Білок у кулінарії. Згортання (коагуляція) та типи згортання глобулярних білків Що таке коагуляція білка
Лекція №3-4
Тема «Фізико-хімічні зміни білкових речовин при кулінарній
Обробка продуктів: денатурація, коагуляція, деструкція»
1. Денатурація та коагуляція білків: фізико-хімічна сутність.
2. Деструкція білків: фізико-хімічна суть.
3. Вплив зміни білків на них харчову цінність.
4. Склад, будова м'язової тканиним'яса та зміни, що протікають при тепловій обробці
5. Склад, будова м'язової тканини риби та зміни, що протікають при тепловій обробці.
6. Зміна білків яєць під час теплової обробки.
7. Проблема білкової недостатності та шляхи її вирішення.
Денатурація та коагуляція білків: фізико-хімічна сутність
Денатурація - Порушення просторової структури білкової молекули під впливом зовнішніх факторів, найчастіше нагрівання, які призводять до змін природних властивостей білка. З фізичної точки зору денатурацію розглядають як розпорядження конформації поліпептидного ланцюга без зміни первинної структури. Денатурація може бути тепловою (внаслідок нагрівання), поверхневою (при струшуванні, збиванні), кислотною або лужною (внаслідок впливу кислот і лугів). Теплова денатурація супроводжує зміну харчових продуктів практично у всіх процесах кулінарної обробки білоксодержащих продуктів.
Механізм теплової денатурації : при кімнатній температурі певне просторове укладання білкової глобули зберігається за рахунок поперечних зв'язків між ділянками поліпептидного ланцюга: водневих, дисульфідних (-S-S-). Ці зв'язки не міцні, але мають достатню енергію, щоб утримувати поліпептидний ланцюг у згорнутому стані. При нагріванні білків посилюється тепловий рух атомів та поліпептидних ланцюгів білкових молекул, в результаті поперечні зв'язки руйнуються, послаблюються гідрофобні взаємодії між бічними ланцюгами. В результаті поліпептидний ланцюг розгортається, важливу роль при цьому відіграє вода: вона проникає в ділянки білкової молекули та сприяє розгортанню ланцюга. Цілком зневоднені білки, виділені в кристалічному вигляді, дуже стійкі і не денатурують навіть при тривалому нагріванні до температури 100ºС і вище. Розгортання білкової глобули супроводжується утворенням нових поперечних зв'язків, особливо активними при цьому стають дисульфідні.
Денатурація глобулярних білківпротікає шляхом розгортання білкової глобули та подальшому її згортанні за новим типом. Міцні ковалентні зв'язки за такої перебудови не руйнуються.
Денатурація фібрилярних білків(наприклад, колагену сполучної тканиним'яса): зв'язки, що утримують просторову структуру у вигляді спіралі, розриваються і нитка білка скорочується, при тривалій тепловій обробці колагенові волокна перетворюються на склоподібну масу.
Денатурація супроводжується зміною найважливіших властивостей білка: втратою біологічної активності (інактивація ферментів), видової специфічності (зміна забарвлення, наприклад, м'яса), здатності до гідратації (при зміні конформації на поверхні білкової глобули з'являються гідрофобні групи, а гідрофільні виявляються блокованими в результаті утворення ), Поліпшенням атакуемості протеолитическими ферментами, підвищенням реакційної здатності білків, агрегуванням білкових молекул. А
Агрегування– взаємодією денатурованих молекул білка з утворенням більших частинок. Зовні це виражається по-різному: в малоконцентрованих білкових розчинах – утворення піни (пластівки на поверхні бульйонів), у більш концентрованих білкових розчинах – утворення суцільного гелю при їх одночасному ущільненні та відділенні рідини в довкілля (дегідратації). Так відбувається денатурація білків у м'ясі, рибі, яйці. Величина дегідратації залежить від кислотності середовища - при підкисленні вологи втрачається менше, так при маринуванні м'яса птиці риби вироби виходять соковитішими.
У неденатурованому стані білки є золь (розчин), внаслідок денатурації відбувається перехід розчину в холодець (гель). Якщо білок знаходиться у висококонцентрованому стані, то в процесі варіння утворюється суцільний холодець, який охоплює весь об'єм системи (наприклад, яйця).
