Содержание к диссертации
Введение
І. Состояние проблемы по замораживанию, хранению и оценке качества растительной продукции 8
1.1. Сравнительный анализ современных способов консервирования плодов,.. 8
1.2. Технологические аспекты замораживания плодов II
1.3. Физико-химические и биохимические процессы в растительной ткани при замораживании и хранении плодов 18
1.3.1. Кристаллообразование и обратимость процесса замораживания 18
1.3.2. Изменение углеводной фракции при замораживании и хранении плодов 25
1.3.3. Фенольные соединения 29
1.3.4. Водорастворимые витамины 31
1.3.5. Органические кислоты 34
1.3.6. Изменение активности ферментов 36
1.4. Цель и задачи исследования 39
2. Объекты и методы исследования. постановка эксперимента 41
2.1. Объекты исследования 41
2.2. Методы исследования косточковых плодов 42
2.3. Методы исследования жидких хладоносителей 45
2.4. Постановка эксперимента 50
3. Исследование состава и свойств жидких хладоносителей 52
3.1 . Теплофизические и реологические характеристики жидких хладоносителей 52
3.2. Продолжительность замораживания плодов 57
4. Исследование биохимических и физико-химических показателей качества косточковых плодов при замораживании и хранении 61
4.1. Углеводы 61
4.2. Обратимость процесса замораживания 72
4.3. Антоцианы 75
4.4. Органические кислоты 80
4.5. Аскорбиновая кислота 83
4.6. Исследование адсорбции компонентов жидкого хладоносителя косточковыми плодами при замораживании 87
4.7. Потеря массы плодов при хранении 89
4.8 Выводы 92
Список использованной литературы 94
Приложения 109
- Изменение углеводной фракции при замораживании и хранении плодов
- Изменение активности ферментов
- Теплофизические и реологические характеристики жидких хладоносителей
- Исследование адсорбции компонентов жидкого хладоносителя косточковыми плодами при замораживании
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время в пищевой промышленности используется замораживание продовольственного сырья и продуктов питания в воздушной среде при различных температурах. Криогенное замораживание в жидком азоте и диоксиде углерода пока не нашло широкого применения, что связано с высокой стоимостью технических средств.
Для интенсификации процесса холодильной обработки рыбы, мяса, овощей, плодов рядом исследователей (Ottesen А., Заротченцев М.Т., Pearson S., Fikiin A., Dichev Р., Семенов Б.Н. и др.) предложены различные бинарные и многокомпонентные растворы, содержащие в определенных концентрациях и соотношениях некоторые неорганические и органические соли, моно- и дисахариды, спирты, и.т.п. В промышленных условиях широко применяются растворы хлорида натрия и кальция для охлаждения и замораживания рыбы. Высокий коэффициент теплоотдачи при холодильной обработке продуктов в жидкостях позволяет значительно повысить скорость процесса и максимально сохранить качество продукции.
Однако, большинство из предлагаемых жидких хладоносителей непригодно для контактного замораживания ягод, плодов, в том числе косточковых, отличается высокой коррозионной активностью и значительной вязкостью при отрицательных температурах.
В рамках международного проекта Европейского Союза 1С 15 СТ98 0912 "Development of a Novel Cost-bffective Technology for Individual Quick Freezing of foods by Hydrofluidisation (HyFloFreeze)", проводятся исследования по научному обоснованию и выбору экологически безопасных, эффективных жидких хладоносителей и использованию их для быстрого замораживания пищевых продуктов.
Цель работы - разработать технологию контактного замораживания косточковых плодов в жидких хладоносителях.
