Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 10
1.1. Дисперсные системы 11
1.1.1. Основные понятия и определения 11
1.1.2. Теоретические основы эмульсий и пен 14
1.1.3. Пищевые дисперсные системы как основа для создания кондитерских изделий. кондитерские полуфабрикаты пенной структуры 16
1.1.4. Экспериментальные методы изучения пищевых дисперсных систем 20
1.1.5. Графоаналитический метод исследования многокомпонентных дисперсных систем 22
1.1.6. Полидисперсные системы. Фрактальная размерность 23
1.2. Эмульсии и пены 25
1.2.1. Получение эмульсий и пен 26
1.2.2. Процессы, протекающие при образовании эмульсий и пен 27
1.2.3. Теории устойчивости эмульсий ...29
1.2.4. Теории устойчивости пен 32
1.3. Функциональные ингредиенты в кондитерских изделиях 35
1.3.1. Пищевые волокна 36
1.3.2. Казеинат натрия 38
1.3.3. Термодинамическая совместимость белков и полисахаридов 39
Выводы по обзору литературы
ГЛАВА 2. Объекты и методы исследований 43
2.1. Объекты исследований 43
2.2. Методы исследований 44
2.2.1. Определение пенообразующей способности 45
2.2.2. Определение температуры плавления жира 45
2.2.3. Определение температуры застывания жира 46
2.2.4. Определение стабильности эмульсий 49
2.2.5. Определение реологических показателей 50
2.2.6. Определение массовой доли влаги 53
2.2.7. Определение плотности 54
2.2.8. Определение микробиологических показателей качества 55
2.2.9. Определение гранулометрического состава 60
2.2.10. Определение органолептических показателей 61
ГЛАВА 3. Исследование характеристик масс пенной структуры на основе бинарных растворов казеината натрия и полисахаридов 63
3.1. Исследование влияния состава раствора казеината натрия и полисахаридов на пенообразующую способность и продолжительность взбивания 64
3.2. Исследование влияния сахара-песка на пенообразующую способность и продолжительность взбивания растворов казеината натрия и смеси полисахаридов 71
3.3. Прогнозирование свойств многокомпонентных систем на основе казеината натрия и смеси полисахаридов с использованием графо аналитического метода 75
ГЛАВА 4. Разработка технологии кондитерского полуфабриката пенной структуры на основе водно-жировой эмульсии 83
4.1. Исследование органолептических, физико-химических и реологических показателей качества растительных жиров для производства кондитерского полуфабриката пенной структуры...83
4.2. Исследования состава и свойств эмульсии для получения кондитерского полуфабриката пенной структуры 87
4.3. Разработка технологических режимов получения кондитерского полуфабриката пенной структуры 92
4.4. Исследование качества кондитерского полуфабриката пенной структуры в процессе хранения 95
ГЛАВА 5. Промышленная апробация результатов исследований 106
Выводы и рекомендации 112
Основные обозначения 114
Список использованных источников
- Пищевые дисперсные системы как основа для создания кондитерских изделий. кондитерские полуфабрикаты пенной структуры
- Определение пенообразующей способности
- Исследование влияния сахара-песка на пенообразующую способность и продолжительность взбивания растворов казеината натрия и смеси полисахаридов
- Исследования состава и свойств эмульсии для получения кондитерского полуфабриката пенной структуры
Введение к работе
Обнаружение следовых концентраций различных газовых примесей в атмосфере является актуальной задачей в наш век урбанизации жизни. В проблеме «Электронного носа» наряду с другими методами, разрабатываемыми на кафедре Полупроводниковая электроника [1], очень перспективным является альтернативный лазерно-спектроскопический метод, основанный на перестраиваемых по частоте полупроводниковых лазерах, получивший название диодная лазерная спектроскопия (ДЛС) [5, 6]. Этот метод имеет ряд неоспоримых преимуществ перед другими оптическими и физико-химическими методами по скорости измерений и чувствительности. Это и дистанционное обнаружение присутствия людей по химическому полю человека, и обнаружение взрывчатых веществ по их летучим компонентам, и утечек метана в газопроводах, и во многих других прикладных задачах.