Коагуляція - Перехід золю в гель, тобто з одного колоїдного стану в інший. Між процесами денатурації та коагуляції не можна ставити знак рівності, хоча у більшості процесів коагуляція супроводжує денатурацію, але іноді й ні. Наприклад, при кип'ятінні молока лактоальбумін і лактоглобулін денатурують і коагулюють, а казеїн у той же час не змінює свого колоїдного стану.
Кожен білок має певну температуру денатурації. Наприклад, для білків риби нижчий температурний рівень денатурації, при якому починаються видимі денатураційні зміни, становить близько 30ºС, яєчного білка – 55ºС.
Зміна рН середовища впливає на температуру денатурації: при значеннях рН, близьких до ІТБ, денатурація відбувається при нижчій температурі і супроводжується максимальною дегідратацією білка. Створення кислого середовища при тепловій обробці сприяє зниженню дегідратації і продукт виходить соковитішим.
Температура денатурації підвищується в присутності інших більш стабільних білків і деяких речовин небілкової природи, наприклад, сахарози.
Для досягнення цієї мети кров та формені елементи піддають нагріванню – коагуляції.
У процесі нагрівання відбувається зміна властивостей білків, що містяться в крові та кровопродуктах. Найбільш характерними та основними змінами при нагріванні є теплова денатурація розчинних білкових речовин. У процесі денатурації відбувається зміна структури білкової молекули, що призводить до помітних змін властивостей без порушення складу. Глобулярні білки розгортають складені у складки поліпептидні ланцюги, що утворюють глобули молекули. Перебудова структури відбувається внаслідок розриву деяких внутрішньомолекулярних зв'язків у білковій молекулі при нагріванні.
Денатурований білок відрізняється від природного багатьма властивостями та ознаками. Температура, коли відбувається денатурація, для різних білків різна, але певного білка постійна. Так, альбумін крові денатурує при температурі 67 °С, глобуліни – 69-75, фібриноген – 56, гемоглобін – близько 70 °С. Таким чином, основні зміни денатурації білків крові завершуються при температурі близько 70 °С. Нейтральні солі лужних металівнаприклад кухонна сіль, Підвищують стійкість білків до теплової денатурації. Високі захисні дії мають також цукру і аніони. жирних кислот, Що містять 7-12 вуглецевих атомів Здатність таких речовин до підвищення стійкості білків до денатурації може бути використана при концентруванні крові та її плазми шляхом випарювання в умовах більш високих температур.
До характерними ознакамипроцесу денатурації білків відносяться втрата білками розчинності у воді, втрата біологічних властивостей біологічно активними білками, зокрема ферментами, краща перетравність під впливом ферментів шлунково-кишковий тракт, втрата здатності кристалізуватись.
Внаслідок денатурації можливе виникнення хаотичних зв'язків між поліпептидними ланцюгами як усередині молекули, так і між молекулами різних білків. Наслідком таких змін є втрата гідрофільності білками, відбувається їх агрегація, коагуляція. При цьому утворюється нерозчинний потік. Подальше нагрівання коагуляту супроводжується його ущільненням із виділенням частини рідини. Коагуляція білків крові при тепловій обробці завжди відбувається і прискорюється з підвищенням температури.
В умовах сухого нагріву (без води) білків при високій температурі відбувається пірогенний процес, який призводить до отримання продуктів розпаду, що мають темний колір. В результаті цих змін на поверхні апаратури утворюється скоринка, яка погіршує тепломасообмін між теплоносієм (паром) і сировиною, що обробляється. Тому збільшується тривалість процесу і витрачається додаткова кількість тепло- та електроенергії.
Пирогенного розпаду білків можна уникнути при короткочасному сушінні коагуляту або крові в умовах високої температури. Для поліпшення тепломасообміну в сушильних апаратах періодичної дії в них поряд з кров'ю або кровопродуктами завантажують невелику кількість кістки, яка в процесі обробки зчищає, внутрішньої поверхніапарату скоринки сировини.
Теплова обробка крові та кровопродуктів супроводжується також втратами водорозчинних вітамінів. Найменшою стійкістю володіють вітаміни С, D, В, нікотинова та пантотенова кислоти.
Встановлено, що при варінні втрати тіаміну (вітаміну B1) становлять 50%, а рибофлавіну (вітамін В2) – 35%.
Для коагуляції крові з метою повного завершення зсідання білка її достатньо нагріти до температури 80 °С. Майже температуру доводять до 80-90 °С. При цьому гине значна кількість мікроорганізмів, що містяться в крові. Процес коагуляції вважають закінченим, якщо кров набуває рівномірного коричневого або коричнево-червоного кольору.
