Закономерности управления процессом гелеобразования в молочной сыворотке

14-05-2014, 11:55

Изучение физико-химических процессов гелеобразования в дисперсных системах на основе молочной сыворотки, осложненных фазовыми переходами, позволило установить некоторые закономерности и сформулировать принципы управления. Несмотря на все многообразие свойств компонентов сыворотки, в обеспечении требуемого уровня физико-химических и реологических свойств гелей превалирующую роль играет соотношение гелеобразователя и жидкой дисперсионной среды. Процессами гелеобразования в подобных дисперсных системах можно управлять снижением доли слабосвязанной влаги путем введения гидрофильных веществ. Этим объясняется увеличение прочности гелей в результате увеличения массовой доли белков в сыворотке более 5 %.
Рассмотренные закономерности показывают тесную взаимосвязь между реологическими и физико-химическими свойствами сывороточных гелей. В этой связи целесообразно увязать структурно-механические свойства гелей с фазовыми переходами в гелеобразных объектах.
Основными факторами, влияющими на процессы, являются: состав молочной сыворотки (главным образом, массовая доля белков), присутствие сахарозы, физико-химические свойства сыворотки (активная и титруемая кислотность), массовая доля и вид используемого гелеобразователя, а также температурные параметры технологического процесса. Производными от этих факторов являются активность воды и вязкостные характеристики.
Известно, что для твердых и жидких продуктов, содержащих не менее 40% влаги, при температуре от 0 до 100 ° C, коэффициент температуропроводности есть средневзвешенное между значениями для воды при той же температуре и для сухого белка, жира, углеводов. Однако для сывороточных гелеобразных систем характерно аномальное поведение коэффициента температуропроводности в зависимости от температуры. Установлено, что значения коэффициента температуропроводности превышают те, которые определены теоретическим (расчетным) путем при температуре выше температуры плавления геля. Данный факт обусловлен, главным образом, особенностями формирования пространственной структуры геля, который в твердом состоянии имеет особое состояние структуры с наличием элементов кристаллической решетки. Переход геля в расплавленное состояние в результате нагревания изменяет не только его реологическое поведение, но и коэффициент температуропроводности, который в 1,01-1,07 раза меньше расчетного.
Фазовые переходы подобного рода иллюстрируют данные, приведенные в табл. 9.5.

Величина интервала плавления эвтектики и ликвидуса, а также другие термодинамические характеристики гелей на основе молочной сыворотки зависят от используемого гелеобразователя. В установленном интервале температур плавления, вероятно, происходят конформационные переходы твердого состояния геля в жидкое, а также изменяются формы связи влаги.
В случае использования в качестве дисперсионной среды молочной сыворотки гели имеют более прочную структуру, а также прочно удерживают влагу за счет возникновения межмолекулярных взаимодействий между растворителем, активными центрами (группами) молекул гелеобразователя, а также веществами молочной сыворотки (белками, ионами металлов и т. д.).
На основании анализа значений энтальпии плавления перспективными, с точки зрения устойчивого в отношении фазовых переходов, в технологии гелеобразных сывороточных продуктов из исследуемых гелеобразователей признано использование агара, агароида и пектина.