CC BY
34
ИЗВЕСТИ}
шей теплотой испарения отличаются бицикличе-ские структуры (углеводороды а- и /З-пинен, кам-фен; оксосоединения: фенхон, туйон, камфора; сложный эфир (н-)-борнилацетат).
Среди изомерных ациклических спиртов (гераниол, нерол, линалоол) наибольшую ДЯисл (58,82± 0,31 кДж/моль) имеет первичный спирт гераниол, трансструктура которого благоприятствует образованию водородных связей. Значительные пространственные затруднения характерны для молекул третичного спирта линалоола, следст-
вием чего является относительно невысокая теплота испарения (51,33+0,30 кДж/моль) этого соединения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Стэлл Д.Р. Таблицы давления паров индивидуальных веществ / Под ред. С.В. Горбачева, В.В. Михайлова. — М.: ИЛ, 1949. — 72 с.
Кафедра физколлоидноб химии Поступила 05.03.93
678.5:577.114:664:543
ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК ПОЛИСАХАРИДОВ НА РЕОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ НАТРИЕВОЙ СОЛИ КАРБОКСИМЕТИЛЦЕЛЛЮЛОЗЫ
М.М. ДАНИЛОВА, А.Л. ПЕШЕХОНОВА, метра, в интервале скоростей сдвига 1,5—1312 с'1
Т.В. КЛИМАКОВА, А.М. ГОЛУБЕВ, Э.Г. РОЗАНЦЕВ и температур t 25—50’С.
Московская государственная академия Исследованные системы оценивали величинами
прикладной биотехнологии
Для удлинения срока хранения пищевых продуктов используются съедобные пленки и покрытия, которые защищают продукт от факторов внешней среды и должны быть экологически безопасными [1].
Среди простых эфиров целлюлозы, составляющих основу таких покрытий, используют натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы НаКМЦ [2], применение которой выдвигает проблему изучения структурообразования в сложных системах ЫаКМЦ—вода, ЫзКМЦ—полисахариды различной химической природы.
Отмечено, что повышенная жесткость основной цепи молекулы ЫаКМЦ в этих растворах обусловлена возникновением надмолекулярных образований флуктуационной природы [3], а находящиеся в растворе макромолекулы NaKMЦ полностью гидратированы [4].
В связи с тем, что защитные свойства покрытий в условиях, близких к технологическим, определяются процессами структурообразования, мы исследовали эти процессы реологическим методом.
Для исследований использовали ЫаКМЦ ОСТ 6—05—386—80, со степенью замещения по кар-боксиметильным группам у = 70 и степенью полимеризации 450, pH = 6,5. Водные растворы НаКМЦ готовили в соответствии с методикой [4]. Для модификации растворов использовали кукурузный, картофельный и окисленный крахмалы и декстрин, которые вводили в пленкообразующие растворы в диспергированном виде.(в форме клейстера) в соответствии с общепринятой методикой [5].
Контроль процессов структурообразования проводили с использованием ротационного вискози-
максимальнои ньютоновской вязкости »?о, наименьшей НЬЮТОНОВСКОЙ ВЯЗКОСТЬЮ ч 00, энергией активации вязкого течения, энтропией (значения коэффициента вязкости для всех растворов соответствовали рабочим скоростям сдвига 243 с‘ ) и индексом структурирования [6]. Индекс структурирования указывает на степень структурирования раствора Л/, т.е. отклонение от ньютоновского течения, и определяется величиной степенного показателя в формуле Оствальда-де-Вилла, описывающей зависимость скорости сдвига от напряжения:
где у — скорость сдвига;
г — напряжение сдвига.
Для определения индексов структурирования растворов ЫаКМЦ проведена математическая обработка экспериментальных данных зависимостей от г по программе РЬОТР на ЭВМ РС АТ. спользование формулы Оствальда-де-Вилла дало адекватное описание экспериментальных кривых в случае различных концентраций растворов ЫаКМЦ, а также при разных температурах и с разными модифицирующими добавками. Полученные коэффициенты корреляции близки к 1 и в большинстве случаев превышали значение 0,99, что указывает на корректность использования формулы Оствальда-де-Вилла.
Как показали наши исследования, в полном соответствии с существующими представлениями, умеренно концентрированные растворы ИаКМЦ проявляют псевдопластические свойства (рис. 1, 2), отличаются слабой тиксотропией и только
0,5%-ные растворы при I 45—50°С демонстрируют ньютоновский характер течения (табл. 1).
