Теоретические основы и технологическое применение ультразвуковой размерной обработки

Если же озвучиваемое сырье представляет собой группы сильно одревесневших клеток плотной структуры, то для процесса экстракции определяющим параметром становится число разрушенных клеток. С увеличением степени дисперсности частиц сырья коэффициент отражения звуковой энергии на границе раздела фаз ввиду быстрой пропитки мелкоизмельченного сырья экстрагентом будет минимальным, интенсивнее происходит растворение и вымывание содержимого из разрушенных клеток. Следовательно, при озвучивании время экстрагирования сокращается.

При прохождении ультразвука даже небольшой интенсивности 1 Вт/см² (частота 1 МГц) в тканях животного происхождения в результате значительных ускорений частиц возникает ряд механических и физико-химических явлений, в первую очередь разрыв фибрилл ткани (при поперечном движении ультразвуковой волны), вследствие чего образуются пустоты. Наиболее вероятной причиной разрушения ткани является механическое смещение клеток, содержимое которых увеличивается с ростом интенсивности и уменьшением частоты ультразвуковой волны. Доля различных факторов, влияющих на экстракционный процесс, неодинакова. Действие переменного давления и кавитации составляет 29%, радиационного давления 15%, нагрева 11%, а на долю перемешивания приходится 45%.

С помощью ультразвука на предприятиях различных отраслей народного хозяйства были получены адреналин из мозгового вещества надпочечной железы, инсулин из поджелудочной железы, лидаза из семенников крупного рогатого скота, пантокрин из рогов марала, пятнистого оленя, изюбра, пепсин из автолизатов свиных желудков, спленин из селезенки крупного рогатого скота, цитохром С из сердечной мышцы убойного скота.

Ультразвуковой метод позволяет получить многие биологически активные вещества животного происхождения: ферменты (трипсин, химотрипсин, дезоксири-бонуклеаза, рибонуклеаза, гепарин), гормоны (тироксин, эстрогены, АКТГ, тирео-дин, кортин), витаминные препараты (камполон, антианемин, Битами Эй др.).

Процессы эмульгирования

Одной из основных технологических стадий в процессе изготовления эмульсий, суспензий, линиментов (жидких мазей) является перемешивание или диспергирование. В условиях фармацевтических фабрик для этого используется различная аппаратура, в том числе акустическая.

Значительное давление, которое развивается при аннигиляции кавитирующих пузырьков, уже в течение ряда лет используется для дробления и размельчения лекарственных веществ.

Получение эмульсии - довольно трудоемкая операция, заключающаяся в равномерном распределении одной жидкости в другой. По своим фармакологическим свойствам эмульсии имеют ряд преимуществ перед другими лекарственными формами вещества: они быстро всасываются в организм при любом способе введения, обладают корригирующими свойствами, смягчают раздражающее действие лекарственных веществ на слизистую оболочку, ускоряют процесс гидролиза жиров ферментами желудочно-кишечного тракта и т.д.

Ультразвук позволяет получить более стойкие эмульсии по сравнению с механическим диспергированием (в миксере) или обработкой звуковым свистком. Частотные колебания позволяют получать эмульсии с широким диапазоном дисперсности эмульгируемых частиц из жидкостей и веществ, которые не поддаются эмульгированию. Однако важнее другое. Получаемые ультразвуком эмульсии достаточно устойчивы при длительном хранении, дробление дисперсной фазы обеспечивает получение частиц с размерами 1-0,5 мкм).

Во время ультразвукового озвучивания гетерогенных систем отмечается одновременное протекание двух различных процессов: образование эмульсии на границе раздела фаз и коагуляция ее частиц во всем объеме системы. Каждый параметр ультразвука имеет определенное пороговое значение, при котором наступает равновесие между диспергированием и агрегацией частиц, способствующее образованию одинаковых по размеру частиц.

