Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современные способы и устройства для гомогенизации и диспергирования аэрированных продуктов питания 9
1.1 Конструкции аппаратов для получения аэрированных продуктов, используемых в пищевой промышленности 9
1.1 1. Устройство для насыщения жидкости газом 10
1.1.2. Устройство для газонасыщения жидких сред 12
1.1.3. Устройство для аэрации жидкостей 15
1.1.4. Устройство для приготовления пены 17
1.1.5 Устройство для гомогенизации 19
1.1. б Центробежные гомогенизаторы 21
1.2 Интенсификация процессов гомогенизации и диспергирования в роторыо-пульсациошшх аппаратах 26
1.2.2. Конструкции роторно-пульсационных аппаратов 28
1.3 Методы математического моделирования процессов гомогенизации и диспергирования 36
Глава 2. Моделирование процессов гомогенизации аэрированных комбинированых продуктов на основе кибернетического анализа 41
2 1. Методы исследования непрерывно действующих агрегатов на базе автоматизированного комплекса 41
2.1.1 Формирование функционально-структурной схемы миогосекциониогороторыо-пульсационного аппарата 41
2,2 Реализация системы моделирования непрерывнодействующего агрегата на ЭВМ 48
2,3 Разработка многофагсгоркых математических моделей в виде уравнений множественной регрессии по экспериментальным данным 51
2.3.1 Элементы теории факторного эксперимента 53
2.3.2. Полный факторный эксперимент 56
Глава 3. Аппаратурное и методическое обеспечение экспериментальных исследований 60
3.1. Описание опытно-исследовательского стенда и конструкции многосекционного роторно-пульсационного аппарата 61
3.2 Описание дозатора для подачи воздушных масс 65
3.3 Методика проведения эксперимента 66
3.4 Методика определения функций распределения времени пребывания частиц в МРПА по экспериментальным данным 68
3.5 Методика определения параметров передаточной функции (ПФ) многосекционного роторно-пульсационного аппарата (МРПА) 73
3.5.1 Определение параметров ПФ МРПА как апериодического звена первого порядка без запаздывания 74
3.5.2 Определен ие параметров ПФ МРПА как апериодического звена первого порядка с запаздыванием 75
3.5.3 Аппроксимация передаточной функции дифференциальным уравнением второго порядка 77
3.6 Методика определения иапорно-расходной и энергетической характеристики 80
3.7 Новая конструкция роторно-пуяьсационного аппарата с направляющими лопастями SI
Глава 4. Результаты экспериментальных исследований..85
4.1 Моделирование процесса гомогенизации в МРПА на основе кибернетического подхода 85
4,1,1. Оценка сглаживающей способности агрегата с различными вариантами настройки аппарата 98
4.2 Определение напорно-расходных характеристик МРПА 102
4.3 Определение энергетической характеристики МРПА 109
4.4 Исследование ненообразующих свойств молока при обработки еговРПА 111
4.4.1 Влияние конструктивных параметров аппарата на пеиообразующие свойства молока 111
4.4.2 Влияние подсластителей на пеиообразующие свойства молока 116
4.5 Получение взбитого молочного продукта 119
4.6 Исследование изменения характеристик растительного сырья при обработки в РПА 122
Выводы и основные результаты работы 131
Литература 132
Приложения 144
- Интенсификация процессов гомогенизации и диспергирования в роторыо-пульсациошшх аппаратах
- Разработка многофагсгоркых математических моделей в виде уравнений множественной регрессии по экспериментальным данным
- Методика определения функций распределения времени пребывания частиц в МРПА по экспериментальным данным
- Исследование ненообразующих свойств молока при обработки еговРПА
Введение к работе
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
В настоящее время в стратегии развития пищевой промышленности главное внимание обращается на качество пищевых продуктов и их соответствие медико-биологическим требованиям. Научные исследования должны быть нацелены на создание и модернизацию энергетически выгодных технологий, обеспечивающих комплексную безотходную переработку сырья, и производство экологически безопасных продуктов питания с учетом потребностей различных возрастных групп.
