Моделирование кристаллизации влаги при замораживании бактериальных заквасок | Modeling of moisture crystallization of bacterial starter cultures during freezing

Russian. Одним из эффективных способов хранения бактериальных заквасок (БЗ) является замораживание, т. к. оно позволяет получать культуры не только с высокой выживаемостью, но и максимально сохраненными морфологическими и культуральными свойствами. Изменение фазового состояния воды влияет на химические и биохимические процессы при замораживании БЗ. Изучение особенностей кристаллизации влаги при замораживании БЗ представляет интерес. Объекты исследования - бактериальные заквасочные культуры Lactobacillus bulgaricus и Lb. acidophilus. Использовали стандартные методики для определения физико-химических характеристик и первый буферный метод двух температурно-временных интервалов для определения теплофизических характеристик. БЗ замораживали в камерах при температуре -45 град. C. Для исследованной группы БЗ определены массовые доли общего белка и сухих веществ, содержание молочной кислоты, а также криоскопические температуры и теплофизические характеристики. Величины теплофизических характеристик БЗ определяются количеством содержащейся в них влаги. Исходя из этого, предложена модель кристаллизации влаги при замораживании БЗ, учитывающая содержание лактозы и молочной кислоты. Рассчитаны криоскопические температуры, значения которых оказались близки к экспериментальным. На основании модели кристаллизации влаги рассчитана продолжительность замораживания, предложена методика расчета теплофизических характеристик и приведенных их значения, рассчитанные по данной методике. Отличия расчетных и экспериментальных значений не превышали 5,3%. Сравнение экспериментальных и расчетных значений теплофизических характеристик показало их близость и позволило сделать вывод об адекватности предложенной модели кристаллизации влаги при замораживании БЗ, а также возможности её практического использования при моделировании процессов замораживания, расчете теплофизических характеристик и продолжительности замораживания.

Summaries (En, Ru)

20 ref.

6 ill.

2 tables

English. The quality of fermented milk products directly depends on the bacterial starter cultures (BSC) involved, which contain lactic acid microorganisms. One of the most effective ways to store bacterial ferments is freezing as it improves the survival rate and preserves the morphological and cultural properties. Changing the phase state of water affects the chemical and biochemical processes during culture freezing. The present research deals with the issue of moisture crystallization during freezing of bacterial starter cultures. The study featured bacterial starter cultures of Lactobacillus bulgaricus and Lb. acidophilus. The authors used standard methods to determine their physical and chemical properties. The first buffer method of two temperature and time intervals made it possible to describe the thermal characteristics. A set of experiments helped to determine the mass fractions of total protein and dry matter, the content of lactic acid, as well as cryoscopic temperatures and thermophysical characteristics of the bacterial cultures in question. The values of the thermophysical characteristics of bacterial ferments proved to depend on the amount of moisture in them. The authors constructed a model of moisture crystallization during freezing of bacterial starter cultures, taking into account the content of lactose and lactic acid. The model made it possible to define the cryoscopic temperatures. Their proved close to the experimental ones. The model of moisture crystallization also provided the freezing time and a method for calculating thermal characteristics and their values. The differences between the calculated and experimental values did not exceed 5.3%.The experimental and calculated values of the thermophysical characteristics appeared similar, which means that the proposed model of moisture crystallization during freezing of bacterial ferments proved effective. The model can be used in commercial freezing to calculate thermal characteristics and freezing time.