Коагуляция частиц происходит в силу ряда причин:

а) если при интенсивном диспергировании изменяется целостность адсорбционно-сольватных слоев;

б) если во время турбулизации жидкости увеличивается частота столкновений вытянутых распавшихся капель (отсутствие защитных слоев только способствует этому);

в) если продолжительность коалесценции меньше, чем период формирования защитного слоя на капле, который способствует стабилизации эмульсии.

Эффективность получения эмульсии с заданными параметрами зависит и от физико-механических и химических свойств жидкостей. частиц, в особенности при малых концентрациях эмульгатора. На стабильность эмульсии влияют природа масляной фазы, ее физико-химические свойства. При одном и том же эмульгаторе (жиросахара, твины, спены, природные ПАВ и др.) устойчивость эмульсий равной концентрации, полученных с помощью ультразвука, неодинакова и, как показали исследования, убывает в следующей последовательности: рыбий жир-персиковое масло-касторовое масло-вазелиновое масло. По-видимому, это связано с прочностью адсорбционных слоев системы эмульгатор-масло.

Эмульсии различных лекарственных веществ достаточно устойчивы при получении их в интервале температур до 40 - 45°С, что объясняется понижением вязкости, поверхностного натяжения жидкостей, эффективностью кавитации, когда возможность диспергирования их друг в друге велика, причем дисперсность масляной фазы увеличивается за счет нарастания числа частиц размером менее 2 мкм. После превышения температурного порогового значения происходит коалесценция частичек, которые всплывают на поверхность эмульсии в виде масляных капель-пятен.

С помощью ультразвука также трудно получить устойчивые эмульсии если вязкость диспергируемой жидкости выше 110-130 сантипуаз (касторовое масло, ланолин, глицерин и др.), что объясняется большой разницей степени поглощения акустической энергии одной из жидкостей по сравнению с другой или образованием полимеризующихся тонких пленок, что, например, имеет место при эмульгировании эвкалиптового масла.

С помощью ультразвука были получены и применялись в лечебной практике эмульсии мугроля, альбихтола, фтороуглеродов в синтетическом кровезаменителе, эмульсии касторового, вазелинового масел, для внутреннего употребления рыбьего жира, эмульсии сульфидно-стрептоцидовая, стрептоцидовая, синтомициновая, нафталанской нефти, лечебных грязей и другие, предназначенные для наружного применения.

Процессы получения суспензий

Суспензия - это жидкая лекарственная форма, представляющая собой кинетически неустойчивую грубодисперсную систему, где дисперсионная среда - жидкость (вода, спирт, масла), а дисперсная фаза - тонкие дисперсии твердых частиц лекарственных веществ размером не менее 10³ нм. Суспензии получают методами конденсации и диспергирования. Высококонцентрированные суспензии (пасты) занимают промежуточное положение между порошками и суспензиями, для них характерны процессы синерезиса, дилатансии, так как это коллоидные системы с внутренней структурой.

Свойства суспензий близки к свойствам лиофобных золей. Агрегативная устойчивость суспензий определяется диффузными электрическими слоями: концентрированные электролиты их коагулируют, проявляется электрофорез частиц при наложении поля и т.д. В статических условиях суспензии расслаиваются на две фазы.

Измельчение с помощью ультразвука можно отнести к активному измельчению, так как частицы разрушаются независимо от их размера и плотности. Они разрываются под действием частотных колебаний и микроударного действия ультразвуковой кавитации, причем исключение больших поверхностей в рабочей камере позволяет сохранить чистоту исходного материала. В основе процесса диспергирования лекарственных веществ в жидкости лежат те же механизмы воздействия на среду и вещество, которые проявляются при растворении. При получении суспензий озвучиванием также имеют место: знакопеременное давление, которое возникает в каждый полупериод прохождения волны в зонах сжатия и разрежения (в случае стоячей волны в точках максимума давление удваивается); звуковой ветер, направленный в сторону от излучателя, вызывающий мощные течения во всем озвучиваемом объеме; значительные амплитудные смещения и ускорения, которые воздействуют на частицы среды, вызывая их мгновенные перемещения в пространстве; растворение воздушных пузырьков.