В соответствии с поставленной целью при выполнении работы решались следующие задачи:
5 —обосновать выбор и концентрацию компонентов жидких хладоносителеи с криоскопической температурой в интервале -15...-30С для контактного замораживания косточковых плодов (на примере сливы и абрикоса);
определить теплофизические и реологические характеристики жидких хладоносителеи;
исследовать адсорбцию компонентов жидкого хладоносителя плодами сливы и абрикоса в процессе замораживания;
изучить влияние условий замораживания и продолжительности хранения плодов абрикосов и слив на изменение содержания моно- и дисахаридов, аскорбиновой кислоты, антоцианов, пектиновых веществ и органических кислот;
- исследовать активность терминальных оксидаз;
- изучить обратимость замораживания косточковых плодов в
зависимости от условий процесса и продолжительности хранения;
— составить математические модели, характеризующие зависимость
изменения основных компонентов химического состава плодов от условий
замораживания и продолжительности хранения;
— разработать нормативную документацию по замораживанию
косточковых плодов в жидких хладоносителях;
Научная новизна. Определены реологические и теплофизические характеристики жидких хладоносителеи на основе водных растворов этилового спирта, моно- и дисахаридов для контактной холодильной обработки продуктов растительного происхождения. Получены зависимости изменения плотности, теплоемкости, вязкости и теплопроводности жидких хладоносителеи от температуры и концентрации компонентов растворов.
Установлены закономерности изменения качественного и количественного состава пектиновых веществ, фенольных соединений (антоцианов), аскорбиновой кислоты, а также содержания низкомолекулярных углеводов и органических кислот в плодах сливы и абрикоса в зависимости от условий замораживания и продолжительности хранения.
Определены константы скорости гидролиза ди- и полисахаридов в замороженных плодах сливы и абрикоса.
Установлена прямая тесная корреляция между потерями клеточного сока и содержанием пектиновых веществ в плодах, замороженных в жидких хладоносителях.
Показана зависимость изменения адсорбции компонентов ЖХ плодами сливы и абрикоса от их концентрации и температуры замораживания.
Практическая значимость и реализация работы* Разработана технология контактного замораживания плодов сливы и абрикоса в жидких хладоносителях содержащих воду, этиловый спирт, моно- и дисахариды в различных соотношениях и концентрациях. Составлен проект нормативной документации по технологии контактного замораживания плодов сливы и абрикоса в жидких хладоносителях.
Результаты исследований использованы участниками международного проекта (Католический университет, Бельгия; Технический Университет и АО «Интеробмен», Болгария; Университет им. Р. Гордона, Великобритания) при разработке проектной документации и изготовлении опытного и промышленного образцов гидрофлюидизационных скороморозильных аппаратов.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на международной научно-практической конференции «Техническое переоснащение пищевой и перерабатывающей промышленности Северо-Западного региона Российской Федерации. Межрегиональные связи» (С-Петербург, 2000 г,), на ежегодной международной специализированной выставке «Мороженое, Молочные технологии» (С-Петербургэ 2000 г>)3 научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов (СПбГУНиПТ, 2000-2003 гг.), на международных научных семинарах участников Международного проекта "Инко-Коперникус": май 2000 г. (СПбГУНиПТ г. С-Петербург, Россия), декабрь 2000 г. (Технический университет г. София, Болгария), ноябрь 2001 г. (Университет
7 им. Р. Гордона г. Абердин, Великобритания), декабрь 2002 г. (Католический университет г. Левин, Бельгия,).
Публикации, Основные материалы диссертации опубликованы в 11
работах.
* Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав,
вынодов, списка литературы и приложений.
*
*
*
Изменение углеводной фракции при замораживании и хранении плодов
Многие свойства плодов и овощей - цвет, вкус, аромат, устойчивость к фитопатогенным микроорганизмам, пребывание в состоянии покоя и прорастания - в той или иной степени связаны с содержанием и превращением в их тканях фенольных соединений.
Фенольные соединения по-разному распределены в плодах и овощах. Больше всего их содержится в покровных тканях, а внутри клетки основная их масса сосредоточена в вакуолях. В здоровых тканях из вакуоли через тонопласт поступает строго определенное количество фенолов в цитоплазму, где часть их окисляется в конечном итоге до диоксида углерода и воды с помощью находящихся в цитоплазме ферментов, а другая часть с помощью ферментов дегидрогеназ восстанавливается до исходных продуктов. Но если клетка повреждена и, следовательно, нарушена ее ультраструктура, через тонопласт в цитоплазму проникает такое большое количество фенолов, что образующиеся при их окислении хиноны не восстанавливаются, а необратимо конденсируются как между собой, так и с аминокислотами. В результате образуются темноокрашенные соединения (флобафены), чем объясняется темный цвет многих разрезанных или подмороженных плодов.
