Щукин. М.: Наука, 1985. - 399 с.

82. Поганцева Э. И. Карнаушенко Л.И., Чмырь А.Д. Реологические свойства желейных масс // Хлебопекарная и кондитерская промышленность. -1981. -№3.- С. 41-42.

83. Рамм В.М. Абсорбция газов. М.: Химия, 1976. - 655 с.

84. Реология пищевых масс / К.П. Гуськов, Ю.А. Мачихин, С.А. Мачихин, Л.Н. Лунин. М.: Пищевая промышленность, 1970. - 208 с.

85. Реометрия пищевого сырья и продуктов. Справочник / Ю.А. Мачихин. -М.: Агропромиздат, 1990.-271 с.

86. Ресурсосберегающая технология в производстве кондитерских изделий / Л.С. Кузнецова, М.Ю. Сиданова, Л.С. Ковалева, 3.3. Степанкович // Обз. инф. Сер. 17 / ВНИИ инф. и техн.-экон. исслед. пищ. пром-ти. 1989. -№5.-С. 1-23.

87. Рогов А.П., Горбатов А.В., Свинцов В.Я. Дисперсные системы мясных и молочных продуктов. М.: Агропромиздат, 1990. - 320 с.

88. Рудик А.А. Проблемы научно-технического прогресса в кондитерской промышленности // Обз. инф. Сер. 17 / ВНИИ инф. и техн.-экон. исслед пищ. пром-ти. 1990. - № 5. С. 1-27.

89. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. М.: Наука, 1967.-428 с.

90. Слезкин Н.А. Динамика вязкой несжимаемой жидкости. М.: Гостехиздат, 1955. - 520 с.

91. Смесительные машины в хлебопекарной и кондитерской промышленности / А.Т. Лисовенко, П.Н. Литовченко, И.В. Зырнис. -Киев: Урожай, 1990. 192 с.

92. Современные методы исследования качества пищевых продуктов / И.А. Снегирева, Ю.И. Жванко, Т.Г. Роднина, А.Н. Рукосуев, О.Б. Церевитинов, В.Д. Михайлов. -М.: Экономика, 1976.-222 с.

93. Специальные функции математической физики / А.Ф. Никифоров, В.Б. Уваров. М.: Наука, 1978. - 319 с.

94. Структурно-механические характеристики пищевых продуктов / А.В. Горбатов, A.M. Маслов, Ю.А. Мачихин.- М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. 296 с.

95. Студнеобразователи для кондитерской промышленности / B.C. Баранов, М.Ю. Сиданова, М.А. Желковская // Сер. 3. Кондитерская промышленность. Обз. инф. ЦНИИТЭИ пищепром. 1981. - № 9. - 24 с.

96. Стуров Г.Е. Исследование закрученного течения несжимаемой жидкости в цилиндрической трубе: Автореф.дис. канд.техн.наук. -Новосибирск, 1973.-23 с.

97. Тадмор 3., Гогос К. Теоретические основы переработки полимеров. -М.: Химия, 1984. 632 с.

98. Тарг. С.М. Основные задачи теории ламинарных течений. М.-Л.: ГИТТЛ, 1951.- 420 с.

99. Технологические инструкции по производству конфет, ириса и шоколада. М.: ЦНИИТЭИ пищепром, 1971. - 96 с.

100. Технология кондитерских изделий / Г.А. Маршалкин. М.: Пищевая промышленность, 1978. - 447 с.

101. Тихомиров В.К. Пены (Теория и практика их получения и разрушения). -М.: Химия, 1975.-211 с.

102. Третьяков В.В., Ягодкин В.И. Численное исследование ламинарного закрученного течения в кольцевом канале // Инженерно-физический журнал. 1978, Т. 34, № 2. - С. 273-280.

103. Уилкинсон У.JI. Неньютоновские жидкости. М.: Мир, 1964. - 215 с.

104. Устименко Б.П. Процессы турбулентного переноса во вращающихся течениях. Алма-Ата: Наука, 1977. - 228 с.

105. Урьев Н.Б., Талейсник М.А. Пищевые дисперсные системы (физико-химические основы интенсификации технологических процессов). — М.: Агропромиздат, 1985. 295 с.

106. Урьев Н.Б., Талейсник М.А. Физико-химическая механика и интенсификация образования пищевых масс. М.: Пищевая промышленность, 1976. 240 с.

107. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. М.: Химия, 1988. - 464 с.

108. Численные методы исследования течений вязкой жидкости / А.Д. Госмем, В.М. Пан, А.К. Рангер, Д.В. Сполдинг, М. Вольфпггейн. М.: Мир, 1972.-534 с.

109. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1974. - 711 с.

110. Шнайдерман М.Ф., Ершов А.И. О влиянии закрутки потока на распределение скоростей и температур в круглой трубе // Инженерно-физический журнал. 1975, Т. 28, № 5. - С. 569-572

111. Щипанов П.К. Течение вязкопластичного тела в кольцевом пространстве между двумя коаксиальными трубками // Журнал технической физики 1949, Т. 19, № 10. - С. 1211-1214.

112. Щукин В.К. Теплообмен и гидродинамика внутренних потоков в полях массовых сил. М.: Машиностроение, 1980. - 240 с.

113. Щукин В.К., Халатов А.А. Теплообмен, массообмен и гидродинамика закрученных потоков в ассиметричных каналах.- М.: Машиностроение, 1982.230 с.

114. Abe M. Corn proteins, in Food Emulsifiers, G. Charalambous, G. Doxastakis, Editors. Elsevier Science Publishers B.V., Amsterdam, 1989. -P. 93-112.

115. Acquistucci R., Panfili G., Marconi E. Application of microvawe hydrolysis to furosine determination in cereal and dairy foods // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 1996. - Vol. 44 - P. 3855-3857.