Коагуляцію білків можна здійснювати за допомогою гострої або глухої пари. Найчастіше застосовують гостру пару, для чого використовують металеві ємності відкритого типу, до яких підведений паропровід, що закінчується перфорованим змійовиком. При цьому способі розвантаження коагулята роблять вручну.
Коагуляція в передувальних баках дає можливість поєднувати в одному апараті коагулювання, транспортування та часткове відділення вологи. Процес здійснюється в такий спосіб. Після завантаження крові в бак в нього впускають гостру пару (через нижній змійовик) доти, доки з витяжної труби не почне виходити його струмінь (приблизно через 15 хв). Після закінчення коагуляції припиняють доступ пари і дають масі відстоятися протягом 5 хв, після чого відбирають пробу рідини, що відстоялася. Якщо вона має коричневий колірі не каламутніє при нагріванні до температури 100 ° С, це означає, що процес відстоювання закінчено. В іншому випадку залишають масу в передувальному баку ще на 10-15 хв. Відстоєну рідину зливають через спускну трубу в днище апарату і, закривши витяжну трубу, пускають в передувальний бак пар через паропровід, що є у верхній частині. При цьому коагульована кров пересувається через трубопровід у вакуумний котел або сушарку протягом 2-3 хв.
При коагуляції крові глухою парою процес нагрівання протікає нерівномірно та тривало, а на поверхні нагріву утворюється шар коагулюваних білків, який погіршує теплопередачу та ускладнює очищення поверхні нагріву.
Більш ефективне коагулювання досягається при використанні коагуляторів безперервної дії шнекового та інжекторного типів.
Коагулятор безперервної дії шнекового типу є ізольованою зовні одностінною металевою посудиною зі сферичним дном. У ньому встановлено шнек. Коагулятор забезпечений щільно закривається кришкою з завантажувальним люком (діаметр горловини 200 мм) і живильником, що періодично відкривається, який забезпечує рівномірну примусову подачу крові в робочу частину апарату і запобігає втрати пари в атмосферу. Обертання передається шнеку через зірочку. Від валу шнека (частота обертання 0,2 з -1) через приводну зірочку, ланцюгову передачу та зірочку приводиться в дію живильник.
У торцевій частині коагулятора у завантажувального люка знаходяться паровий вентиль та перфорована труба, через яку всередину апарату вводиться пара тиском не менше 0,2 МПа. Розвантажувальний люк розташований у протилежному кінці апарату.
Коагуляція крові здійснюється в такий спосіб. Цілісна кров (зі згустками) зі збірного бака надходить в апарат самопливом по кровопроводу діаметром 38-50 мм, зустрічаючись зі струмом гострої пари, нагрівається до температури 90-95 ° С протягом 15 с. При одночасної подачі пари та крові створюються умови для їх потокового просування та інтенсивного змішування, що виключає перегрів та запобігає утворенню великих грудок. Шнек просуває коагулят до протилежного кінця апарату, де він вивантажується через люк діаметром 360 мм. При частоті обертання шнека 0,1 -1 вивантаження коагулята відбувається через 1,5 хв після надходження крові в апарат. Шнек коагулятора віджимає частину рідини, що містить 0,3% білка. Продуктивність коагулятора по цільній крові становить 120 кг/год. Її можна регулювати за допомогою коркового крана, встановленого на кровопроводі перед завантажувальним люком. Через 3-4 години роботи апарат очищають від крові, що прилипає до шнека. Для цього відкривають кришку апарата і за допомогою шланга промивають шнек і живильник, що обертається, гарячої води.
Коагулятор інжекторного типу фірми "Альфа Лаваль" (Швеція) являє собою циліндричний резервуар, усередині якого встановлений змішувач, з паровою форсункою і жалюзною камерою. Кров, що надходить через патрубок, інтенсивно розбивається на тонкі струмки парою. Вона коагулює, проходить через вентиль, що дроселює, і через патрубок надходить в нагнітальну трубу, що направляє її на подальшу переробку. Наявність у коагуляторі дроселя, регульованого маховиком, дозволяє встановлювати необхідну пропускну здатність установки, ступінь змішування маси (кров і пар), а також тиск у трубі нагнітальної. Перевага даної конструкції полягає у можливості регулювання процесу коагулювання крові. Однак можливе прилипання крові до вентиля, що дроселює, при повороті парокров'яного струменя із змішувача до нагнітальної труби.