Г[,НЛг
№
т
Г
ж
/
Примечание.
Установ, много раз персий, Т.1 определя: Ыа КМЦ.
Зависим творов На отражает 1
Индексы тельны к с щим в вод
ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 1-2, 1994
57
ысокая теп-пь) этого со-
щивидуальных Михайлова. —
114:664:543
,5-1312 с4
величинами и »го, наи-», энергией й (значения творов срот-•а 243 с ) и екс структу-»уктурирова-ютоновского степенного нлла, описы-от напряже-
турирования тическая об-ависимостей ВМ РС АТ. е-Вилла дало 5ных кривых й растворов :ратурах и с ни. Получен-зки к 1 и в ачение 0,99, зования фор-
я, в полном давлениями, оры ЫаКМЦ ства (рис. 1, ей и только монстрируют л. 1).
концентрации и температуры. Молекулы №КМЦ благодаря большому количеству гидроксильных групп эффективно связывают воду. При этом с увеличением содержания гидроксильных групп в системе повышается структурная упорядоченность воды. Вероятно, при течении растворов На КМЦ происходит разрушение в основном гидратных оболочек. Подтверждением этого является возрастание индекса структурирования с увеличением концентрации раствора, а также снижение индекса структурирования при повышении температуры, что связано с разрывом водородных связей и разрушением гидратных оболочек. Величина энергии активации указывает на образование структуры в системе за счет водородных связей (табл. 2).
С целью выбора рабочей концентрации НаКМЦ по кривым тенения водных растворов НаКМЦ определены для каждой концентрации и температуры значения наибольшей по к наименьшей г/х ньютоновской вязкости. Анализ зависимостей этих величин от концентрации растворов показывает, что она описывается полиномом 3-й степени, однако в двойных логарифмических координатах удовлетворительно спрямляется. Пересечение прямых зависимостей ¡?(С) позволяет определить точку, в которой наблюдается резкий рост вязкости с концентрацией, т.е. концентрацию, соответствующую возникновению в растворе сетчатой структуры. На это же указывает уменьшение энтропийного множителя при увеличении концентрации МаКМЦ (табл. 2), Для раствора ЫаКМЦ точка перегиба имеет абсциссу V,! 5% (1§С = 0,06).
На основании проведенных опытов для дальнейшей модификации были выбраны пленкообразую-
' Таблица 1
Индексы структурирования На КМЦ при í 25-50 ’С с концентрацией, % --------- —__------ --------- —............................ —-------
t, 'С 0,5 1 1,5 "”"'2 2.5
N Р N Р N Р N Р N Р
25 1,19 0,9997 1,39 0,9996 1,49 0.9993 1.74 0.9992 1,95 0,9990
30 1,15 0.9997 1,32 0,9996 1,47 0,9990 1,62 0,9993 1,84 0,9989
35 1,15 0,9995 1,25 0.9997 1.42 0,9995 1,55 0,9997 2,0 0,9944
40 1,13 0,9995 1,24 0,9997 1,39 0,9994 1,49 0,9997 1,67 0,9991
45 1,07 0,9992 1,18 0,9998 1,29 0,9998 1,51 0,9986 1,57 0,9996
50 1,05 0,9995 1.16 0,9998 1,33 0,9993 1,39 0,9998 1,50 0,9988
Примечание. N — индекс структурирования; Р — коэффициент корреляции.
Установлено, что вязкость растворов ЫаКМЦ во много раз превышает вязкость крахмальных дисперсий, т.е. вязкостные свойства тройных систем определяются преимущественно вязкостью
ткмц.
Зависимость индексов структурирования растворов МаКМЦ от концентрации и температуры отражает табл. 1.
Индексы структурирования оказались чувствительны к структурным превращениям, происходящим в водных растворах № КМЦ при изменении
¡дне растворы Ма КМЦ с концентрацией 1,5— 2,5%. Как показали наши исследования, введение в пленкообразующие растворы в качестве модификатора полисахаридов на основе а-глюкозы, имеющих близкое к основному полимеру химическое строение и содержащих большое количество гидроксильных групп, не изменяет псевдопластиче-ского характера течения водных растворов тем не менее, судя по индексам структурирования, приводит к изменению структуры раствора. Вероятнее всего, наибольший структуриру-
58
ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 1-2, 1994
ИЗВЕСТИЯ
ющий эффект оказывают кукурузный и картофельный крахмалы.