116. Adams D.M., Barach G.T., Speck M.L. Effect of psychotropic bacteria from raw milk on milk proteins and stability of milk proteins to ultrahigh temperature treatment // Journal of Dairy Sciences. 1976. - Vol. 59 - P. 823-827.

117. Agboola S.O., Dalgleish D.G. Calcium-induced destabilization of oil-in-water emulsions stabilized by caseinate or by P-lactoglobulin // Journal of Food Science. 1995. - Vol. 60(2). - P. 399-404.

118. Agboola S.O., Dalgleish D.G. Effects of pH and ethanol on the kinetics of destabilization of oil-in-water emulsions containing milk proteins // Journal of Science of Food and Agriculture. 1996. - Vol. 72 - P. 448-454.

119. Aguilera J. Gelation of whey proteins // Food Technolgy. 1995. - Vol. 49 -P. 83-89.

120. Andrews G.R. Distinguishing pasteurized, UHT and sterilized milks by there lactulose content // Journal of the Society of Dairy Technology. 1984. -Vol. 37 - P. 92-95.

121. Bagley E.B., Christianson D.D. Measurement and interpretation of rheological properties of foods // Food Technology. 1987. - (3). - P. 96-99.

122. Bailey M.E. Meat proteins, in Food Emulsifiers, G. Charalambous, G. Doxastakis, Editors. Elsevier Science Publishers В.V., Amsterdam, 1989. - p. 187-204.

123. Barbut S., Foegeding E.A. Ca2+-induced gelation of preheated whey protein isolate // Journal of Food Science. 1993. - Vol. 58 - P. 867-871.

124. Barbut S. Effects of calcium level on the struture of pre-heated whey protein isolate gels // Lebensmittel-Wissenschaft und Technologie. 1995. - Vol. 28- P. 598-603.

125. BeMiller J.N., Whistle R.L. Carbohydrates, in Food Chemistry, O.R. Fennema, Editor. Marcel Dekker, New York, 1996. - P. 157-223.

126. Berg H.E., van Boekel M.A.J.S. Degradation of lactose during heating of milk // Netherlands Milk Dairy Journal. 1994. - Vol. 48 - P. 157-177.

127. Bertrand D., Scotter C.N.G. Application of multivariate analyses to NIR spectra of gelatinized starch // Applied Spectroscopy. 1992. - Vol. 46 - P. 1420-1425.

128. Birlouez-Aragon I., et al. A rapid fluorimetric method to estimate the heat treatment of liquid milk // International Dairy Journal. 1998. - Vol. 8 - P. 771-777.

129. Boye J.I., et al. Molecular and mickrostructural studies of thermal denaturation and gelation of 3-lactoglobulins A and В // Journal of Agricultural Food Chemistry. 1997. - Vol. 45 - P. 1608-1618.

130. Brownsey G.J., Morris V.J. Mixed and filled gels-Models for foods, in Functional Properties of Food Micromolecules, J.R. Mitchell, D.A. Ledward, Editors. Elsevier, London, 1988. - P. 7-23.

131. Bryant C.M., McClements D.J. Molecular basis of protein functionality with special consideration of cold-set gels derived from heat-denatured whey // Trends in Food Science and Technology. 1998. - Vol. 9 - P. 143-151.

132. Bryant C.M., McClements D.J. Ultrasonic spectrometry study of the influence of temperature on whey protein aggregation // Food Hydrocolloids.- 1999.-Vol. 13-P. 439-444.

133. Bryant C.M., McClements D.J. Influence of xanthan gum on physical characteristics of heat-denatured whey protein solutins and gels // Food Hydrocolloids. 2000. - Vol. 14 - P. 383-390.

134. Buser W., Erbersdobler H.F. Determination of fiirosine by gas-liquid chromatography // Journal of Chromatography. 1985. - Vol. 346 - P. 363368.

135. Cantor C.R., Schimmel P.R. Biophysical Chemistry. Part II: Techniques for the Study of Biological Structure and Function. W.H. Freeman & Company, San Francisco, 1980. - 846 p.

136. Chanamai R., Hermann N., McClements D.J. Ultrasonic spectroscopy study of flocculation and shear-induced floe disruption in oil-in-water emulsions // Journal of Colloid and Interface Science. 1998. - Vol. 204 - P. 268-276.

137. Chanamai R., McClements D.J. Comparison of gum arabic, modified starch, and whey prorein isolate as emulsifiers: Influence of pH, CaC12 and temperature // Journal of Food Science. 2002. - Vol. 67(1). - P. 120-125.

138. Chandraseckhar S., Elbert D.D. The stability of viscous flow between rotating cylinders // Proceedings of the Royal Society. 1962. - Vol. 268 - P. 145-152.

139. Chervinsky A., Lorens D. Decay of turbulent axisymmetrical free flow with rotation // Transactions of American Society of Mechanical Engineering. -1967.-Vol. 34-P. 806-812.

140. Clarck A.H., Lee-Tufnell C.D. Gelation of globular proteins, in Functional Properties of Food Micromolecules, J.R. Mitchell, D.A. Ledward, Editors. -Elsevier, London, 1986. P. 203-272.

141. Clark D.C., et ah The formation and stabilization of protein foams, in Foams: Physics, Chemistry and Structure, A.J. Wilson, Editor. Springer-Verlag, New York, 1989. - P. 55-68.

142. Corbin E.A., Whittier E.O. The composition of milk, in Fundamentals of Dairy Chemistry, B.H. Webb, A.H. Johnson, Editors. AVI, Westport, 1965.-P. 1-36.

143. Corzo N., et al. Changes in furosine and proteins of UHT-treated milks stored at high ambience temperatures // Zeitschrift fuer Lebensmittel Untersuchung und Forschung. 1994. - Vol. 193 - P. 119-122.

