Исследование температурных эффектов при термосканировании жиров

Все большую актуальность приобретают проблемы натуральности продуктов и компонентов животного происхождения. Особенно это касается вопросов замены животных жиров на жиры растительного происхождения в различных продуктах. При учете того, что составы этих жиров различны (это должно сказаться на термических эффектах при нагревании и охлаждении) были проведены рекогносцировочные эксперименты. Целью экспериментов было исследование применимости метода термического сканирования для установления различий в составе жиров на основе термических эффектов.

Исследования проводили с использованием специального термосканера, позволяющего учитывать диапазон от –9ºС до +60ºС.

Измерительная ячейка представляла собой цилиндр из материала с высокой теплопроводностью (меди). В цилиндре симметрично относительно центра расположены две ячейки вместимостью 1 мл, в которые помещали исследуемые продукты. На верхнюю плоскость ячейки устанавливали систему термодатчиков, состоящую из трех однотипных термопар. Две термопары погружались в центр ячеек, заполненных исследуемым продуктом. Глубина погружения термопар в продукт составляла 4 мм. Третья термопара измеряла температуру корпуса ячейки.

Вся система термопар подключалась к многоканальному цифровому измерителю температуры и далее транслировалась в ПЭВМ, где формировался файл в формате «Excel». Общий вид установки приведен на рис. 1.

Исследовали температурные эффекты при нагревании и охлаждении образцов жира СОЮЗ 71Э, состоящего из смеси соевого и пальмового жира. Образцом молочного жира служило топленое масло, полученное из высокожирных сливок (из коровьего молока).

Цель эксперимента – выявить различия в температурных эффектах при нагревании и охлаждении продуктов. Вначале проводили охлаждение жиров от комнатной температуры до 5ºС. Далее образцы нагревали до температуры 60ºС. Одновременно исследовали два образца, помещенные в ячейки термоблока.

Калибровку прибора перед началом экспериментов проводили замораживанием дистиллированной воды.

Рис. 1 . Общий вид установки для термосканарования

(справа налево: многоканальный измеритель температуры, термоблок, блок управления нагревом и охлаждением, компьютер)

На рис. 2 приведены графики охлаждения и нагрева жировой композиции СОЮЗ 71Э, состоящей из соевого и пальмового жиров, а на рис. 3 – аналогичные графики для молочного жира.

Термический эффект определяли по величине первой производной изменения температуры образца во времени. При нагревании образцов величины имели отрицательное значение, а при охлаждении – положительное.

Рис. 2 . Термограммы нагрева и охлаждения жира СОЮЗ 71Э

Температура, гр. С

Из графиков нагрева образцов видно, что пики термических эффектов по амплитуде примерно соответствуют друг другу. Для СОЮЗ 71Э эта величина –0,0844, для молочного жира она несколько больше – 0,1056. Координаты пиков на температурной шкале у них отличаются значительно. Так, для жира СОЮЗ 71Э вершина пика находится в точке 39,29ºС, а у молочного жира в точке 33,85ºС.

Рис. 3. Термограммы нагрева и охлаждения молочного жира

Термоэффекты были обнаружены и при охлаждении образцов. Так, на термограмме охлаждения жира СОЮЗ 71 имеется один локальный минимум при температуре 20,35оС, а на термограмме охлаждения молочного жира наличествуют два локальных минимума при температуре 12,52ºС и 18,55ºС.

Анализ полученных данных позволяет сделать вывод о том, что метод термосканирования может быть использован для целей определения состава жировых композиций, однако необходимо провести комплекс работ по определению метрологических характеристик.