Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

05.18.16 - технологія продуктів харчування

УДК 637.2 - 022.532

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук

НАУКОВІ ОСНОВИ ТЕХНОЛОГІЇ І ФОРМУВАННЯ НАНОСТРУКТУРИ ВЕРШКОВОГО МАСЛА З РОСЛИННИМИ ХАРЧОВИМИ ДОБАВКАМИ

РАШЕВСЬКА ТАМАРА

ОЛЕКСІЇВНА

Київ - 2010

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному університеті харчових технологій Міністерства освіти і науки України.

Науковий консультант:

доктор технічних наук, професор

заслужений діяч науки і техніки України, Українець Анатолій Іванович, Національний університет харчових технологій, ректор

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Демидов Ігор Миколайович, Національний технічний університет «ХПІ» Міністерства освіти і науки України, професор кафедри технології жирів доктор фізико-математичних наук, професор Лебовка Микола Іванович, Інститут біоколоїдної хімії ім. Ф.Д. Овчаренка НАН України, завідувач відділом фізичної хімії дисперсних мінералів доктор технічних наук, доцент Дідух Наталія Андріївна,

Одеська державна академія харчових технологій Міністерства освіти і науки України, завідувач кафедри технології молока і сушки харчових продуктів

Захист відбудеться “03” березня 2010 р. о 14 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.058.03 Національного університету харчових технологій, за адресою 01601, м. Київ, вул. Володимирська, 68, в аудиторії А - 311.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Національного університету харчових технологій за адресою 01601, м. Київ, вул. Володимирська, 68.

Автореферат розісланий “1” лютого 2010 р.

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Несприятлива екологічна ситуація в Україні, що пов'язана з наслідками Чорнобильської катастрофи та техногенним забрудненням довкілля, вимагає створення якісно нових харчових продуктів, функціональні властивості яких спрямовані на запобігання захворювань. Статистика економічно розвинутих країн свідчить про те, що близько 70% усіх захворювань пов'язані з порушеннями харчування. З огляду на значне зростання захворюваності серед населення України, особливо на радіаційно забруднених територіях, та домінування харчового фактора в патогенезі захворювань одним із найактуальніших соціальних завдань нашого часу є розроблення нових вітчизняних технологій харчових продуктів функціонального призначення, спрямованих на захист та збереження здоров'я населення України. Державною Національною програмою України з ліквідації наслідків аварії на Чорнобильській АЕС до 2010 року передбачено створення продуктів масового харчування та спеціального призначення, збагачених БАР, з метою підвищення імунного статусу організму людини, виведення радіонуклідів і радіотоксинів, зниження ризику онкозахворювань.

XXV і XXVI Міжнародні молочні конгреси (1998, 2002 рр.) основну увагу приділили створенню функціональних молочних продуктів, розробленню концепції функціональних продуктів. Її основні положення: в поцесі розроблення функціональних молочних продуктів треба враховувати, щоб продукт був звичним у раціоні харчування населення країни. Важливе місце в харчуванні населення України займає вершкове масло. Воно входить до раціону харчування в установах охорони здоров'я та дитячих закладах. Це зумовлює доцільність створення видів вершкового масла функціонального призначення.

Основним джерелом сполук, що протидіють впливу радіонуклідів, важких металів, токсичних сполук, позитивно впливають на функції організму і знижують ризик хронічних захворювань, є речовини, які містяться у рослинній сировині. Тому останнім часом особливою увагою харчовиків, медиків і вчених користуються добавки із рослинної сировини, що вказує на доцільність їх використання у створенні функціональних видів вершкового масла.

Останніми роками провідні вчені світу пов'язують створення функціональних продуктів із нанонаукою та нанотехнологією. Нанонауку визначають як сукупність знань про властивості речовин у нанометровому масштабі (1нм= 10-9 м), а нанотехнологію - як уміння цілеспрямовано створювати наноструктури об'єктів, матеріалів і систем із заздалегідь заданими властивостями. Реалізація можливостей нанотехнології потребує глибоких знань процесів молекулярної самоорганізації і функціонування складних наноструктурних систем, що вимагає розробки нових наукових теорій поведінки речовин у нанометровому масштабі. У даний час основною проблемою є розроблення нових наукових теорій поведінки речовин саме у нановимірнім масштабі.

Нині нанонаука харчових технологій знаходиться в стадії зародження. Завдяки своїм властивостям вершкове масло відноситься до найбільш складних гетеросистем. Тому вивчення формування наноструктури масла з рослинними харчовими добавками надзвичайно актуально для створення наукових основ майбутніх харчових нанотехнологій функціональних продуктів. Впровадження нанотехнологій буде визначати лідерство, прогрес у харчовій галузі не в майбутньому, а нині.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження виконувалися відповідно до тематики науково-дослідних робіт НУХТ, згідно з планом кафедральних держбюджетних тем “Удосконалення існуючих і розробка нових ресурсо-, матеріало-, енергоощадних технологій високоефективного обладнання молочної промисловості” (1992 - 2001 рр.) та “Удосконалення і розробка фізико-хімічних основ технологій молочних продуктів функціонального та десертного призначення” (2001 - 2006 рр.); наказом Державного комітету України з питань науки і технології від 03.08.1993 р. п. 3.13 "Створення нових енерго- і ресурсозберігаючих технологій переробки і збереження сільскогосподарчої продукції"; рішенням вченої ради УДУХТ від 27.03.92 р. прот. № 9 “Розробка нових видів масла з наповнювачами на основі рослинної сировини” 0194U006131 (1992-1994 рр.); наказом Міносвіти України № 37 від 13.02.97 р. “Дослідити механізм формування структур кристалоутворень молочного жиру з метою створення нових видів вершкового масла” 0194U005331 (1995-1998 рр.); наказом УДУХТ №18 від 24.02.99 р. “Формування аморфно-кристалічної структури при надшвидкому твердінні молочного жиру і вершкового масла” 0199U0033146 (1999-2000 рр.).

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є створення науково обґрунтованої технології вершкового масла з рослинними харчовими добавками, які надають йому дієтичних і лікувально-профілактичних властивостей, та розроблення наукових основ формування наноструктури продукту.