Одним из уникальных свойств полупроводниковых лазеров является их способность к перестройке по частоте в достаточно широких пределах. Работа Хинкли (Е. D. Hinkley) [7] положила начало применению перестраиваемых диодных лазеров в молекулярной спектроскопии высокого разрешения. В нашей стране первые молекулярные спектры высокого разрешения были получены практически одновременно тремя научными коллективами ИОФАН, НИИ ПФ и ИСИАН [2, 3, 4], а дальнейшая история развития ДЛС представлена в [8].
Касаясь истории развития инжекционных лазеров нельзя не отметить, что именно профессор МЭИ В.А. Фабрикант еще в 1938 г. четко сформулировал квантовый способ усиления электромагнитных волн в средах и ввел понятие отрицательной температуры [9]. Первая работа о возможности использования полупроводников для создания лазера была опубликована в 1959 Н.Г. Басовым, Б.М. Вулом и Ю.М Поповым [10]. На полупроводниках режим генерации был реализован в 1962 г в лаборатории Холла (Hall R.N.) [11].
Дальнейшее прогрессивное развитие полупроводниковых лазеров связано с именем Ж.И. Алферова [12, 13] и с гетероструктурами на основе твердых растворов АШВУ и AIVBV1 [14...28]. В настоящее время гетеролазерами перекрыт спектральный диапазон от ближнего УФ до дальнего ИК [8, 14, 29].
Наиболее многообещающей областью ДЛС представляется применение гетеролазеров для аналитических и диагностических целей при анализе газовых смесей, для детектирования молекулярных микропримесей, при исследовании современных технологических процессов, в медицинской и криминалистической диагностике и т.д. Перспективность применения гетеролазеров для аналитических и диагностических целей была отмечена на первых же этапах развития этого направления. Первой демонстрацией таких применений был измеритель содержания СО в открытой атмосфере [30]. А в 1985 г. А. Д. Бритов, А. И. Надеждинский и др. были удостоены Государственной Премии за работу: «Перестраиваемые лазеры на полупроводниках AIVBVI и молекулярная спектроскопия высокого разрешения на их основе». В дальнейшем работы по ДЛС в нашей стране стали развиваться в ИОФАНе при поддержке академика А. М. Прохорова в отделе ДЛС под руководством профессора А. И. Надеждинского при активном участии профессора А. Д. Бритова и ряде других институтов. Работы по созданию гетеролазеров в настоящее время ведутся в ФТИ им. Иоффе (г. Санкт-Петербург) и НПО «Полюс» (г. Москва).
Уход от глубокого охлаждения и переход к аналитическим линиям в ближнем ИК диапазоне способствовало дальнейшему развитию работ в области ДЛС в ИОФАНе. Именно в этой области на основе одночастотных инжекционных гетеролазеров InGaAs и развивается диссертация, завершившаяся созданием образца трехканального детектора дистанционного обнаружения следов газов в атмосфере на основе перестраиваемых РОС гетеролазеров с оптоволоконным выводом излучения и на базе телескопа МСТ 180/1800 (оптическая схема Максутова-Кассегрена).
Развитие микро- и наноэлектроники и получение прецизионных многослойных наноструктур [14, 31] привело к созданию квантовых каскадных лазеров (ККЛ) [32]. Физика внутризонных переходов позволяет получать генерацию до 10 мкм без охлаждения с мощностью излучения в одной моде более 1 Вт и потенциально расширить диапазон до 300 мкм (терагерцовый диапазон). В настоящее время уже показана возможность применения ККЛ в лазерной спектроскопии. Однако их применение, ввиду высокой стоимости, сложности технологии и недостаточной надежности, пока относится к будущему лазерной спектроскопии.