Важным процессом, имеющим место в пищевой промышленности, является ледообразование. При восстановлении сухого обезжиренного молока возможно образование газожидкостных систем. Способность восстановленного молока к пенообразованию используется для производства молочных взбитых (аэрированных) продуктов. Такие продукты обладают рядом ценных для организма человека свойств. Содержащийся в продукте кислород активизирует моторные, ферментативные и секреторные функции желудочно-кишечного тракта, нормализует микрофлору кишечника, ускоряет метаболические процессы. Функциональные свойства аэрированных продуктов специалисты объясняют тем, что через желудок в ткани поступает примерно в ! О раз больше кислорода, чем через легкие. Все это доказывает целесообразность получения комбинированных аэрированных продуктов и разработку новых аппаратов для их приготовления. При разработке новых аппаратов для производства аэрированных продуктов необходимо учитывать различные методы интенсификации технологических процессов.
Для создания условий, обеспечивающих получение высокосортных аэрированных продуктов, снижение издержек производства, решающее значение имеет максимальная механизация, автоматизация и интенсификация производственных процессов. Однако, все эти мероприятия, могут быть внедрены в практику только после всестороннего изучения свойств сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, разработки объективных методов определения готовности продукции и исследования новых физических способов обработки, позволяющих ускорить технологический процесс.
Аппараты, применяемые в настоящее время в пищевой, химической и других отраслях промышленности, на стадиях гомогенизации и диспергирования имеют ряд серьёзных недостатков и зачастую не удовлетворяют современным требованиям по производительности и качеству продукции. Поэтому задача совершенствования существующих конструкций аппаратов, например, за счёт организации интенсивного перемешивания, обеспечивающего значительный рост поверхности раздела фаз, концентрацию значительного количества энергии в малых объёмах и т.д. является, безусловно, актуальной.
Цель работы. Целью настоящей работы является разработка и исследование многоцелевого многосекционного роторно-пульсационного аппарата для производства аэрированных продуктов питания в результате комплексных теоретических и экспериментальных исследований. Задачи исследований. В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие основные задачи: математическое описание и анализ процесса аэрирования и гомогенизации в непрерывно-действующем агрегате роторно пульсациоиного типа с различной топологией перерабатываемых потоков газожидкостных компонентов на основе кибернетического подхода с использованием ЭВМ;
- создание новой конструкции многоцелевого многосекционного РИА; исследование напорных и энергетических характеристик многосекционного роторно-пульсацио иного аппарата с целью выявления оптимальных параметров его настройки; проверка разработанной математической модели на адекватность реальному процессу.
Научная новизна. Разработана математическая модель многосекционного роторно-пульсационного агрегата с различной топологией перерабатываемых потоков, определяющая согласованные режимы работы МРПА и дозирующих устройств. По результатам проведенных исследований, получены зависимости напорных и энергетических характеристик непрерывно-действующего агрегата от его конструктивных и технологических параметров. Получены результаты исследований процесса аэрирования взбитых продуктов в РПА: доказана целесообразность применения многоцелевого МРПА для проведения стадий гомогенизации и диспергирования при получении взбитых продуктов питания.
Практическая значимость и реализация. Результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса аэрирования и гомогенизации жидких продуктов позволили разработать новую конструкцию многосекционного РПА, техническая новизна которого защищена патентом РФ.
При непосредственном участии автора разработано аппаратурное оформление стадии гомогенизации и аэрирования при получении взбитого молочного продукта.
Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедре «Процессы и аппараты пищевых производств» КемТИПП при подготовке бакалавров и магистров, а также при выполнении дипломных научных работ студентами технологических выпускающих кафедр.
Автор защищает: новую конструкцию многоцелевого многосекционного роторно-пульсационного аппарата предназначенного для проведения процесса аэрирования, гомогенизации и диспергирования в газожидкостных системах; математическое описание процесса гомогенизации при газонасыщении с использованием методов кибернетического анализа, позволяющего подобрать рациональные параметры работы непрерывно -действующего многосекционного РПА; результаты исследования различных вариантов настройки многосекционного РПА; целесообразность использования многоцелевого многосекционного РПА для проведения стадий гомогенизации и диспергирования при получении взбитых аэрированных молочных продуктов.