С помощью ультразвука были получены диспергированный уголь, концентрированные золи-суспензии: серы, фенил-салицилата, пентоксила, цинка, ртути, благородных металлов. Так, 0,25%-ный микродисперсный золь золота, полученный с помощью ультразвука, применяется при лечении хронического суставного ревматизма и туберкулеза. Адреналин, диспергированный в масле с помощью ультразвука, обладает дюрантным действием, что позволяет улучшить состояние больного при астме. Возможно использование диспергирующего действия ультразвука для измельчения мясистых органов и тканей растительного и животного происхождения, например листьев алоэ, для очистки плодов, фруктов, ягод, растительной мезги для измельчения мелких растительных клеток (хлореллы, спор, пыльцы), а также для экстракции некоторых гормональных препаратов из животного сырья, когда требуется тонкая гомогенизация. Особого внимания заслуживает применение ультразвука при обработке бентонитов. В медицинской и фармацевтической практике в качестве вспомогательных материалов широко применяются глинистые минералы. В небольших концентрациях они образуют устойчивые суспензии, дают возможность при высыхании получать прочные, проницаемые для газов и влаги, обладающие высокой адсорбционной способностью легкосмываемые пленки для нанесения на раны. Физико-механические свойства этих пленок легко могут быть изменены, что дает возможность получать препараты с заданными свойствами. Кроме того, их применение экономически выгодно, так как они дешевы и доступны. Традиционно применяемые ценные и дефицитные вещества (глицерин, свиной жир, крахмал, мука, ликоподий и т.д.), входящие в состав некоторых эмульсионных и гидрофильных мазевых основ, линиментов, таблеток, пилюль, гранул, лечебных зубных паст, могут быть с успехом заменены глинистыми минералами при сохранении высокого качества лекарств.

Наиболее эффективным методом стабилизации суспензий глинистых минералов является метод химической обработки совместно с ультразвуком. Для «восстановления» упруго-пластично-вязких (тиксотропных) свойств и повышения стабильности водных суспензий палыгорскита, подвергнутого глубокому термическому воздействию, можно применить методы ультразвукового диспергирования частиц твердой фазы и коллоидной защиты. Ультразвуком (частота 19,5 кГц, амплитуда переменного звукового давления 6 атм, амплитуда колебаний частиц 2,42 мкм, амплитуда ускорения частиц 3,6x104 м/с²) в течение 5-7 мин обрабатывали суспензию бентонита в критической или близкой к критической концентрации. В результате увеличения дисперсности частиц гидрофильные свойства бентонита после воздействия ультразвуком всегда выше, чем у исходного неозвученного образца. При увеличении числа частиц минерала в единице объема между ними образуются новые более прочные контакты, происходит перераспределение гидратных оболочек. Все это приводит к повышению устойчивости суспензии. После термической активации образцов бентонитов при 100, 200, 300°С и воздействии на их водные дисперсии ультразвуком имеет место преобладающее развитие в системах быстрых эластических деформаций (более 50%) и повышение коэффициентов устойчивости коагуляционных структур в 1,2 - 1,5 раза, т.е. идет пептизация суспензии, свидетельствующие о влиянии ультразвука на структурно-механические показатели бентонита, подвергнутого термической активации при температуре от 100 до 400°С.

Электролиты с одноименными ионами в концентрации до 1% мало влияют на гидрофильные свойства глинистых минералов. При возрастании концентрации эти свойства резко ослабляются. Особенно чувствительны к электролитам минералы групп монтмориллонита и каолинита. Многие лекарственные вещества, вводимые в ту или иную жидкую лекарственную форму, являются сильными электролитами. Озвучивание бентонитов позволяет в 20-30 раз увеличить их стабильность по отношению к коагулирующему действию электролитов, что в свою очередь дает возможность расширить рецептуру суспензий, сухих мазей-концентратов и т.д.

