Studium reologických a termických vlastností potravin

Abstract

Disertační práce se zabývá problematikou reologických a termických vlastností potravinářských látek a aditiv na bázi polysacharidů a proteinů, jež jsou hojně využívány jako potravinářské hydrokoloidy. Reologická analýza byla využita ke stanovení vnitřní viskozity a tokových parametrů roztoků polysacharidů (guarové gumy, kappa-karagenanu, xanthanové gumy) a směsí želatiny a polysacharidu. S využitím vhodných reologických modelů (Ostwald-de Waeleho a Herschel-Bulkleyho modelu) bylo možné určit teplotní a koncentrační závislost tokových parametrů roztoků, vliv použitého rozpouštědla a stanovit konformační přechod rozpuštěných polymerů. Reologická analýza roztoků polysacharidů v destilované vodě a 0,07M KCl v teplotním rozmezí od 20 do 45 °C potvrdila závislost viskozity roztoků na jejich koncentraci a teplotě, což se projevilo v pozorování změn tokových parametrů. Přechod polysacharidové struktury dvojšroubovic na konformaci jednoduchých klubek (v solném roztoku) a proces rozplétání řetězců klubek (v destilované vodě) stimulované zvýšením teploty byly prokázány při teplotě kolem 30 °C nárůstem teplotní závislosti Kraemerovy konstanty. Pomocí stejných reologických modelů byly v teplotním rozmezí 25 až 45 °C studovány směsi želatiny a polysacharidu v 0,07M KCl a 0,07M NaCl. Tokové parametry směsí byly ovlivněny konformační změnou polysacharidu (přechod dvojšroubovice-klubko) i konformačním uspořádáním želatiny (přechodem z uspořádané do neuspořádané struktury, tj. disociací želatinových trojšroubovic do pružných klubek), a také gel-sol přechodem želatiny. Změna tokových parametrů byla patrná při teplotě kolem 35 °C. Pro stanovení tepelných vlastností práškových polysacharidů byla použita termogravimetrická analýza a diferenciální termická analýza. Výsledky termické analýzy ukázaly, že práškové vzorky mají různou schopnost vázat vlhkost v závislosti na jejich struktuře. Teplota endotermního procesu (přechodu polysacharidu z uspořádané do neuspořádané struktury) byla stanovena při různých rychlostech ohřevu. Teplota endotermního píku byla zjištěna v rozmezí 50-85 °C, a byla ovlivněna aplikovanou rychlostí ohřevu a vlhkostí vzorků. Aktivační energie (Ea) fázového přechodu spojená s kinetikou odpařování vody byla vypočtena na základě několika kinetických modelů (Friedmanova modelu, Kissingerova modelu a Model-free kinetics). Arrheniův model byl použit k vyhodnocení teplotní rezistence molekulární struktury vodných a solných roztoků hydrokoloidů, připravených z příslušných práškových polysacharidů. Výsledky Arrheniova modelu naznačují, že energie potřebná pro viskózní tok roztoků je vyšší u hydrokoloidů v destilované vodě než v 0,07M KCl, což by mohlo implikovat vznik iontově-indukované struktury molekulárních řetězců v solném roztoku. V případě obou typů roztoků byla Ea podstatně redukována aplikací vyšší smykové rychlosti.