Интенсификация процессов гомогенизации и диспергирования в роторыо-пульсациошшх аппаратах
Недостаточная эффективность оборудования, используемого в настоящее время, сказывается на длительности производственного цикла и иа качестве продукции [30]. Поэтому для интенсификации технологических нроцессов, повышения качества продукции, увеличения производительности, снижения энергозатрат необходима разработка высокоэффективных технологических аппаратов с оптимальной удельной энергоемкостью и материалоемкостью [97].
В настоящее время перспективным научно-техническим направлением является разработка высокоэффективных аппаратов с многофакторньш воздействием иа обрабатываемую среду за счет дискретного ввода в рабочую зону массы и энергии большой плотности. К аппаратам, реализующим метод дискретного, многофакторного энергетического воздействия на технологические процессы относят роторно-пульсационные аппараты (РПА), принцип работы которых основан на нестационарности потоков вещества, энергии и импульса. Интенсификация технологических процессов в РПА обусловлена многофакторным воздействием на обрабатываемую жидкую гетерогенную среду, заключающемся в пульсациях давления и скорости потока жидкости, развитой турбулентности, интенсивной кавитации, пульсациях давления в локальных объемах жидкости при пульсациях и охлопывании кавитациошшх пузырьков, жестком кумулятивном воздействии, высоких сдвиговых и срезывающих усилиях.
В настоящее время методы интенсификации подразделяются на две группы; декомпозиционные и композиционные [97] (табл. 1.1).
Композиционные методы интенсификации являются наиболее перспективными и реализуются в роторно-пульсационных аппаратах, где возможно создание акустических колебаний, кавитации и пульсаций скорости и давления объемов среды.
Использование акустических (20 - 2x104 Гц) колебаний в большинстве случаев позволяет значительно интенсифицировать процессы гомогенизации и диспергирования. При этом в обрабатываемой среде в зависимости от частоты колебаний возникают такие явления, как кавитация, акустическое давление, пульсирующие микропотоки и др., которые способствуют повышению скорости физико-химических процессов в гетерогенных системах. Генерирование звуковых колебаний успешно осуществляют в роторно-пульсационных аппаратах (РПА). Поэтому оценка эффективности применения РПА в технологических схемах получения аэрированных продуктов представляет важную научно-техническую задачу,
В ротор но-пульсационных аппаратах существенное влияние на интенсификацию процесса оказывают такие конструктивные факторы, как раздельный ввод компонентов, организация внутренних контуров циркуляции, изменение геометрической формы деталей.
Последнее необходимо для увеличения турбулизации смеси в зоне активной обработки. Устойчивость и консистентиость во многом определяется физико-химическими свойствами исходных компонентов и в меньшей степени способом обработки в используемом оборудовании. Повышение однородности, т.е. равномерности распределения дисперсной фазы в сплошной, требует использование более эффективных методов диспергирования и гомогенизации.
Основным конструктивным признаком РПА является наличие чередующихся неподвижных и вращающихся соосно установленных тел с перфорацией в виде прорезей или отверстий, через которые проходит обрабатываемая среда. Типовой РПА (рис. 1.9) состоит из ротора 1 и статора 2, размещенных в корпусе 3 и выполненных в виде чередующихся коаксиальных цилиндров с прорезями. Во внутренней зоне ротора могут быть установлены лопасти 4, обеспечивающие измельчение (резание) крупных фракций дисперсной фазы и улучшающие условия перемешивания и транспортировки обрабатываемой среды, поступающей в патрубок 5 и удаляемой после обработки через выходное устройство 6.
Прототипами РПА можно считать, с одной стороны, жидкостные сирены радиального типа, а с другой - дезинтеграторы и дисмембраторы. Конструкции РПА классифицируют по ряду признаков: способу подвода обрабатываемой среды, конструктивным особенностям рабочих органов, способу обработки и перемещения среды [31], В последнем случае они подразделяются на два основных типа: радиальные и осевые [42].
В радиальных аппаратах исходные компоненты поступают по цеитроосевому патрубку в камеру, образованную ротором и статором, перемещаются в радиальном направлении и через прорези поступают в узкий зазор между ротором и статором, где подвергаются интенсивной обработке.