4. Применение ультразвука в пищевых производствах

Процессы обработки мяса и рыбопродуктов

Применение ультразвуковых колебаний позволяет улучшить качество мяса и рыбы, а также ускорить процессы их обработки, улучшить нежность мяса, полученного, например, из сухожильного мускула крупного рогатого скота. Объясняется это тем, что под действием ультразвука происходит частичное механическое разрушение волокон мышечной и соединительной тканей и создаются благоприятные условия для действия ферментов мяса и ускорения химических процессов в тканях. Обработка мяса может осуществляться двумя способами.

1. Куски мяса погружаются в заполненную рассолом (5%) емкость. Продолжительность обработки зависит от размеров кусков мяса и их количества в технологическом объеме, а также мощности УЗ аппарата. Так, обработка 100 г. мяса в виде кусочков размером 10х10 мм не должны превышать 5-7 мин при использовании аппарата мощностью не более 150 ВА (Аппарат «Алена»).

2. Обработка производится в непосредственном контакте рабочего инструмента с поверхностью куска мяса. Для этого рабочий инструмент (окончание) колебательной системы касается обрабатываемого мяса и перемещается вдоль куска. При толщине куска мяса 10 мм и его размере, равном 10 см², продолжительность обработки составит 1-2 мин.

Оба способа обработки позволяют получить готовый продукт высокого качества. Диффузионные процессы посола в большинстве случаев являются самыми медленными стадиями приготовления конечного продукта. Проведенные исследования показали, что посол с помощью ультразвука интенсифицирует процесс в значительно большей степени, чем обычное механическое перемешивание или термический нагрев. Ультразвуковой посол позволяет получить нежные, равномерно окрашенные куски продукта без их предварительного внутримышечного шприцевания и соответственно получить конечные продукты (например, окорока) без повреждения тканей. Наилучшие результаты получаются при посоле 100-200 г. мяса по следующей технологии: 10 мин УЗ обработки, охлаждение до температуры 10-15 градусов, последующая обработка в течение 10 мин и выдержка в течение суток в рассоле для полной готовности продукта. По аналогичной технологии осуществляется посол свиного сала. При посоле рыбы очищенную тушку длиной 15-30 см укладывают в рассол на дно емкости и производят УЗ воздействие 10-20 мин. После обработки выдерживают продукт в рассоле в холодном месте не менее 5 ч.

При необходимости уменьшения содержания соли в мясо-и рыбопродуктах осуществляется отмачивание продуктов. Отмачивание может осуществляться в воде, молоке, растворе уксуса. Для получения практически несоленого продукта из соленого, уложите этот продукт на дно емкости и залейте в него максимально допустимое количество воды (500-700 мл). Произведите обработку в течение 10 мин и слейте полученный рассол. Если продукт недостаточно несоленый, повторите обработку, залив свежую порцию воды. Аналогичным образом осуществляется отмачивание сельди в молоке или растворе уксуса. При отмачивании любых продуктов стремитесь максимально использовать объем емкости, в которой производите обработку. При этом эффективность отмачивания убывает при количестве отмачиваемого продукта более 10% по объему от жидкости.

Обычно извлечение жира из мягкого жиросодержащего сырья осуществляется термическими способами. При этом происходит ухудшение качества жира (изменение цвета и запаха). При использовании УЗ обеспечивается извлечение жира без термического воздействия при одновременном улучшении его вкусовых качеств (цвет и запах). При извлечении жира мягкое животное сырьё измельчается. К измельченному сырью добавляется 30% подсоленной воды с температурой около 40 градусов и осуществляется обработка 20-30 минут. Выход жира при озвучивании мягкого жиросодержащего сырья составляет 60-75%, выход костного жира - до 15%.

Технология, аналогичная описанной, позволяет в несколько раз ускорить процесс извлечения жира из печени рыб и увеличить его выход при приготовлении рыбьего жира в домашних условиях.