Для досягнення поставленої мети були сформульовані такі завдання:

обґрунтувати теоретичними та експериментальними дослідженнями вибір перспективних рослинних харчових добавок для створення різновидів вершкового масла покращеної якості з функціональними властивостями;

дослідити технологічні властивості рослинних харчових добавок - полісахаридів і кріопорошків для їх використання в маслоробній галузі;

визначити на підставі математичного моделювання та оптимізації технологічних процесів оптимальні режими виробництва вершкового масла з рослинними харчовими добавками;

розробити технологію нових видів вершкового масла з полісахаридами та кріопорошками рослинними харчовими, провести їх медико-біологічні та дослідно-промислові випробовування;

розробити методики та визначити якісний і кількісний склад дискретних груп гліцеридів та їх поліморфних форм у твердій фазі жиру і вершкового масла;

з'ясувати вплив добавок полісахаридів та кріопорошків рослинних харчових на фазові перетворення і формування аморфно-кристалічної жирової фази у маслі;

дослідити вплив рослинних харчових добавок на стан водної фази у вершковому маслі - форми зв'язку вологи та розподіл плазми; з'ясувати взаємодію водної та жирової фаз у формуванні мікро - і наноструктури вершкового масла;

провести комплекс досліджень щодо впливу рослинних харчових добавок на мікро- і наноструктуру вершкового масла, з'ясувати механізми формування її наноелементів, розробити наукові основи формування наноструктури масла;

провести комплексні дослідження впливу рослинних харчових добавок на якість вершкового масла - органолептичні показники, консистенцію і реологічні властивості масла та мікробіологічні і біохімічні показники під час його зберігання;

обґрунтувати соціальну та економічну ефективність нових видів масла.

Об'єкт дослідження - технологія вершкового масла.

Предмет дослідження - вершкове масло з рослинними харчовими добавками.

Методи дослідження - традиційні та удосконалені спеціальні фізичні, фізико-хімічні, органолептичні, мікробіологічні, біохімічні, виконані з використанням сучасних приладів і комп'ютерних технологій, а також методи математичного моделювання та оптимізації й статистичного оброблення експериментальних даних.

Наукова новизна одержаних результатів. На основі проведених досліджень дано наукове обґрунтування і експериментально підтверджено доцільність використання поліфункціональних рослинних харчових добавок - полісахаридів і кріопорошків для розроблення технології вершкового масла функціонального призначення з лікувально-профілактичними і дієтичними властивостями, що мають поліпшену якість; досліджено вплив добавок на фазові перетворення гліцеридів і стан водної фази у вершковому маслі, взаємодію водної і жирової фаз та формування мікро- і наноструктури масла; отримані дані стануть науковими основами відкриваного напряму створення нанотехнологій вершкового масла та харчових нанотехнологій інших продуктів функціонального призначення.

Вперше експериментально встановлено позитивні технологічні властивості полісахаридів і кріопорошків для створення функціональних видів вершкового масла; вивчено типи надмолекулярних структур, їх водних розчинів; доведено, що внесення рослинних добавок прискорює обернення фаз у процесі маслоутворення та спричинює збільшення адгезії на межі поділу В/Ж.

Здійснено математичне моделювання технологічних процесів виробництва масла з рослинними харчовими добавками, визначено оптимальні технологічні режими.

Розвинуто наукові положення щодо формування аморфно-кристалічної фази молочного жиру і вершкового масла; науково обгрунтовані поглиблені комплексні дослідження фазових перетворень у молочному жирі, на кривих плавлення ДСК жиру і масла вперше зафіксовані стрибки розскловуваня гліцеридів та визначено їх температури;

Отримано математичні залежності температур піків плавлення і стрибків розскловування фракцій від температури їх виділення із молочного жиру, запропоновано математичну модель фракціонування гліцеридів у процесі кристалізації жиру;

Вперше виявлено вплив швидкості охолодження на конформацію вуглеводневих ланцюгів гліцеридів молочного жиру та їх фракціонування за конформацією;

Вперше експериментально встановлено і науково обгрунтовано вплив рослинних харчових добавок на фазові перетворення у вершковому маслі; за запропонованими методиками комп'ютерної обробки кривих ДСК і дифрактограм РСА вперше визначено якісний і кількісний склад та коефіцієнти гетерогенності груп гліцеридів і їх поліморфних форм у кристалічній фазі жиру і вершкового масла; встановлено, що добавки гальмують фракціонування та поліморфні перетворення гліцеридів.

Вперше ідентифіковано форми зв'язку вологи у вершковому маслі та проведено їх кількісне визначення; встановлено, що рослинні добавки підвищують вміст міцно зв'язаної адсорбційної вологи і сприяють тонкому розподілу плазми в маслі.

Розроблено наукові основи формування наноструктури вершкового масла:

вперше виявлено нанопори в структурі жиру, радіус їх наближається до величини малих інтервалів гліцеридів; вперше вивчена наноструктура вершкового масла і отримано зображення наночастинок вологи, центрами їх формування є нанопори; наночастинки вологи утворюють квазіодновимірні ланцюги, нанодоріжки і наноканали на шорстких поверхнях поділу наноелементів та фаз жиру;

доведено безперервність водної фази в маслі, що дифундує на нанорівні по нанокапілярах, утворених нанопорами мономолекулярних гліцеридних шарів;

вперше виявлена самоорганізація наноструктури вершкового масла, механізм її базується на фазових перетвореннях і фракціонуванні жирової фази; запропоновано модель надмолекулярної самоорганізації наноструктури масла та механізми самоорганізації її наноелементів; запропоновано ієрархію самоорганізації наноструктури вершкового масла та розроблено класифікацію її наноелементів.

Експериментально встановлено, що вершкове масло без добавок містить поодинокі жирові кульки і має шарувату структуру, яка формується на нанорівні; внесення рослинних добавок спричинює подрібнення структурних елементів масла, розміри їх зменшуються в 5...25 разів і знаходяться у нановимірному діапазоні, у т. ч. 1…100 нм; на архітектуру наноелементів впливає природа внесеної добавки.

Вперше за даними електронної мікроскопії отримано інформацію щодо адгезії на поверхнях поділу фаз і наноелементів, котра спричинює зв'язність структури масла, формується на нанорівні і характеризує його наноструктуру.

З'ясовано, що внесення полісахаридів і кріопорошків поліпшує органолептичну оцінку, структуру, консистенцію і реологічні властивості вершкового масла; знижує адгезію масла до нержавіючої сталі; вперше виявлено вплив наноструктури на поліпшення здатності масла до зберігання.