На Улан-Уденському м'ясоконсервному комбінаті розроблено та експлуатується установку для коагуляції крові, яка складається з прямокутного металевого корпусу зі сферичним дном та шнека для перемішування крові під час коагуляції та вивантаження коагуляту. У кришку корпусу вмонтований завантажувальний люк з живильником, що періодично відкривається, що забезпечує рівномірну подачу крові і запобігає втрати пари в атмосферу. По обидва боки корпусу розташовані три штуцери для подачі пари під тиском 0,2-0,3 МПа. У днищі протилежного кінця коагулятора є розвантажувальний люк. Для запобігання витіканню крові коагулятор встановлений з ухилом у бік живильника. Шнек приводиться у обертання від електродвигуна через редуктор та ланцюгову передачу. Обертання валу живильника здійснюється від валу шнека через зірочки ланцюгової передачі. Усі частини коагулятора, що обертаються, повинні бути огороджені.
Коагуляція крові здійснюється в такий спосіб. Поступаючи самопливом через живильник у коагулятор і зустрічаючись із потоком гострої пари, кров нагрівається до температури 90-95 °С, коагулюється, перемішується шнеком і просувається до розвантажувального люка.
Застосування установки описаної конструкції забезпечує безперервність процесу більш повну і рівномірну коагуляцію крові.
Фактична витрата пари на процес коагуляції становить 12-13 кг на 100 кг крові. Вихід коагуляту вологістю 80% при коагулюванні цільної крові становить 80%, а при коагулювання фібрину - 75% вихідної сировини. Вміст вологи в коагуляті залежить від способу коагулювання, але залишається досить високим - 86-87,5% при застосуванні гострої пари та 76-81% при коагуляції глухою парою.
Попереднє видалення вологи з коагуляту перед його сушінням. важливе значення, оскільки дозволяє скоротити витрати тепла.
Для зневоднення коагуляту крові найбільш ефективними виявилися відстійні центрифуги, принцип дії яких полягає в наступному. Тверді частинки завантаженої маси, що мають більшу щільність, ніж рідка фаза, осідають під дією відцентрової сили на бічних стінках ротора, формуючись у вигляді кільцевого шару ближче до осі обертання. У центрифугах, що безперервно діють, завантаження коагулята, а також відведення розділених компонентів відбувається в процесі роботи.
Найбільшого поширення для зневоднення коагуляту крові набули безперервно діючі шнекові центрифуги відстійного типу.
Безперервнодіюча центрифуга ОГШ-321К-01 складається з станини, ротора, всередині якого вміщено шнек з планетарним редуктором, що отримує обертання безпосередньо від ротора (цапфи останнього знаходяться у двох опорах). Основним вузлом центрифуги є ротор циліндричної форми, розташований горизонтально на двох опорах-підшипниках (правої та лівої). З торця ротор закритий цапфами-кришками, якими спирається на підшипники.
Ротор приводиться в дію від електродвигуна за допомогою клинопасової передачі, огородженої кожухом. Усередині ротора розташований шнек, який призначений для транспортування коагуляту до розвантажувальних вікон ротора. Обертання передається через спеціальний планетарний редуктор, який забезпечує обертання шнека в один бік з ротором, але з деяким відставанням. Наявність різниці в частоті обертання шнека та ротора створює умови для примусового переміщення осаду вздовж внутрішньої поверхні ротора. Через порожнисті цапфи ротора і шнека проходить труба, що живить, по якій підводиться скоагульована кров у внутрішню порожнину барабана шнека, звідки вона через вікна викидається у внутрішню порожнину ротора.
Ротор у зібраному вигляді складається з трьох основних частин: лівої та правої цапф та порожнистого циліндричного барабана. Обертається він на двох опорних підшипниках. Цапфи ротора одночасно служать днищами, що закривають барабан із торця. На торцевій поверхні правої цапфи є зливні вікна, які перекриваються напівдисками зливними. Через зазначені отвори зливається вода, що відокремлюється. На торцевій поверхні лівої цапфи ротора є вікна для розвантаження віджатого коагулята.