Процессы эмульгирования пищевых продуктов

Многие вещества в домашнем хозяйстве используются в виде эмульсий, например, различные майонезы, маргарины, кетчупы и т.п. Дробление жировых частиц молока до микроскопических размеров, т.е. получение мелкодисперсной жировой эмульсии, почти на треть повышает питательную ценность молока. Введение в тесто жировых эмульсий вместо жира улучшает качество хлебобулочных изделий. Жировые эмульсии могут использоваться для смазки форм и листов в хлебопечении, сохраняя до 90% используемого в настоящее время жира. В парфюмерном производстве очень эффективным является использование ароматических эмульсий эфирных масел. Получение лечебных эмульсий, заключающееся в равномерном распределении лекарственного жидкого препарата в воде, является в обычных условиях сложной задачей.

Устойчивость эмульсий, полученных с применением ультразвука, много выше, чем полученных обычным способом. Ещё одним важнейшим достоинством является сверхтонкое дроблениелекарственного препарата (до 0,1-0,05 мкм), изменяющее его свойства настолько, что становится возможным неспецифический путь введения в организм. Например, камфорная эмульсия пригодна для внутривенного введения, а кукурузное масло для парентерального питания. Приготовленная с помощью ультразвука эмульсия оливкового масла в воде (в качестве эмульгатора использован лицитин) оказывается лишенной токсических свойств и способности вызывать жировую эмболию. При приготовлении лекарственных эмульсий с помощью фитомиксеранеобходимо учитывать, что для каждого вещества существует предельная концентрация получаемой эмульсии.

Максимальная концентрация эмульсий, получаемых с помощью ультразвука без применения стабилизирующих веществ, обычно не превышает 15% (максимальная концентрация эмульсий, получаемых механическим взбиванием, меньше 15%). Применение стабилизаторов (эмульгаторов) позволяет получать эмульсии с концентрацией более 50%. Эта зависимость характерна в основном для эмульсий типа вода - масло, которые менее устойчивы. Полученные с помощью ультразвука эмульсии масел в воде сохраняют свою стабильность в течение нескольких месяцев и без эмульгаторов. При получении эмульсий эфирных масел (розового, укропного, мятного, пихтового, бархатцев и т.п.) эмульгаторы не используются, так как в составе масляной фазы имеется достаточное количество эмульгирующих природных компонентов - спиртов.

При получении лечебных масел (касторового, рыбьего жира, персикового, абрикосового, вазелинового, шиповникового и других) применение стабилизирующего вещества (например, поливинилового спирта в количествах, менее 1%) позволяет получать более устойчивые эмульсии, чем без стабилизаторов. При использовании касторового масла за 1 мин обработки удается получить устойчивые эмульсии с концентрацией до 10% без применения стабилизаторов. Эмульсия с концентрацией более 10% получается грубодисперсной и расслаивается в течение нескольких часов.

Эмульсия касторового масла приготавливается с целью корригирования вкусовых качеств масла для внутреннего применения в педиатрической практике. Полученная в результате УЗ обработки эмульсия приятна на вкус, по виду напоминает молоко и устойчива в течение нескольких часов. Аналогичные результаты получаются при приготовлении эмульсии рыбьего жира. Эмульсия полностью утрачивает неприятный вкус и запах рыбьего жира. Приготовление эмульсий облепихового и шиповникового масел для внутреннего и наружного потребления в объемах 200-300 мл осуществляется в течение 1-2 мин.

В домашних условиях и аптеках можно приготавливать также:

- жидкость Шинкаренко (4,5 части рыбьего жира, 4,5 части воды, 1 часть поли-винилового спирта) для наружного применения, хорошо распределяющуюся по поверхности мокнущих ожоговых ран;

- водновазелиновую эмульсию, стабилизированную поливиниловым спиртом (4:4:2), используемую как наружное защитное средство;

- для внутреннего и наружного потребления можно получать эмульсии мугроля, альбихтола, сульфиднострептоцидовую, стрептоцидовую, синтомициновую, нафталанской нефти, лечебных грязей и др.

При приготовлении эмульсий лечебных масел необходимо учитывать следующее.