Диссертация посвящена решению задач создания опытного образца прибора для одновременной дистанционной регистрации следовых количеств нескольких молекулярных объектов. Это необходимо для ситуации, когда решение принимается по совпадению сразу нескольких характерных признаков. В частности для данной работы были выбраны три молекулярных объекта -биомаркера химического поля человека: ССЬ, СНЦ и NH3, как наиболее универсальные из всех продуктов жизнедеятельности человека. Необходимо отметить, что работы по регистрации и исследованию химического поля человека активно поддерживаются академиком Ю.В. Гуляевым [33]. Так же эти молекулярные объекты являются продуктами распада целого ряда взрывчатых веществ относящиеся к аммиачно-селитренным взрывчатым веществам (аммониты, аммоналы, динамоны, амматолы и др). Так же они могут быть идентификаторами некоторых ядовитых веществ и наркотиков.
Очевидно, что дистанционная регистрация этих биомаркеров с высокой чувствительностью актуальна в решении различных прикладных задач и особенно вопросов безопасности окружающей среды и жизнедеятельности человека. К тому же в мире не существует широко известных альтернативных приборов способных регистрировать одновременно несколько молекулярных объектов созданных на гетеролазерах ближнего ИК диапазона.
Пищевые дисперсные системы как основа для создания кондитерских изделий. кондитерские полуфабрикаты пенной структуры
Большинство видов пищевого сырья и продуктов представляют собой дисперсные системы [17, 40, 54, 61, 107]. Ряд пищевых продуктов имеют относительно простую структуру: пивная пена представляет собой раствор (дисперсионную среду), в котором содержатся газовые пузыри; молоко -раствор, содержащий жировые частицы и агрегаты протеина (мицеллы казеина); пластичные жиры - жидкие масла с распределенными в ней кристаллами триглицеридов [20,63].
Пены широко распространены в кондитерской промышленности. Среди сахарных изделий пенную структуру имеют: пастила, зефир, взбивные конфеты, кремы.
Большая часть пищевых продуктов имеют сложную структуру, включающую несколько составных компонентов, значительно различающихся по свойствам, размерам и агрегатному состоянию. В качестве примера можно назвать: гели с наполнителями; гелеобразные пены; экструзионные полупродукты; порошки; маргарин; тесто; хлеб; кондитерские массы и другие.
Пищевые дисперсные системы по своим физическим свойствам, в основном, относятся к «мягким» конденсированным веществам [103, 132]. Различные составные компоненты пищевой дисперсной системы обычно находятся в состоянии, далеком от термодинамического равновесия. При внешних возмущениях, таких, например, как изменение рН среды или температуры, пищевые системы стремятся вернуться в равновесное состояние. Дополнительная сложность создается тем, что пищевые системы обычно обладают множеством временных масштабов длины при стремлении в равновесное состояние. Если пространственные масштабы длины взаимодействия г малы, то для перехода в равновесие молекул дисперсной системы требуется мало времени. Наоборот, для систем, обладающих большими масштабами длины г, характерна очень медленная кинетика перехода в равновесие. Так, например, пивные пены, которые характеризуются масштабы длины близким г 10"3 м, могут оставаться стабильными в течение относительно длительного времени, несмотря на высокую внутреннюю энергию, связанную с наличием очень больших поверхностей раздела, в то время как пищевые системы с г 10 9 почти всегда наблюдаются в равновесии.
Рассмотрим некоторые кондитерские массы пенной структуры. Взбивные конфетные массы отличаются мелкопористой структурой, состоящей из пузырьков воздуха, окруженных оболочками из сахаро-агаро-паточного сиропа. Эти массы получают взбиванием сахаро-агаро-паточного сиропа с белком. Иногда для приготовления масс типа "Суфле" применят различное фруктово-ягодное сырье: пюре (абрикосовое или яблочное), подварки, припасы и т.д. Корпуса взбивных конфет формуют из пласта с помощью резки на дисковой резальной машине. Взбивные конфетные массы разделяют на два типа: легкие сбивные массы и тяжелые. Плотность сбивной конфетной массы легкого типа - 580-800 кг/м3, а тяжелого - 900-1050 кг/ м3 [21,47].