Окисление фенолов под действием фенолоксидазы в присутствии кислорода воздуха с образованием темноокрашенных флобафенов происходит также при измельчении сырья или нанесении механических повреждений, при подготовке плодов к сушке или консервированию. Продукт при этом приобретает темную окраску.
Разнообразие строения фенольных соединений и их высокая химическая активность обуславливает разнообразие их функций в растениях. Они служат предшественниками лигнинов, принимают участие в образовании защитного суберинового слоя на поверхности растительных тканей для защиты от проникновения патогенов, играют защитную роль от избыточной дозы УФ-излучений, выступают как индукторы - сигнальные вещества во взаимосвязях растения и микроорганизмов. Фенольные соединения можно отнести к запасным дыхательным субстратам в высших растениях, так как уже доказана способность растений, особенно фенолнакопляющих, к глубокому расщеплению ароматических ядер в составе молекул разнообразных природных фенольных соединений.
Кроме того, фенольные соединения являются компонентами электротранспортных цепей митохондрий и хлоропластов, принимают активное участие в защитных механизмах растения, образуя фитоалексины. Изучению структуры, биосинтеза, распространению и роли в растениях фенольных соединений посвящены работы многих ученых [34,35,36,37,113,187,188,150]. Разнообразная окраска плодов и овощей обуславливается растительными пигментами (красящими веществами), которые могут быть разделены на три группы: флавоноиды, хлорофиллы и каротиноиды. Такие флавоноиды, как антоцианы, флавононы и флавонолы, являются окрашенными соединениями и вместе они составляют одну из трех групп растительных пигментов, обуславливающих окраску растений. Флавоны и флавонолы - имеют желтый цвет, а антоцианы - важнейшие пигменты (а также наиболее распространенные) придают плодам и овощам красную, синюю и фиолетовую окраску с разными сочетаниями и переходами. Антоцианы находятся в кожице плодов (сливы, виноград, яблоки) или в кожице и мякоти (малина, черника, смородина, некоторые сорта винограда, свекла и др.). По химической природе антоцианы — гликозиды, в которых остаток глюкозы, галактозы или рамнозы (реже ксилозы, арабинозы и др.) связан с окрашенным агликоном — антоцианидином. Поэтому при гидролизе антоцианы распадаются на какой либо сахар и антоцианидин [24]. Также к флавоноидам относятся лейкоантоцианидины, которые будучи обычно бесцветными соединениями могут при определенных условиях (например, под действием света) приобрести соответствующую окраску. Все это следует иметь в виду при выборе условий хранения и особенно консервировании плодов и овощей во избежание ухудшения их окраски. 1.3.4.Водорастворимые витамины Из водорастворимых витаминов, содержащихся в плодах важнейшее значение имеют витамины группы В (Bt, В2, В6, В9, В12, В[5) и особенно аскорбиновая кислота. Плоды абрикосов и сливы представляют определённый интерес как источник аскорбиновой кислоты, необходимый для удовлетворения физиологических потребностей организма человека. По данным Девятина В. А. [22,23] и Букина В.Н. [8,9] абрикосы содержат от 3 до 10 мг/100ґ аскорбиновой кислоты. Гласов И.А. и Сабов В.А., исследуя абрикосы низменных зон Закарпатья, установили, что в них содержится 4,5мг/100г аскорбиновой кислоты. Невысокое содержание витамина С - в среднем 12,2 мг/ЮОг, отмечено в абрикосах Молдавии [105]. Абрикосы в Грузии богаче аскорбиновой кислотой - 14,9-19,9мг/100г [41]. В Армении по данным Варенцова В.А. содержание аскорбиновой кислоты в плодах абрикоса составляет 7-12мг/100гр. Для сорта «Еревани» этот показатель ещё выше -30,64мг/100г [44]. По количеству витамина С сливы уступают другим косточковым плодам. Среднее содержание аскорбиновой кислоты у плодов сливы в разных районах плодоводства низкое - от 5,6 до 14,4 мг/ЮОг. Исключение составляют несколько сортов и в том числе - Венгерка, в котором отмечен более высокий уровень С-витаминной активности — 17,1-19,9 мг/100г [44]. В условиях замораживания и хранения при низких температурах в плодах и ягодах медленно и непрерывно протекают химические процессы. Изменение содержания витамина С в плодах и ягодах при длительном хранении зависит от их помологического сорта, способа замораживания и температуры хранения. Вопрос о сохранении витамина С в замороженных плодах и ягодах всегда представлял и представляет большой интерес. В нашей стране впервые в этом направлении работы были проведены Лобзиным П.