Практичне значення одержаних результатів. Вперше розроблено технології вершкового масла функціонального призначення з рослинними харчовими добавками, які мають дієтичні та лікувально-профілактичні властивості (Патенти України 12385А, 14690А, 14998А, 17086А, 20324А, 22565А, 23410А, Деклараційні патенти України 38472А, 38573А, 43298А, 54072А та інші. Відкриваємий напрямок створення технологій функціональних видів вершкового масла з рослинними харчовими добавками продовжений в наукових роботах аспірантів.

Розроблені технології та апаратурно-технологічна схема виробництва різновидів вершкового масла з рослинними харчовими добавками: полісахаридами - “Пектинове” (з пектином), “Імунне” (з інуліном) і кріопорошками із буряка червоного столового, бруньок смородини чорної, моркви і топінамбура - відповідно “Рожеве”, “Весняне”, що захищені патентами.

Розроблені види вершкового масла апробовані в клініках Інституту екогігієни і токсикології імені Л.І. Медведя МОЗ України і Інституту мікробіології і вірусології АНУ. Згідно з результатами медико-біологічних випробувань та висновком державної санітарно-гігієнічної експертизи МОЗ України рекомендовано застосування масла з пектином, інуліном і кріопорошками рослинними харчовими в лікувально-профілактичному і дієтичному харчуванні.

Розроблена та затверджена в установленому порядку нормативно-технічна документація на розроблені види вершкового масла як на продукти лікувально-профілактичного і дієтичного харчування (ТУ У 02070938-009-98), до яких додаються узгоджені з МОЗ етикетні написи з рекомендаціями щодо їх застосування. Проведена дослідно-промислова апробація розроблених технологій вершкового масла на підприємствах України. Розроблені технології вершкового масла дають змогу вирішувати важливу соціально-економічну проблему забезпечення населення продуктами функціонального призначення.

Встановлено, що внесення невеликих доз рослинних харчових добавок, що мають властивості ПАР, дозволяє керувати структуроутворенням, величиною структурних елементів у нановимірному масштабі і відповідно фізико-хімічними властивостями та якістю вершкового масла.

Розроблені наукові основи формування наноструктури масла слугуватимуть базою для створення нанотехнологій харчових продуктів функціонального призначення.

Розроблені наукові положення і результати технологічних досліджень впроваджено в навчальний процес, вони використовуються при читанні лекційних курсів, проведенні лабораторних занять, курсовому і дипломному проектуванні, науково-дослідних і дипломних робіт студентів та магістрантів.

Особистий внесок здобувача. Автором особисто розроблені наукові концепції та експериментальне обґрунтування впливу полісахаридів і кріопорошків рослинних харчових на фазові перетворення в жировій фазі масла, стан водної фази та формування мікро- і наноструктури вершкового масла; методом математичного моделювання визначені оптимальні параметри технології виробництва, запропоновані нові підходи до якісного та кількісного визначення дискретних груп гліцеридів і поліморфних форм у кристалічній фазі жиру і вершкового масла; розроблено наукові основи формування наноструктури вершкового масла; забезпечено методичне оформлення, аналіз та узагальнення отриманих результатів, виконана аналітична та експериментальна робота, сформульовані висновки, підготовлені матеріали досліджень до публікації та заявки на патенти, розроблена нормативна документація на створені види вершкового масла, проведена дослідно-промислова апробація технологій. Дослідження методом Раман-спектроскопії проведені з к.х.н. Клімовичем В.М., методом ЕПА - з д.ф.-м.н. Ніщенко М.М. Проведення і обговорення результатів медико-білогічних випробувань виконано з д.м.н. Карпенко П.О. і к.м.н. Качалай Д.П., економічні розрахунки - з д.е.н., проф. Мостенською Т.Л., аналіз і узагальнення результатів досліджень - з науковим консультантом д.т.н., проф. Українцем А.І.

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи доповідались, обговорювались і були схвалені на Міжнародних науково-технічних конференціях УДУХТ і НУХТ (1993, 1995, 1997, 1999, 2001, 2003, 2005, 2007 рр.), семінарі Міжнародної молочної федерації “Protein and Fatglobule Modifications by Heat treatment, Homogenization and other Technological Means for High Quality Dairy Products» (Мюнхен, Германія, 1992), 23-му та 25-му Міжнародних молочних конгресах (Монреаль, Канада, 1990 р. та Аарус, Данія, 1998 р.), II Міжнародному семінарі “Екологія людини: проблеми та стан лікувально-профілактичного призначення” (П'ятигорськ, 1993 р.), Науково-практичній конференції “Наукомісткі технології подвійного призначення” (Київ, 1994 р.), Міжнародній науково-практичній конференції “Розвиток масового харчування, готельного господарства і туризму в умовах ринкових відносин” (Київ, 1994 р.), науково-практичній конференції “Науково-технічне та технологічне забезпечення збільшення виробництва конкурентноспроможних продуктів для дитячого харчування (Одеса, 1995 р.), Міжнародній науково-практичній конференції “Энергоресурсосберегающие технологии переработки сельскохозяйственного сырья” (Мінськ, 1996 р.), I та IY Всеукраїнських конференціях “Фундаментальна та професійна підготовка фахівців з фізики” (Київ, 1996 та Миколаїв, 1999 рр.), Міжнародному семінарі “International Workshop on Inulin and Food ingredients” (Київ, 1997 р.), Міжнародній конференції “Научно-технический прогресс в агроиндустрии” (Ялта, 1997 р.), 3-ій Міжнародній конференції “Physics of Agro and Products” (Люблін, Польща, 1998 р.), 7-ому Міжнародному симпозіумі “Water Management in the Design and Distribution of Quality Foods” (Хельсінки, Фінляндія, 1998 р.), Міжрегіональний науково-практичній конференції “Пищевая промышленность -2000” (Казань, 1998 р.), Науково-практичній конференції з міжнародною участю “Проблеми оптики та її освітнього аспекту на порозі 3-го тисячоліття” (Київ, 1999 р.), Шостій Міжнародній науково-технічній конференції “Проблеми та перспективи створення і впровадження нових ресурсо- та енергоощадних технологій, обладнання в галузях харчової і переробної промисловості” (Київ, 1998 р.), 5-th International Conference on Organic Nonlinear Optics (Давос, Швейцарія, 2000 р.), Міжнародних конференціях "MRS Spring Meeting”, 2000, 2001 та 2009рр. (Сан-Франциско, США), “E-MRS Spring Meeting”, 2001, 2002, 2003, 2005 рр. (Страсбург, Франція), 2006 р. (Ніца, Франція), Міжнародному семінарі "Molecular-Scale Science and Technology of Fullerene, Nanotube, Nanosilicon and Вiopolymer Multifunctional Nanosystems" (Київ, 2001 р.), Науково-практичній конференції "Наука для молочної промисловості" (Київ, 2002 р.), Міжнародному семінарі "World of Inulin and Fructose" (Київ, 2004 р.), Всеукраїнському науково-практичному семінарі “Шляхи підвищення ефективності переробки молока та конкурентноспроможності молочної продукції (Київ, 2004 р.). Міжнародній конференції “Нанорозмірні системи, будова-властивості-технології” (НАНУ, Київ, 2007 р.), Міжнародній науково-практичній конференції “Перспективы нано- и биотехнологий в производстве продуктов функционального назначения” (Россельхоз, Краснодар, 2007 р.), Міжнародній науково-технічній конференції “Інноваційні технології, проблеми якості і безпеки сировини та готової продукції у мясній та молочній промисловості” (Київ, 2008 р.), Науково-практичній конференції “Актуальные проблемы развития технологии производства продуктов питания” (Воронеж, 2008 р.), V Міжнародній конференції “Кинетика и механика кристаллизации. Кристаллизация для нанотехнологий, техники и медицыны”, (РАН, Иваново, 2008 р), ІІ і ІІІ Міжнародній конференції “Физико-химичесие основы формирования и модификации микро- и наноструктур” (НАНУ, Харьков, 2008 і 2009 рр.).

