Исследование изменения консистенции продукта при его обработке ультразвуком

Кухто В.А., Нариниянц Т.В. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ КОНСИСТЕНЦИИ ПРОДУКТА ПРИ ЕГО ОБРАБОТКЕ УЛЬТРАЗВУКОМ. Овощи России. – 2019;(2):70-73.

П ри определении качества пищевых продуктов подлежат проверке на соответствие требуемым значениям в действующей на них нормативной документации как физикохимические, так и органолептические показатели, такие как вкус, цвет, аромат, консистенция и внешний вид [1].

Для многих видов консервов, например, пюреобразных продуктов для питания детей раннего возраста (до 9 мес.) приводится характеристика консистенции – «однородный по степени измельчения продукт с тон-коизмельченной гомогенизированной мякотью» [2]. Для детей старше 9 мес. продукт может иметь консистенцию протертой массы.

Требованиями, изложенными в техническом регламенте на соковую продукцию ТР ТС 023/2011 установлено, что соковая продукция для детей раннего возраста должна быть обязательно гомогенизированной.

Согласно ГОСТ Р 53029-2008, термину «Гомогенизирование» дано следующее             определение:

«Гомогенизирование сока и пюре из фруктов [овощей] – технологическая операция интенсивной механической обработки сока с мякотью и пюре из фруктов [овощей] для придания им однородной тонкоизмельченной консистенции за счет повышения степе- ни дисперсности частиц мякоти про- тертых фруктов [овощей] и с целью предупреждения расслаивания» [3].

Чтобы обеспечить требующую консистенцию, продукт подвергают финишированию (т.е. двойному протиранию через сито с диаметром отверстий 0,35-0,4 мм) либо гомогенизированию. Процесс гомогенизации осуществляют на гомогенизаторах различных типов. Основные из них: плунжерные (типа ОГБ, ОГА, ОГМ), используемые в основном для гомогенизации пюреобразных мясных и молочных продуктов, роторно-пульсационные (типа РЗ – КИК) и дисковые, используемые для гомогенизации пюреобразных фруктовых и овощных продуктов и соков с мякотью. Гомогенизирование соков с мякотью проводят на коллоидных мельницах с быстровращающими (до 3000 об/мин) перфорированными корундовыми дисками. Гомогенизация осуществляется за счет возникающих при вращении дисков сил завихрения и кавитации. При установлении в линии 2-х последовательных дисковых мельниц получают продукт с размером частиц около 5 мкм [4].

Тонкоизмельченную массу соков с мякотью можно получить также и применением непрерывно-действующих фильтрующих центрифуг НВШ-350, НГШ-401К-4, в которой продукт под действием центробежной силы

(скорость вращения 250 об/мин) проходит через отверстия диаметром 0,4-0.7 мм [5].

Все эти аппараты обеспечивают получение однородного гомогенного продукта с тонкоизмельченной мякотью.

Однако в последние годы в нашей стране и за рубежом все больше применение получает развитие инновационная теория механикохимических процессов и создается новое оборудование для кавитационной обработки пищевых продуктов (за счет ультразвукового воздействия [6]. При этом, в зависимости от параметров воздействия, можно получить продукт и с измененной природой дисперсионной среды – с кремообразной или гелевой коллоидной структурой [7].

Целью исследования явилось изучение изменения консистенции пюреобразного продукта в зависимости от времени воздействия на него ультразвуком постоянной частоты 21,7 кГц.

Объекты и методы исследований – экспериментальные образцы яблочного пюре, полученного после финиширования прошпаренных светлоокрашенных свежих яблок на протирочной машине через сито с диаметром отверстий 0,4 мм.

Физико-химические показатели определяли по стандартизированным

Таблица 1. Физико-химические показатели яблочного пюре после обработки ультразвуком

Table 1. Physical and chemical indicators of applesauce after processing ultrasound

№ п/п Время воздействия ультразвуком, мин Массовая доля сухого вещества, % ±Δ, % Температура продукта, °С Значение вязкости, сП ±Δ, сП Контроль 11,9 0,05 18…20 4600 50 1 1 12,0 0,05 40 4700 50 2 5 12,2 0,05 55 5100 50 3 10 12,4 0,05 70 5600 50 4 20 13,8 0,05 80 6500 50 методикам. Вязкость пюре определяли на вискозиметре «Брукфельда» (BROOKFIED-SVNCHRO-LECTRIC VISCOMETER, CША) [8].

Результаты

Для выполнения поставленной цели предварительно были изготовлены экспериментальные образцы яблочного пюре из свежих светлоокрашенных яблок по следующей схеме:

Мойка→ шпарка→ протирание на протирочной машине с диаметром отверстий сит 1,2 мм→финиширование через сито с диаметром отверстий 0,4 мм.^подогрев до 95°С^ фасование в стеклянные баночки вместимостью 100 см3→укупоривание→охлаждение до 25°С.