П., Грачёвым А.Е [57]. Ими установлено, что в ягодах, замороженных с сахаром (одна часть сахара на две части ягод) или с сиропом (50%), содержание витамина С приближается к свежим. Влияние продолжительности замораживания и сроков хранения на содержание витамина С было показано в работах Malinowska I [114]. Было установлено, что медленное замораживание в течение 10 часов вызывает снижение витамина С в клубнике на 7%, а при хранении её в течение полутора лет при температуре -24С эти потери достигают 44%. При умеренно быстром замораживании тех же ягод в течение 3 часов, снижение витамина С происходит только в процессе хранения при той же температуре за 5 месяцев. Потери аскорбиновой кислоты при замораживании земляники в зависимости от скорости процесса и сорта ягод составляют 2...50%, чёрной смородины - 4...45%, крыжовника - 10...51% [56]. Эксперименты, проведённые учёными Латвийской сельскохозяйственной академией по быстрому замораживанию ягод крыжовника, красной и черной смородины в воздухе при температуре замораживания -35С и в кипящем жидком азоте, показали, что потери витамина С при замораживании не превышали 17% от его исходного содержания. Причём, способ замораживания не оказывал существенного влияния на уменьшение количества витамина после замораживания. На основании этих данных сделан вывод о том, что режим замораживания в меньшей мере влияет на изменение содержания витамина С, чем условия размораживания [96].
Изменение активности ферментов
Действие низких температур вызывает не только структурные изменения клеточной ткани, но оказывает влияние и на химический состав. Некоторые из этих изменений являются следствием защитных мер, направленных на смягчение или устранение вредного действия низких температур на клетки тканей живых плодов, другие же — следствием разрушительного действия холода.
Изменение цвета, вкуса, запаха, наблюдаемые при замораживании, хранении и оттаивании замороженных продуктов, вызываются, в основном, действием ферментов [126,53,168].
В холодильной технологии наибольшее значение имеют ферменты, катализирующие окислительные и гидролитические процессы в растительных и животных тканях.
Значение фенолоксидазы и пероксидазы в суммарном процессе биологического окисления определяется тем, что фенолоксидаза использует для окислительных реакций молекулярный кислород, пероксидаза же переносит на окисляемое вещество лишь перекисный кислород. Поэтому действие пероксидазы обуславливается наличием в клетке перекиси водорода или органических перекисей [55,54].
Многочисленными исследованиями [128,57,48] было доказано, что, при низких и ультранизких температурах активность ферментов значительно замедляется, но тем не менее, она достаточна, чтобы вызвать изменение качества замороженных плодов, ягод и овощей. Ряд отечественных и зарубежных ученых [57,48,169,88] занимались изучением активности пероксидазы, каталазы, фенолоксидазы, инвертазы и других ферментов при холодильной обработке растительных продуктов. Этими исследованиями было подтверждено высказанное положение Баха А.Н. [6] о том, что активность ферментов находится в тесной зависимости от состояния растительной ткани. С понижением температуры активность некоторых ферментов может не только понижаться, но и значительно повышаться. Повышение активности пероксидазы в листьях лимонов, апельсина и других растений, подвергнутых охлаждению от 7 до -2С наблюдал Сухаруков К.Т. [103]. Окунцова Н.Н. и Аксенова О.Ф. [76] отметили резкое возрастание активности пероксидазы при закаливании озимых растений.