В осевых аппаратах исходные компоненты поступают также, но перемещаются в осевом направлении. Здесь обработка среды происходит в узїгом зазоре между статориыми я роторными плоскими дисками и радиальными прорезями. Эффективность таких аппаратов ниже, чем радиальных. РПА радиального типа обеспечивают более равномерную обработку среды, проще в изготовлении и эксплуатации. Поэтому в дальнейшем мы будем рассматривать только их конструктивные особенности.
Известны конструкции аппаратов [18], в которых па взаимодействующих поверхностях рабочих органов нанесены рифления, накатка и т.п., что позволяет увеличить шероховатость и, как следствие, повысить турбулентность потока и снизить проскальзывание. Энергозатраты при этом, естественно, увеличиваются. Для проведения процессов смешения и эмульгирования в гомогенных средах предложены конструкции РПА, содержащие корпус с входным и выходным патрубками, крыльчатку и коаксиально установленные вращающийся и неподвижный цилиндры с отверстиями [42], Особенностью данной конструкции является то, что отверстия иа цилиндрах ротора и статора смещены по высоте относительно друг друга (рис. 1.10). Это позволяет увеличить время пребывания материала в зоне интенсивных деформаций. Однако при этом растут гидравлические потери, а с ними и энергозатраты.
РПА с изменяющейся величиной радиального зазора [42] представлен на рис. 1.11. Здесь, происходит более эффективное смешение и диспергирование обрабатываемых сред, но за счет усложнения конструкции.
В ряде устройств для эмульгирования и диспергирования рабочие органы имеют зубья, расположенные под углом. При этом зубья ротора и статора имеют противоположные наклоны. В таких аппаратах повышается эффективность процессов.
Разработка многофагсгоркых математических моделей в виде уравнений множественной регрессии по экспериментальным данным
В процессе решения практических задач моделирования, при создании как детерминированных, так и стохастических моделей, большую роль играют экспериментальные исследования. При обработке опытных данных методами регрессиониого и корреляционного анализа математическая модель представляется в виде уравнений множественной регрессии, которые по классификации относят к стохастическим моделям.
Нами проведена большая серия экспериментов с целью изучения напорно-расходных и энергетических характеристик МРГІА, а также физико-механических свойств аэрированных продуктов.
При разработке стохастических математических моделей проводится функциональное изучение объекта: в ходе эксперимента фиксируют его входные и выходные параметры [54]. Функциональная система объекта. Х\,. . .., Хк- входные измерения и регулируемые параметры объекта Wi,...., Wc - неконтролируемые (случайные) параметры, "шум" объекта Уь . . .., уш - выходные параметры. Комплекс параметров Xj, . . . . , Xk называют основным, он определяет условия эксперимента. В качестве, выходных параметров рассматривают любой технологический или экономический показатель процесса. В качестве случайных рассматриваются обычно параметры, которые по тем или иным причинам невозможно (или трудно) учесть. Математической моделью служит функция отклика, связывающая выходной параметр (параметр оптимизации), характеризующий результаты эксперимента, с переменными параметрами, которыми варьируют при проведении опытов; Принято называть независимые неременные X], Хг, . . . , Хк факторами, координатное пространство с координатами Xi, Х2, . . . , Хк факторным пространством, а геометрическое изображение функции отклика в факторном пространстве - поверхностью отклика [54]. При использовании статистических методов математическая модель чаще всего представляется в виде полинома - отрезка ряда Тейлора, в который разлагается неизвестная функция: Поскольку в реальном процессе всегда существуют неуправляемые и неконтролируемые переменные, изменение У носит случайный характер, поэтому при обработке экспериментальных данных получаются так называемые выборочные коэффиииенты регрессии bo, bj, buj, Ц, являющиеся оценками теоретических коэффициентов 30i Pj; pUj; Pjj Уравнение регрессии, полученное на основании опыта, запишется следующим образом: В силу названных выше причин, математическая модель (2.27) является стохастической. Коэффициент bo называют свободным членом уравнения регрессии, bj - линейными эффектами, buj - эффектами парного взаимодействия, bjj - квадратичными эффектами. Рассмотрим исследуемый объект с позиции "черного ящика", т.