Полученные экспериментальные образцы были подвергнуты обработке ультразвуком с частотой 21,7 кГц, при периодическом воздействии в течение различных периодов времени на ультразвуковом генераторе. Продолжительность воздействия ультразвуком в каждом образце: №1 – в течение 1 мин; №2 – в течение 5 мин; №3 – в течение 10 мин; №4 – в течение 20 мин. В качестве контроля были исследованы образцы пюре, не подвергавшиеся ультразвуковому воздействию.

В образцах, подвергнутых обработке ультразвуком, проводили измерения физико-химических (массовой доли растворимого сухого вещества, температуры и вязкости) и органолептических показателей (вкус, цвет, аромат, консистенция и внешний вид).

В таблице 1 представлены физикохимические показатели яблочного пюре после его обработки ультразвуком с различными периодами воздействия.

Анализ полученных результатов показывает, что с увеличением времени обработки ультразвуком с постоянной частотой 21,7 кГц яблочного пюре все физико-химические показатели повышались пропорционально времени воздействия.

Так, массовая доля сухого вещества в образце №1 (при воздействии 1 мин) составила 12,0%, т.е. изменилась по сравнению с «контрольным» на 0,1%. В образце №2 (при воздействии 5 мин) этот показатель повышался по сравнению с «контрольным» на 0,3%, а с предыдущим образцом №2 – на 0,2%. В образце №3 (при воздействии 10 мин) показатель массовой доли сухого вещества, по сравнению с предыдущим образцом, увеличился также на

0,2%, т.е. пропорционально времени воздействия. В образце №4 (при удвоенном времени воздействия, т.е. 20 мин) по сравнению с предыдущим образцом №3, массовая доля сухого вещества повысилась скачкообразно до значения 13,8%, т.е. на 1,4%.

Значение вязкости в образцах №1, №2, №3 также повышалось пропорционально времени обработки яблочного пюре ультразвуком с той же частотой 21,7 кГц. И только при увеличении времени воздействия до 20 минут вязкость продукта повысилась до значения 6500 сП, т.е. скачкообразно.

В таблице 2 представлены органолептические характеристики образцов яблочного пюре после их обработки ультразвуком при различных периодах обработки.

При оценке органолептических показателей экспериментальных образцов яблочного пюре было выявлено, что у показателя «Вкус» произошло улучшение характеристик (от контрольного образца до образца №3) – от «Свойственного» до «Приятного». В образце №4 во вкусе была более ощутима сладость и аромат «Явно выраженный». При оценке показателя «Консистенция» было установлено, что образец

Таблица 2. Органолептические характеристики экспериментальных образцов яблочного пюре после их обработки ультразвуком Table 2. Organoleptic characteristics of experimental samples of applesauce after ultrasonic treatment

№ п/п	Органолептические характеристики и их оценка в баллах
	Цвет	Вкус	Аромат	Консистенция и внешний вид	Общая оценка
Контроль	Соответствующий	Свойственный, кисло-сладкий, натуральный	Слабо ощутимый	Соответствует финишированному пюре с «зернистой» структурой	4,0
1	Однородный	Подобный контролю	Слабо ощутимый	Консистенция подобная контрольному образцу	4,0-4,1
2	Однородный, соответствующий	Свойственный	Выраженный	Ощущается начальная степень гомогенности при наличии «зернистости»	4,2-4,3
3	Однородный, соответствующий, незначительно посветлевший	Приятный, свойственный	Более выраженный	Однородная гомогенная структура	4.5-4,7
4	Однородный, более светлый	Приятный, сладость более ощутима	Явно выраженный	Тонкоизмельченная кремообразная масса	4,8-4,9

«Контроль» соответствует пюреобразному финишированному продукту с «Зернистой» структурой.

При сравнительной оценке консистенции было установлено, что все обработанные ультразвуком образцы яблочного пюре являются гомогенизированными в большей или меньшей степени. Образец с маркировкой «контроль» – по структуре соответствует пюре, подвергнутому финишированию (протиранию через сито с диаметром отверстий – 0,4 мм), т.е. с проявлением «зернистости» (ощущением наличия частиц мякоти по всей массе). Образец №1 при обработке пюре в течение 1 мин по консистенции практически не отличается от контрольного, т.е. гомогенизация в нём не ощущается. В образце №2 ощущается небольшая гомогенизированность массы продукта при наличии отдельной «зернистости». При обработке пюре ультразвуком в течении 10 мин (образец №3) получена однородная гомогенизированная структура, что соответствует характеристике органолептической оценки гомогенизированных продуктов. Образец №4 представляет собой тонкоизмельченную, кремообразную массу.

Выводы

• 1.    При сравнении образцов №1, №2, №3 и №4 было установлено, что лучшим по консистенции и другим показателям является образец №3, органолептические характеристики которого соответствуют требованиям гомогенизированного пюре в соответствии с ГОСТ 32218-2013 «Консервы на фруктовой основе для питания детей раннего возраста».