Данные Шелапутина В.И. и Саатчян А.К. [128] свидетельствуют о том, что замораживание при -18СС понижает активность окислительных ферментов примерно на 20%. Однако после размораживания активность этих ферментов увеличивается и через 24 часа составила 27% от исходного. Исследованиями Магдиевой М.Н. [58] установлено, что ферментативная активность каталазы, аскорбатоксидазы, фенолоксидазы, пероксидазы при -12 и -78С (сухой.лед) снизилась на 14,6 - 71,1%, но не прекращалась даже при -78С. На снижение активности окислительных ферментов при хранении быстрозамороженных продуктов указывает Kuprianoff I. [157]. Установлено, что при быстром
замораживании готовых блюд до —32...-35С и последующем их хранении при -18.. .-20С в течение 6-8 месяцев инактивация фенолоксидазы и аскорбатоксидазы не происходит, активность пероксидазы падает до нуля, что свидетельствует об избирательности отношения ферментов к действию низких температур [125]. При оттаивании активность фенолоксидазы в значительной степени восстанавливается, тогда как аскорбатоксидаза является очень чувствительной к низкой температуре и при оттаивании степень ее восстанавливаемости оказывается не высокой. Пероксидаза же выдерживает длительное хранение при температуре -79С и после оттаивания восстанавливает свою первоначальную активность. Исследуя изменения ферментативной активности зеленого горошка, хранящегося при температуре -30С в течение 24 часов Штейн И., Клемпово Ф. и Гайцяр И. также указали на избирательный характер устойчивости ферментов к низким температурам -тирозиназа, каталаза оказались более чувствительными, чем лактаза, фенолаза, пероксидаза и аскорбатоксидаза. Но полной инактивации ферментов в указанных условиях не происходит.
Изменение цвета замороженных продуктов, если оно имеется, как указывает ряд авторов [184,193], также происходит вследствие активности ферментов. Так, Joslyn М.А и Marsh G.L. [154] установили, что при хранении не бланшированного зеленого горошка при -20С, зеленый цвет переходит в желтоватый и становится совершенно желтым при последующей варке. В этих изменениях, кроме окислительных ферментов, принимают участие и другие. Разрушение хлорофилла при холодильном хранении зеленого горошка при -17,8С, как указывают Wagenknecnt А.С, Lee F.A [193], происходит под действием ферментов липазы, липоксидазы, каталазы и пероксидазы.
Работая с плодами яблони, Деменюк М.Н. отмечает, что активность фермента фенолоксидазы замедляется при замораживании, а после дефростации она восстанавливается, что и приводит к потемнению мякоти плодов яблони. Янковым СИ. [114] установлено, что у плодов абрикоса, черешни, сливы фенолоксидаза более термостабильна, чем пероксидаза. Таким образом, результаты исследований по влиянию низкой температуры на активность ферментов весьма противоречивы и требуют дальнейшего изучения и уточнения.
Анализ данных литературных источников и практических результатов, полученных в пищевой промышленности, широко внедряющей холод для сохранения растительного сырья, не дает оснований однозначно определить наилучший метод холодильной обработки. Не умоляя достоинства различных методов холодильного консервирования (хранение при низких положительных температурах и глубокое замораживание с большой скоростью), следует отметить, что каждый из них в результате различных обстоятельств обладает элементами несовершенства. Вследствие этого промышленная документация, определяющая условия и режимы холодильной обработки, особенно растительных продуктов, не всегда научно обоснована. Эта документация не полностью учитывает вопросы экономического характера, современные качественные требования к продукту, как к готовому - товарному, так и к полуфабрикатам.