1. Устойчивость эмульсий убывает в следующей последовательности: эфирные масла - рыбий жир - касторовое масло - вазелиновое масло.

2. Эмульсии эфирных и лечебных масел наиболее устойчивы при их получении при 40-45 ^оС.

3. С помощью ультразвука трудно получить эмульсии высокой концентрации из очень вязких жидкостей: ланолина, глицерина и т.п.

4. При приготовлении эмульсий инструмент колебательной системы рекомендуется располагать ближе к границе раздела масло - вода.

5. Во избежание загрязнений трудноудаляемыми маслами рекомендуется приготавливать эмульсии в стеклянной посуде (например, стандартных стеклянных банках, стаканах и т.п.).

Эмульгирование с помощью ультразвука является наиболее эффективным способом получения эмульсий, и в том числе эмульсий из животных и растительных жиров. Анализ возможностей получения и применения эмульсий позволяет рекомендовать их для производства колбасных изделий, вводя жировые эмульсии в фарш колбасных изделий вместо жира-сырца. Добавление в фарш эмульсии свиного жира позволяет увеличить его водосвязывающую способность, а, следовательно, повысить выход продукции и улучшить её качество. Используемые в этом случае эмульсии являются высококонцентрированными и поэтому при их получении необходимо использовать мощные стабилизирующие вещества с длинными молекулами, придающими эмульсиям высокую устойчивость. Наиболее доступным и эффективным эмульгирующим и стабилизирующим веществом является желатин. Разрушение в результате УЗ воздействия структуры раствора желатина способствует эффективной стабилизации эмульсии, т.к. отдельные капельки жира попадают внутрь ячеек сплошной сетки. Благодаря способности обломков структуры желатина к быстрому сращиванию, мельчайшие капельки жира остаются внутри ячеек восстановленной сетки и после снятия ультразвукового воздействия.

Технология получения жировых эмульсий заключается в последовательном получении с помощью УЗ аппарата раствора желатина и постепенном введении в раствор эмульгируемого расплавленного жира. Максимальная эмульгирующая эффективность наблюдается при содержании желатина от 0,25% до 1,0%. Дальнейшее увеличение концентрации желатина не дает существенного эффекта, поэтому применение желатина в концентрациях более 0,75-1,0 нецелесообразно. При отсутствии желатинового раствора можно использовать в качестве стабилизатора эмульсий бульоны, получаемые при выварке кости или варке ветчинных изделий. Еще одним из самых доступных стабилизаторов является обезжиренное порошковое молоко. В этом случае для приготовления эмульсии свиного жира с концентрацией до 30% необходима концентрация порошкового молока до 10%. Получаемая при этом эмульсия является однородной и устойчивой в течение длительного времени.

Известно, что введение жировых эмульсий при производстве сосисок позволяет резко сократить выдержку мяса в рассоле, снизить затраты труда и использовать в производстве сборный и костный жиры. По данным, приведенным в той же работе, питание больных колбасными изделиями, содержащими жировые эмульсии, дает положительные результаты при лечении заболеваний печени и желчного пузыря. Кроме того, при введении в фарш высокодисперсной жировой эмульсии можно получать высококачественный готовый продукт из дефростированного мяса без предварительной выдержки в посоле.

Эмульгирующее действие ультразвука используется также для получения ароматических эмульсий в пищевой промышленности. В настоящее время широко используются маслянистые экстракты пряностей вместо порошкообразных специй. Высокая ароматичность экстрактов позволяет вводить их в количестве, в 20-30 раз меньшем, чем при использовании натуральных пряностей. Водные эмульсии получают из экстракта (например, душистого перца) при требующихся соотношениях воды и экстракта. Получаемые эмульсии сохраняют стабильность в течение неcкольких недель и даже месяцев.

При приготовлении эмульсий из экстрактов специй не следует предпринимать специальных мер охлаждения обрабатываемой жидкости, т.к. интенсивность запаха душистого перца не уменьшается при нагревании эмульсии до 100 ^oС и даже при её кипячении.