144. Corzo N., et al. Ratio of lactulose to furosine as indicator of quality of commercial milks // Journal of Food Protection. 1994. - Vol. 57 - P. 737739.

145. Dalgleish D.G., Dickinson E., Whyman R.H. Ionic strength effects on the electrophoretic mobility of casein-coated polystyrene latex particles // Journal of Colloid and Interface Science. 1985. - Vol. 108 - P. 174-179.

146. Dalgleish D.G., Leaver J. Possible conformations of milk proteins adsorbed on oil/water interface // Journal of Colloid and Interface Science. 1991. -Vol. 141-P. 88-94.

147. Dalgleish D.G. Food emulsions, in Emulsions and Emulsion Stability, J. Sjoblom, Editor. Marcel Dekker, New York, 1996. - P. 32-54.

148. Damodaran S. Amino acids, peptides and proteins, in Food Chemistry, O.R. Fennema, Editor. Marcel Dekker, New York, 1996. - P. 321-429.

149. Dannenberg F., Kessler H.-G. Reaction kinetics of the denaturation of whey proteins in milk// Journal of Food Science. 1988. - Vol. 53 - P. 258-263.

150. Das K.P., Kinsella J.E. Stability of food emulsions: Physicochemical role of protein and nonprotein emulsifiers // Advances in Food and Nutrition Research. -1990. Vol. 34 - P. 81-201.

151. Davidson L.A., Loennerdal B. Specificity of the intestinal lactoferrin receptor, in Milk Proteins: Nutritional, Clinical, Functioanl and Technological Aspects, C.A.B.a.E. Schlimme, Editor. Springer, New York, 1988.-p. 76-82.

152. Delgado Т., et al. Determination of furosine in milk samples by ion-pair reversed phase liquid chromatography // Chromatographia. 1992. - Vol. 33 -P. 374-376.

153. Demetriades K., McClements D.J. Physical properies of whey protein stabilized emulsion as related to pH and NaCl // Journal of Food Science.1997. Vol. 62(2). - P. 342-347.

154. Demetriades K., Coupland J.N., McClements D.J. Physical properies of whey protein stabilized emulsion as affected by heating and ionic strength // Journal of Food Science. 1997. - Vol. 62(3). - P. 462-467.

155. Demetriades K., McClements D.J. Influence of pH and heating on physicochemical properties of whey protein-stabilized emulsions containing nonionic surfactant // Journal of Agricultural Food Chemistry. 1998. - Vol. 46. - P. 3936-3942.

156. Desrosiers Т., et al Estimation of lysine damage in heated whey proteins by furosine determinations in conjuction with the digestion cell technique //

157. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 1989. - Vol. 37 - P. 13851391.

158. Dickinson E., Stainsby G. Colloids in Foods. Applied Science Publishers, London, 1982. - 553 p.

159. Dickinson E. Protein adsorption at liquid interfaces and the relationship to foam stability, in Foams: Physics, Chemistry and Structure, A.J. Wilson, Editor. Springer-Verlag, New York, 1989. - P. 39-53.

160. Dickinson E. Introduction to Food Colloids. Oxford University Press, Oxford, 1992.-207 p.

161. Dickinson E., Hunt J.A., Home D.S. Calcium-induced flocculation of emulsions containing adsorbed (3-casein or phosvitin // Food Hydrocolloids. 1992.-Vol. 6-P. 359-370.

162. Dickinson E. Structure and composition of adsorbed protein layers and the relation to emulsion stability // J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1992. - Vol. 88 - P. 2973-2983.

163. Dickinson E. Protein-stabilized emulsions // Journal of Food Engineering. -1994. Vol. 22 - P. 59-74.

164. Dickinson E., McClements D.J. Advances in Food Colloids. Blackie, Glasgow, UK, 1995.- p.

165. Dickinson E. Properties of emulsions stabilized with milk proteins: Overview of some recent developments // Journal of Dairy Science. 1997. -Vol. 80-P. 2607-2619.

166. Dickinson E. Stability and rheological implications of electrostatic milk protein-polysaccharide interactions // Trends in Food Science and Technology. 1998. - Vol. 9 - P. 347-354.

167. Ding C.H., Chang T.C. Detection of reconstituted milk in fresh milk // Journal of the Chinese Agricultural Chemistry Society. 1986. - Vol. 24 - P. 406-411.

168. Doi E. Gels and gelling of globular proteins // Trends in Food Science and Technology. 1993. - Vol. 1 - P. 1-5.

169. Doxastakis G. Milk Proteins, in Food Emulsijiers, G. Charalambous, G. Doxastakis, Editors. Elsevier Science Publishers B.V., Amsterdam, 1989. - P. 9-62.

170. Dufour E., Riaublanc A. Potentiality of spectroscopic methods for the characterization of daiiy products. I. Front-face fluorescence study of raw, heated and homogenized milks // Lait. 1997. - Vol. 77 - P. 657-670.

171. Dufour E., et al. Phase transition of triglycerides during semi-hard cheese ripening // International Daily Journal. 2000. - Vol. 10 - P. 81-93.

172. Enriquez L.G., Flick G.J. Marine colloids, in Food Emulsijiers, G. Charalambous, G. Doxastakis, Editors. Elsevier Science Publishers B.V., Amsterdam, 1989. - P. 235-334.

173. Enriquez L.G., et al. Plant and microbial food gums, in Food Emulsijiers, G. Charalambous, G. Doxastakis, Editors. Elsevier Science Publishers B.V., Amsterdam, 1989. - P. 335-416.

174. Fairley P., McClements D.J., Povey M.J.W. Ultrasonic characterization of aerated foodstuffs, in Ultrasonic International Conference Proceedings. 1991.