Противоречивость опубликованных сведений, отсутствие достаточной аргументации технологических режимов холодильной обработки, хранения, а также качественного состояния продуктов и других характеристик, без которых невозможно убедиться в преимуществах того или другого способа замораживания, предопределили направление работы.
Теплофизические и реологические характеристики жидких хладоносителей
В свежих плодах сливы общее содержание моно- и дисахаридов (Мс,%) составляет (9,40±0,98)%, в абрикосах (4,21+038)%- В плодах сливы преобладает сахароза (5,30±0,46)%, в абрикосах моносахариды (глюкоза и фруктоза)-(3,08+0,27)%. Отношение моносахариды : дисахариды в сливе составляет 1 : 1,28, в абрикосах 1 ; 0,37.
Как следует из рис, 4 Л и 4,2 направленность изменения содержания моно-и дисахаридов идентична для плодов сливы и абрикоса, замороженных как в ЖХ, так и в ВС Однако эти изменения существенно зависят от вида плодов. Так при замораживании плодов сливы количество сахарозы уменьшается в 2,5 раза (ВС) и в 1,9 раза (ЖХ), Количество моносахаридов в плодах слив, замороженных в ЖХ, не изменялось, а в ВС незначительно увеличилось (рис.4 Л б),
В процессе замораживания плодов абрикоса в ЖХ количество дисахаридов увеличилось в 2,2 раза (рис.4.2а), а в ВС - в 2,9 раза (рис.4.2б). Содержание моносахаридов в плодах абрикоса, замороженных в ЖХ, увеличилось в 1,15 раза (рис.4.2а), а в ВС - не изменилось. В процессе храпения замороженных слив в течение 9 мес количество моносахаридов незначительно уменьшается (рис.4.1а,б), затем увеличивается и превышает исходный уровень на 0,8% (ЖХ) и на 1,2 % (ВС) через 12 мес хранения. Существенным изменениям подвергается сахароза, количество ее уменьшается, особенно через 6 и 12 мес хранения слив замороженных в ЖХ (рис.4.1а) и через 3 мес хранения слив, замороженных в ВС (рис.4.1б). В процессе хранения плодов абрикоса, замороженных в ВС, количество моносахаридов существенно не изменяется (рис,4.2б). При хранении в течение 9 мес плодов абрикоса, замороженных в ЖХ, количество моносахаридов незначительно снижается , а к 12 мес хранения увеличивается в 1,6 раза по сравнению с исходным (рис А 1а), При хранении плодов абрикоса сахароза подвергается значительным изменениям, её количество увеличивается, особенно через 3 мес хранения, а затем происходит уменьшение этого дисахарида (рисА2а,б). Однако, в абрикосах, через 12 мес хранения содержание сахарозы увеличилось в 4,1 раза (ВС) и в 2,5 раза (ЖХ). Таким образом, при замораживании и хранении плодов сливы, в основном изменяется содержание сахарозы, количество которой уменьшается, что объясняется ферментативным гидролизом дисахаридов, скорость которого зависит от условий замораживания. Так константа скорости гидролиза сахарозы Кс в сливе, замороженной в ВС и хранившейся в течение 6 и 12 мес составила Кс=5,25 10"3 и Кс=3,94 10"3, в ЖХ -Кс=1,25 10"3 и 1,59 10"3 (1/г/100г сут) соответственно. Как следует из данных представленных на рисАІ и значений Кс, гидролиз дисахаридов в сливе, замороженной в ВС и хранившейся 6 и 12 мес в 4,2 и 2,5 раза протекает быстрее, чем в плодах замороженных в ЖХ Следует отметить, что ожидаемое увеличение моносахаридов в сливе как при замораживании, так и в процессе хранения до 9 мес не происходит, что возможно связано с их окислением. Известно, что в результате вымораживания влаги увеличивается концентрация растворимых в воде компонентов, в том числе органических кислот, что приводит