XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Желатин является природным биополимером. Как пищевая добавка имеет обозначение Е441. По существу, желатин – это производное самого распространённого в животном мире белка – коллагена, отвечающего за функционирование костей, связок, хрящей, кожных покровов.

Он имеет множество применений в пищевой отрасли, медицине, в косметическом и промышленном производстве.

Желатин чаще всего доступен в виде гранул или порошка иногда используют листовой желатин. Он легко плавиться при нагревании и затвердевает при охлаждении, в соединении с водой образуя гелеобразное вещество, которое применяется для сгущения различных пищевых продуктов. Характеристики и нормы пищевого желатина указаны в таблице 1.

Первое письменное упоминание о желатине относится к 1682 году, когда француз по имени Дени Папен впервые описал его свойства, а в 1898 году англичанин Чарльз Нокс изобрёл первый в мире гранулированный желатин, который стал широко распространённым по всему миру. В наши дни желатин производят путём щелочного или кислотного растворения побочных продуктов мясной или кожевенной промышленности до получения высушенного коллагена.

Существуют два вида желатина А и В, каждый вид желатина производится на отдельной производственной линии.  Желатин типа А получают при обработке коллагена свиных шкур, кислотой. Желатин типа В получается из шкур крупного рогатого скота после их щелочной обработки. При этом, желирующие свойства обоих типов одинаковы.

Марки желатина:

желатин пищевой К-17, К-15, К-13,К-11,К-10
                                П-19, П-17,П-16, П-13, П-11, П-9, П-7
                                80,100,120,150,180,200,220,240 bloom

желатин технический Т-11, Т-9, Т-7, Т-4, Т-2,5

Физико-химические свойства желатина:

Хорошо растворим и обладает высокой влагоудерживающей способностью;

Прочность студня желатина пищевого качества  определяется по Блуму (Bloom) или Валенту;

Подвержен гидролизу, который зависит от ряда факторов – присутствия кислот, щелочей, бактерий, ферментов, а также температуры;

Желатин проявляет амфотерные свойства. В кислой среде желатин несёт положительный заряд, а в щелочной – отрицательный;

При концентрации выше 0,8 % желатин при охлаждении  осаждается из раствора. Температура осаждения обычно определяется по вязкости10%-ного раствора и соответствует температуре начала гелеобразования;

Совместим со многими гидроколлоидами, сахаром, кукурузным сиропом, крахмалом, глюкозой, основными пищевыми кислотами и ароматизаторами.

Определение динамической вязкости для пищевого желатина и расчёт его молярной массы

Вязкость растворов ВМС зависит от концентрации, что видно из уравнения Эйнштейна, справедливое для сильно разбавленных растворов:

 = _о (1+),

где ,  – вязкость раствора и растворителя;

 – концентрация;

 – коэффициент, зависящий от формы частиц (для сферичес­ких частиц =2,5).

Часто для ВМС используется понятие удельной вязкости

_уд =( – _о) / _о . Экспериментально наблюдаемые концентрационные зависимости удельной вязкости растворов полимеров показывают, что их вяз­кость, как правило, не подчиняется закону Эйнштейна.

Для ВМС введено понятие приведенной вязкости, равной отно­шению удельной вязкости к концентрации раствора:

_прив = _уд / С . Для связи приведенной вязкости с концентрацией Хаггинс предложил следующее уравнение :

_уд / С = [] (1+ К' []C + К" []²C²+…),

где К', К" – константы;

C – концентрация раствора;

[] – характеристическая вязкость.

Это выражение является общим уравнением, связывающим вяз­кость раствора полимера с его концентрацией.

Характеристическая вязкость[] определяет гидродинамичес­кое сопротивление макромолекул потоку жидкости в предельно раз­бавленных растворах, когда полимерные молекулы находятся на больших расстояниях друг от друга и практически не взаимодейс­твуют. Таким образом, характеристическая вязкость не зависит от концентрации и является постоянной величиной для данной систе­мы. Значение характеристической вязкости находят путем экстра­поляции величины  / C к нулевой концентрации раствора:

[] = lim _{C 0} (_уд / С).

Постоянная К' (вискозиметрическая константа Хаггинса) ха­рактеризует взаимодействие макромолекул с растворителем и позволяет оценить степень сродства между полимером и раствори­телем.