е. будем измерять векторы входа X и выхода У (рис. 2.1), не принимая во внимание структуру системы. К измеряемым компонентам вектора X = (Xj, Х2; . . . , Хц), соответствующим возможным воздействиям на объект, предъявляются следующие требования: измеримость, независимость между собой (отсутствие корреляции), совместимость [54]. Условно факторы можно классифицировать: а) по отношению к объекту - режимные и конструктивные; б) по отношению к возможностям исследователя - активные и пассивные, иногда различают также количественные и качественные. Режимные факторы определяют состояние объекта выбранной конструкции, в пищевых аппаратах к ним откосятся; расход, температура, давление, концентрация и другие. Конструктивными могут быть размеры, число секций аппарата т.п. К активным откосятся факторы, значения которых могут устанавливаться самим экспериментатором, например, расход сырья, пара и др. Значения пассивных факторов не зависят от желания экспериментатора, он их только контролирует, например, температура и давление окружающего воздуха, состав первичного сырья и т.д. В зависимости от состава этих факторов эксперимент называется активным или пассивным. В дальнейшем будем рассматривать активный эксперимент. Множество значений факторов X образуют, как говорилось выше, факторное пространство X. Если исследуются два фактора и оба фактора количественные, то пространство - плоскость, для трех факторов - трехмерное пространство. Эксперимент, состоящий из N опытов, представляет собой множество точек в факторном пространстве, X {X , Х \ .. ., X } План эксперимента из N опытов должен содержать: а) координаты точек в факторном пространстве, соответствующие различным опытам б) число опытов в каждой точке в) иногда очередность проведения опытов. Например, при исследовании двух факторов X], Хг эксперимент проводится в двух точках Х(1 и Х(2) факторного пространства, каждый опыт дублируется. тогда план эксперимента имеет вид
Методика определения функций распределения времени пребывания частиц в МРПА по экспериментальным данным
Важным показателем степени совершенства конструкции МРПА является распределение времени пребывания (РВП) частиц материала внутри аппарата. С его помощью можно исследовать динамические характеристики МРПА с целью выбора наиболее рациональных режимов работы и конструкции аппарата.
В ряде работ [69, 107, 118] доказана целесообразность использования импульсного ввода индикатора для экспериментального нахождения функции распределения времени пребывания (ФРВП). Для получения ФРВП требуется отобрать не менее 30 проб с частотой l-5c_i, емкостью по 30-50 мл каждая, затем, большое количество времени требуется для определения концентраций в каждой емкости и получения непосредственно ФРВП и передаточной функции (ПФ) аппарата.
С целью сокращения временных затрат нами разработан автоматизированный комплекс для исследования динамических характеристик (ФРВП и ПФ) аппарата, их получение основано на кибернетическом методе обработки сигналов. Данный метод позволяет исследовать временные и частотные свойства дозаторов и МРПА, согласовать режимы работы дозаторов, аппарата и промежуточных емкостей для получения рациональных режимов работы агрегата без изучения протекающих процессов внутри самого аппарата.
Стенд включает в себя: МРПА, работающий в непрерывном режиме, который может быть установлен непосредственно в технологической линии; кондуктометрический датчик (КД) для определения содержания ключевого компонента в общем потоке, установленный на выходном патрубке МРПА; микропроцессорный контроллер (МПК) РЕМИКОНТ Р 130; персональный компьютер на базе процессора Pentium - ШОмГц. Схема стенда представлена на рис. 3.4.
Кондуктометрический датчик представляет собой короткую трубку из непроводящего материала и установленных в нем противоположно друг к другу двух электродов. К электродам подводится стабилизированное напряжение 24 В. В цепи протекает электрический ток пропорциональный концентрации ключевого компонента в смеси. Величина тока (0-20мА) измеряется микропроцессорным контролером РЕМИКОНТ Р - 130. Схема КД представлена на рис. 3.5.
Построение графиков проводится по следующей схеме: после выхода агрегата на стационарный режим работы (3-5 мин) при коэффициенте заполнения ъ ттёпьт-бытие единице при помощи шприца мгновенно (1-1,5 с) в основной поток жидкости на входе в аппарат вводится индикатор (30% раствор NaCl).
Непрерывно-действующий измерительный датчик КД устроен таким образом, что он не создает дополнительных гидравлических сопротивлений.