к снижению рН, Известно, что моносахариды в кислой среде под действием ферментов оксидаз и прежде всего глюкозидазы и каталазы способны окисляться до альдоновых кислот. Так, при окислении Д-глюкозы возможно через глюконо- у-лактон и глюконо-р-лактон образование Д-глюконовой кислоты. При хранении плодов абрикоса увеличение количества дисахаридов возможно объясняется гидролизом полисахаридов, в частности, пектиновых веществ. Пектиновые вещества, являясь составным компонентом растительного сырья, локализованы в различных частях клетки и выполняют разные функции в зависимости от степени метоксилирования и растворимости в воде. Протопектин входит в состав клеточной оболочки и, очевидно, его превращения могут оказать влияние на её проницаемость и консистенцию растительной ткани в цикле «замораживание - размораживание». Пектин находится в клетке вакуоли и межклеточных слоях ткани зрелых плодов, хорошо связывает воду, его изменения при замораживании плодов могут оказать влияние на влагоудерживающую способность растительной ткани. Известно, что главная цепь пектиновых веществ состоит из многих молекул Д-галактуроновых кислот, соединенных моносахаридом рамнозон; к главной цепи ковалентньши связями присоединены боковые цепи, состоящие из многих молекул галактозы (галактаны) и арабинозы (арабинаны). Имеется также гетерополисахарид ксилоглгокан, состоящий из многих молекул ксилозы и глюкозы, ковалентно связанный с галактановыми цепями ПВ целлюлозой и структурным белком. По данным [42] структурные компоненты клеточной стенки состоят из приблизительно равных долей пектиновых веществ- арабиногалактана и рамногалактана, геммицеллюлоз (ксилоглюкана) и фибрилл целлюлозы, расположенных в определенном порядке и удерживаемых вместе ковалентньши и водородными связями. В клеточных стенках содержится также богатый оксипролином гликопротеид. Соседние клетки соединены срединной пластинкой, состоящей из арабиногалактана и рамногалактана. Такой состав и взаиморасположение клеточных структур и компонентов формирует консистенцию или тургор растительной ткани, способные изменяться под воздействием внешних факторов, в частности, при отрицательных температурах. Поскольку при размораживании растительная ткань становится более мягкой, менее упругой и происходит выделение клеточного сока, то, возможно. эти изменения связаны с разрушением срединных пластин и клеточной стенки, а также мембран органелл клеток. Нашими исследованиями показано, что протопектин и пектин плодов сливы и абрикоса подвергаются существенным изменениям в процессе замораживания, хранения и размораживания растительной ткани.
Исследование адсорбции компонентов жидкого хладоносителя косточковыми плодами при замораживании
Для оценки влияния различных режимов холодильной обработки и продолжительности хранения определяли изменение массы плодов сливы и абрикоса при замораживании и хранении.
Потери массы при замораживании на воздухе плодов сливы составляют 1,06%, для абрикоса-1,3%. При замораживании в ЖХ наблюдается увеличение массы в результате адсорбции жидкого хладоносителя для сливы - 3,2%, абрикоса- 3,9%.
Потери массы при хранении плодов сливы замороженной на воздухе, возросли за 12 мес хранения на 9,46%. Для сливы в ЖХ, этот показатель несколько ниже: потери массы после 12 мес хранения составляют 6,75%.
Для абрикосов, замороженных на воздухе, за 12 мес хранения потери увеличились до 10,5%, а для замороженных в ЖХ - до 6,9%.
