Лабораторна робота № 9 дослідження процесу драглеутворення і властивостей драглеподібних структур

Мета роботи: дослідити процес драглеутворення при виготовленні драглеподібних харчових продуктів. Вміти визначити і оцінити вплив цукру, рН і масової частки пектину на процес драглеутворення.

Матеріали і обладнання: концентрат яблучного пектину, яблучний або інший плодовий сік без м’якоті, 50-процентний розчин лимонної кислоти, цукор, скляні стакани на 250 і на 100 см³, рН-метр, віскозиметр Освальда, набір ареометрів, рефрактометр.

Загальні теоретичні положення

Вуглеводи, що виконують структуроутворюючі функції при виробництві харчових продуктів, представлені значним переліком високомолекулярних полісахаридів.

Як згущувачі в харчовій промисловості використовують пектин, агар, агароїд, камедь ріжкового дерева, карагенан, гуаран, фурцеларан, трагант, гумі, з урахуванням їх технологічних особливостей і рекомендацій ФАО/ВООЗ.

В окрему групу натуральних згущувачів виділені желатин і альгінова кислота.

Желатин – це лінійний поліпептид, який отримують із відходів м’ясопереробної промисловості (шкіри і кісток). Від широко використовується при виробництві м’ясних виробів – зельцу, консервованих окороків, а також в рибопереробній галузі – при виготовлені соусів і заливок, в кондитерській промисловості – для виготовлення пудингів, фруктових желе тощо. Масова частка желатину, що вводиться у харчові продукти, залежить від виробів, що виробляються, і знаходиться у межах 10…60 г/кг. За рекомендацією ФАО/ВООЗ в більшості країн світу желатин використовують без обмежень.

Альгінову кислоту отримують із коричневих морських водоростей в США, Канаді, Норвегії, Франції, Японії. В харчовій промисловості використовують добре розчинні у гарячій і холодній воді калієві, натрієві, амонійні солі альгінової кислоти при виробництві фруктових желе, мармеладу, пудингів, для освітлення соків і вин. Альгінати діють як згущувачі, гелеутворювачі, емульгатори. За рекомендаціями експертного комітету ФАО/ВООЗ, вміст альгінової кислоти і її солей в харчових продуктах, без ризику для здоров’я, становить

25 мг на 1,0 кг маси тіла людини.

Пектини є поверхнево активними речовинами (ПАР) і володіють емульгуючою і піноутворюючою здатністю. В Україні пектин отримують з яблучних вичавок – відходів переробки яблук на яблучний сік. Висушені відходи направляються на спеціалізовані підприємства для отримання пектинових речовин (ПР). Пектин являє собою метоксильований ефір полігалактуронової кислоти. Пектини використовують в різних галузях народного господарства, але найбільш широко – в харчовій промисловості і медицині. Майже 80 % всіх пектинових речовин використовують у консервному і кондитерському виробництві як драглеутворюючий агент при виробництві желе, повидла, джему, мармеладу, зефіру, а також при виробництві молочнокислих продуктів – для збільшення строку зберігання, при випіканні хліба – для попередження швидкого черствіння.

За висновками експертної комісії Всесвітньої організації охорони здоров’я (ВООЗ) і Міжнародної продовольчої і сільськогосподарської організації при ООН (ФАО), пектини дозволено використовувати без кількісних обмежень.

Виробництво таких продуктів, як желе, джем, повидло, конфітюр базується в основному на використанні високометоксильованого пектину (ВМП), який утворює щільні гелі в присутності цукру, не менше 60 %, пектину – не менше 1,0 % при рН 3,0…3,6. Низькометоксильований пектин (НМП) утворює драглі в присутності іонів двовалентних металів, зокрема кальцію, незалежно від вмісту цукру і рН середовища. Цю здатність НМП використовують при виробництві драглеподібної дієтичної продукції з низьким вмістом цукру. Для зниження ступеня етерифікації (СЕ) пектину і підвищення його комплексоутворюючої здатності з токсичними елементами і виведення їх з організму людини використовують методи кислотної, лужної і ферментативної обробки.

Методика виконання роботи

На початку роботи за допомогою рН-метра визначають активну кислотність (рН) яблучного соку. Активна кислотність яблучного соку повинна знаходитись в межах рН (3,2…3,4). Якщо необхідно рН яблучного соку доводиться до оптимального за допомогою 50-процентного розчину лимонної кислоти.

Густину дистильованої води (стандарт) і яблучного соку визначають за допомогою набору ареометрів.

Наступним етапом роботи є визначення в’язкості яблучного соку за допомогою віскозиметра Освальда. Розрахунок відносної в’язкості проводиться за формулою, до якої підставляються середні значення 3 показників (не менше)

= ,

де η – відносна в’язкість яблучного соку, Па·с;

ρ₀, ρ – густина дистильованої води (стандарт) і яблучного соку, кг/м³;

τ₀, τ – час проходження по капіляру дистильованої води (стандарт) і яблучного соку, с.

