Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Оценка стабильности жировой эмульсии молока

Цель работы: ознакомиться с дисперсными системами пищевой технологии; определить агрегативную устойчивость молочной эмульсии, степень дисперсности жира в ней и эффективность гомогенизации; по полученным результатам сделать вывод о ста­бильности жировой молочной эмульсии.

Дисперсным системам принадлежит важная роль в пищевой технологии. Дисперсные системы гетерогенны и состоят из двух фаз. Одна из них – сплошная, называется дисперсионной средой. Другая – раздробленная и распределенная в первой, называется дисперсной фазой.

Дисперсными системами являются большинство продуктов питания, сырье и полуфабрикаты: хлеб, мука, шоколад, сыры, творог, цельное молоко, сухое молоко, соки, шампанское, пиво и т.п.

Дисперсные системы классифицируются по размерам частиц и агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсной среды (табл. 5).

Эмульсии – неустойчивые системы. Неустойчивость этой системы проявляется в самопроизвольном слиянии капелек дисперсной фазы – коалесценции, что приводит к разрушению эмульсии и разделению ее на два слоя. Устойчивость эмульсиям может придать только третий компонент – стабилизатор или эмульгатор. Роль эмульгатора в образовании устойчивой эмульсии заключается во-первых в том, что он адсорбируется на границе раздела фаз масло-вода и снижает межфазное поверхностное натяжение, т.е. является поверхностно-активным веществом, а во-вторых, концентрируясь на поверхности капелек дисперсной фазы, эмульгатор образует механически прочный слой (пленку). Наличие такой защитной пленки на поверхности частиц дисперсной фазы препятствует их слиянию, т.е. предохраняет эмульсию от коалесценции.

Молоко является типичной природной эмульсией жира в воде- жировая фаза находится в плазме молока в виде мелких капелек (шариков жира) более или менее правильной формы, окруженных защитной липопротеидной оболочкой. Стабильность жировой эмульсии молока можно объяснить следующими факторами. Первым фактором устойчивости является возникновение на поверхности капелек жира электрического заряда, обусловленного присутствием на их поверхности полярных групп (фосфатные группы фосфатидилхолина и др. фосфолипидов, карбоксильные группы, аминогруппы, СООН-группы сиаловой кислоты белковых и углеводных компонентов).

Таблица 5. Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды

Вторым фактором устойчивости эмульсий является созда­ние на границе раздела фаз структурно-механического барьера, обусловленного повышенной вязкостью, механической прочностью и упругостью оболочек жировых шариков.

Таким образом, стабильность жировой эмульсии молока обуславливается термодинамическим и структурно-механическим факторами.

Для обеспечения устойчивости жировой эмульсии молока в процессе выработки молочных продуктов необходимо стремиться сохранить неповрежденными оболочки шариков жира и не снижать степень их гидратации, т.е. сокращать до минимума механические воздействия на дисперсную фазу молока при транспортировке, хранении и переработке, а также широко применять дополнительное диспергирование жира путем гомогенизации. Гомогенизация повышает стабильность жировой эмульсии молока и молочных продуктов, улучшает их консистенцию и вкус, а также способствует лучшей перевариваемости молочного жира организмом человека.

В результате гомогенизации образуются однородные по ве­личине (диаметром около 1 мкм) шарики жира, поверхностное натяжение молока снижается, а вязкость увеличивается.

Присутствие жира в молоке в эмульгированном виде играет важную роль в процессе его усвоения, т.к. употребляемые в пищу жидкие или твердые жиры (растительное масло, животные жиры) в организме, под действием желчи сначала переходят в эмульгированное состояние, а потом усваиваются.

Ход работы:

1. Определение агрегативной устойчивости жировой молочной эмульсии.

Сущность метода заключается в определении процентного отношения нестабильной жировой фазы, находящейся в виде агрегатов жировых шариков, к общему объему нестабильной жировой фазы в эмульсии.

1.1. Подготовка к анализу.

1.1.1 Жировые молочные эмульсии нормализуют обезжиренным молоком или дистиллированной водой до массовой доли жира 2,5 %.