• 2.    В образце №4 вязкость увеличилась более значительно по сравнению с предыдущими образцами, что может быть объяснено действием начальной стадии кавитации, т.е. изменением структуры продукта на клеточном уровне.

Заключение

Об авторах:

Федосенко Т.В. – м.н.с. лаб. технологии консервирования

Пацюк Л.К. – вед. н.с. лаб. технологии консервирования

Журавская-Скалова Д.В. – вед. н.с. лаб. качества и безопасности пищевой продукции

Медведева Е.А. – с.н.с. лаб. технологии консервирования

Филиппович В.П. – с.н.с. лаб. процессов и оборудования консервного производства

Кухто В.А. – с.н.с. лаб. процессов и оборудования консервного производства Нариниянц Т.В. – с.н.с. лаборатории технологии консервирования

Fedosenko T.V. – Junior Researcher of lab. of technology of canning

Patsyuk L.K. – Leading researcher of the lab. of canning technology

Zhuravskaya-Skalova D.V. – Leading Researcher of the lab. for food quality and safety

Medvedeva E.A. – Senior researcher of the lab. of canning technology

Filippovich V.P. – Senior researcher of the lab.

of canning manufacturing processes and equipment

Kuhto V.A. – Senior researcher of the lab.

of canning manufacturing processes and equipment

Nariniants T.V. – Senior researcher of the lab. of canning technology

• • Литература

  • 1.    Пацюк Л.К. Изучение процесса изменения физико-химических показателей продукции за счет применения кавитационной обработки /Л.К. Пацюк, Н.М. Алабина, Л.А. Борченкова, Е.А. Медведева и др.// Материалы научно конференции «Развитие пищевой и перерабатывающей промышленности России: кадры и наука». М., МГУПП, 2017. – С.69-71.

  • 2.    Консервы гомогенизированные для детского питания. Метод определения качества измельчения. ГОСТ 24283-2014.

  • 3.    Процессы переработки фруктов, овощей, грибов, технологические. Термины и определения. ГОСТ Р 53029-2008.

  • 4    Самсонова А.Н. Фруктовые и овощные соки /А.Н.Самсонова, В.Б. Ушева// М, «Агропроииздат»,1990. – С.168-171.

  • 5.    Харченкова О.В. Производство натуральных плодовых соков с мякотью с применением непрерывнодействующих фильтрующих центрифуг /О.В. Харченкова, Е.П. Лященко, Г.А. Клещунова// М., ЦНИИТЭИПищепром, 1981. – С.44.

  • 6.    Федоткин И.Н. Использование кавитации в технологических процессах /И.М. Федоткин, А.Ф. Немчин// Высшая школа: К., 1984. – 68 с.

  • 7.    Петров А.Н. Получение новых продуктов с применением кавитационной обработки/ А.Н. Петров, Н.С. Шишкина, Л.К. Пацюк и др. //Холодильная технология. – №8. – 2017. – С.54-59.

  • 8.    Шрамм Г. Основы практической реологии /Г. Шрамм //раздел: классификация материалов (перевод с английского). М, «Колос», 2003. – С.25-59.

  • 9.    Немчин А.Ф. Новые технологические эффекты тепломассообмена при использовании кавитации /А.Ф.Немчин //Промтехника, 1997. – №6. – С.39-42.

• • References

  • 1.    Patsyuk L.K. The study of the changes in physico-chemical parameters of the products through the use of cavitation treatment /L.K. Patsyuk N.M. Alabin, L.A. Borzenkova, E.A., Medvedev, etc. // Proceedings of the scientific conference "Development of food and processing industry of Russia: people and science". M., MGUPP, 2017. P.69-71.

  • 2.    "Homogenized preserves for baby food. The method for determining the quality of grinding". GOST 24283-2014.

  • 3.    "The processes of processing of fruits, vegetables, mushrooms, technological. Terms and definitions". GOST R 53029-2008.

  • 4    Samsonova A.N. Fruit and vegetable juices /A.N. Samsonov, V.B. Usheva// M., "Agropromizdat", 1990. P.168-171.

  • 5.    Kharchenkova O.V. Production of natural fruit juices with pulp with the use of nepreryvnolityh filtering centrifuges /Kharchenkova O.V., E.P. Lyashchenko, A. Klesunova// M., 1981. P.44.

  • 6.    Fedotkin I.N. The use of cavitation in technological processes / I.M. Fedotkin, A.F. Nemchin // Higher school: K., 1984. 68 p.

  • 7.    Petrov A.N. Obtaining of new products with application of the cavitation treatment/ A. N. Petrov, N. Shishkin, L.K. Patsyuk // Refrigeration technology. No.8. 2017. P.54-59.

  • 8.    Schramm G. the basics of practical rheology /G. Schramm //topic: classification of materials (translation from English). M., 2003. P.25-59.

  • 9.    New technological effects of heat and mass transfer when using cavitation. 1997. No.6. P.39-42.