Нові види вершкового масла демонструвались на виставці “Розробки Аграрної академії наук” (Київ, 1994 р.), виставці нових видів продуктів Мінагропрома (1995 р.), Міжнародній спеціалізованій виставці “Чорнобиль: екологія, людина, здоров'я” (Київ, 1996 р.), Контрактовому ярмарку, що проводився під егідою Президента України (Київ, 1997 р.), другій виставці престижних навчальних закладів (м. Київ, 1999), виставці "70 років УДУХТ" (м. Київ, 2000 р.), четвертій виставці навчальних закладів "Сучасна освіта в Україні - 2001" (м. Київ, 2001 р.).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 182 наукові праці, зокрема 67 статей, із них 44 у фахових виданнях ВАК (в т. ч. 17 - без співавторів, 11 - у виданнях далекого зарубіжжя), 85 тез доповідей на наукових конференціях, у тому числі 26 - далекого зарубіжжя, отримано 30 патентів України.

Структура дисертації. Дисертаційну роботу викладено на 299 сторінках друкованого тексту. Вона складається із вступу, восьми розділів, загальних висновків, списку використаних джерел із 538 найменувань, має 130 рисунків та 28 таблиць, книгу додатків.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Вступ. Обгрунтовано актуальність теми, визначені мета та основні завдання досліджень, наведені наукова новизна і практична цінність одержаних результатів.

Розділ 1. Cучасний стан розвитку технологій вершкового масла та фактори, що впливають на поліпшення його якості. На основі аналізу літературних джерел з питань розвитку технології вершкового масла зроблено висновки, що в даний час відсутні розробки вершкового масла з функціональними властивостями - оздоровчими і лікувально-профілактичними. Обґрунтовано необхідність розроблення технології вершкового масла функціонального призначення та доцільність використання для цього рослинних добавок. Показана необхідність поглибленного вивчення фазових перетворень в молочному жирі вершкового масла. Залишаються невивченими кількісні змінення поліморфних форм гліцеридів та їх дискретних груп при формуванні кристалічної фази жиру і вершкового масла, відсутні методики їх визначення. Можна зробити припущення, що процеси, пов'язані з фазовими перетвореннями, протікають на нанорівні. Формування наноструктури вершкового масла та його структурних елементів жирової і водної фаз у нановимірнім масштабі на світовому рівні не вивчалось. Не вивчені також поверхневі явища на межі поділу молочний жир/водна фаза, що, на нашу думку, відіграють роль у формуванні наноструктури масла. Не проводились якісні та кількісні дослідження форм зв'язку вологи у вершковому маслі. Вплив добавок на всі зазначені фактори не вивчався.

На основі аналізу літературних даних сформульовано конкретні завдання досліджень та вибрані можливі шляхи їх вирішення.

Розділ 2. Об'єкт і методи дослідження. Об'єктом досліджень була технологія вершкового масла з рослинними харчовими добавками. Досліджували полісахариди пектин і інулін, кріопорошки рослинні харчові, молочний жир і виділені з нього фракції, високожирні вершки (ВЖВ) і розроблені види вершкового масла з пектином (МП), інуліном (МІ) та кріопорошками із буряка червоного столового (МБ) та бруньок смородини чорної (МС), вершкове масло без добавок було контролем (МК).

Схема проведення комплексних досліджень представлена на рис.1.

У роботі використано як стандартизовані загальноприйняті, так і спеціальні фізичні, хімічні, мікробіологічні та біохімічні методи.

Для вивчення мікроструктури розчинів полісахаридів, вихідних і відновлених кріопорошків рослинних харчових та дисперсності плазми у вершковому маслі використано оптичний мікроскоп МБІ - 15. Змочуваність та просочуваність порошків визначали в приладі Паховчишина. Реологічні властивості ВЖВ та їх сумішей з добавками вивчали на віскозиметрі Реотест - 2М.

Молочний жир розділяли на фракції методом дробної кристалізації із розчину жиру в ацетоні при температурах 20; 13; 5; 0 та -18°С. Жирнокислотний склад жиру і його фракцій визначали методом газорідинної хроматографії на хроматографі “Цвет - 500”. Для теплофізичних досліджень молочного жиру, фракцій і вершкового масла використано диференціальний скануючий калориметр (ДСК), що являє собою оригінальну експериментальну установку для визначення питомої теплоємності речовини у режимі монотонного нагрівання (динамічний калориметр). Рентгеноструктурний аналіз (РСА) молочного жиру, фракцій і масла проведено на дифрактометрі ДРОН - 2,0 з використанням ренгенооптичної схеми Дебая - Шеррера (“на проходження”), що дозволило запропонувати методику кількісного визначення в них поліморфних форм гліцеридів. Конформацію гліцеридів молочного жиру та міцність водневих зв'язків у структурі масла вивчено методом Раман-спектроскопії. Методом електронно_позитронної анігіляції (ЕПА) вивчено фазові перетворення в наноструктурі молочного жиру і фракцій, структурну релаксацію і кристалізацію аморфізованого жиру. Мікроструктурні дослідження кристалізації молочного жиру проведено на укомплектованій нами оригінальній установці, що включала поляризаційний мікроскоп МИН-8 із спеціально виготовленою охолоджувально-підігрівальною камерою, мікрофотонасадкою МФН-11 та ультратермостатом Геплера з редуктором.