175. Fairley P., Ultrasonic characterization of aerated foods. University of Leeds, UK, 1993 . - 79 p.

176. Ferreira M., Behringer R., Jost R. Instrumental method for characterizing protein foams // Journal of Food Science. 1995. - Vol. 60 - P. 90-93.

177. Friedmann M. Food browning and its prevention: an overview // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 1996. - Vol. 44 - P. 631-653.

178. Gaonkar A.G. Ingredient Interactions: Effects on Food Quality. Marcel Dekker, New York, 1995. - 453 p.

179. Genot C., et al Front-face fluorescence applied to structural studies of proteins and lipid-protein interactions of visco-elastic food products. 2. Application to wheat gluten // Sciences des Aliments. 1992. - Vol. 12 - P. 687-704.

180. Genot C., et al Front-face fluorescence applied to structural studies of proteins and lipid-protein interactions of visco-elastic food products. 2. Application to wheat gluten // Sciences des Aliments. 1992. - Vol. 12 - .

181. German G.V., O'Neil Т.Е., Kinsella J.E. Film forming and foaming behaviour of food proteins // Journal of American Oil Chemists Society. -1985.-Vol. 62-P. 1358-1365.

182. German G.V., McCarthy M.J. Stability of aqueous foams: analysis using magnetic resonance imaging // Journal of Agriculture and Food Chemistry. -1989.-Vol. 37-P. 1321-1326.

183. Glicksman M. Functional properties of food hydrocolloids, in Food Hydrocolloids, M. Glicksman, Editor. CRC Press, Boca Raton, FL, 1982. -P. 47-99.

184. Gotham S., Fryer P.G., Pritchard A.M. P-Lactoglobulin denaturation and aggregation reactions and fouling deposit formation: a DSC study // International Journal of Food Science and Technology. 1992. - Vol. 27 - P. 313-327.

185. Guanaurd G.C., Uberall H. Resonance theory of bubbly liquids // Journal of the Acoustical Society of America. 1982. - Vol. 71 - P. 282-294.

186. Hailing P. Protein stabilized foams and emulsions // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 1981. - Vol. 21 - P. 155-170.

187. Hamaker H.C. The London-van der Waals attraction between spherical particles // Physica (Amsterdam). 1937. - Vol. 4 - P. 1058-1072.

188. Harrison G., Barlow A.J. Dynamic viscosity measurements // Methods of Experimental Physics. 1981. - Vol. 19 - P. 137-178.

189. Henle Т., Walter H., Klostermeyer H. Evalution of the extent of the early Maillard reaction in milk by direct measurements of the Amadori-product lactuloselysine // Zeitschrift fuer Lebensmittel Untersuhung und Forschung. 1991. - Vol. 193 -P-119-122^

190. Henle Т., Zehetner G., Klostermeyer H. Fast and sensitive determination of furosine // Zeitschrift fuer Lebensmittel Untersuhung und Forschung. 1995. -Vol. 200-P. 235-237.

191. Hermansson A.-M. Gel structure of food biopolymers, in Functional Properties of Food Micromolecules> J.R. Mitchell, D.A. Ledward, Editors. -Elsevier, London, 1988. P. 25-40.

192. Hiemenz P.C. Principles of Colloid and Surface Chemistry. 2 ed. Marcel Dekker, New York, 1986. -815 p.

193. Hillier R.M., Lyster R.L.J. Whey protein denaturation in heated milk and cheese whey // Journal of Dairy Research. 1979. - Vol. 46 - P. 95-102.

194. Hongsprabhas P., Barbut S. Ca^+ induced gelation of preheated whey protein isolate: effects of preheating // Food Research International. 1996. -Vol. 29-P. 135-139.

195. Hongsprabhas P., Barbut S. Protein and salt effects on Ca2+ induced cold gelation of whey protein isolate // Journal of Food Science. 1997. - Vol. 62 - P. 382-385.

196. Huffman L.M. Processing whey protein for use as a food ingredient // Food Technology. 1996. - (2). - P. 49-52.

197. Hunt J.A., Dalgleish D.G. Effect of pH on the stability and surface composition of emulsions made with protein isolate // Journal od Agricultural Food Chemistry. 1994. - Vol. 42 - P. 2131-2135.

198. Hunter R.J. Zeta Potential in Colloid Science: Principles and Application. -Academic Press, London, 1981. 386 p.

199. Hunter R.J. Foundations of Colloid Science. Vol. 1. Oxfrord University Press, Oxford, 1986. - 674 p.

200. Hunter R.J. Introduction to Modern Colloid Science. Oxfrord Science Publications, Oxford, 1993.-291 p.

201. Israelachvilli J.N. Intermolecular and Surface Forces. 2 ed. Academic Press, London, 1992. - 380 p.

202. Javanaud C. Application of ultrasound to food systems // Ultrasonics. -1988.-Vol. 26-P. 117-123.

203. Jayme M.L., Dunstan D.E., Gee M.L. Zeta potentials of gum arabic stabilized oil in water emulsions // Food Hydrocolloids. 1999. - Vol. 13 - P. 459-465.

204. Jaynes E.N. Applications in the food industry. II, in Encyclopedia of Emulsion Technology, P. Becker, Editor. Marcel Dekker, New York, 1983.-P. 123-186.

205. Jelen P. Heat coagulability of whey proteins in acidic conditions, in Milk Proteins: Nutritional, Clinical, Functioanl and Technological Aspects, C.A. Barth, E. Schlimme, Editors. Springer, New York, 1988. - P. 242-249.

206. Jou K.D., Нафег W.J. Effect of disaccharides on the thermal properties of whey proteins determined by differential scanning calorimetry (DSC) // Milchwissenshaft. 1996. - Vol. 51 - P. 509-512.