Сахаро-фруктовая масса с белком, насыщенная воздухом до относительной плотности 0,5, называется пастильной. Пастила делится на клеевую и заварную. В массе для клеевой пастилы дисперсионной средой служит сахаро-паточный сироп со студнеобразователем, а в массе для заварной пастилы - фруктовая мармеладная масса с белком. Массу для пастилы готовят сбиванием смеси фруктово-ягодного пюре с сахаром и яичным белком. Для стабилизации структуры к сбитой массе добавляют горячий сахаро-агаро-паточный сироп или мармеладную массу. В конце вносят эссенции, кислоту, красители и ароматизаторы, а также в зависимости от сорта изделий - другие вкусовые добавки [47].
Сахаро-фруктово-белковая масса, насыщенная воздухом до относительной плотности 0,4, называется зефирной. Зефирная масса отличается от массы для пастилы тем, что в ее рецептуру входит меньше яблочного пюре и больше агара. Сахаро-агаро-паточный сироп уваривают до большего содержания сухих веществ (84-85%). В зефирную массу вносят в три раза больше белка, увеличивают продолжительность сбивания, поэтому масса более вязкая и одновременно менее плотная, при формовании сохраняет приданную форму и не растекается. Это определяет способ формования зефира отсадкой [47].
Для целей настоящей работы интерес представляют полуфабрикаты пенной структуры. Для их получения применяют структурообразователь -сахаро-жировую суспензию или эмульсию. Особым случаем являются кремово-взбивные массы типа "Птичье молоко", которые готовят смешиванием двух типов пенообразных масс - взбивной конфетной массы и крема, полученного взбиванием сгущенного молока с жиром, преимущественно сливочным маслом [47, 63].
Кондитерские кремы относятся к коагуляционным системам и, являясь массами пенной структуры, имеют большую объемную концентрацию воздуха в своем составе, которая достигается в процессе взбивания. В рецептуре кремов присутствуют: сливочное масло, сгущенное молоко и другие молочные продукты, яичный белок, лецитин, сахарная пудра и т.д. Жир способствует сохранению формы кремов, поскольку при охлаждении крема ниже температуры застывания жира, происходит упрочение каркаса вокруг дисперсной воздушной фазы.
Определение пенообразующей способности
Величину пенообразующей способности Y рассчитывали в процентах по формуле [64]: = 100 о V( (2.2) где V\ - объем смеси после взбивания, см ; Vo - объем смеси до взбивания, см3.
За температуру плавления жира принимают температуру, при которой твердый растительный жир переходит в капельно-жидкое состояние и становится прозрачным [45]. В связи с тем, что жиры не имеют резко выраженной температуры плавления, их характеризуют по двум показателям: температуре, при которой жир становится подвижным (температура плавления), и температура полного расплавления, когда жир становится прозрачным. Прибор для определения температуры плавления жира представлен на рис. 2.1.
Метод определения температуры плавления жира [45, 62] основан на фиксировании температуры плавления по поднятию столбика жира в капилляре, открытом с двух сторон, или по стеканию жира в капилляре с расширением. Исследуемый образец жира нагревали на водяной бане в фарфоровой чашке до полного растворения и фильтровали. Чистую, сухую, открытую с двух концов капиллярную трубочку из тонкого стекла с внутренним диаметром 1-1,2 мм погружали одним концом в фильтрованный расплавленный жир так,
чтобы высота его в капилляре была 10 мм.
При определении температуры плавления в капилляре с расширением в расширенную часть чистого сухого капилляра помещали 1-2 капли полностью расплавленного на водяной бане жира. Капилляры выдерживали на льду в течение 10 минут или оставляли на 24 часа при комнатной температуре. После этого капилляр (3) прикрепляли к термометру (2) тонким резиновым кольцом так, чтобы столбик жира находился на одном уровне с ртутным шариком термометра (цена деления шкалы 0,1 С) (рис. 2.1). Затем термометр с капилляром опускали в стакан с водой на такую глубину, чтобы он был погружен в воду на 3-4 см. Температура воды в стакане должна была составлять 15-18С. Следили, чтобы в незаполненный конец капилляра не попала вода. При постоянном перемешивании мешалкой (1) воду в стакане нагревали со скоростью вначале приблизительно 2С в минуту, а по мере приближения к ожидаемой температуре плавления - не более, чем 1С в минуту.
