УДК 637.146
теплофизические свойства заквасок молочнокислых бактерий
Е. В. Короткая, к. т.н., И. А. Короткий, д. т.н.
ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности», Кемерово
Теплофизические свойства являются базовыми величинами при расчетах технологических процессов, в которых происходит нагревание, охлаждение или замораживание материалов или продуктов, а также при проектировании и подборе технологического оборудования для осуществления такого рода процессов.
Для разработки эффективных и энергосберегающих технологий низкотемпературного консервирования и хранения бактериальных заквасок необходима достоверная и объективная информация об их теплофизических свойствах во всем диапазоне температурного воздействия. Необходимы расчетные методики моделирования и прогнозирования изменения значений теплофизических характеристик заквасок молочнокислых бактерий, происходящих в ходе процессов, обусловленных температурными воздействиями на обрабатываемый материал.
Молочнокислые бактерии входят в состав большинства заквасок, используемых для производства различных кисломолочных продуктов.
Целью данной работы являлось определение теплофизических характеристик заквасок молочнокислых бактерий.
Материалы и методы
Объектами исследований являлись лабораторные закваски термофильных молочнокислых бактерий, полученные с использованием бактериальных заквасочных культур биофабрика»: L. bulgaricus (БПВ – болгарская палочка вязкая, БПНВ – болгарская палочка невязкая); L. acidophilus (АПВ – ацидофильная палочка вязкая, АПНВ – ацидофильная палочка невязкая).
Массовую долю сухого вещества и влаги определяли по ГОСТ 3626-73. Количество белка определяли на анализаторе общего азота/белка RAPID N cube, по методу Дюма, основанном на измерении теплопроводности молекулярного азота. Количество органических кислот определяли методом капиллярного электрофореза на приборе Капель-105М. Метод основан на разделении заряженных компонентов сложной смеси в кварцевом капилляре под действием приложенного электрического поля.
Исследование теплофизических характеристик молочнокислых заквасок производили первым буферным методом двух температурно-временных интервалов [1].
Замораживание бактериальных заквасок производили при температурных режимах: -45, -25 и -10° С на воздухе и в хладоносителе (этанол). Для замораживания использовали специальные низкотемпературные камеры.
Измерение температур заквасок в процессе замораживания осуществляли посредством хромель-копелевых термоэлектрических преобразователей (термопар), сигнал которых воспринимался аналоговым модулем ввода МВА-8, преобразователем интерфейса АС-4 и фиксировался персональным компьютером.
Результаты и их обсуждение
При проведении исследований теплофизических свойств важными исходными данными является информация о химическом составе исследуемого объекта. Поскольку бактериальные закваски являются многокомпонентным биологическим объектом, был изучен их химический состав, который определяет пищевую ценность получаемого с использованием этих заквасок кисломолочного продукта, играет определяющую роль в формировании молочнокислого сгустка, а также необходим при исследовании процессов замораживания заквасок.
При исследовании химического состава заквасок молочнокислых бактерий определяли массовую долю сухих веществ, массовую долю общего белка и массовую концентрацию органических кислот. Значения этих показателей представлены в табл.1.
Таблица 1
Химический состав заквасок молочнокислых бактерий
Показатель | Наименование бактериальной закваски | |||
АПВ | АПНВ | БПВ | БПНВ | |
Массовая доля общего белка, % (ε± 0,5%) | 3,1 | 2,9 | 3,0 | 2,9 |
Массовая концентрация молочной кислоты, мг/см3 (ε ± 0,5 %) | 18,7 | 12,7 | 16,1 | 11,5 |
Массовая доля сухих веществ, % (ε ± 0,5%) | 12,5 | 11,7 | 12,3 | 11,2 |
На основании приведённых данных установлено, что для всех видов заквасок массовая доля общего белка высока и соответствует нормативным требованиям по пищевой ценности кисломолочных продуктов [2, 3]. Необходимо отметить, что отличия в полученных значениях массовой доли общего белка в исследованной группе заквасок находятся в диапазоне погрешности измерений.
Массовую концентрацию органических кислот в бактериальных заквасках определяли по содержанию молочной кислоты, полученные значения представлены в таблице 1.