Таблица 2
Концентрация раствора ЫяКМЦ. % Энергия активации. кДж/моль Энтропийный множитель Коэф- фициент корреляции
0,5 23.2 -6.3 0,9885
1.0 27,8 -7.1 0,9989
1.5 24,9 -5.2 0,9976
2,0 24.1 -4,15 0,9967
2.5 25.4 -4,10 0.9849
Структурирующий эффект зависит также от концентрации модифицирующей добавки (рис. 3). На основании изучения процессов структуриро-
вания в исследованных системах рассчитаны концентрации рабочих растворов и выбраны типы и концентрации модифицирующих добавок для конкретных областей использования покрытий.
Полученные данные по реологическому поведению систем ЫаКМЦ—вода, ЫаКМЦ—крахмалы—
вода в широком скоростном диапазоне и заданном температурном могут быть использованы для направленного регулирования процессов структуро-образования в этих системах при формировании покрытий на конкретных биологически активных подложках в процессах получения пищевых продуктов.
ВЫВОДЫ
1. Умеренно концентрированные растворы Na/Ш// марки 70/ 450*0» при t 25—55°С являются псевдопластическими жидкостями и только 5%-ные растворы при t 45—55°С демонстрируют ньютоновский характер течения. По уравнению Ост-вал ьда-де-Вилла рассчитана степень структурирования водных растворов Na КМЦ, которая монотонно возрастает с повышением концентрации в исследованном интервале температур,
2. Введение крахмалопродуктов в водные растворы Na КМЦ не изменяет псевдопластического характера течения. Увеличение молекулярной массы крахмала приводит к возрастанию степени структурирования в системе Na КМЦ—крахмалопро-дукт—вода.
Авторы благодарят В.Б. Калинина (институт физической химии РАН) за помощь в математической обработке результатов экспериментов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Использование съедобных покрытий. Rose Peter /У Food Manuf, — 1992. — 67. — № â. —C. 23. 25, 39.
2. Пешехоиова АЛ., Журавская Н.К., Данилова М.М., Бухтеева Ю.М., Журавская H.A. Полисахариды в мясной промышленности: Обзорн. информ. — М.: АгроНИИ-ТЭИмясомолпром, 1992. — С. 10—11.
3. Петропавловский Г.А., Васильева Г.Г., Бресткия Ю.8., Троицкая А.В. // ЖПХ. — 56. — № 2. — 1983. — С. 366—370.
4. Целлюлоза и ее производные. T. I и II (под ред. Н. Байклда и Л. Сегала). — М.: Мир. 1974. — С. 468—476.
5. Рихтер М. Избранные методы исследования крахмала. — М.. 1975.
6. Тагер A.A., Ботвинник Т.О., Древаль В.Е. Энергия, теплота и энтропия активации вязкого течения концентрированных растворов полимеров. Успехи реологии полимеров. — М.: Химия. 1970. — С. 229—240.
Поступила 23.07.93
664.292
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА КИСЛОТНО-ТЕРМИЧЕСКОГО ГИДРОЛИЗА ПРОТОПЕКТИНА СВЕКЛОВИЧНОГО СЫРЬЯ
О.С. ГААГ, И.ф. МАЛЕЖИК Винницкий проектно-конструкторский технологический институт НПО ”Спектр”
Киевский технологический институт пищевой промышленности
В общем случае гидролиз растительного сырья рассматривается как обменная реакция между веществом и водой, катализируемая ионами гидро-
ксония. Основные структурные компоненты свекловичного сырья состоят из соединений, обладающих высокой гидрофильностью вследствие наличия большого числа гидроксильных, карбоксильных и других активных групп. Исследование характера изменения влагоудерживающей способности сырья в процессе гидролиза имеет поэтому исключительно важное значение, поскольку мо-
жет служи ло- и массс ческих сво исследоваь пектиновы Нами пр менений С( свекловичі 72°С и кон 1,5%. Мет щем. Наве набухшего
ной от ВНЄІ бумаги, по ных прово. спиралей участие вс< с другой с деформаци процессе п сы ВЗВЄШИІ честве, сос тервалов п в камеру с ром рассчи Для пол НС! камерг а для подд жима поме Контроль рН-метром системы С0 жим кипен ние повер: более чем фазе, обесі исключали са. Через к; каркасы, о фильтровал влагоудер» вали по св количеству
где т0 и т
При рас изменение следствием фазы, лосю ществ весы
ОТ ИСХОДНО!
На содер пектиновы) ЦИОННЫМ I
содержанш СКИМ мето; которую по