Електронно-мікроскопічні дослідження мікро- і наноструктури вершкового масла проведено на скануючому електронному мікроскопі ЕМ-410 з використанням заморожувально-розломлювальної техніки для підготовки препаратів. Для вимірювання крайового кута змочування молочного жиру і фракцій водними розчинами добавок укомплектовано оригінальну установку. Дослідження форм зв'язку вологи у вершковому маслі проведено термогравіметричним методом на Дериватографі - ОД - 102-508/С. Реологічні властивості вершкового масла вивчали на пенітрометрі АP 4/1, реогеніометрі Вайсенберга моделі R-19 та приладі “Інстрон-1000”. Для оптимізації режимів технологічного процесу виробництва видів вершкового масла використано метод математичного планування експерименту.

Розділ 3. Розроблення технології вершкового масла з рослинними харчовими добавками. Для розроблення видів вершкового масла з функціональними властивостями підібрані добавки, виготовлені з рослинної сировини і багаті на БАР, та вивчено їх технологічні властивості. Критерієм вибору слугували оздоровчі, лікувально-профілактичні і радіопротекторні властивості та здатність добавок поєднуватись з компонентами вершкового масла, що визначалася за органолептичною оцінкою дослідних зразків масла. Аналіз літературних даних і експериментальне визначення сумісності добавок зі складовими вершкового масла показали доцільність використання полісахаридів пектину і інуліну та кріопорошків рослинних харчових із традиційної і нетрадиційної сировини - буряка червоного столового (КБ) і бруньок смородини чорної (КС), відповідно. Використано яблучний пектин та інулін із топінамбуру, їх виробництво в Україні забезпечено вітчизняною сировиною.Технологічний процес виробництва вершкового масла з внесенням порошків полісахаридів та кріопорошків пов'язаний з їх водопоглинанням, яке складається з процесів змочування та просочування. За результатами дослідженнь процесів водопоглинання встановлені оптимальні режими підготовки порошків полісахаридів і кріопорошків для їх використання в технологічному процесі. Температури розчинення пектину знаходяться в інтервалі 70…85°С, інуліну - 45…70°С з витримкою 60...90 хв, відновлення кріопорошків - при 20…30°С з витримкою 15…20хв.

Щоб глибше зрозуміти вплив полісахаридів і кріопорошків на формування структури вершкового масла вивчали мікроструктуру водних розчинів полісахаридів, вихідних та відновлених кріопорошків (рис. 2). Виявлено наявність у мікроструктурі розчину пектину агрегатів із різних типів надмолекулярних структур: нитчастих та сформованих із них мікрофібрил, що утворюють фібрилярну і сітчасту тривимірну мікроструктуру. Макромолекули інуліну утворюють сферичні і глобулярні структури, із яких формуються дендритні структури. Відновлені частинки кріопорошку мають мікроструктуру вихідної сировини, не злипаються і не комкуються, чим суттєво відрізняються від порошків термічного сушіння.

Досліджено вплив концентрації полісахаридів і кріопорошків на реологічну поведінку ВЖВ (м.ч. жиру 71%) при зміні температури від 60 до 10°С і механічній дії. Введення полісахаридів і кріопорошків мало змінює характер кривих текучості ВЖВ, але їх в'язкістні властивості змінюються, що пов'язано з утворенням добавками структурної сітки у системі ВЖВ. Внесення полісахаридів призводить до підвищення в'язкості ВЖВ, яка зростає із збільшенням їх концентрації у системі, причому пектин спричинює більшу в'язкість ВЖВ, ніж інулін (рис. 3). Виявлено аномалію змінення в'язкості сумішей ВЖВ з кріопорошками. Мала концентрація кріопорошку спричинює аномальне падіння в'язкості, а збільшення концентрації - монотонне зростання в'язкості. Механізм аномальної зміни в'язкості можна пояснити тим, що при малій концентрації кріопорошка його частинки, розподіляючись у ВЖВ, розсовують жирові кульки і розривають частину зв'язків між ними і плазмою, що спричинює зниження в'язкості ВЖВ. Збільшення концентрації кріопорошка сприяє утворенню нових зв'язків, мобільної структурної сітки в системі ВЖВ/кріопорошок та зростанню в'язкості.

Аналіз температурних залежностей показав, що в'язкість ВЖВ і їх сумішей з полісахаридами і кріопорошками монотонно зростає у діапазоні температур 60…20°С, а в діапазоні 20…10°С спостерігається стрибкоподібне зростання, що пов'язане з фазовим переходом жиру ВЖВ у кристалічний стан.

На технологічні режими та властивості продукту впливають адгезія і змочування поверхонь водною фазою, які характеризуються крайовим кутом змочування . Вивчали змочування рідкого і кристалічного молочного жиру, високоплавких (ВПГ) і легкоплавких (ЛПГ) гліцеридів (відповідно фракцій 1 і 6) водою і водними розчинами добавок. Виявлено, що на кут найбільше впливає фазовий стан жиру - на поверхнях поділу В/рідкий жир = 22°, В/кристалічний жир = 70°. Величина вказує на гідрофобність ВПГ (=93°) і гідрофільність ЛПГ (=21°). Встановлено, що полісахариди і кріопорошки відіграють роль ПАР, адсорбуючись на поверхні поділу розчин/молочний жир, вони зменшують в такому порядку: пектин інулін КБ КС. Збільшення їх концентрації в розчинах спричинює зменшення кута .

Отримані дані показали, що реологічну поведінку сумішей ВЖВ визначають природа і структура добавки, взаємодія між частинками і компонентами на міжфазній межі та перехід одного із компонентів у кристалічний стан.

Дослідженнями кінетики обернення фаз в сумішах ВЖВ виявлено, що внесення у ВЖВ пектину, інуліну, КБ і КС спричинює інтенсифікацію процесу обернення фаз, яке також прискорюється із збільшенням концентрації цих добавок.