207. Ju Z., Kilara A. Effects of preheating properties of aggregates and of cold-set gels of whey protein isolate // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 1998. - Vol. 46 - P. 3604-3608.

208. Kang K.S., Pettitt D.J. Xanthan, gellan, welan, and rhamsan, in Industrial Gums, R.L. Whistler, J.N. BeMiller, Editors. Academic Press, San Diego, 1993.-P.341-397.

209. Kay H.D., Graham W.R. The phosphatase test for pasteurized milk // Journal of Dairy Research. 1935. - Vol. 6 - P. 191-203.

210. Keowmaneechai E., McClements D J. Effect of СаСЬ and KC1 on physiochemical properties of model nutritional beverages based on whey protein stabilized oil-in-water emulsions // Journal of Food Science. 2002. -Vol. 67-P. 665-671.

211. Keyes S.C., Hegarty P.V.J. Effect of differential heat treatments on protein quality of casein and lactalbumin // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 1979. - Vol. 27 - P. 1405-1407.

212. Kinsella J.E. Functional properties of proteins in foods: a survey // CRC Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 1976. - Vol. 7 - P. 219-280.

213. Kinsella J.E. Milk proteins: physical and functional properties // CRC Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 1984. - Vol. 21 - P. 197-262.

214. Kinsella J.E. Protein modification: effects on functional properties and digestibility, in Milk Proteins: Nutritional, Clinical, Functioanl and Technological Aspects, C.A. Barth, E. Schlimme, Editors. Springer, New York, 1988.-P. 179-191.

215. Kinsella J.E., Whitehead D.M. Proteins in whey: chemical, physical and functional properties // Advances in Food and Nutrition Research. 1989. -Vol. 33 - P. 343-438.

216. Kiosseoglou V.D. Egg proteins, in Food Emulsifiers, G. Charalambous, G. Doxastakis, Editors. Elsevier Science Publishers B.V., Amsterdam, 1989. -P. 63-91.

217. Kokini J.L., Eads Т., Ludesher R.D. Research needs on the molecular basis for food functionality // Food Technology. 1993. - Vol. 47(3). - P. 36S-39S.

218. Koziol J. Fluorometric analyses of riboflavin and its coenzymes, in Methods in Enzymology: Vitamins and Coenzymes, D.B. McCormic, L.D. Wright, Editors. Academic Press, London, 1971. - P. 253-285.

219. Krog N.J. Food emulsifiers and their chemical and physical properties, in Food Emulsions, K. Larsson, S.E. Friberg, Editors. Marcel Dekker, New York, 1990.-P. 127-180.

220. Kulmyrzaev A.A., Cancelliere C., McClements D.J. Characterization of aerated foods using ultrasonic reflectance spectroscopy // Journal of Food Engineering. 2000. - Vol. 46 - P. 235-241.

221. Kulmyrzaev A., Chanamai R., McClements D.J. Influence of pH and CaCl2 on the stability of dilute whey protein stabilized emulsions // Food Research International. 2000. - Vol. 33 - P. 15-20.

222. Kulmyrzaev A., Silvestre M.P.C., McClements D.J. Rheology and stability of whey protein stabilized emulsions with high СаСЬ concentrations // Food Research International. 2000. - Vol. 33 - P. 21-25.

223. Kulmyrzaev A., Bryant C., McClements D.J. Influence of sucrose on the thermal denaturation, gelation, and emulsion stabilization of whey proteins // Journal of Agricultural Food Chemistry. 2000. - Vol. 48 - P. 1593-1597.

224. Kulmyrzaev A., Cancelliere C., McClements D J. Influence of sucrose on cold gelation of heat-denatured whey protein isolate // Journal of the Science of Food and Agriculture. 2000. - Vol. 80 - P. 1314-1318.

225. Kulmyrzaev A.A., Dufour E. Determination of lactulose and furosine in milk using front-face fluorescence spectroscopy // Lait. 2002. - Vol. 82 - P. 725-735.

226. Labin-Goldscher R., Edelstein S. Calcium citrate: A revised look at calcium fortification // Food Technology. 1996. - (6). - P. 96-98.

227. Lacowicz J.R. Protein fluorescence, in Principles of Fluorescence Spectroscopy, J.R. Lacowicz, Editor. Plenum Press, New York, 1983. - P. 341-389.

228. Lakowicz J.R. Principles of Fluorescence Spectroscopy. 3 ed. Plenum Press, New York, 1986. - 496 p.

229. Law A. J.R. Heat denaturation of bovine, caprine and ovine whey proteins // Milchwissenschaft. 1995. - Vol. 50 - P. 384-388.

230. Le Henaff S., et al. Study of the formation of whey protein-xanthan complexes // Journal of Dairy Science. 1997. - Vol. 80 (SI) - P. 103.

231. Leblanc L., Dufour E. Monitoring the identity of bacteria using their intrinsic fluorescence // FEMS Microbiology Letters. 2002. - Vol. 211 - P. 147-153.

232. Ledward D.A. Gelation of gelatin, in Functional Properties of Food Micromolecules, J.R. Mitchell, D.A. Ledward, Editors. Elsevier, London, 1986.-P. 171-201.

233. Lee J.C., Timasheff S.N. The stabilization of proteins by sucrose // Journal of Biological Chemistiy. -1981. Vol. 256 - P. 7193-7201.

234. Levieux D. Heat denaturation of whey proteins: comparative studies with physical and immunological methods // Annales de Recherche Veterinaire. -1980.-Vol. 11 P. 89-97.

235. Levieux D. Dosage des IgG du lait de vache par immunodifusion radiale semi-automatisee, pour la detection du colostrum, des lait de mammite ou de fin de gestation. I. Mise au point du dosage // Lait. 1991. - Vol. 71 - P. 327337.