Введение жировых эмульсий вместо жира в хлебобулочные изделия (5% подсолнечного масла) повышает их качество. Так, удельный объем хлеба увеличивается в этом случае в 1,3 раза, пористость в 1,1 раза, сжимаемость в 1,11 раза.

Во всех перечисленных случаях применение эмульсий, полученных с помощью ультразвука, дает положительные результаты.

Ультразвуковая обработка молока

Особенность многих компонентов молока в том, что природа не повторяет их ни в каком другом продукте питания. В молоке жир распределен в виде жировых шариков, окруженных сложной белковой оболочкой, т.е. представляет собой эмульсию молочного жира в воде. Размер жировых шариков колеблется от 1 до 5 мкм. Причем количество жировых шариков, имеющих размер более 2 мкм, составляет более 50% и зависит от породы и индивидуальных особенностей коровы. Питательная ценность молока в значительной степени определяется размерами частиц жира в молоке. Сверхтонкое дробление жира в эмульсиях очень сильно изменяет свойства исходного продукта. Известно, что дробление жировых шариков молока до меньших, чем в исходном состоянии, размеров на треть повышает питательную ценность молока.

Оптимальной является обработка молока при температуре 55-70 єС, позволяющая получать более 80% от общего числа жировых шариков размером менее 2 мкм. При такой обработке молока происходит пастеризация молока. При этом количество болезнетворных бактерий существенно сокращается При этом, за 8-10 мин обработки сырого молока (250 мл), обеспечивается снижение обсемененности до нормы (менее 200000 КОЕ в 1 мл.). При ультразвуковой обработке молока, не происходит разрушения наиболее лабильной части витамина С, и его содержание остается практически равным исходному - 0,83 мг (пастеризация паром снижает концентрацию до 0,65 мг, инфракрасным излучением - до 0,75 мг, кипячение практически полностью разрушает витамин С). Таким образом, УЗ обработка обеспечивает повышение питательной ценности молока и его пастеризацию.

Следует отметить еще несколько положительных сторон УЗ обработки молока, способных найти широкое применение.

1. Обработанное УЗ и замороженное для длительного хранения молоко после размораживания полностью сохраняет свои питательные и вкусовые качества.

2. Сухое молоко, выработанное из обработанного ультразвуком, хранится значительно дольше. При восстановлении не отличается от натурального.

3. При ультразвуковой обработке пригодного к употреблению молока (в т.ч. пастеризованного) в домашних условиях в течение нескольких минут, кислотность молока не повышается более 5 часов.

Процессы приготовления сыров

Сыр - высококачественный пищевой продукт. Он содержит большое количество легкоусвояемых полноценных белков, молочного жира, различных солей и витаминов. В домашних условиях, пользуясь традиционными рецептами, можно приготовить несколько видов сыров. Однако всякое приготовление сыра немыслимо без сычужного фермента. Фермент на фабриках изготавливается из сычугов жвачных животных или желудков свиней (пепсин). При отсутствии сычужного порошка или пепсина заводского изготовления можно использовать экстракт, приготавливаемый с помощью фитомиксера из сухих ягнячьих или телячьих сычужков или желудков свиней. Активность заводского порошка сычужного фермента - 100 тыс. ед., активность экстракта, полученного традиционным способом, - 800 тыс. ед., а получаемый с помощью ультразвука экстракт имеет активность 1670 тыс. ед. Выход фермента при обработке ультразвуком получается на 35% выше, чем к контрольной партии. Необходимое количество фермента (1 мл на 10 л) вливается в молоко, гомогенизированное ультразвуком, в течение 10 минут производится УЗ воздействие на весь объем заквашенного молока (10 л). Такое воздействие раздробит фермент, равномерно распределит его по всему объему молока и ускорит ферментацию, т.е. сократит время приготовления сыров.