В настоящее время пользуются следующим наиболее общим уравнением, связывающим молекулярную массу полимера с вязкостью его разбавленного раствора (уравнение Марка–Гувинка)

[] = K*M^,

где  – константа, характеризующая гибкость цепей макромолекул и

их формы в растворе (для сферических частиц =0,627).

Таким образом, концентрационная зависимость вязкости раст­воров полимеров дает ценную информацию о структурных особеннос­тях исследуемых систем, межмолекулярных взаимодействиях, позво­ляет оценить молекулярную массу полимера.

Экспериментальная часть

Для определения динамической вязкости проведём эксперимент, который включает в себя два этапа:

приготовление растворов с разной концентрацией из раствора полимера (желатина) с известной концентрацией (1%);

измерение времени истечения полученных растворов и эталонной жидкости с помощью вискозиметра.

Полученные экспериментальные данные и расчёты занесены в таблицу 1.

Таблица 1 – экспериментальные данные и расчёты

Экспериментальные данные					Рассчитанные величины вязкости
кон-цен-тра-ция, %	τистеч в опытах			τистеч среднее	η	ηуд	ηприв	[η]
	1	2	3
1	1,42	1,40	1,43	1,41	1,289	0,44	0,44	0,085
0,85	1,29	1,31	1,31	1,30	1,149	0,28	0,32
0,64	1,22	1,23	1,23	1,22	1,047	0,17	0,26
0,48	1,16	1,15	1,17	1.16	0,97	0,085	0,17

Вычисления

T. = 1,10

1) η = 0,894*

2) η = 0,894*

3) η = 0,894 * = 1,047

4) η = 0,894 *

η_уд

1) η_уд

2) η_уд

3) η_уд

4) η_уд

η_прив

1) η_прив

2) η_прив

3) η_прив

4) η_прив

График 1-Нахождение числа

K=

Отсюда масса полимера

M = 2928 г/моль

Применение желатина в пищевой промышленности

Желатин используется в пищевой промышленности для приготовления мороженного, желе, мармелада, заливных блюд, консервов, муссов, тортов, предотвращая свёртываемость кристаллов сахара. Желатин является бесценной добавкой к мясному рациону, так как содержит огромное количество белков необходимых для жизнедеятельности человеческого организма.

Список использованной литературы:

Электронный учебник физическая химия. Химическая термодинамика. Данилин В.Н., Шурай П.Е., Боровская Л.В.Краснодар, 2010.

Электронный учебно-методический комплекс дисциплины «Физическая и коллоидная химия: учебно-методический комплекс дисциплины» Учебное пособие. ФГУП НТЦ «ИНФОРМРЕГИСТР» Депозитарий электронных изданий. Москва 2010.

Исследование термодинамических свойств белково-полисахаридной системы методом дифференциальной сканирующей калориметрии.Бугаец Н.А., Тамова М.Ю., Боровская Л.В., Миронова О.П.Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2003. № 5-6 (276-277). С. 112-113.

Дифференциальная сканирующая калориметрия легкоплавких металлических систем.Боровская Л.В.Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук / Кубанский государственный технологический университет. Краснодар, 1998

Моделирование управления резервами качества на этапах жизненного цикла продукции малых инновационных предприятий. Никитин А.А., Боровский А.Б., Доценко С.П., Боровская Л.В.Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. № 2-1

Методы получения эмульсий и термодинамика их стабилизации. Никанов К.К.1, Боровская Л.В. Студенческий научный форум – 2018. X Международная студенческая электронная научная конференция "Студенческий научный форум"Москва, 15-20 февраля 2018 г.Издательство: ООО "Научно-издательский центр "Академия Естествознания".

Исследование студней на основе каррагинана и пектина методом дифференциальной сканирующей калориметрии. Барашкина Е.В., Тамова М.Ю., Боровская Л.В., Миронова О.П известия высших учебных заведений. Пищевая технология .Издательство: Кубанский государственный технологический университет (Краснодар)

Обеспечение безопасности производства пищевой продукции методом принятия решений.Боровская Л.В.В сборнике: ДАЛЬНЕВОСТОЧНАЯ ВЕСНА - 2016 Материалы 14-й Международной научно-практической конференции по проблемам экологии и безопасности. Ответственный редактор: И. П. Степанова. 2016. С. 257-259.

Код для цитирования: Скопировать