Сельское хозяйство / 4.Технологии хранения и переработки сельскохозяйственной продукции

К.т.н. Майтаков А.Л., к.т.н. Литвина Е.А.

Кемеровский технологический институт пищевой промышленности

Изучение скорости увлажнения и растворения гранулированного киселя на основе

аронии черноплодной и молочной сыворотки

Сухой гранулированный кисель на основе аронии черноплодной с добавлением молочной сыворотки принадлежит к группе быстрорастворимых продуктов – инстантов. Термин «инстант» применяют к дисперсным продуктам, состоящим из очень мелких частиц и в результате особой обработки растворяющимся или диспергирующимся в жидкости быстрее, чем исходный материал, но не отличающимся от него другими полезными свойствами (например, вкусом, питательностью и т. д.). Продукты «инстант» характеризуются следующими свойствами:

а) увлажняемостью (wettability) - способностью порошка адсорбировать воду на поверхности частичек (увлажняться);

б) погружаемостью (sinakability) - способностью порошка к погружению в воде после увлажнения;

в) диспергируемостью (dispersibility) - способностью частичек порошка распадаться в воде на отдельные зерна;

г) растворимостью (solubility) - способностью порошка к растворению в воде.

Считается, что быстрорастворимые продукты растворяются в воде. В действительности же эти продукты после увлажнения быстро распадаются на очень мелкие частички, которые за короткое время равномерно распределяются в жидкости. При этом создается впечатление, что материал растворяется. На самом же деле растворение может продолжаться еще некоторый промежуток времени или же вообще не иметь места.

Само по себе свойство «инстант»-продуктов определяет способность к равномерному и быстрому увлажнению, т. е. означает, что молекулы жидкости могут быстро «окружить» мелкие частички материала независимо от того, растворяются они на самом деле или же только образуют суспензию. Такого способа определения, с помощью которого можно было бы охарактеризовать все свойства быстрорастворимого порошка в совокупности, не существует. При оценке растворимости не все свойства продукта можно учитывать в одинаковой мере.

Физико-химические свойства быстрорастворимых продуктов в полной мере можно охарактеризовать совокупностью двух основных показателей [1]:

- скоростью увлажнения,

- относительной скоростью растворения

Увлажнение, при котором происходит растекание жидкости по поверхности твердого тела, обусловлено взаимодействием молекул на поверхности раздела трех фаз: твердой, жидкой и газообразной. Скорость увлажнения зависит от скорости движения увлажняющей поверхности жидкости, которая в свою очередь зависит от фракционного состава, влагосодержания увлажняемого материала, температуры увлажнения и т.д.

Нами была изучена зависимость увлажняемой способности (время увлажнения) как самого гранулированного арониевого киселя с добавлением молочной сыворотки, так и непосредственно компонентов входящих в состав продукта (крахмал, сахарная пудра, ферментированный (ФЖА) и неферментированный (НФЖА) жом аронии черноплодной), от температуры жидкой фазы. В качестве увлажняющей среды использовалась вода. Максимальное время ведения эксперимента составило 30 мин., дальнейшее ведение исследования не являлось целесообразным, т.к. гранулированный кисель принадлежит к группе быстрорастворимых продуктов.

Динамика увлажнения изучаемых образцов представлена на рис.1.

20 20 40 60 80 100

Рис.1 Зависимость времени увлажнения от температуры, увлажняющей среды

- гранулированный арониевый кисель с НФЖА

- гранулированный арониевый кисель с ФЖА

- крахмал

- сахарная пудра

Исследования показали, что время увлажнения находится в прямой зависимости от температуры увлажняющей жидкости (воды), т.е. с увеличением температуры увлажняемость материалов увеличивается. Исключение составляет крахмал. С повышением температуры воды до 80ºС происходит «сваривание» крахмала. Порошок превращается в монолитный ком, который имеет глянцевую поверхность, затрудняющую проникновение жидкости.

Наименьшей скоростью увлажнения, среди исследуемых образцов обладает ФЖА и НФЖА. За 30 мин ведения эксперимента высота поднятия слоя жидкости в исследуемых образцах визуально не наблюдалась.

Увлажняемая способность сахарной пудры тоже не велика. Наименьший период увлажнения наблюдался при температуре 100 ⁰С и составил 17 мин.

Периоды увлажнения образцов гранулированного киселя с ФЖА и НФЖА незначительно отличаются друг от друга (табл.1)

Таблица 1

Изменение времени увлажнения образцов гранулированного

арониевого киселя с ФЖА и НФЖА

Температура, ºС	Время увлажнения, мин
	гранулированный кисель с ФЖА	гранулированный кисель с НФЖА
20	5	6
40	3,5	4
60	3	3
80	1	1
100	0,5	0,7

Исследования показали, что на скорость увлажнения влияет не только температура увлажнителя, но и внешняя система полостей (полости между агломератами). Проникновение жидкости происходит тем быстрей, чем больше эквивалентный радиус этой системы. Т.е. чем больше развита пористость внешней системы полостей, тем быстрее происходит увлажнение системы.

Скорость растворения агломератов в первую очередь зависит от структуры их внутренней системы, т.е. от структурного строения отдельных агломератов.

На рис.2 и 3 приведены зависимости скорости растворения сухого гранулированного киселя с ФЖА и НФЖА от диаметра гранул и температуры растворителя. Исследования проводились с применением механического перемешивания до полного растворения продукта и без него.

Из рис.2 можно сделать вывод, что с повышением температуры скорость растворения гранул увеличивается. Кроме того, применение механического перемешивания при растворении агломератов привело к увеличению скорости растворения в среднем до 50%.; растворение образцов гранулированного киселя с ФЖА происходило несколько быстрее, чем образцов с НФЖЛ

Рис.2. Зависимость скорости растворения сухого гранулированного

киселя с ФЖА и НФЖА от температуры растворения с

использованием механического перемешивания и без него:

Для изучения влияния диаметра гранул на скорость растворения использовались образцы гранулированного киселя с ФЖА и НФЖА с размерами фракций: 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 3,5; 4 мм. В качестве растворителя использовалась вода температурой 100ºС.

Основываясь на исследования, можно отметить, что минимум кривой скорости растворения находится в диапазоне меньших размеров агломератов. Поэтому можно сделать вывод, что скорость растворения сухого гранулированного киселя обратно пропорциональна размеру гранул. Кроме того, необходимо отметить, что механическое перемешивание значительно снижает скорость растворения агломератов.

Рис.3. Зависимость скорости растворения сухого гранулированного киселя с ФЖА и НФЖА от его фракционного состава:

1 - гранулированный арониевый кисель с НФЖА;

2 - гранулированный арониевый кисель с ФЖА;

3 - гранулированный арониевый кисель с НФЖА (с перемешиванием);

4 - гранулированный арониевый кисель с ФЖА (с перемешиванием).

Литература

1. Дерней Й. Производство быстрорастворимых продуктов: Пер. с венг. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. – 184 с.