Способ определения момента готов-ности молочно-белкового сгустка кразрезке

 

Взамен ранее изданного

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ

<щ840735

Союз Советских

Социалистических

Республик

Ф

-:1,,/

° Г (б1) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 040579 (21) 2764539/28-13 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 23.06.81,Бюллетень No 23

Дата опубликован и я.описания, 1 3, 0 9 . 82 рцм. к.з

G 01 N 33/04

Государственный комнтет

СССР но делам нзобретеннй н открытий (S3) УДК 637.127. .6(088.8) с

Дяченко, A.Â. Семенов и В.И. Ковалев (72) Авторы изобретения — 1

Всесоюзный научно-исследовательский институт аналитического приборостроения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОМЕНТА ГОТОВНОСТИ МОЛОЧНОБЕЛКОВОГО СГУСТКА К РАЗРЕЗКЕ

Изобретение относится к анализу молочных продуктов особыми способами, в частности молочно-белкового сгустка, контролируемого ультразвуком, и может найти применение для неразрушаю- 5 щего контроля гелеобраэующих систем, а также других, -например парогазовых, термодинамических систем, которым при-. суща фаза метастабильного состояния.

Изобретение может найти применение в сыродельной и молочной отраслях промышленности для контроля одного из основных технологических. параметров при производстве сыра и творога— момента готовности сырого сгустка к разрезке,.от точного и объективного определения которого во многом зависит получение высококачественного сыра и снижение потерь сырой массы.

Известен способ определения мо- мента готовности молочно-белкового сгустка в разреэке, предусматривающий выявление момента свертывания молока и прогнозирование момента готовности сгустка к разреэке f 13. 25

Однако этот способ обладает низ. — . кой точностью.

Цель изобретения — повышение точности способа определения момента го-товности молочно-белкового сгустка разрезке.

Поставленная цель достигается тем, что при осуществлении способа определения момента готовности молочно-белкового сгустка к разрезке в процессе производства сира и творога выявление момента свертывания молока и прогнозирование момента готовности сгустка к разрядке осуществляют в зависимости oz соответствующих дисперсий скорости ультразвука, определяемых по разности параметров разночастотных ультразвуковых колебаний в моменты свертывания молока и готовности сгустка к разреэке.

На фиг. 1 нредставлена реограмма свертывающегося молока; на фиг.2 эластограмма свертывающегося молока, на фиг. 3 — устройство для осуществления предлагаемого способа.

Устройство состоит из блока 1 выявления дисперсии скорости ультразвука, использующего принцип разночастотности ультразвуковых импульсов при идентичных условиях их распространения, программно-временного блока 2, блока 3 совпадения импульсных сигналов И элементов 4 звуковой и све-, товой сигнализации.

Механизм процесса свертывания молока состоит в том, что белок молока, 3

840735 являясь высокомолекулярным соединением, при определенных условиях образует с растворителем пространственную двухкомпонентную колоидную структуру — гель, обладающую более или менее регулярной (упорядоченной) пространственной сеткой и механическими свойствами твердого тела. Процесс свертывания белка, являющегося, по сути, биополимером, отвечает. общей схеме процесса гелеобразования и

10 состоит из нескольких стадий.

На первой стадии реограммы (О-К) происходит пересыщение раствора относительно определенных функциональных групп высокомолекулярного компонента; на второй — (К- Г) образуются агрегаты его вторичной структуры, на третьей — (Г - C) агрегаты соединяются в сплошную пространственную сетку.

Вторая и третья стадии разделяются так называемой гель-точкой Г, положение которой определяется наличием минимального числа молекулярных связей, достаточного для образования пространственной структуры. 25

До гель-точки в основном изменяется вязкость системы, особенно сильно на второй стадии процесса, но в целом система еще сохраняет свойства, присущие растворам. В гель-точке все частицы связываются в единую прострап ственную структуру. Этому моменту соответствует появление упругих свойств. В дальнейшем упругость нарастает и достигает предельного значения, определяемого условиями геле35 образования.

В начале третьей стадии, сразу после появления упругости, все гели обладают тиксотронными свойствами. Затем, в зависимости от энергии межмо- 40 лекулярных взаимодействий, их структура остается тиксотропной или приобретает необратимый характер.

Кроме гель-точки, на динамической реологической характеристике свертывания молока можно выделить еще одну характерную точку С, в которой контролируемая среда также резко изменяет свои физические свойства.

Этой точкой .заканчивается участок . реологической характеристики, где контролируется среда - .молочно-белковый сгусток — находится в состоянии равновесного геля или метастабильного равновесия.

Другими словами, исходя иэ физического содержания понятия термина

"Иетастабильность состояний термодинамической системы", можно утверждать, что молочно-белковый сгусток на участке Г-С характеризуется таким проме- щ0 жуточным состоянием равновесия, которое устойчиво лишь по отношению к бесконечно малым отклонениям физических параметров системы, но неустойчиво к их конечным отклонениям. 65

Сгусток на этой стадии представляет собой структурированную жидкообразную систему иэ тонкослойных белковых структур, связачных с водным раствором остальных компонентов молока. Несмотря на коагуляцию белков, данная система еще не расслаивается на твердую и жидкую фазы. Расслаивание начинается после точки С .

Следовательно, точку C реограммы можно считать началом синерезиса, а следующую за ней стадию процесса (l V)— синеретической стадией гелеобразования, начало которой характеризуется резким изменением свойств среды (сгустка) по всему объему, поскольку здесь процесс, как и в гель-точке,носит кооперативный характер с той лишь разницей, что происходит не образование сгустка, à его деструкция (в сгустке образуются капилляры,по которым выделяется сыворотка).