Температурой плавления жира считали ту температуру, при которой жир в капилляре начинал подниматься или стекать в нижнюю часть капилляра с расширением. Определения производили два раза, за результат принимали среднее арифметическое из двух параллельных опытов, которые должны различаться не более чем на 0,5С.
Температуру застывания жиров определяют на приборе Дженсена, используя стандартную международную методику [45, 62]. Для этого метода используют образец жира массой 80 г. Расплавленный жир охлаждается в строго контролируемых условиях, при этом образуются твёрдые кристаллы жира и фиксируется температура, при которой происходит кристаллизация.
Прибор Дженсена, представленный на рис. 2.2, состоит из следующих составных частей: - пробирка (1) для пробы жира, изготовленная из борсиликатного стекла; - термометр (2) типа F 50/100 С; - мешалка с кольцом (3), изготовленная из борсиликатного стекла; - резиновая пробка (4)-из формованного каучука с отверстием в центре, в которое вставлен термометр, и с отверстием, предназначенным для стеклянной мешалки. Через данное отверстие осуществляется плавное перемешивание образца, без контакта с в термометром или внутренними стенками пробирки; - резиновая пробка (5) с отверстием для пробирки (1); - воздушная рубашка (6) в виде стеклянного сосуда, утяжелённого свинцовыми шариками; - водяная баня (8), предназначенная для поддержания температуры воды 55 -60 С; - водяная баня из борсиликатного стекла, имеющая форму стакана ёмкостью 4 л, предназначенная для поддержания температуры воды от 16,5 17 С; - секундомер.
Отбор пробы и подготовка образца жира к проведению анализа заключалась в следующем: расплавленный на водяной бане с температурой 60С образец жира массой не менее 80 г выдерживали при данной температуре в течение 5 минут. Затем исследуемый образец жира массой 80 г помещали в стеклянную пробирку (1), предварительно подогретую до температуры 45-50 С.
Исследование влияния сахара-песка на пенообразующую способность и продолжительность взбивания растворов казеината натрия и смеси полисахаридов
Как видно из рис. 3.7, максимальная пенообразующая способность наблюдается у раствора № 7, содержащей казеинат натрия и все изучаемые полисахариды. Это подтверждает наличие эффекта синергизма.
Далее в каждую исходную белок-полисахарид-водную смесь вводили сахар-песок в количестве 13.5% от общей массы. Такое количество сахара-песка обеспечивало сладкий вкус массы. Величину пенообразующей способности Y рассчитывали в процентах по формуле (2.2). В работе определяли продолжительность взбивания смеси т при заданной концентрации компонентов.
Пенообразующую способность водных растворов казеината натрия и смеси полисахаридов при добавлении сахара исследовали в соответствии с составами компонентов, представленными в табл. 3.5. Результаты эксперимента представлены на рис. 3.8 (см. также Приложение 8).
Как видно из рис. 3.8, введение сахара уменьшает пенообразующую способность у всех растворов, кроме раствора № 2, содержащего из полисахаридов только Na-КМЦ. Кроме того, при введении сахара эффект синергизма пропадает. Прогнозирование свойств многокомпонентных систем на основе казеината натрия и смеси полисахаридов с использованием графо аналитического метода Для представления и анализа результатов применяли графоаналитический метод, позволяющий исследовать многокомпонентные системы и прогнозировать их свойства.
Математическое описание результатов исследований выражали в виде неполного кубического уравнения [29]: Z = K0-Xl+Kl-X2+K2-Xl2+KyXl-X2+K4-X22 + / 5« ( 2 2 \ + 4 1 Х2+ 2 -XiJ+Ke где Kh(i=0, 1,..., 6) - искомые коэффициенты уравнения, переменные х\, Х2, Хз определены в формуле (3.4); Z=7 при определении пенообразующей способности; Z=z при определении продолжительности взбивания. Анализ уравнения (3.7) проводился на основе графоаналитического метода [11,13].
Результаты определения пенообразующей способности Y и продолжительности взбивания г изображены на рис. 3.9 и 3.10, Полученные значения коэффициентов Kh (/=0, 1, ..., 6) в уравнении (3.7) представлены в табл. 3.6.