236. Lewellen W.S. A solution for threedimensional vortex flow with strong circulation //Journal of Fluid Mechanics. 1962. - Vol. 14 - P. 420-432.

237. Li-Chan E., et al Stability of bovine immunoglobulins to thermal treatment and processing // Food Research International. 1995. - Vol. 28 - P. 9-16.

238. Long R.R. A vortex in an infinite viscous fluid // Journal of Fluid Mechanics. -1961. Vol. 11 - P. 611-624.

239. Luyten H., van Vliet T. Influence of a filler on the rheological and fracture properties of food materials, in Rheology of Foods, Pharmaceutical and Biological Materials wit General Rheology, R.E. Carter, Editor. Elsevier, London, 1990. - P. 43-56.

240. Luyten H., van Vliet Т., Kloek W. Sedimentation in aqueous xanthan+galactomannan mixtures, in Food Polymers, Gels and Colloids, E. Dickinson, Editor. Royal Society of Chemistry, Cambridge, 1991. - P. 527530.

241. Mackrodt P.A. Stability of Hagen-Poiseuille flow with superimposed rigid rotation // Journal of Fluid Mechanics. 1976. - Vol. 73 - P. 153-164.

242. Malkki Y. Research needs and priorities in food technology // Lebensmittel Wissenschaft und Technologie. 1988. - Vol. 21 - P. 71-75.

243. Mancini G., Carbonara A.O., Heremans G.F. Immunochemical quantitation of antigens by single radial immunodiffusion // Immunochemistry. 1965. -Vol. 2 - P. 235-254.

244. Manji В., Kakuda Y. Thermal denaturation of whey proteins in skim milk // Journal of Canadian Institute of Food Science and Technology. 1986. -Vol. 19-P. 163-166.

245. Mason W.P., et al. Mechanical properties of long chain molecule liquids at ultrasonic frequencies // Physics Review. 1948. - Vol. 73 - P. 1074-1091.

246. Mazerolles G., et al Infrared and fluorescence spectroscopy for monitoring protein structure changes during cheese ripening // Lait. 2001. - Vol. 81 - P. 509-527.

247. McClements D.J., Fairley P. Ultrasonic pulse echo reflectometer // Ultrasonics. -1991. Vol. 29 - P. 58-62.

248. McClements D.J. Ultrasonic characterization of emulsions and suspensions // Advances in Colloid and Interface Science. 1991. - Vol. 37 - P. 33-72.

249. McClements D.J., Fairley P. Frequency scanning ultrasonic pulse echo reflectometer // Ultrasonics. 1992. - Vol. 30 - P. 403-405.

250. McClements D.J., Keogh M.K. Physical properties of cold-setting gels formed from heat-denatured whey protein isolate // Journal of the Science of Food and Agriculture. 1995. - Vol. 69 - P. 7-14.

251. McClements D.J. Advances in the application of ultrasound in food analysis and processing // Trends in Food Science and Technology. 1995. - Vol. 6 -P. 293-299.

252. McClements D.J. Principles of ultrasonic droplet size determination in emulsions // Langmuir. 1996. - Vol. 12 - P. 3454-3461.

253. McClements D.J. Ultrasonic characterization of foods: principles, methods and applications // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 1997. -Vol. 37 - P. 1-46.

254. McClements D.J. Food Emulsions Principles, Practice and Techniques. -CRC Press, Boca Raton, 1999. - 378 p.

255. McDowell L.R. Minerals in Animal and Human Nutrition. Academic Press, San Diego, CA, 1992. - 524 p.

256. Miles C.A., Shore D., Langley K.R. Attenuation of ultrasound in milks and creams // Ultrasonics. 1990. - Vol. 28 - P. 394-400.

257. Molina-Bolivar J.A., Ortega-Vinuesa J.L. How proteins stabilize colloidal particles by means of hydration forces // Langmuir. 1999. - Vol. 15 - P. 2644-2653.

258. Monahan F.J., McClements D.J., German J.B. Effects of heating on the physical properties of whey protein isolate stabilized emulsions // Journal of Food Science. 1996. - Vol. 61 - P. 504-509.

259. Montilla A., et al Correlation between lactulose and furosine in UHT-heated milk//Journal of Food Protection. 1996. - Vol. 59 - P. 1061-1064.

260. Morr С. V. Food emulsifiers from waste products-derived proteins, in Food Emulsifiers, G. Charalambous, G. Doxastakis, Editors. Elsevier Science Publishers B.V., Amsterdam, 1989. - P. 205-223.

261. Morris V.J. Gelation of polysaccharides, in Functional Properties of Food Macromolecules, J.R. Mitchell, D. A. Ledward, Editors. Elsevier, London, 1986.-P. 121-170.

262. Morris V.J. Designing polysaccharides for synergistic interactions, in Gums and Stabilizers for the Food Industry, G.O. Phillips, P. A. Williams, D. A. Ledward, Editors. IRL Press, Oxford, 1992. - P. 161-172.

263. Mortor B.R. The strength of vortex and swirling core flow // Journal of Fluid Mechanics. 1969. - Vol. 38 - P. 315-333.

264. Mulvihill D.M., Kinsella J.E. Gelation characteristics of whey proteins and P-lactoglobulin // Food Technology. 1987. - Vol. 41 - P. 102-111.

265. Mulvihill D.M., Donovan M. Whey proteins and their thermal denaturation-a review // Irish Journal of Food Science and Technology. 1987. - Vol. 11-P. 43-75.

266. Mulvihill D.M., Kinsella J.E. Gelation of P-lactoglobulin: effects of sodium chloride and calcium chloride on the rheological and structural properties of gels // Journal of Food Science. 1988. - Vol. 53 - P. 231-236.