Таким образом, агрегат моделирует непрерывную лоточную линию. Затем при прохождении индикатором активной зоны МРПА он перемешивается и выходит из аппарата с модельной средой, что фиксируется датчиком. Его показания преобразовываются из аналогового сигнала в цифровой (логический) при помощи МПК РЕМИКОНТ Р - 130. Далее он передается на СОМ-порт компьютера, где при помощи написанной нами программы на языке Visual Basic зависимости концентрации на выходе из аппарата (С,) от времени (г) переносятся в программу EXCEL пакета MS OFFICE, обрабатывается и переводится в графический, более наглядный вид с полным математическим описанием. Полученные данные записываются в заданный файл.
Нами установлено, что на значение тока при определенных условиях большое влияние оказывает температура рабочей среды. Вследствие этого, при проведении исследований аппарат термостатировался по температуре 20С путем подачи хладагента в рубашку аппарата.
Время пребывания частиц в аппарате является случайной величиной распределенной по некоторому закону, описываемой дифференциальной ФРВП Eft).
Исследование ненообразующих свойств молока при обработки еговРПА
В качестве исследуемого образца использовали восстановленное обезжиренное молоко как сырье, обладающее высокой пенообразующей способностью. Способность к пенообразованию зависит от многих факторов, одним из которых является кислотность среды. Массы, содержащие белок, проявляют максимальную пенообразугощую способность в изозлектрической точке (ИЭТ), которая, как правило, соответствует рН ниже 7, а для молочных белков - 4,58-4,60. Для выявления влияния рН среды на пенообразугощую способность в восстановленное молоко вносили различное количество лимонной кислоты. Влияние рН среды на изменение пенообразующих свойств молока при аэрировании в РПА представлено на рисунке 4.14. Как видно из графика (рис.4,14а) при снижении содержания рН в молоке от 654 до 4,9, плотность получаемой пены уменьшается, способствуя увеличению пенообразующей способности молока. Исследовалось также влияние кислотности на устойчивость пенообразования. Анализируя график, представленный на рис. 4.146, можно констатировать, что при увеличении кислотности в молоке от 4,9 до 5,8 устойчивость иены уменьшается. Затем при повышении ріі до 6,4 незначительно увеличивается.
Отсюда следует, что при снижении р.Н, молоко обладает лучшими пенообразующими свойствами. На втором этапе исследовали влияние конструктивных и режимных параметров аппарата на пенообразующие свойства восстановленного обезжиренного молока с массовой долей содержания белка 2,8%. В результате обработки экспериментальных данных получены регрессионные зависимости, харшсгеризующие степень влияния частоты вращения, зазора между ротором и статором на динамику изменения пенообразующей способности продукта. Зависимость плотности молока от частоты вращения ротора и величины зазора между ротором и статором описывается следующим уравнением: 2=302,8389+3542217 х+ ,1233 у-6,7883 х х+25,3025 у х+1,5867 у у, (4.12) где х и у- кодированные величины. где 8 - величина зазора между ротором и статором, м; 8Ср - среднее значение величины зазора между ротором и статором, м; Лдср - интервал варьирования величины зазора, м. где со - величина зазора между ротором и статором, с" ; озср - среднее значение частоты вращения ротора, с" ; Аозср - интервал варьирования частоты вращения ротора, с"1. Анализ его показывает, что при увеличении величины зазора (х) от 0,1 до 0,5 мм и частоты вращения (у) от 1000 до 3000 об/мин плотность пены повышается. Графическая интерпретация этой зависимости представлена на рис. 4,15. Зависимость степени взбитости молока от частоты вращения ротора и зазора между ротором и статором описывает регрессионное уравнение вида: где х и у - кодированные величины (4.13 и 4.14). Графическое пояснение данной зависимости показано на рис. 4.16. Анализируя данное уравнение, можно сделать вывод, что в результате увеличения частоты вращения от 1000 до 3000 об/мин и уменьшения величины зазора от 0,5 до ОДмм степень взбитости увеличивается. На рис. 4.17 изображена поверхность отклика на основании регрессионного уравнения: где х и у- кодированные величины (4.13 и 4.14). определяющего зависимость времени разрушения пены от частоты вращения ротора и величины зазора между ротором и статором, из