Проверку адекватности уравнения (3.7) проводили по F-критерию Фишера. Уравнение достоверно описывают результаты экспериментов при 95%-ном уровне значимости. Значимость коэффициентов Kh i=\, ..., 6 проверяли по t-критерию Стьюдента. Найденные значения коэффициентов также статистически значимы при 95%-м уровне надежности. Величины коэффициента R, равные 0,9997-И),9998, показали, что уравнения, описывающие зависимость пенообразующей способности и продолжительности взбивания белок-полисахарид-водных растворов от их составов, представляют собой неполное кубическое уравнение (3.7) и имеют хорошую аппроксимацию.
Каждая номограмма (рис. 3.9 и рис. 3.10) представляет факторное пространство в виде равнобедренного прямоугольного треугольника для исследуемого раствора. Значение переменной xt в соответствующей вершине треугольника ( ,) составляет 100%. Содержание величины х( в двойной смеси xaj откладывается вдоль стороны треугольника xpcj от вершины Xj (в процентах от длины стороны треугольника, принятой за 100%). Точки внутри треугольника соответствуют исследуемому раствору, состоящему из трех исходных растворов хцХг-тХз- При этом процентное содержание компонента хіг соответствующее некоторой внутренней точке А, определяется длиной стороны равнобедренного прямоугольного треугольника, подобного исходному треугольнику и построенного так, что одной из вершин является точка А, а одной из сторон - отрезок стороны xjXk (j?i, кт4), который отсекается линиями, исходящими из точки А и параллельными сторонам хы и XjXy Пенообразующая способность растворов (У) на номограммах изображается контурными изолиниями.
Из рис. 3.9 видно, что белок-полисахарид-водные растворы без добавления сахара-песка проявляют свойство синергизма, приводящее к повышению пенообразующей способности У смесей до уровня 420%. Область максимальной пенообразующей способности растворов располагается в центральной части треугольника, соответствующей вполне определенным значениям долей qt каждого из трех исходных растворов (см. формулы (3.4)). Изменение долей qt по сравнению с их оптимальными значениями приводит к снижению У. При этом характер снижения У зависит от того, содержание какого из полисахаридов претерпевает наибольшие изменения. Так, увеличение доли qi снижает У в меньшей степени, чем увеличение #з- Таким образом, анализ результатов показывает, что по степени влияния на возможность повышать пенообразующую способность казеината натрия полисахариды можно расположить в ряд: пектин Na-КМЦ альгинат натрия. Лучшая пенообразующая способность белок-пектиновых растворов объясняется, вероятно, более высокой степенью этерификации пектина (67%) по сравнению с Na-КМЦ и альгинатом натрия.
Исследования состава и свойств эмульсии для получения кондитерского полуфабриката пенной структуры
Важнейшим требованием, предъявляемым к кондитерскому полуфабрикату пенной структуры, содержащего растительный жир является его высокая пенообразующая способность. В качестве водной фазы эмульсии использовали водно-сахарный раствор казеината натрия и смеси полисахаридов, состоящей из пектина, альгината натрия и натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (Na-КМЦ). Жировой фазой эмульсии являлось кокосовое масло.
С целью создания кондитерского полуфабриката пенной структуры, содержащего растительный жир, были выполнены исследования, в которых в водную фазу эмульсии вводили расплавленное кокосовое масло в количестве от 20 до 40%. Добавление кокосового масла в жидком виде и последующее перемешивание двух несмешивающихся жидкостей, обусловливало получение водно-жировой эмульсии. В образовавшейся эмульсии дисперсной фазой являлись капельки жира, а дисперсионной средой - водно-сахарный раствор казеината натрия и полисахаридов.