Для визначення оптимальної дози внесення у вершкове масло полісахаридів і кріопорошків розроблено ряд однофакторних математичних моделей у вигляді апроксимуючих поліномів. Досліджено вплив дози полісахаридів і кріопорошків на такі показники вершкового масла: смак і запах (y1), консистенцію (y2), колір (y3), термостійкість (y4), витікання рідкого жиру (y5), відновлення структури (y6). Дозу добавок у вершковому маслі (х) варіювали в межах: пектин - 0…1,0%, інулін - 0…6,0%, КБ і КС - 0…2,0%. Змінення досліджених показників масла характеризуються невеликими чисельними величинами, тому запропоновано використання регресійних рівнянь п'ятого порядку. В результаті оброблення експериментальних даних отримано математичні залежності для розроблених видів масла. Для вершкового масла з пектином вони такі:

Графічною інтерпретацією результатів обчисленого експерименту визначено оптимальні дози добавок (рис. 4), які становлять: пектин - (0,4…0,5%), інулін - (3,0…4,0%), КБ і КС - (1,2…1,4%). За отриманими даними розроблено рецептури, технологію і технологічну інструкцію по виробництву видів вершкового масла: “Пектинове”, з пектином, м.ч. 0,4% (МП); “Імунне”, з інуліном, м.ч. 3,0% (МІ); “Рожеве”, з кріопорошком із буряка червоного столового, м.ч. 1,2% (МБ); “Весняне”, з кріопорошком із бруньок смородини чорної, м.ч. 1,2% (МС).

Для визначення оптимальних параметрів процесу термомеханічної обробки здійснено математичне моделювання процесу перетворення сумішей ВЖВ з оптимальними дозами добавок. Використано метод факторного експерименту для рішення задач типу “технологія_властивість”. Для математичного описання вибрали поліном другого порядку. Керований фактор (у) - органолептична оцінка консистенції вершкового масла. Варіювали температуру масла на виході із маслоутворювача (х1) - (12...17°С), інтенсивність механічної обробки (х2) у межах 12...50 Вт/кг. Після опрацювання експериментальних даних отримано математичні моделі для усіх видів масла. В натуральних змінних модель для МП має вигляд:

Графічну інтерпретацію результатів обчисленого експерименту представлено ізолініями відгуку на двофакторній діаграмі для МП (рис. 5). На основі аналізу рівнянь і графічних залежностей визначено оптимальні режими термомеханічної обробки сумішей ВЖВ в процесі маслоутворення: для МП - температура масла на виході із маслоутворювача становить 13,0...14,5°С, інтенсивність механічної обробки 16,6...20,5Вт/кг, МІ - 13,5...15°С і 15,5...21,5 Вт/кг, МБ - 13,0...14,0°С і 14,9...19,0 Вт/кг, МС - 14,0...15,5°С і 16,6...22,5 Вт/кг, відповідно.

Розділ 4. Фазові перетворення в процесі формування аморфно-кристалічної структури молочного жиру і фракцій. Визначення жирнокислотного складу молочного жиру і його фракцій (фр.) показали, що вміст групи високомолекулярних насичених жирних кислот (ВМЖК) зменшується від фр. 1 до фр. 6 у 3,2 рази. В зворотному напрямку зростає вміст ненасичених (НеНЖК) і низькомолекулярних насичених жирних кислот.

За даними теплофізичних досліджень визначено типи фазових та релаксаційних переходів у молочному жирі і його фракціях. Температури ендотермічних піків плавлення кристалічної фази на кривих ДСК знижуються від фр. 1 до фр. 6 (рис. 6), що узгоджується із зменшенням вмісту ВМЖК. Вперше зафіксовано стрибки розскловування, які вказують на “розморожування” молекулярної рухомості гліцеридів твердої аморфної фази жиру, яка складається із дискретних груп гліцеридів, визначено температури розскловування. Отримано математичні залежності температур піків плавлення і розскловування фракцій молочного жиру від температур фракціонування. Вони дають можливість прогнозувати температури плавлення і розскловування фракцій та визначити температури виділення фракцій із заданими властивостями.

Для визначення якісного та кількісного складу дискретних груп гліцеридів у твердій фазі молочного жиру і фракцій запропоновано методику комп'ютерної обробки кривих ДСК, що базується на апроксимації їх кривими Гауса (рис.7). Запропоновано поняття коефіцієнта гетерогенності Кг як характеристику однорідності складу окремих груп гліцеридів. Найбільший Кг мають гетерогенні групи ЛПГ. Температури плавлення і розскловування груп гліцеридів твердої фази фракцій знижуються від фр. 1 до фр. 6.

Ширококутові дифрактограми РСА молочного жиру і фракцій, охолоджених при 0°С протягом 24 годин, наведено на рис. 8. На усіх дифрактограмах проявились інтенсивні максимуми в області 0,380 і 0,420 нм, що належать гліцеридам вI-форми. Для кількісного визначення окремих поліморфних форм гліцеридів запропоновано виділення із дифрактограми кристалічного спектру (методом розділення внесків аморфного і кристалічного розсіювання) та його апроксимацію. На кристалічних спектрах жиру і фракцій проявилося ряд максимумів поліморфних форм (рис. 9), які на дифрактограмах накладаються на аморфне розсіювання, в тому числі проміжних суб-в та псевдо вI-форм. Кристалічна фаза жиру і фракцій характеризується найбільшим вмістом гліцеридів вI-форм з максимумами 0,380 і 0,420…0,427 нм та їх низькими Кг (0,08…0,27), що вказує на гомогенність складових максимумів. Вміст гліцеридів в-форми на 0,5…4,5 порядка менший, а їх Кг=1,0…3,5, що свідчить про гетерогенність максимумів. Причому, вміст в-форми в кристалічній фазі жиру в 1,5…3,0 рази більший, ніж у його фракціях.

За даними РСА на прикладі фр. 1 виявлено наявність поліморфних перетворень гліцеридів в аморфній твердій фазі при низьких від'ємних температурах (-18°С), які протікають повільно з утворенням низки гомогенних максимумів (Кг=0,04…0,42). Виявлено, що в процесі кристалізації із твердого аморфного стану утворюється більше число максимумів, ніж із аморфного рідкого стану, та зростає їх гомогенність, у 2,4 рази зменшується вміст гліцеридів б-форми і збільшується в-форми.

Результати досліджень показали, що поліморфні перетворення супроводжуються диференціацією гліцеридів за ідентичністю поліморфних форм. Гліцериди з ідентичними або схожими вуглеводневими ланцюгами, однаковими поліморфними формами та близькими температурами твердіння пакуються в одну ламель, а зародковий кристал на нашу думку формується із ламелей, утворених гліцеридами одного гомологічного ряду.