267. Mulvihill D.M. Production, functional properties and utilization of milk protein products, in Advanced Dairy Chemistry. 1. Proteins, P.F. Fox, Editor. Elsevier Applied Science, London, 1992. - P. 369-404.

268. Napper D.H. Polymeric Stabilization of Colloidal Dispersions. Academic Press, New York, 1983. - 254 p.

269. Nienhaus A. The industry's interest in protein research, in Milk Proteins l Nutritional, Clinical, Functioa.nl and Technological Aspects, C.A. Barth, E. Schlimme, Editors. Springer, New York, 1988. - P. 5-6.

270. Norde W., Lyklema J. Why proteins prefer interfaces // J. Biomater. Sci. Polymer Ed. 1991. - Vol. 2 - P. 183-202.

271. Oseen C. W. Hidrodynamik. Leipzig, 1927. - 204 p.

272. Parker N.S. Properties and functions of stabilizing agents in food emulsions // CRC Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 1987. - Vol. 25 - P. 285-315.

273. Parsegien V.A., Rand R.P., Rau D.C. Macromolecules and water: probing with osmotic stress // Methods of Enzimology. 1995. - Vol. 259 - P. 43-94.

274. Paulsson M., Dejmek P. Rheological properties of heat-induced whey protein gels, in Milk Proteins: Nutritional, Clinical, Functioanl and Technological Aspects, C.A. Barth, E. Schlimme, Editors. Springer, New York, 1988.-P. 174-177.

275. Peleg M. The basics of solid food rheology, in Food Texture, H.R. Moskowitz, Editor. Marcel Dekker, New York, 1987. - P. 3-33.

276. Pellegrino L., Noni I., Resmini P. Coupling of lactulose and furosine indices for quality evaluation of sterilized milk // International Dairy Journal. -1995. Vol. 5 - P. 647-659.

277. Pettitt D. Xanthan gum, in Food Hydrocolloids, M. Glicksman, Editor. -CRC Press, Boca Raton, 1982. P. 127-149.

278. Phillips M.C. Protein conformation at ligand interfaces and its role in stabilizing emulsions and foams // Food Technology. 1981. - Vol. 35 - P. 50-57.

279. Phillips L.G., Whitehead D.M., Kinsella J.E. Structure-function properties of food proteins. Academic Press, San Diego, CA, 1994. - 332 p.

280. Piccirelly R, Litovitz T.A. Ultrasonic shear and compressional relaxation in liquid glycerol // Journal of the Acoustical Society of America. 1957. - Vol. 29-P. 1009-1020.

281. Povey M.J.W., McClements D.J. Ultrasonics in food engineering: Part I. Introduction and experimental methods // Journal of Food Engineering. -1988.-Vol. 8-P. 217-245.

282. Povey M.J.W. Ultrasonics of Foods // Contemporary Physics. 1998. - Vol. 39-P. 467-478.

283. Rendel D. Fluorescence and Phosphorescence Spectroscopy. Wiley, Chichester, UK, 1987. - 419 p.

284. Resimni P., Pellegrino L., Batelli G. Accurate quantification of furosine in milk and dairy products by a direct HPLC method // Italian Journal of Food Science. 1990. - Vol. 3 - P. 173-183.

285. Ribadeau-Dumas B. Structure and variability of milk proteins, in Milk Proteins: Nutritional, Clinical, Functioanl and Technological Aspects, C.A. Barth, E. Schlimme, Editors. Springer, New York, 1988. - P. 112-123.

286. Rizvi S.S.H., et al. Research needs in food engineering, processing, and packaging // Food Technology. 1993. - Vol. 47(3). - P. 26S-35S.

287. Roff C.F., Foegeding E.A. Dicationic-induced gelation of pre-denatured whey protein isolate // Food Hydrocolloids. 1996. - Vol. 10 - P. 193-198.

288. Rosenhead L. Laminar Boundry Layers. Clarendon Press, Oxford, 1963. -687 p.

289. Sanchez C., et al. Rheology of whey protein isolate-xanthan mixed solutions and gels. Effect of pH and xanthan concentration // Nahrung. 1997. - Vol. 41 - P. 336-343.

290. Sand R.E. Nomenclature and structure of carbohydrate hydrocolloids, in Food Hydrocolloids, M. Glicksmann, Editor. CRC Press, Boca Raton, 1982.-P. 19-46.

291. Schmitt C., et al. Structure and technofunctional properties of protein-polysaccharide complexes: a review // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 1997. - Vol. 38 - P. 689-753.

292. Schulman S.G. Fluorescence and Phosphorescence Spectroscopy: Physicochemical Principles and Practice. 1 ed. Pegamon Press, Oxford, 1977.-288 p.

293. Schulz-Lell G., et al. Can lactoferrin suplementation improve the availability of iron from milk, in Milk Proteins: Nutritional, Clinical, Functioanl and Technological Aspects, C.A. Barth, E. Schlimme, Editors. Springer, New York, 1988.-P. 105-107.

294. Scrimshaw N.S. Iron deficiency // Science of America. 1991. - Vol. 265(1). - P. 46-52.

295. Shankar P.M., Krishna P.D., Newhouse V.L. Subharmonic backscattering from ultrasound contrast agents // Journal of the Acoustical Society of America. 1999. - Vol. 106 - P. 2104-2110.

296. Shoemaker C.F., Lewis Y.I., Tamura M.S. Instrumentation for rheological measurements of foods // Food Technology. 1987. - (3). - P. 80-84.

297. Silberman E. Sound velocity and attenuation in bubbly mixtures measured in standing wave tubes // Journal of the Acoustical Society of America. 1957. -Vol. 29-P. 925-935.