которого видно, что при увеличении величины зазора от 0,1 до 0,5мм и увеличении частоты вращения от 1000 до 3000 об/мин время разрушения пены возрастает. Взбитые молочные продукты имеют нежную, воздушную консистенцию, отличаются более выраженным вкусом и запахом по сравнению с исходными полуфабрикатами. За счет увеличенного объема такие продукты отличаются большей массой и сниженным количеством калорий на единицу объема. Для придания более выраженного вкуса к взбитым молочным продуктам добавляют различные подсластители. Известно, что подсластители являются важными компонентами пищи, улучшающими пищеварение за счет активизации секреции пищеварительных желез различных отделов желудочно-кишечного тракта, повышающие ферментную активность выделяемых пищеварительных соков и в итоге улучшающие процесс пищеварения и усвоения нищи. Хроме того, они способствуют оздоровлению микрофлоры кишечника и уменьшают дисбактериоз у представителей различных групп населения. В пищевой промышленности применяют как природные подсластители, так и синтетические. Не имея глюкозного фрагмента, сахарозаменители могут успешно использоваться при производстве продуктов питания и заменителей сахара для больных сахарным диабетом. Высокий коэффициент сладости позволяет производить низкокалорийные диетические продукты, полностью или частично лишенные легкоусвояемых углеводов. Целью наших исследований являлось изучение влияния подсластителей на пенообразз тощие свойства, молока. В качестве исходного сырья использовано восстановленное обезжиренное молоко с добавлением сахара и сахарозаменителей с различной концентрацией, такие как - «Милфорд Зюсс» в состав которого входит цикл ом ат и сахарин; «Сурель Голд» - аспартам и ацесульфам; «Сукразит» содержащий сахарин.
Сахарин - самый старейший сахарозам енмтель и имеет наибольшее распространение на рынке, обладает горьковатым привкусом. Аепартам имеет меньшую степень сладости, чем сахарин, но обладает приятным вкусом. При этом аепартам используется меньше чем сахарин, так как при повышении температуры его устойчивость к распаду уменьшается. Ацесульфам -нетоксичен, не усваивается организмом человека, не накапливается и выводится даже при многократном применении в первоначальной форме, а степень сладости такая же как у аспартама. Цикломат - безкалорийный, неусваиваемый подсластитель с самым низким коэффициентом сладости. На рынке он является наиболее дешевым подсластителем, поэтому широко используется в пищевых продуктах. Смеси подсластителей обладают наибольшими преимуществами, так как свойства одного компонента усиливают положительные свойства другого. Для получения ленообразующей массы нами был использован роторно-пулъсационный аппарат. Анализ результатов исследований пенообразующях свойств молока с сахаром и сахарозаменителями при условии обработки в роторно-пульсационном аппарате показал следующие результаты. При использовании молока с содержанием сахара от 0,1 до 6% получали пену практически такой же плотностью, как и молоко с добавлением сахарозаменителей (рис. 4.18).
При последовательном увеличении концентрации сахара плотность пены увеличивалась, что является отрицательным фактором для пено образующей способности молока. Использование сахарозаменителей в данных экспериментах показало, что их концентрация в молоке от 0,1 до12% незначительно влияет на плотность пены. Это объясняется тем, что сахар повышает вязкость молочных основ, кроме того, это связано с поверхностным натяжением белковых растворов. При исследовании влияния концентрации подсластителя ма устойчивость пены наиболее устойчивой оказалась с сахарозаменителем «Сукразит» с концентрацией 12% (рис. 4.19). Это молшо объяснить тем, что в его состав сходит пищевая сода в количестве 56,8 %, которая влияет на рН молока, тем самым вероятно изменяя пенообразующие свойства. Как видно из рисунка 4.19, при повышении концентрации сахара в молоке от 0,1 до 12% устойчивость пены увеличивается. В результате обработки молока с содержанием сахарозаменителей «Сурель Голд» и «Милфорд Зюсс», получали пену, устойчивость которой не зависит от концентрации используемых подсластителей. В дальнейших исследованиях предполагается исследовать влияние различных факторов, связанных с физико-химическими свойствами молока при обработке в роторно-пульсационном аппарате.