Шнек є одним із основних вузлів центрифуги. Він призначений для транспортування коагуляту і складається з порожнистого циліндричного барабана, на зовнішній поверхні якого приварені витки спіралі. Усередині порожнистого барабана зроблені перегородки, що утворюють три камери прийому маси. Камери мають по вісім розвантажувальних вікон. До торців барабана шнека прикріплені цапфи, що утворюють опорні шийки шнека. Ліва цапфа шнека має шліцами, якими з'єднується з водилом другого ступеня планетарного редуктора. Шнек спирається цапфами на підшипники, що вмонтовані в цапфи ротора. У праву цапфу ротора вмонтований радіальний шарикопідшипник, який сприймає осьові навантаження від шнека, що виникають при транспортуванні шнеком коагулята відтиснутого до розвантажувальних вікон.
Планетарний редуктор призначений передачі обертання ротора до шнеку. Редуктор складається з литого циліндра, якого з торців болтами прикріплені кришки. Права кришка прикріплена до фланця, посадженого на ліву цапфу ротора. У кришці редуктора з боку ротора встановлені гумові манжети, що перешкоджають витоку олії з редуктора та попаданню в нього пилу та бруду.
У корпус редуктора вмонтовано два зубчасті вінці з внутрішнім зачепленням першого і другого ступенів редуктора. Вони встановлені на підшипниках. У водилі першого ступеня встановлено два, а у водилі другого ступеня - три сателіти, які знаходяться у зачепленні одночасно з вінцями та центральними шестернями.
Кожух служить захистом від попадання в частини ротора сторонніх предметів, що обертаються. Крім того, він запобігає проникненню рідкої фракції в камеру віджатого продукту. Внутрішня частинакожуха, має ліву та праву камери. У ліву камеру надходить віджата тверда фракція (коагулят), а праву - рідка (вода).
Ротор центрифуги спирається цапфами на дві опори, кожна з яких складається з корпусу, кришки, двох бічних кришок та радіального шарикопідшипника. Механізм захисту редуктора оберігає редуктор та шнек центрифуги від перевантаження та поломки. У корпусі механізму захисту встановлена пружина, яка сприймає зусилля під час роботи центрифуги.
У разі миттєвого значного перевантаження або заклинювання шнека важіль перекидає кулачковий важіль, і укріплена на останньому пластинка натискає кнопку мікроперемикача, який встановлений на корпусі механізму захисту і зблокований з електродвигуном центрифуги. При цьому, електродвигун вимикається, і вмикається звуковий сигнал. Планетарний редуктор огороджений кожухом.
Процес зневоднення коагульованої крові в центрифузі протікає в такий спосіб. Коагулированная кров температурою 80-90 °З через живильну трубу надходить під натиском 9,5- 14,2 кПа у внутрішню порожнину конічного барабана, де під дією відцентрових сил відбувається відділення твердої фракції коагулята від рідкої (води). Коагулят осаджується на стінках ротора, що обертається, а потім транспортується шнеком до розвантажувальних вікон, в зоні зневоднення волога „видаляється з коагулята. Рідина температурою 70-72 ° С спрямовується у широкій стороні ротора і через зливні вікна в правій цапфі викидається в приймальний відсік кожуха, звідки під дією власної маси падає вниз. Процес відокремлення твердої фракції від рідкої, вивантаження коагуляту та злив фугату відбуваються безперервно. Тривалість проходження скоагульованої маси та поділу на фракції через ротор центрифуги становить 15 с, При подачі скоагульованої крові насосом в центрифугу надлишковий тиск не повинен перевищувати 0,095 МПа.
Діаметр труби, що подає трубопроводу скоагульованої крові при надходженні самопливом повинен бути 50,8 мм, а при подачі насосом - 38,1 мм. Регулюючий та запірно-спускний вентилі з манометром поміщають біля центрифуги. За регулюючим вентилем у системі приєднують напірну лінію, якою подається вода для промивання та наповнення барабана перед пуском у роботу.
Якщо скоагулированная кров містить велику кількість твердих частинок, перед її надходженням доцільно вводити в центрифугу гарячу водувідразу після запуску центрифуги. Для очищення барабана після закінчення роботи достатньо промити його чистою водою, не вимикаючи електродвигун.
Пуск центрифуги у роботу здійснюють наступним чином. Перед пуском необхідно переконатися, чи є в редукторі та підшипниках мастила. Потім на нетривалий період включають електродвигун і перевіряють правильність його включення - обертання ротора повинно бути за годинниковою стрілкою, якщо дивитися з боку подачі крові, що скоагує. При досягненні центрифуги встановленої частоти обертання подають скоагульовану кров.