По результатам проведенных исследований предлагается следующая технологическая схема подготовки и замораживания косточковых плодов в ЖХ на основе сахарно-спиртовых водных растворов (рис 4Л0). Предлагаемая технология контактного замораживания косточковых плодов в водных растворах этилового спирта и сахарозы имеет следующие преимущества по сравнению с традиционными способами замораживания: - обеспечивает высокую интенсивность теплообмена при малом температурном перепаде (продукт-среда). Температура испарения может поддерживаться на более высоком уровне (-25...-30С) посредством одноступенчатой холодильной машины со значительно большим холодильным коэффициентом и почти в 2 раза меньшим числом капитальных и эксплуатационных затрат, чем в воздушных морозильных аппаратах; - критический интервал кристаллизации воды (от -1 до -8С) быстро преодолевается, что обеспечивает микроскопическую структуру льда в продукте и предостерегает ткани от ощутимых повреждений; - поверхность плодов мгновенно замораживается в твердую корочку, что подавляет осмотический перенос и придает продукту привлекательный товарный внешний вид. Потери массы приближаются практически к нулю, тогда как в воздушных тоннелях потери влаги обычно составляют 2-3%; - обработка и упаковка замороженных таким способом продуктов значительно упрощается, так как они выходят из аппарата поштучно и не смерзаются в процессе хранения; - модифицируя предложенные жидкие хладоносители путем добавления биологически активных веществ, антиоксидантов, ароматизаторов можно получить продукты с улучшенным вкусом, запахом и структурой, повысить пищевую ценность, увеличить продолжительность хранения продуктов. Плоды, замороженные в жидких хладоносителях, можно использовать как в качестве десертного продукта, так и в консервной, кондитерской и молочной промышленности. На основании проведенных исследований разработана технология контактного замораживания плодов сливы и абрикоса в жидких хладопосителях с использованием сахарно-спиртовых водных растворов; составлена и утверждена технологическая инструкция (приложение 3). 1. На основании теоретического анализа и экспериментальных исследований многокомпонентных водных растворов, содержащих этиловый спирт, моно- и дисахариды, органические и неорганические соли в различных концентрациях и соотношениях для контактного замораживания ягод и плодов, выбраны экологически безопасные жидкие хладоносители. Для замораживания косточковых плодов (сливы, абрикосы) предложены жидкие хладоносители, содержащие 55-65% воды, 10-25% этилового спирта и 15-25% сахарозы. 2. Установлены зависимости изменения динамической вязкости, плотности, теплоемкости и теплопроводности ЖХ от массовой доли различных компонентов и температуры. Выбраны хладоносители, имеющие низкую динамическую вязкость при отрицательных температурах. 3. Определена средняя линейная скорость замораживания плодов сливы и абрикоса в жидком хладоносителе, составляющая 10,4 10 ...11,7 10 м/с и превышающая скорость замораживания в воздухе в 5-6 раз. 4. Установлено, что при замораживании плодов сливы и абрикоса происходит адсорбция компонентов жидкого хладоносителя, зависящая от температуры раствора и концентрации сахарозы. Показано, что с понижением температуры хладоносителя и повышением концентрации сахарозы адсорбция компонентов увеличивается, в результате чего потеря массы жидкого хладоносителя изменяется в пределах от 2,8% до 5,7% (от массы продукта). 5. Показано, что в процессе замораживания косточковых плодов в ЖХ снижается скорость гидролиза ди- и полисахаридов, незначительно изменяется титруемая кислотность, максимально сохраняются биологически активные вещества. Получены уравнения регрессии, характеризующие зависимость изменения содержания моно- и дисахаридов, протопектина, пектина, антоцианов, аскорбиновой кислоты от продолжительности хранения плодов сливы и абрикоса, замороженных в ЖХ и ВС. 6. Выявлена тесная обратная корреляция между содержанием пектиновых веществ и потерей клеточного сока в цикле «замораживание-хранение размораживание» плодов сливы и абрикоса- Показано, что потеря клеточного сока плодами, замороженными в ЖХ, значительно меньше чем при замораживании в ВС_ 7. Экономические преимущества технологии контактного замораживания косточковых плодов в предложенных жидких хладоносителях заключаются в получении продуктов высокого качества за счет интенсификации процесса теплообмена и в снижении энергозатрат при холодильной обработке продуктов. 8. Разработана технология замораживания плодов сливы и абрикоса в жидких хладоносителях. Результаты исследований использованы участниками международного проекта Европейского Союза 1С 15 СТ98 0912 «Inco-Copernicus» при разработке проектной документации и создании опытного и промышленного образцов гидрофлюидизационного скороморозильного аппарата.