1.1.2. Приготовление рабочих растворов

Приготовление 1-го рабочего раствора. Вскрывают одну упаковку препарата для определения эффективности дис­пергирования жира. Содержимое без потерь высыпают в мерную колбу вместимостью 1000 см, добавляют дистиллированной воды до метки, закрывают пришлифованной пробкой и хорошо перемешивают. Полученный раствор применяют для разведения образцов жировой молочной эмульсии.

Приготовление 2-го рабочего раствора. Приготовление ос­новного раствора красителя. 0,5 г краски кристаллического фио­летового или 1 г краски бромтимолового синего или бромкрезо-лового пурпурового взвешивают с погрешностью ± 0,01 г, сме­шивают со 100 см³ дистиллированной воды.

Растворы ставят в термостат при 37 °С на 24 ч, а затем фильтруют. Основные растворы красителей хранят в банках, защищенных от света, или темного стекла при температуре 6 – 8 °С не более 30 суток.

Приготовление водно-щелочного раствора. 0,076 г гидроксида натрия 0,45 г трилона Б взвешивают с погрешностью ± 0,001 г и вносят в мерную колбу вместимостью 100 см³. Колбу заполняют дистиллированной водой до метки, закрывают пришлифованной пробкой и хорошо перемешивают до полного растворения веществ. Срок хранения водно-щелочного раствора при температуре 19 – 20 °С не более 30 сут.

Второй рабочий раствор готовят следующим образом: к 100 см³ водно-щелочного раствора добавляют 1 см³ основного раствора одного из красителей. Рабочий раствор хранят в емкости из темного стекла при температуре 19 – 20 С не более 30 сут.

1.2. Проведение анализа

1.2.1. Подготовленный образец жировой молочной эмульсии разводят 1-м и 2-м рабочими растворами (красителя) в соотношении 1:3. После тщательного перемешивания отбирают 20 см³ полученной смеси и вносят в молочный жиромер. Оставшуюся часть жиромера заполняют дистиллированной водой в объеме 1,0 – 1,5 см³, т.е. наливают столько, чтобы выделившийся слой недостаточно диспергированной жировой фазы находился в проградуированной части жиромера. Жиромеры переворачивают, ставят в водяную баню при температуре 65 °С, выдерживают 10 мин, после чего центрифугируют в течении 5 мин.

1.2.2.Сразу после остановки центрифуги (без применения тормоза) жиромеры вынимают и не переворачивая отсчитывают по шкале жиромера количество недостаточно диспергированной жировой фазы. Для каждой пробы исследуемого образца делают по два параллельных определения. Находят среднее арифметическое показаний жиромеров. Расхождение между параллельными определениями количества выделившейся недостаточно диспергированной, жировой фазы в жиромере не должно превышать одного малого деления, т.е. 0,1 % по жиромеру.

1.3. Обработка результатов

Подсчитывают индекс стабильности жировой молочной эмульсии в % из следующего соотношения:

ИС = N₁/N₂ ·100

где ИС – индекс стабильности жировой молочной эмульсии, %;

N₁ – количество выделившейся в жиромере фазы эмульсии, разведённой 1-м рабочим раствором, в делениях шкалы молочного жиромера;

N₂ – количество выделившейся в жиромере жировой фазы эмульсии, разведенной 2-м рабочим раствором, в делениях шкалы молочного жиромера.

Количество жировой фазы молочной эмульсии, находящейся в виде агрегатов жировых шариков, находят из следующего уравнения

СА=100 – ИС

где СА – степень агрегации жировых шариков в жировой молоч­ной эмульсии, %.

2. Определение степени дисперсности жира

в молочных продуктах оптическим методом

Оптический метод определения эффективности дисперги­рования жировой фазы распространяется на молоко с. массовой долей жира от 2 до 6% и сливки, нормализованные до массовой доли жира 2 – 6%, гомогенизированные при различных режимах и способах. Метод предназначен для характеристики изменений степени дисперсности жировой фазы в молоке и сливках, в технологическом процессе изготовления которых применяются диспергирующие устройства. Сущность метода заключается в изменении оптической плотности (мутности) образца при двух длинах волн – 400 и 1000 нм. Измерение оптической плотности проводится на предварительно подготовленном образце. Величина отношения оптических плотностей при двух длинах волн (Д₄₀₀/Д₁₀₀₀) характеризует изменение степени дисперсности жировой фазы образца.