298. Silvestre M.P.C., Decker E., McClements D.J. Influence of copper on the stability of whey protein stabilized emulsion // Food Hydrocolloids. 1999. -Vol. 13-P. 419-424.

299. Sinoda K., Kunieda H. Phase properties of emulsions: PIT and HLB, in Encyclopedia of Emulsion Technology, P. Becher, Editor. Marcel Dekker, New York, 1983. - P. 337-367.

300. Sivakesava S., Irudayaraj J. Classification of simple and complex sugar adulterants in honey by mid-infrared spectroscopy // International Journal of Food Science and Technology. 2002. - Vol. 37 - P. 351-360.

301. Sloan A.E., Stiedemann M.K. Food fortification: From public-health solution to contemporary demand // Food Technology. 1996. - (6). - P. 100-108.

302. Slutsky L.J. Ultrasonic chemical relaxation spectroscopy // Methods of Experimental Physics. 1981. - Vol. 19 - P. 179-235.

303. St. Angelo A.J., Vercellotti J.R. Phospholipids and fatty acid esters of alcohols, in Food Emulsifiers, G. Charalambous, G. Doxastakis, Editors. -Elsevier Science Publishers B.V., Amsterdam, 1989. P. 417-448.

304. Stading M., Hermansson A.-M. Large deformation properties of P-lactoglobulin gel structures // Food Hydrocolloids. 1991. - Vol. 5 - P. 339352.

305. Stading M., Langton M., Hermansson A.-M. Inhomogeneous fine-stranded P-Iactoglobulin gels // Food Hydrocolloids. 1992. - Vol. 6 - P. 455-470.

306. Stading M., Langton M., Hermansson A.-M. Microstructure and rheological behaviour of particulate P-lactoglobulin gels // Food Hydrocolloids. 1993. -Vol. 7-P. 195-212.

307. Stokke B.T., et al. The molecular size and shape of xanthan, xylinan, bronchial mucin, alginate, and amylose as revealed by electron microscopy // Carbohydrate Research. 1997. - Vol. 160 - P. 13-28.

308. Swaisgood H.E. Chemistry of milk protein, in Developments in Dairy Chemistry, P.F. Fox, Editor. Elsevier Applied Science Publishers, London, 1982.-P. 1-59.

309. Swaisgood H.E. Structural changes in milk proteins, in Milk Proteins: Nutritional, Clinical, Functioanl and Technological Aspects, C.A. Barth, E. Schlimme, Editors. Springer, New York, 1988. - P. 192-210.

310. Swaisgood H.E. Characteristics of milk, in Food Chemistry, G.R. Fennema, Editor. Marcel Dekker, New York, 1996. - P. 841-878.

311. Syrbe A., Bauer W.J., Klostermeyer H. Polymer science concepts in dairy systems-an overview of milk protein and food hydrocolloid interaction // International Dairy Journal. 1998. - Vol. 8 - P. 179-193.

312. Szuhaj B.F., Sipos E.F. Food emulsifiers from the soybean, in Food Emulsifiers, G. Charalambous, G. Doxastakis, Editors. Elsevier Science Publishers B.V., Amsterdam, 1989. - P. 113-186.

313. Tadros T.F., Vincent B. Emulsion stability, in Encyclopedia of Emulsion Technology, P. Becher, Editor. Marcel Dekker, New York, 1983. - P. 129285.

314. Talbot L. Laminar swirling pipe flow // Journal of Applied Mechanics. -1954.-(21).-P. 1-7.

315. Tirelli A., Pellegrino L. Determination of furosine in dairy products by capillary zone electrophoresis: comparison with the HPLC method // Italian Journal of Food Science. 1995. - Vol. 7 - P. 379-385.

316. Vardhanabhuti В., Foegeding E.A. Rheological properties and characterization of polymerized whey protein isolates // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 1999. - Vol. 47 - P. 3649-3655.

317. Vega-Warner A.V., et al. Polyclonal-antibody-based ELISA to detect milk alkaline phosphatase // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2000. -Vol. 48-P. 2087-2091.

318. Walstra P., de Roos A.L. Proteins at air-water and oil-water interfaces: static and dynamic aspects // Food Review International. 1993. - Vol. 9 - P. 503-525.

319. Walstra P. Dispersed systems: basic considerations, in Food Chemistry, G.R. Fennema, Editor. Marcel Dekker, New York, 1996. - P. 95-155.

320. Watanabe K., Nakamura F., Suyama K. Analysis of furosine as an indicator of Lysine residue glycation in milk protein by HPLC // Animal Science and Technology. 1995. - Vol. 66 - P. 293-298.

321. Weaver C.M., et al. Research needs in diet, nutrition, and health I I Food Technology. 1993. - Vol. 47(3). - P. 14-17.

322. Wilbey R.A. Estimating the degree of heat treatment given to milk // Journal of the Society of Dairy Technology. 1996. - Vol. 49 - P. 109-112.

323. Wold J.P., Jorgensen K., Lundby F. Nondestructive measurements of heat-induced oxidation dairy products by fluorescence spectroscopy and imaging // Journal of Dairy Science. 2002. - Vol. 85 - P. 1693-1704.

324. Wong D.W.S., Camirand W.M., Pavlath A.E. Structures and functionalities of milk proteins // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 1996. -Vol. 36 - P. 807-844.

325. Ye A., Singh H. Influence of calcium chloride addition on the properties of emulsions stabilized by whey protein concentrate // Food Hydrocolloids. -2000.-Vol. 14-P. 337-346.

326. Young V.R., Pellett P.L. How to evaluate dietary protein, in Milk Proteins: Nutritional, Clinical, Functioanl and Technological Aspects, C.A. Barth, E. Schlimme, Editors. Springer, New York, 1988. - P. 7-36.