Таким образом переход иэ метастабильного, неустойчивого состояния, в котором находилась биополимерная система (сырный сгусток) до точки С (стадия lll),â устойчивое состояние (после точки С ) происходит скачком, с большой скоростью образования капилляров, заполненных средой .(сывороткой) с иным значением плотности.

При этом увеличивается вероятность появления в системе макроскопического дальнего порядка капилляров, из которых в сгустке образуется своего рода

"объемная решетка".

На основании изложенного можно утверждать, что в точке С начала синерезиса (выделения сыворотки), как и гель точке Г (начала образования структуры) молочно-белковый сгусток имеет пористую (" губчатую" ) структуру с той лишь разницей, что в точке

С его структура "изрезана" капиллярами, наполненными жидкой средой (сывороткой), имеющей отличное от белка, значение плотности.

При этом капилляры (группы капилляров) образуют "объемную решетку", имеющую в некоторый момент времени упорядоченную структуру чо некоторым своим размерам.

Очевидно, что выявление момента, соответствующего точке C, является определением момента готовности молочно-белкового сгустка к разрезке, так как именно в этот момент, который на практике определяется органолептически, производится разрезка сгустка на сырное зерно.

Определение точки Г и получение при этом электрического сигнала, используемого для построения программы, обеспечивает прогнозирование, но не момента готовности сгустка, а момента, являющегося началом, довольно значительного временного интервала,в котором должен быть точно определен момент готовности сгустка.

840735

При этом выбираюг начало прогнозируемого временного интервала, равным времени перемешивания молочной смеси после внесения в нее сычужного ферменга, составляющего от 3 до 5 мин (т.е. в среднем 0,1(, ), а программу

".троят, исходя из соотношения

7, -- (с -" )

p r

k (0 где — время начала прогнозируемого

P временного участка, в котором точно определяют момент готовности сгустка к разрезке; время необходимое для осущестО

I вления перемешивания молочной 15 смеси после внесения в нее сычужного фермента.

Ц графике контроля молочно-белкового сгустка (фиг.2) приняты следующие обозначения: 20

0 — момент внесения в молочную смесь сычужного фермента;

0 — момент окончания процесса

1 перемешивания молочной смеси;

à — гель-точка; 25

C — начало контроля молочно-белкового сгустка после отработки программы; .

С. — начало синерезиса;

С -С вЂ” временный интервал, равный

1 1

1 времени 0 перемешивания мо Ъ лочнОй смеси.

Для выявления характерных точек (Г и C ) на динамической характеристике свертывания молока в качестве измеряемого физического параметра исполь- З5 зуют пространственную дисперсию скорости ультразвука, поскольку она наиболее адекватно отражает состояние физического свойства контролируемой среды в характерных точках ее реоло- 40 гической характеристики, а именно в момент гель-точки и в момент проявления синерезиса.

Для достоверного выявления пространственной дисперсии необходимо зондировать контролируемую среду (молоко) двумя разночастотными импульсными сигналами (один иэ которых применяется в качестве опорного) при идентичных условиях их распространения.

Способ осуществляют следующим образом.

После окончания процесса перемешивания молочной смеси в момент tg, в сырную ванну опускают акустические датчики блока 1. 55

- Одновременно включают программновременной блок 2, в котором осуществляют отсчет временного интервала

tel-t1, равного разности времен „*-lp .

В момент t, соответствующий гель- 60 точке Г, йа выходе блока 1 появляется импульс ОЬЧ, которым прекращают отсчет времени (Г-. - С ) на участке

t -t и начинают отсчет такого же

g 1 временного интервала на участке

t -t2. Импульс О4 с„ поступающий на первйй вход блока 3 совпадения в момент t не проходит на вход элемента

1 1

4 сигнализации, поскольку на втором входе блока 3 отсутствует разрешающий перепад напряжения, который появляется на выходе программно-временного блока 2 только в момент после обработки (по команде ОдЧ1 ) второго временного интервала — на участке с„I

Но в момент t на первом входе блока 3 уже нет импульса; он появляется лишь в момент t>, т.е. в момент готовности сгустка к .разрезке. В момент с импульс Од

С целью облегчения уяснения способа устройство не содержит средств защиты от влияния коагулирующих riy-.. зырьков на участке с1- t (фиг. 3).

Очевидно, что это легко может быть осуществлено путем отключения, например, датчиков от блока 1 на участке с - t в момент появления импульса

U ЬЧ, и подключения его к блоку 1 в момент t, после чего начинается период t>- t "ожидания" момента готовности сгустка (появления импульса

UGV, которым включается сигнализа ция). формула иаобретения

Способ определения момента готовности молочно-белкового сгустка к разрезке в процессе производства сыра и творога, предусматривающий выявление момента свертывания молока и прогнозирование момента готовности сгустка к разрезке, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повыше- . ния точности, выявление момента свертывания моздока и определение момента готовности молочно-белкового сгустка к разрезке осуществляют в зависимости от соответствующих дисперсий скорости ультразвука, определяемых по разности параметров разночастотных ультразвуковых колебаний в моменты свертывания молока и готовности сгустка к разреэке.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Труды ВНИИМСа.Вып. XVlll. М., "Пищевая промышленность", 1975, с. 15-19.

Составитель Н.Арцыбашева

Редактор О. Малец Техред Ж.Кастелевич . Корректор Г. Решетник

Заказ 4752/64 Тираж 697 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4