Якщо в’язкість соку більша 5, то з нього можна готувати желе на власній пектиновій основі (без додавання пектину), якщо менше 5 – то в’язкість яблучного соку необхідно підвищити за рахунок додавання концентрату пектину, відносна в’язкість якого повинна бути в межах 12-16. Розрахунок проводиться наступним чином:

Наприклад, в’язкість яблучного соку дорівнює 3 і необхідно визначити, скільки концентрату пектину необхідно додати до яблучного соку, щоб отримати в’язкість на рівні 5. При умові, що відносна в’язкість пектинового концентрату дорівнює 12 (густий розчин пектину необхідно розвести в 4 рази для в’язкості, яку вже можна буде визначити, використовуючи віскозиметр Освальда). Після розведення в 4 рази в’язкість розчину пектину буде дорівнювати 3.

100·3 + х·12 = (100-х)·5

300 + 12х = 500 + 5х 7х = 200

х = ~28 см³ або 28:4 = 7 см³ пектинового концентрату

Знову перевіряють в’язкість яблучного соку з доданим пектиновим концентратом на віскозиметрі Освальда. В залежності від отриманої в’язкості визначають кількість цукру, яку необхідно додати до яблучного соку і уварювати до стандартної концентрації сухих розчинних речовин. Кількість сухих розчинних речовин контролюють рефрактометром і уварюють до вказаного в таблиці стандартного вмісту сухих розчинних речовин у готовому желе.

Таблиця 1

Для виготовлення желе необхідно використати цукру

Відносна в’язкість яблучного соку	Кількість цукру, що необхідно додати на 1 частину соку (у вагових частинах)	Вміст сухих розчинних речовин у готовому желе, %
5	0,545	69,7
6	0,624	69,2
7	0,691	66,7
8	0,749	66,0
9	0,800	66,0
10	0,846	65,5
11	0,887	65,2
12	0,925	65,0

На наступному етапі відмірюємо необхідну кількість яблучного соку, доведеного концентратом пектину до необхідної в’язкості, і розраховану кількість цукру. Наприклад, на 100 см³ соку при його в’язкості 5 необхідно додати цукру 100 × 0,545 = 54,5 г. Отриману суміш уварюють до вмісту сухих розчинних речовин 69,7 %, охолоджують при кімнатній температурі або у холодильнику горизонтальному положенні і зважують. Вихід продукту, отриманий експериментальним шляхом, необхідно порівняти з розрахованим теоретично.

Теоретичний вихід желе розраховуємо за формулою

В = ,

де В – вихід готового желе, г;

А₁ – кількість яблучного соку, який надійшов на уварювання, г;

n₁ – вміст сухих розчинних речовин у соку, %;

А₂ – кількість доданого цукру, г;

n₂ – вміст сухих речовин у цукрі (99,8 %);

А₃ – кількість доданого пектинового концентрату, г;

n₂ – вміст сухих речовин у пектиновому концентраті, %;

n_гот – вміст сухих речовин у готовому желе, %;

Отримані дані заносяться в табл. 2.

Таблиця 2

Використа- ний сік	Показники використаного соку				Додані компаненти на 100 см3 соку			Показники готового продукту
	рН	сухі розч. реч. %	щіль-ність, г/см3	відно-сна в’яз-кість	цукор, г	пект. конц., г	лимон. к-та, 50 %	сухі розч. реч. %	Вихід,%
									тео- рет.	практ.
Яблучний
Вишневий
Виноградний

Звіт про лабораторну роботу

Протокол повинен містити вступ, короткий огляд літератури, мету дослідження, методику проведення роботи, результати дослідів у вигляді таблиць. Наприкінці зробиться короткий висновок відносно залежності процесу драглеутворення від концентрації пектину, цукру і рН середовища.

Питання для самоконтролю

1. Що собою являє пектин? Розподіл за ступенем етерифікації.

2. Що є сировиною для отримання пектинових речовин?

3. Які умови драглеутворення високометоксильованого пектину?

4. Які умови драглеутворення низькометоксильованого пектину?

5. Які фактори впливають на процес драглеутворення?

6. Технології яких харчових продуктів засновані на процесі драглеутворення?

7. Яка рослинна сировина містить значну кількість пектинових речовин?

Література:

1. Кравченко М.Ф. Теоретичні основи харчових технологій: навч. посіб. / М.Ф. Кравченко, А.В. Антоненко. –К.: Київ. нац. торг.-екон. ун-т, 2011. –516 с.

2. Пивоваров П.П. Теоретичні основи харчових технологій: навч. посіб./ П.П. Пивоваров. – Х.: ДУХТ, 2010. – 410 с.

3. Плахотін В.Я. Теоретичні основи технологій харчових виробництв: навч. посіб./ В.Я. Плахотін, Г.П. Хоміч. – К.: Центр навч. літ., 2006. – 640 с.