Возможность комплексов казеината натрия и смеси полисахаридов исполнять роль эмульгатора для стабилизации эмульсий, пока изучены недостаточно. Поэтому, для повышения стабильности эмульсии на относительно длительный промежуток времени (месяцы), в смесь до ее гомогенизации дополнительно вводили ПАВ, в качестве которого использовали эмульгатор Е472е - эфиры моно- и диглицеридов диацетилвинной и жирной кислот. Вводимый эмульгатор Е472е хорошо растворяется в жировой фазе и оказывает эмульгирующее, стабилизирующее и пластифицирующее действие [53]. Оценку качества эмульсий проводили по показателю стабильности с использованием модифицированного нами метода «диаграмм стабильности эмульсий» [66]. Стабильность эмульсии S рассчитывали в процентах по формуле (см. п. 2.2.4): S = ЮО ь, (4.1) Результаты исследования стабильности эмульсий представлены на рис. 4.1 (см. также Приложение 9).
Для повышения стабильности эмульсии, содержащей 20 % жировой фазы, с 36,7 до 100 % необходимо ввести 5 % ПАВ. В то же время для полной стабилизации эмульсий с 30 и 40%-ным содержанием жира достаточно введения 3 % ПАВ. Таким образом, с позиции количества вводимого эмульгатора более жирные эмульсии являются предпочтительными. Однако повышенное содержание жира приводит к образованию эмульсий с чрезмерно вязкой консистенцией. Уже 40 %-ное содержание жира вызывает гелеобразование в системе. По-видимому, это связано с уменьшением количества воды в дисперсионной среде и, вследствие этого, увеличении межмолекулярных сил между частицами дисперсной фазы, способствующих образованию геля. Следовательно, оптимальная дозировка кокосового масла, обеспечивающая экономию эмульгатора без образования гелеобразной структуры и снижение потребления жира, близка к 30%. Ниже показано, что эта дозировка является оптимальной с точки зрения и дисперсных характеристик эмульсии.
С целью выявления структурных особенностей эмульсий изучен их гранулометрический состав. Предварительно готовили стабильные эмульсии с содержанием жира 20, 30 и 40 %, выдерживали 24 часа и затем определяли их гранулометрический состав при комнатной температуре. Измерения распределения частиц (капель) жировой фазы эмульсии по размерам проводили на приборе «Гранулометр ГИУ-1», программное обеспечение которого позволяло анализировать дисперсный состав частиц жира в эмульсии (см. п. 2.2.9). Множество частиц жира разбивали на группы, в которых линейные размеры г частиц не отличаются друг от друга более, чем на 0,002 мм. Линейные размеры частиц г, мм, в /-той группе выражали в виде
Из данных, приведенных в табл. 4.4, следует, что 95% всех наблюдаемых частиц содержатся в N первых группах частиц с наименьшими размерами, причем для эмульсии с 20%-ным содержанием жира N=9, для эмульсий с 30 и 40 % жира N=4. Тот факт, что в эмульсиях с 30 и 40 % жира большая часть частиц попадает в разряд мелких, позволяет считать их более предпочтительными по сравнению с эмульсией, содержащей 20 % жира. При этом эмульсия с 30%-ным содержанием жира имеет существенные преимущества относительно эмульсии с 40 % жира в том, что касается распределения Ы Щг,) при больших размерах частиц г,-. Действительно, как следует из 4-го столбца табл. 4.4, доля числа частиц, размер которых превышает 0,1 мм, в эмульсии с 30 %-ным содержанием жира значительно ниже, чем в эмульсии, содержащей 40 % жира.
В табл. 4.5 представлены дополнительные характеристики фрагментации (гранулометрического состава) частиц жировой фазы эмульсии. В таблице показаны микрофотографии эмульсий с различным содержанием жира, полученные с помощью электронного микроскопа. Визуальный анализ фотографий также позволяет заключить, что, в эмульсии (30%-й жирности) наблюдается совокупность однородных по размеру мелких частиц без вкрапления крупных капель жира, присутствующих в 20 и 40%-ых эмульсиях. Частотные распределения Ni=Ni(rt) в интервале размеров rh содержащем 95% частиц от их общего количества, аппроксимированы зависимостью (см. п. 1.1.6): Nt=, (4.3) П где Cub- коэффициенты для эмульсии с конкретным содержанием жировой фазы. Коэффициент b определяет структуру диспергированной фазы, характеризуя сдвиг распределения в сторону более мелких или более крупных частиц