Процессы приготовления соков

Препараты из свежих растений содержат значительно больше активных веществ, чем из высушенного сырья. В этих препаратах и соках содержится весь комплекс веществ в их естественном виде. Традиционные способы изготовления соков и извлечений из свежих растений и плодов заключается в прессовании предварительно измельченного сырья в специальных матерчатых мешках или салфетках. Малосочные растения измельчают и настаивают со спиртом в течение длительного времени (10-15 суток). В обоих случаях живые клетки оказывают сопротивление внешнему воздействию, т.е. во время прессования не все клетки раздавливаются, а при действии спирта его проникновение внутрь клеток идет очень медленно. Поэтому при приготовлении соков стремятся измельчить исходное сырье до мелкодисперсного состояния. Но это не всегда дает только положительный эффект, так как при этом в раствор выходит большое количество балластов (белков, пектинов и др.). Проведенные исследования подтвердили эффективность диспергирующего действия ультразвука для увеличения сокоотдачи при обработке свежего сырья (в том числе лекарственного). Под действием ультразвука проницаемость оболочек клеток увеличивается и процесс извлечения биологически активных веществ ускоряется. Ультразвуковая обработка мезги свежих листьев алоэ, корней белладонны, травы ландыша, листьев очистка большого, подорожника, каланхоэ, капусты перед прессованием увеличивает выход сока из сырья в среднем на 10%. Получаемые соки более прозрачны, чем получаемые обычными способами. Оптимальное время обработки составляет 20-30 мин. Вкус и основные показатели приготовленного продукта при ультразвуковой обработке не изменяются.

При приготовлении извлечений из свежих малосочных растений наибольший выход основных действующих веществ происходит через 15-20 мин обработки. В отдельных случаях ультразвуковая обработка позволяет увеличить выход суммы извлекаемых полезных веществ на 5-7% (например, из травы донника белого и желтушника, корней радиолы розовой). Кроме приготовления лекарственных соков и извлечений ультразвуковое воздействие повышает эффективность извлечения пищевых соков (например, из мезги винограда и различных ягод). Сокоотдача винограда увеличивается с увеличением времени ультразвукового воздействия. Так, при 30-минутной обработке выход сока увеличивается с 66% до 71% после первого прессования и с 74% до 79% после второго прессования. Время обработки мезги дробленных ягод в течение 20-30 мин является оптимальным, так как дальнейшее время обработки становится малоэффективным. Оптимальное время обработки в фитомиксере зависит от высоты слоя обрабатываемого сырья (т.е. от обрабатываемого объема). При объеме измельченного сырья 200-300 мл достаточно 10 мин обработки. При увеличении объема до 500-700 мл время обработки следует увеличивать до 20-30 мин. Вкусовых изменений в соке при обработке винограда ультразвуком, по результатам дегустационных проверок, не обнаружено. Таким образом, ультразвуковая обработка предварительно измельченного винограда и других ягод позволяет на 10-15% увеличить выход сока. При обработке окрашенных сортов винограда и ягод резко повышается интенсивность окраски получаемого сока.

Приготавливаемый в домашних и производственных условиях виноградный сок является насыщенным раствором винного камня, который необходимо удалить из сока. В производственных условиях кристаллизация винного камня производится путем выдержки виноградного сока в течение трех-четырех месяцев в 10-литровых стеклянных баллонах при температуре 0-3 ^оС.

Ультразвуковое воздействие на сок при низких температурах (от минус 2 ^оС до плюс 2 ^оС) интенсифицирует процесс выпадения винного камня. Оптимальный режим обработки заключается в ультразвуковой обработке сока в течение 20-40 мин с последующей выдержкой сока на холоде в течение 2-3 суток. Это обеспечивает удаление необходимого количества винного камня.

Список используемой литературы

ультразвуковой частота колебание пищевой

1. Хмелев В.Н., Барсуков Р.В., Цыганок С.Н. «Ультразвуковая размерная обработка материалов».

2. «Технология металлов и конструкционные материалы», Сучков О.К., Пятигорский М.Г., Чернышев Н.А., Мурашкин С.У., Сорокина Л.И.

Размещено на Allbest.ru