Аналіз отриманих Раман-спектрів показав відмінності в конформаційному стані вуглеводневих ланцюгів гліцеридів швидко і повільно охолодженого молочного жиру та його фракцій. Виявлено також, що в процесі кристалізації молочного жиру та при розділенні його на фракції відбувається фракціонування гліцеридів за їх конформацією.

Вперше з використанням локально-чутливого методу ЕПА виявлено наявність нанопор у молочному жирі і фракціях, радіус їх змінюється у межах 0,22…0,44 нм, що наближається до величини малих інтервалів гліцеридів, які визначаються типом кристалічної поліморфної форми - б, вІ, в. Виявлено два типи нанопор. Перший утворюється біля гліцеринового залишка між однаково направленими жирнокислотними ланцюгами у разі порушення правила чергування вуглеводневих ланцюгів. Другий тип - одновимірні нанопори біля кінцевих груп СН3 вуглеводневих ланцюгів меншої довжини ніж ланцюги сусідніх молекул. При переході молочного жиру із рідкого у твердий аморфний стан розмір і концентрація дефектів зростає, а при переході у кристалічний стан - зменшується. Показано, що структурна релаксація аморфізованого молочного жиру - це кінетичний процес, який прискорюється з підвищенням температури і супроводжується зменшенням концентрації дефектів.

За даними досліджень на рис. 10 наведена гістограма статистичного розподілу нанопор за розмірами. Із неї видно, що найбільш статистично ймовірний і стабільний радіус нанопори дорівнює 0,35 нм. Це збігається з розміром найбільш стабільного зовнішнього радіусу нещодавно відкритої модифікації вуглецю-фулерена С60 (0,3512 нм) і вказує, що нанопори є фулереноподібними структурами. Нанопори - важливі структурні елементи кристалічного та твердого аморфного жиру і відіграють важливу роль у процесах дифузії, внутрішньої адсорбції води, кисню, металів та інших домішок, окиснення, кристалізації і структурної релаксації.

За даними мікроструктурних досліджень встановлено, що при надшвидкому охолоджені рідким азотом розплав молочного жиру переходить у твердий аморфний стан, у якому в процесі тривалого зберігання при -18°С формуються невиразні структури із тонких концентричних ламелей. Швидке охолодження при -18°С спричинює склування розплаву жиру з вкрапленнями “вморожених центрів”. Ізотермічна кристалізація розплаву в інтервалі 10…24°С спричинює утворення голчастих сферолітів, запропоновано механізм їх формування, який базується на концентраційному переохолодженні і вибуховій кристалізації. Отримана функціональна залежність середнього діаметра голчастого сфероліта (у) від температури (х1) і тривалості ізотермічної кристалізації (х2) в межах варіювання температури 14…22°С та тривалості термостатуванння 5…30 хв:

у = 85,7025 - 10,3578·х1 +0,4257·х2 +0,0306·х1·х2 +0,3714·х12 - 0,0194·х22

Із рівняння видно, що діаметр сфероліта більшою мірою залежить від температури ізотермічної кристалізації, ніж від тривалості термостатування.

Виявлено, що поліморфні перетворення призводять до структурних та морфологічних змінень кристалоутворень, спричинюють зростання щільності пакування гліцеридів у ламелях, внаслідок чого збільшуються міжламельні відстані.

На основі аналізу результатів теплофізичних, рентгеноструктурних, спектроскопічних і мікроструктурних досліджень встановлено, що фракціонування гліцеридів у процесі кристалізації відбувається як за хімічним складом жиру, так і за структурними факторами - поліморфними формами і конформацією гліцеридів. Запропоновано математичну модель фракціонування гліцеридів у процесі кристалізації молочного жиру, яка показує, що при русі фронту твердіння відбувається відбір компонентів жиру в міру зростання переохолодження, а склад рідкої фази збагачується компонентами, витиснутими кристалом в процесі росту. Формування міжмолекулярних зв'язків відбувається на міжфазній межі, де рухливість молекул гліцеридів більша.

Розділ 5. Вплив рослинних харчових полісахаридів і кріопорошків на стан водної фази у вершковому маслі. Вперше вивчено форми зв'язку вологи у структурі вершкового масла та запропоновано застосування методу термогравіметрії для вивчення форм зв'язку вологи в молочних продуктах. На рис. 11 наведені дериватограми свіжовиготовлених зразків МКсв, МІсв, МК_18 і МІ_18. На підставі дериватограм ідентифіковані форми зв'язку вологи та визначено їх вміст в розроблених видах масла (табл. 1). Аналіз дериватограм показав, що усі види вершкового масла містять однакові форми зв'язку вологи, але різняться їх співвідношенням та температурами інтервалів і піків видалення. Виявлено, що при зберіганні в усіх видах масла відбувається перерозподіл вологи за формами зв'язку. В МК-18, порівняно із МКсв, вміст міцно зв'язаної вологи зменшується, а осмотичної і механічної - зростає. Внесення пектину спричинює підвищення осмотичної та полімолекулярної вологи в МПсв. В МП-18 вміст полімолекулярної вологи зменшується і зростає мономолекулярної та осмотичної. Усі зразки МІ характеризуються високим вмістом міцно зв'язаної вологи, особливо мономолекулярної, вміст якої в МІ-18 зростає внаслідок перерозподілу полімолекулярної вологи. В МІсв та МІ-18, відносно МКсв і МК_18, кількість мономолекулярної вологи більша в 2 і 4 рази відповідно.

Внесення кріопорошків призводить до збільшення міцно зв'язаної адсорбційної вологи у структурі МБсв і МСсв. Перерозподіл полімолекулярної вологи в МБ_18 спричинює зростання осмотичної і виділення механічно зв'язаної вологи, а в МС5 і МС_18 - зростання мономолекулярної вологи у 1,5 і 2 рази відповідно. В МБ5, МБ_18, МС5 і МС_18 кількість мономолекулярної вологи більша в 2…2,7 рази, ніж в МК5 і МК_18, що пов'язано з вмістом в КБ і КС полісахаридів з великою молекулярною масою, яким властиво утворювати мономолекулярні зв'язки у водних розчинах.

Таблиця 1 Форми зв'язку вологи у вершковому маслі

Отримані результати показали, що форми зв'язку вологи в маслі визначають природа та фізико-хімічні властивості добавок. Встановлено, що внесення полісахаридів і кріопорошків спричинює збільшення у вершковому маслі кількості міцно зв'язаної адсорбційної вологи, зокрема мономолекулярної.