У процесі роботи центрифуги необхідно періодично стежити за нагріванням олії у редукторі, температурою корінних підшипників. Так, температура нагрівання олії в підшипниках має перевищувати 60-65 °З. Працювати на машині можна лише при закритій кришці, яка має бути щільно притиснута до кожуха. Не можна подавати в центрифугу рідку масу, яка містить шматки розміром понад 5-6 мм. 100
В останні роки знайшли застосування безперервнодіючі установки для коагуляції крові та зневоднення коагуляту. Переробка крові на цих установках ось у чому. Відфільтрована кров по кровопроводу надходить у збірник, з якого вона гвинтовим насосом перекачується в проміжний посуд з мішалкою місткістю 400 дм 3 . Тут кров підігрівається гострим паром до температури 55 ° С, що виключає його згортання. Підігріта кров легко стікає по трубі у гвинтовий насос продуктивністю 2-3 м 3 /год, з спеціальним регулятором швидкості, який подає кров у паровий безперервно коагулятор. Кількість пари, що подається в коагулятор, регулюють вентилем залежно від температури крові, що коагулюється, яку при виході з коагулятора рекомендується підтримувати на рівні 80 °С.
Наявність в коагуляторі дроселя, регульованого маховичком, дозволяє встановити необхідну пропускну здатність установки, тиск у трубі нагнітальної і необхідний ступінь перемішування маси крові і пари. Коагульована маса крові під напором, що створюється насосом, подається у відстійну центрифугу, де з неї віджимається до 75 % води. Одночасно виходить зневоднений коагулят. Відокремлена вода прямує через вирву в каналізацію. Зневоднений коагулят надходить по спуску на сушіння. Подача води для промивання обладнання здійснюється трубопроводами.
Для нагрівання 1000 кг крові до температури від 20 до 90 ° С витрачають 130 кг пари. При цьому одержують 387 кг зневодненого коагуляту та 743 кг води. У зневодненому коагуляті міститься 49% сухого залишку та 51% води, а у відокремленій на центрифузі воді знаходиться 1,3% сухого залишку. Таким чином, процес обробки коагуляту на центрифузі дозволяє видалити близько 75% води, яка є у вихідній крові. Загальні втрати сухого залишку становлять 10 кг на 1000 кг крові, що становить 5% його вмісту у 1000 кг крові.
Можливість відокремити при центрифугуванні 75% води, що є у вихідній сировині, дозволяє заощадити на кожні 1000 кг крові, що переробляється, 724 кг пари, який необхідний для випаровування вологи при сушінні не зневодненої крові.
Безперервно діюча установка для зневоднення коагуляту проста в обслуговуванні,» скорочує тривалість переробки крові та дозволяє отримати продукт з високим змістомбілка. Вона займає невелику виробничу площу (при продуктивності 600 та 2200 кг/год – 5,5 м 2 ).
Крім теплової коагуляції кров з метою максимального виділення білків обробляють хімічними речовинами. Такий метод обробки отримав назву хімічної коагуляції крові. У США для хімічної коагуляції крові великого рогатої худобита свиней використовують поліфосфат натрію, трихлористе залізо, лігнін та лігносульфонат натрію. Обробку крові вказаними речовинами виробляють у кислому середовищі при pH 3,5-4,5. Отриманий коагулят нейтралізують лугами та обробляють на центрифузі для зневоднення. Найбільш ефективним для коагуляції крові виявився лігносульфонат натрію. Перевага хімічної коагуляції полягає у простоті процесу та зниженні витрати пари.
Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.
Коагуляція(Від лат. Coagulatio- згортання, згущення), злипання частинок колоїдної системи при їх зіткненнях у процесі теплового (броунівського) руху, перемішування або спрямованого переміщення у зовнішньому силовому полі.
Згортання крові- Це найважливіший етап роботи системи гемостазу, що відповідає за зупинку кровотечі при пошкодженні судинної системиорганізму. Сукупність взаємодіючих між собою дуже складним чином різних факторів згортання крові утворюють систему згортання крові.
Згортання крові передує стадія первинного судинно-тромбоцитарного гемостазу. Цей первинний гемостаз майже цілком зумовлений звуженням судин та механічною закупоркою агрегатами тромбоцитів місця ушкодження. судинної стінки. Характерний час для первинного гемостазу у здорової людинискладає 1-3 хв. Власне згортанням крові (гемокоагуляція, коагуляція, плазмовий гемостаз, вторинний гемостаз)називають складний біологічний процес утворення в крові ниток білка фібрину, який полімеризується та утворює тромби, внаслідок чого кров втрачає плинність, набуваючи сирної консистенції. Згортання крові у здорової людини відбувається локально, у місці утворення первинної тромбоцитарної пробки. Характерний час утворення фібринового згустку – близько 10 хв. Згортання крові - ферментативний процес.