2.1. Проведение анализа

2.1.1. Исследованию подвергают молоко и сливки, в технологии изготовления которых применяют диспергирование жира. Из подготовленных образцов молока с массовой долей жира до 6% и сливок, нормализованных до массовой доли жира 2 – 6%, отбирают 0,5 см³ пробы, разводят в соотношении 1:500 дистиллированной водой в мерных колбах вместимостью 250 см³ раствора гидроксида натрия концентрацией 1 моль/дм³. Приготавливают по две параллельные пробы. После тщательного перемешивания выдерживают в течении 10 мин и отбирают для измерения 2 см³ полученной смеси. Её наливают в прямоугольную кювету с длиной оптического пути 10 мм и помещают в рабочий отсек измерительного прибора спектрофотометра (СФ-4, СФ-4А, СФ-16). Измерение оптической плотности образца проводят при двух длинах волн 400 и 1000 нм в диапазоне шкалы прибора от 2,000 до 0,005. Повторение измерений каждой пробы не менее двух. Отклонение между параллельными определениями оптической плотности не должно превышать 0,01 по показаниям прибора.

2.1.2. Определяют показатель степени дисперсности жировой фазы образца по соотношению величин оптических плотностей Д₄₀₀/Д₁₀₀₀.

2.2. Обработка результатов

2.2.1. Расчет среднего диаметра жировых шариков молока приводят по формуле:

d_ср = 2,82 – 2,58 · lg · Д₄₀₀/Д₁₀₀₀

где d_ср – средний диаметр жировых шариков, мкм;

Д₄₀₀/Д₁₀₀₀ – величины оптических плотностей образца при длинах волн 400 и 1000 нм.

2.2.2. Об эффективности диспергирующего воздействия судят по величине соотношения оптических плотностей (Д₄₀₀/Д₁₀₀₀). Руководствуясь таблицей 6.

3. Определение; эффективности гомогенизации

по отстаи­ванию жира.

Сущность метода заключается в определении процентного соотношения нестабильной жировой фазы к общему количеству жировой фазы в эмульсии после выдерживания ее определенное время при установленных условиях.

3.1. Подготовка к анализу

Жировые молочные эмульсии нормализуют до массовой доли жира 2,5 – 3,0 % обезжиренным молоком или дистиллированной водой.

Таблица 6. Взаимосвязь между величиной соотношения оптических плотностей (Д₄₀₀/Д₁₀₀₀) и глубиной диспергирующего воздействия (по степени дисперсности жировой фазы), а также величиной среднего диаметра жировых шариков молока

3.2.Проведение анализа

Подготовленную пробу жировой молочной эмульсии наливают в цилиндры вместимостью 250 см³, закрывают фольгой и выдерживают 24 или 48 ч (в зависимости от стабильности исследуемой пробы) при температуре 6 – 8 °С. Эмульсии более высокой стабильности, например гомогенизированное молоко, выдерживают 48 ч. После истечения времени выдерживания образцов содержимое цилиндра разделяют на два слоя: верхний и нижний. Для этого применяют пипетку вместимостью 2 см³ с надетой резиновой трубкой. Пипетку погружают в цилиндр, зажимая пальцем трубку, чтобы часть верхнего слоя эмульсии не попадала в пипетку, и отбирают сифонным способом нижний слой эмульсии объемом 150 см³ т.е. 60% от общего объема. Массовую долю жира в нижнем слое эмульсии определяют по ГОСТ 5867 – 90.

3.3.Обработка результатов

Показатель стабильности жировой молочной эмульсии или процент отстаивания жира вычисляют по формуле

С = Ж_э – Ж_н / Ж_э – V_н / V_общ · Ж_н · 100

где С – стабильность жировой молочной эмульсии (отстаивание жира в эмульсии), %;

Ж_э – массовая доля жира в эмульсии, %;

Ж_н – массовая доля жира в нижнем (менее жирном) слое эмульсии, %;

V_н – объем нижнего (менее жирного) слоя эмульсии, см³;

V_о6щ – общий объем пробы, размещенной в цилиндре, см³.