Следует отметить, что у вязких заквасок АПВ и БПВ содержание молочной кислоты было в среднем в 1,5 раза выше, чем у невязких АПНВ и БПНВ.
Массовая доля сухих веществ в исследуемых заквасках термофильных молочнокислых бактерий отличалась не значительно. Отличия в полученных значениях содержания сухих веществ находятся в пределах погрешности измерений.
Исследование теплофизических характеристик молочнокислых заквасок производили первым буферным методом двух температурно-временных интервалов [1].
Значения теплофизических характеристик исследованных бактериальных заквасок в свежем и замороженном состоянии приведены в таблице 2.
Таблица 2
Теплофизические характеристики бактериальных заквасок
Закваска | температуро-проводность а∙107, м2/с ( | теплопровод-ность l, Вт/(м×К) ( | объемная теплоемкость cV ×10-6, Дж/(м3∙К) ( | плотность r, кг/м3 ( | массовая теплоемкость cm, Дж/(кг×К) ( |
АПВ | 1,35/8,78* | 0,532/1,83 | 3,93/2,08 | 1032,1/961,0 | 3807/2168 |
АПНВ | 1,35/8,87 | 0,535/1,85 | 3,96/2,09 | 1028,3/955,9 | 3852/2183 |
БПВ | 1,37/9,11 | 0,541/1,90 | 3,95/2,08 | 1029,7/957,8 | 3834/2176 |
БПНВ | 1,38/9,36 | 0,548/1,95 | 3,97/2,09 | 1027,1/954,3 | 3866/2188* |
±5%)Из приведенных результатов видно, что значения теплофизических характеристик заквасок в наибольшей степени определяются массовой долей содержащейся в них влаги. При замораживании заквасок теплофизические характеристики значительно изменяются: температуропроводность возрастает в 6 ÷ 7 раз, теплопроводность возрастает в 3 ÷ 4 раза, теплоемкость уменьшается в 1,5 ÷ 1,8 раза.
Теплофизические характеристики исследованных заквасок отличаются друг от друга незначительно. Температуропроводность и теплоемкость незамороженных заквасок отличается в пределах 2 %, теплопроводность незамороженных заквасок в пределах 3 %. Отличия в измеренных значениях теплофизических характеристик различных заквасок исследованной группы находятся в диапазоне погрешностей измерения. Это объясняется тем, что закваски очень близки друг к другу по составу и структуре. Таким образом, при теплотехнических расчетах процессов низкотемпературной обработки бактериальных заквасок можно пользоваться усредненными теплофизическими характеристиками замороженных и не замороженных заквасок. Полученные результаты будут иметь точность, соответствующую требованиям, предъявляемым к инженерным расчетам.
Список литературы:
1. Волькенштейн, В. С. Скоростной метод определения теплофизических характеристик материалов [Текст] / В. С. Волькенштейн. – Л.: Энергия, 1971. – 144 с.
2. Степанова, Л. И. Справочник технолога молочного производства. Технология и рецептуры [Текст]. Т. 1. Цельномолочные продукты / Л. И. Степанова. – СПб.: ГИОРД, 1999. – 225 с.
3. Химический состав и энергетическая ценность пищевых продуктов: справочник МакКанса и Уддоусона [Текст] / пер. с англ. под общ. ред д-ра мед. наук А. К. Батурина. – СПб.: Профессия, 2006. – 416 с.
Реферат
УДК 637.146
теплофизические свойства заквасок молочнокислых бактерий
Е. В. Короткая, к. т.н., И. А. Короткий, д. т.н.
ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности», Кемерово
Целью работы являлось исследование теплофизических свойств заквасок молочнокислых микроорганизмов, которые служат базовыми величинами при расчетах таких технологических процессов как нагревание, охлаждение или замораживание продуктов, а также при подборе технологического оборудования для осуществления такого рода процессов.
Теплофизические характеристики заквасок молочнокислых микроорганизмов определяли первым буферным методом двух температурно-временных интервалов.
В результате проведения исследований установлено, что значения теплофизических характеристик в наибольшей степени определяются массовой долей содержащейся в них влаги. Значения теплофизических характеристик исследованной группы заквасок отличались друг от друга незначительно. Что объясняется близким составом и структурой заквасок.
* свежая закваска / замороженная закваска
Основные порталы (построено редакторами)