Коагуляція (згортання)— мимовільний процес, який, відповідно до законів термодинаміки, є наслідком прагнення системи перейти у стан із більш низькою вільною енергією. Проте такий перехід утруднений, інколи ж практично неможливий, якщо система агрегативно стійка, т. е. здатна протистояти укрупненню (агрегування)частинок. Захистом від Коагуляція (згортання)при цьому може бути електричний заряд та (або) адсорбційно-сольватний шар на поверхні частинок, що перешкоджає їх зближенню. Порушити агрегативну стійкість можна, наприклад, підвищенням температури (термокоагуляція), перемішуванням або струшуванням, введенням коагулюючих речовин (коагулянтів)та ін. видами зовнішнього впливуна систему. Мінімальна концентрація введеної речовини, електроліту або неелектроліту, що викликає Коагуляція (згортання)в системі з рідким дисперсійним середовищем називається порогом коагуляції. Злипання однорідних частинок називається гомокоагуляцією, а різнорідних - гетерокоагуляцієюабо адагуляцією.
Основоположником сучасної фізіологічної теорії згортання крові є Олександр Шмідт. У наукових дослідженнях 21 століття, проведених на базі Гематологічного наукового центру під керуванням Ф. І. Атауллаханова, було переконливо показано, що згортання крові є типовим автохвильовим процесом, у якому істотна роль належить ефектам біфуркаційної пам'яті.
Для виділення білків сироваткових необхідно змінити нативну структуру білка. У цьому зміні (денатурації) порушується його структура. Білкова глобула у процесі денатурації розгортається. Процес супроводжується зміною конфігурації, гідратації та агрегатного станучастинок. Білкова глобула у процесі денатурації стає менш стійкою.
Стійкість глобул білків молочної сироватки обумовлена конформацією частинок, зарядом та наявністю гідратної оболонки (сольватного шару). Для виділення білків необхідно порушити рівновагу трьох або хоча б двох зазначених факторів стійкості.
У свіжій молочній сироватці білкові частки перебувають у нативному стані. За зміни нативного стану білка (денатурації) насамперед порушується його структура. Білкова глобула у процесі денатурації розгортається, навіщо необхідно порушити від 10 до 20% зв'язків, що у її освіті. Процес денатурації супроводжується зміною конфігурації, гідратації та агрегатного стану частинок. Білкова глобула внаслідок денатурації стає менш стійкою.
Для подолання потенційних бар'єрів стійкості білкових частинок можна застосовувати різні способи денатурації: нагрівання, опромінення, механічний вплив, введення десольватуючих речовин, окислювачів та детергентів, зміна реакції середовища Введення в розчини деяких речовин сприяє тепловій денатурації.
Класифікація методів коагулювання сироваткових, що розглядаються в даній роботі, представлена на схемі (рис. 3).
Мал. 3.
В кінцевому рахунку, до виділення білків призводять вторинні явища після денатурації, такі як асоціація глобул, що розгорнулися, і хімічна зміна їх. Тут на перший план виступає утворення міжмолекулярних зв'язків та агрегація на противагу внутрішньомолекулярним процесам, що відбуваються при денатурації.
У цілому нині процес виділення білків молочної сироватки можна охарактеризувати як коагуляцію.
З урахуванням доцільності вилучення та використання білків коагуляцію сироваткових білків необхідно закріпити, щоб уникнути процесу ренатурації (відновлення нативної структури білків), а також максимально можливого обмеження розпаду агрегатів, що утворюються.
Однак слід враховувати, що в результаті теплової денатурації крім розриву водневих зв'язків білкової частки відбувається їхня дегідратація, що полегшує подальшу агрегацію білкових частинок. Іони-коагулянти (кальцій, цинк та ін), активно сорбуючись на поверхні білкової частки, забезпечують коагуляцію, а при значних дозах можуть призвести до висолення білків.
