Совершенствование процесса и оборудования для обеспечения высокой стабильности пищевых эмульсий

Пищевые эмульсии широко применяются в технологиях продуктов питания в качестве улучшителей реологических, физико-химических и органолептических показателей качества этих продуктов. В состав пищевых эмульсий входят растительные масла и различные другие ингредиенты, недостатком таких эмульсий является нестабильность их реологических показателей, расслаивание на исходные компоненты в процессе хранения, что отрицательно сказывается, например, на равномерности их термической обработки, и приводит к браку.Расслаивание компонентов в пищевых эмульсиях обуславливается недостаточной степенью дисперсности компонент в эмульсиях. Современным направлением интенсификации процесса эмульгирования нерастворимых друг в друге ингредиентов является применение кавитационного воздействия на эмульсию ультразвукового воздействия и дополнительного структурирующего воздействия магнитного поля. Равномерное распределение частиц и их деполяризация при воздействии магнитного поля может способствовать стабилизации реологических характеристик эмульсий.Цель работы – провести экспериментальные и аналитические исследования с помощью физического и математического моделирования методами прикладной механики для выявления общих закономерностей протекания гидромеханических процессов, перемещения жидкостей и газов и их перемешивания при гидропульсации при воздействии ультразвуковых и магнитного полей для применения системного подхода при создании технологических линий производства белково-жировых эмульсий.Для выполнения поставленной цели решались следующие задачи:проанализировав патентную и специальную литературу, выявить современные тенденции развития техники и технологий диспергирования ингредиентов в системах белок-жир-вода; с помощью физического и математического моделирования методами прикладной механики выявить общие закономерности протекания гидромеханических процессов в изучаемых системах при различных схемах реализующих процессы аппаратов и определить наиболее эффективный из них;выявить закономерности, на основании которых представится возможным определение наиболее эффективных режимов обработки модельных образцов систем белок-жир-вода с использованием ультразвука и магнитного поля, принимая во внимание то, насколько стабильно и однородно они перемешиваются при периодическом процессе приготовления эмульсий;разработать экспериментальную установку для реализации непрерывного технологического режима получения белково-жировой эмульсии;выявить закономерности процесса и определить зависимость процессов эмульгирования от параметров технологических процессов, которые задействуются при обработке в потоке при непрерывном производстве пищевых эмульсий;исследовать влияние лецитина на стабильность пищевых эмульсий;апробировать эффективность приема использования ультразвукового метода диспергирования с наложением на получаемую эмульсию магнитного поля в промышленных условиях. Выводы:1.Анализ литературных данных о современных тенденциях получения стойких пищевых эмульсий позволил выявить в качестве фактора, наиболее эффективно влияющего на этот показатель, степень диспергирования ингредиентов.2.Выявлены закономерности и определены рациональные технологические режимы диспергирования эмульсии тремя разными способами:– методом встречных струй;– ударно-струйным методом;– струйно-кавитационным с использованием магнитострикции, с выбором последнего в качестве наиболее перспективного для совершенствования существующих технологий и оборудования для получения белково-жировых эмульсий.3.Получены закономерности и построены регрессионные модели обработки посредством ультразвука и магнитного поля эмульсионных образцов с учетом оценки их показателей стабильности и качества (однородности и реологических свойств) при периодическом процессе приготовления эмульсий с определением рациональных режимов обработки:m = 1 %, I = 3,38 вт/см2, t = 141,36 с;m = 2 %, I= 3,69 вт/см2, t = 137,46 с;m = 3 %, I = 3,38 вт/см2, t = 437,80 с.4.Выявлены и описаны в виде регрессионных моделей закономерности процесса, получена информация относительно воздействия выбранных техпараметров обработки на различные аспекты эмульгирования ингредиентов при обработке в потоке при непрерывном производстве пищевых эмульсий.5.Показаны возможности реализации оптимальных режимов формирования пищевых эмульсий с помощью созданной экспериментальной установки, на которую получен патент.6.Показана эффективность внедрения и практического применения эмульсий, образованных за счет комбинации ультразвукового метода с применением магнитного поля, стойкость которых существенно увеличилась и достигла 10,0-10,2 часов.7.Результаты исследований внедрены в работе ООО «Айсберг», г. Санкт-Петербург, для разработки нового способа изготовления стойких при хранении пищевых эмульсий с применением ультразвука и магнитного поля.