Дослідження розподілу плазми в зразках масла показують, що у структурі МКсв дисперговані краплини плазми діаметром d ~ 1…10 мкм (рис. 12). Кількість краплин d до 5 мкм становить 90,5%, а об'єм розподіленої у них плазми - 47,5%. В МК5 кількість краплин d до 5 мкм зменшується до 86%, а вміст у них плазми - до 29%, що вказує на коалесценцію краплин. В МК_18 коалесценція краплин слабко виражена. Добавка полісахаридів і кріорошків призводить до тонкого і рівномірного диспергування плазми у вершковому маслі, збільшується вміст краплин d до 5 мкм, у тому числі до 2 мкм, та зростає об'ємний розподіл в них плазми. Величина краплин плазми в МП коливається в межах 1…6 мкм, в МІ та МБ - 1…7 мкм, МС - 1…8 мкм. Кількість краплин d до 5 мкм в МПсв становить 99,5%; МІсв - 98,6%; МБсв - 97,0%; МСсв - 96,3 %, а об'єм розподіленої в них плазми - 96,2; 88,9 %; 80,9 і 76,1 % відповідно. Встановлено, що полісахариди пектин та інулін гальмують коалесценцію краплин плазми у вершковому маслі більше ніж кріопорошки, що пов'язано з більшим и на межі поділу розчин пектину (інуліну)/молочний жир. Пектин порівняно з інуліном спричинює більш тонке диспергування плазми у вершковому маслі і більшою мірою гальмує коалесценцію краплин. Виявлено концентрування дрібних краплин плазми на поверхні частинок кріопорошку, що пояснюється водневими зв'язками плазми масла з компонентами кріопорошку.

Розділ 6. Фазові перетворення у вершковому маслі з рослинними харчовими полісахаридами і кріопорошками. Фазові перетворення в молочному жирі відіграють важливу роль у формуванні структури та консистенції вершкового масла. Проведено термодинамічні та рентгеноструктурні дослідження жирової фази розроблених видів масла.

На кривих ДСК зразків МК, МБ та МС виразно проявились інтервали роздільного плавлення ВПГ, СПГ та ЛПГ, а зразків МП і МІ - сумісного плавлення ВПГ та СПГ. Лише на кривій зразка МП-18, який зберігався протягом 12 місяців, виділились дискретні інтервали плавлення ВПГ, СПГ та ЛПГ з піками: 30, 20 і 5 °С відповідно (рис. 13). Це свідчить, що полісахариди пектин та інулін уповільнюють диференціацію гліцеридів у кристалічній фазі вершкового масла. Вперше на кривих ДСК зафіксовані релаксаційні процеси в твердій жировій фазі вершкового масла, які пов'язані зі склуванням гліцеридів у зоні низьких температур.

Вперше визначено якісний та кількісний склад і коефіціенти гетерогенності Кг груп гліцеридів у кристалічній фазі вершкового масла за запропонованою методикою, що базується на комп'ютерній обробці кривих ДСК (рис.14). Кг введено як характеристику гомогенності дискретних груп гліцеридів.

За даними комп'ютерної обробки кривих ДСК (рис. 14) виявлено, що добавка полісахаридів та кріопорошків сприяє зниженню вмісту першої групи ВПГ та збільшенню вмісту груп СПГ у кристалічній жировій фазі масла, розширюється температурний інтервал плавлення дискретних груп гліцеридів та зростає їх Кг, що більше виражено в свіжовиготовленних зразках.

В процесі зберігання відбувається якісний та кількісний перерозподіл гліцеридів у кристалічній жировій фазі усіх видів вершкового масла, завдяки чому збільшується вміст ВПГ. Виявлено, що у формуванні кристалічної жирової фази МК більша роль належить гліцеридам першої групи ВПГ і групам ЛПГ, а у формуванні кристалічної жирової фази видів вершкового масла з полісахаридами та кріопорошками - другій групі ВПГ і групам СПГ.

Дифрактограми РСА усіх зразків масла мають ідентичну форму з максимумами біля 21 та 23°. Вперше визначено вклад поліморфних форм тригліцеридів у кристалічну жирову фазу вершкового масла, для чого із дифрактограм масла виділено кристалічні спектри, на яких проявилися проміжні суб вI-, і суб в- і псевдо вI-форми; апроксимацією спектрів визначено вміст поліморфних форм і коефіцієнти гетерогенності Кг максимумів. Виявлено, що добавка полісахаридів та кріопорошків змінює співвідношення поліморфних форм у кристалічній жировій фазі вершкового масла - вміст в-форми зменшується, а вI-форми зростає, проявилась тенденція до перерозподілу гліцеридів між основними максимумами вI-форми в кристалічних спектрах масла. Внесення полісахаридів пектину і інуліну гальмує поліморфні перетворення гліцеридів у кристалічній фазі вершкового масла, внаслідок чого на кристалічних спектрах зразків МП та МІ ідентифікуються проміжні поліморфні форми гліцеридів, відповідно збільшується число максимумів (рис.15).

В зразках МБ та МС, порівняно з МК, число поліморфних форм при температурах зберігання 5 і 0°С не змінюється, а при -18°С збільшується, окрім того, гальмуються поліморфні перетворення вI> в, внаслідок чого знижується вміст в-форми, що більше виражено в МС, ніж в МБ. Виявлено, що внесення полісахаридів і кріопорошків збільшує гетерогенність максимумів. Поліморфні вI-форми з максимумами 0,380; 0,423 і 0,427 нм характеризуються меншим Кг (0,12…0,90), ніж максимуми в-форми (Кг=0,60…2,33), що вказує на більшу гетерогенність максимумів в-форми.

Розділ 7. Структура і консистенція вершкового масла з рослинними харчовими полісахаридами і кріопорошками. Вперше вивчена наноструктура вершкового масла та вплив добавок на його мікро- і наноструктуру.

Отримано зображення нанокраплин вологи, їх квазіодновимірних ланцюгів, водних нанодоріжок, наноканалів і нанокапілярів у наноструктурі масла та запропоновано механізм їх формування. За допомогою термодинамічних розрахунків на електронно-мікроскопічних знімках наноструктури масла ідентифіковані наночастинки вологи ізотропної сферичної і анізотропної форм, центрами формування яких є дефекти типу вільного об'єму в жировій фазі масла, а саме - нанопори; наночастинки вологи утворюють квазіодновимірні ланцюги на межах поділу аморфних і кристалічних шарів, нанозерен та фаз молочного жиру і багатогранних комірок, що формуються при самоорганізації наноструктури аморфних шарів.