Використання: сільське господарство, зокрема виробництво кормів для тварин. Сутність винаходу: електрокоагуляція білка здійснюється постійним струмом в камері, анодна та каводна області якої розділені мембраною. У процесі протікання струму реєструють величину pH середовища і при досягненні значення 5 процес припиняють. У міру видалення коагулята, з катодної області в анодну подають частину білковосодержащего матеріалу. Температура матеріалу у своїй вбирається у 39 - 40 o З. 2 з. п. ф-ли, 1 табл.
Винахід відноситься до сільського господарства, а саме виробництва кормів для тварин. Відомий спосіб термічної коагуляції білка з картопляного соку, що полягає в його нагріванні пором до 70-100 про С. Недоліками способу є низький вихід білка (70-80%), висока енергоємність (0,5 МДж/кг). Існує спосіб хімічної коагуляції, що перебуває в осадженні білка без нагрівання при підкисленні кислотами або солями. важких металівдо ізоелектричної точки (рН 4,8-5,2). Недолік способу низький вихід білка (40-50%), необхідність нейтралізації середовища. Найбільш близьким до пропонованого є спосіб електротермічної обробки, при якому білковосодержащее середовище нагрівають електричним струмом промислової частоти до 70-100 про С. Напруженість електричного поля між електродами, розташованими в середовищі коагулируемой становить (5-25) 10 2 В/м. Вихід білка досягає 80-84% енергоємності 0,12 МДж/кг. Мета винаходу - збільшення виходу білка, зниження енергоємності процесу. Для досягнення поставленої мети, білок коагулюють в камері, розділеною мембранною перегородкою, проникною для неорганічних сполук (в основному іонів Н+ та ОН-) і практично непроникною для іонів білка через їх "великі" розміри. При протіканні, наприклад, через картопляний сік постійного струму від позитивного електрода до негативного іони Н + рухаються до катода, а іони гідроксильних груп - до анода. Це призводить до зменшення рН у анода та збільшення у катода. Кисле середовище у анода коагулює білок. Крім того, електричний струм, проходячи через картопляний сік, активізує масоперенесення та швидкість хімічних реакцій, не викликаючи його значне нагрівання. Завдяки цьому температура соку підвищується лише до 30-40 о С. Таким чином, внаслідок термохімічної дії електричного струму, білок коагулює при температурах значно менших, ніж при відомих термічних способах, що знижує енергоємність процесу до 0,05 МДж/кг. Спільну хімічну та термічну дію електричного струму збільшує вихід білка до 97%. Відпрацьовану фракцію з катодної області вносять в анодну в пропорції, що не порушує процес коагуляції. П р і м е р. Сік картоплі (рН 6,6-6,8) поміщають у робочу камеру коагулятора, анодне (А) і катодне (К) простору якої розділені мембранною перегородкою щодо А:K 4:1, практично непроникною для компонентів соку без електричного струму. . До електродів камери від випрямляча підводять постійний струм напруженістю електричного поля в міжелектродному просторі (3-5)10 2 В/м, під дією якого знижується рН до 2,5-5. При перебігу коагуляції реєструють температуру. При досягненні 30-40 про З процес припиняють. У процесі коагуляції оброблений продукт з катодної області подають до анодної, змішуючи його зі "свіжим" соком. Час обробки залежить від напруженості електричного поля та вихідної температури соку. Скоагульований білок виділяють із соку загальноприйнятими методами. У таблиці наведено порівняльну оцінку різних способів коагуляції, отриману в лабораторії транспорту та регуляції обміну речовин рослин Академії наук РБ. Дослідження показали, що пропонований спосіб збільшує вихід білка на 10-15% знижує енергоємність у 2-3 рази; При цьому щільність постійного струму при коагуляції не перевищує 8000 А/м 2 що дозволяє зменшити температуру обробки.
формула винаходу
1. СПОСІБ КОАГУЛЯЦІЇ БІЛКУ, що включає розміщення білоксодержащего матеріалу в камері, анодна і катодна області якої розділені мембранною перегородкою, і пропускання постійного електричного струму між електродами, розташованими у зазначених областях, який відрізняється тим, що в процесі протікання струму реєструють величину рН оброблюваного матеріалу в ан області камери та при величині рН не більше 5 припиняють пропускання струму. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що після видалення коагулянту з анодної області камери білокмісткий матеріал, що залишився в катодній області камери, переміщають в анодну область і обидві області доповнюють до робочого рівня новим матеріалом, що містить білок. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що густина постійного струму в процесі коагуляції вибирають не більше 8000 А/м 2 .
