РОЗДІЛ 2
ОБ'ЄКТИ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Схема проведення досліджень
На базі аналітичного огляду літературних і патентних джерел сформульована мета роботи як обгрунтування можливості використання водяного горіха європейського Trapa Natans L. в якості харчової сировини та розробка технології його консервування. Відповідно до мети роботи і на підставі аналізу науково-технічної літератури були встановлені основні напрямки, що дозволили реалізувати кінцеву мету досліджень, а також визначити основні методологічні підходи і послідовність проведення експериментів.
Розроблена структурна схема досліджень (рис. 2.1) відбиває взаємозв'язок етапів рішення проблеми розробки технології консервування водяного горіха. Відповідно до методології системного підходу першим етапом було проведення аналітичних досліджень, які дозволили вибрати напрямки експерименту, визначити послідовність етапів рішення поставленої задачі. На другому етапі роботи були визначені основні параметри, необхідні для розробки технології його переробки з метою наступного консервування. На цьому етапі поряд зі стандартними традиційними методами досліджень використовувалися як модифіковані нами, так і сучасні методи з використанням новітньої апаратури. На третьому етапі, експериментальному, на основі аналітичних і експериментально-теоретичних досліджень були розроблені технологічні процеси консервування водяного горіха й визначені технологічні параметри розроблених процесів з використанням методів математичного планування експерименту. Завершальним етапом досліджень з'явилася дослідно-промислова апробація розробленої технології з метою підтвердження ефективності обраного шляху рішення задачі, поставленої в дисертації.
2.2. Характеристика об'єктів дослідження
В якості об'єкта досліджень і основної сировини в роботі використані плоди водяного горіха врожаю 2001, 2002 та 2003 років, зібрані з вересня до жовтня в Потапівському куту в плавнях на території Дунайського біосферного заповідника НАН України за допомогою АОЗТ "Вилкове" та відповідно до п. 4.1.20 перспективного плану управління заповідника, яким обумовлено відновлення частини акваторії шляхом регульованого вилову водяного горіха в екологічних та економічних цілях [107]. Під час збирання плоди горіхів були відділеними від рослин і знаходились на дні водойм.
Збирання водяних горіхів проводилося за традиційною технологією з рибальських човнів донними рибальськими сітками. Горіхи після вилову промивали водою для видалення бруду і мулу і висушували в атмосферних умовах.
2.2.1. В и д і л е н н я к р о х м а л ю з я д е р в о д я н о г о г о р і х а. Для виділення крохмалю із сухих ядер водяного горіха 100 г ядер замочували в 300 мл води протягом 14 годин при кімнатній температурі. Потім воду зливали і подрібнювали набряклі ядра до одержання однорідної маси, яку промивали водою через сито 100-меш (0,15 мм), після чого фільтрат декантировали 3 рази. Осілий крохмаль обробляли розчином NaOH (0,1 моль/л) об'ємом 300 см3, перемішували протягом 1 години, відстоювали 10 хв і знову декантировали промивні води 3 рази. Після відстоювання протягом 15 хв до осаду додавали 300 см3 води і відстоювали 10 хв. Далі додавали розчин HCl (0,001 Н) об'ємом 250 см3 і перемішували. Після відстоювання (10 хв) і декантировання додавали розчин HCl (0,002 Н) об'ємом 250 см3. Потім додавали розчин HCl (0,001 Н) об'ємом 250 см3, і після відстоювання (10 хв) додавали 250 см3 води. Отриману суміш фільтрували через сито 200-меш (0,075 мм) і відстоювали фільтрат 10 хв.
2.3. Організація і методи дослідження
Основна частина досліджень проведена в лабораторіях кафедри технології консервування ОДАХТ. Ряд досліджень виконувалися в лабораторіях кафедри аналітичної хімії ОДАХТ, проблемної науково-дослідної лабораторії ОДАХТ. Частина досліджень в рамках угод про співдружність була виконана в лабораторіях інституту матеріалознавства Дармштадського технічного університету, Німеччина (електронна мікроскопія і діелектрична спектроскопія) і Католицького університету в Льовені, Бельгія (швидкісна віскозиметрія і диференціальна скануюча калориметрія). З доктором Кристофом Брийсом з Католицького університету була опублікована спільна стаття [108]. Короткий опис методів дослідження відповідно до напрямків експериментів, що проводилися, приведено в табл. 2.1. В наступних параграфах деякі з методів експериментальних досліджень розглянуті більш детально.
2.3.1. Растрова електронна мікроскопія ядер, шкаралупи, борошна і крохмалю водяного горіха. Для дослідження ядер і шкарлупи водяного горіха, а також розмірів і форми частинок борошна і гранул крохмалю використано метод растрової електронної мікроскопії (РЕМ) [110-113], тому що оптична мікроскопія не забезпечує необхідної глибини різкості і чутливості. За допомогою метода РЕМ також вивчалися процеси замочування і клейстеризации крохмалю.
На РЕМ можна вивчати морфологію частинок, їхню дисперсію й інші параметри, які вимагають одержання об'ємної інформації. Велика глибина фокусу РЕМ дозволяє чітко й одночасно спостерігати частинки, які відрізняються по розмірах в діапазоні від 0,05 мкм до 1 мм. Наявність півтонів на зображеннях створює враження об'ємності і дозволяє уявити собі топографію поверхні і просторову конфігурацію елементів структури досліджуваного об'єкта.
Зразки закріплювалися на тримачах, покритих липким шаром вуглецевої пасти. Масивні зразки додатково закріплювали за допомогою срібної пасти. Потім зразки містили в апарат катодного розпилення Sputter Coater 300 фірми Polymer Laboratories, де на їх поверхню в атмосфері аргону наносили тонкий (200 нм) шар золота для забезпечення електропровідності поверхні зразків.
Таблиця 2.1
Основні методи досліджень, які були використані в роботі
ПоказникиМетоди досліджень, їх специфікаДжерелоВихід ядра горіхаГравіметричний метод[109]Реологічні властивості ядра горіху, муки і крохмалюРастрова електронна