EFFECT OF CAVITATION PROCESSING AND THE CHEMICAL COMPOSITION OF FRUIT AND VEGETABLE PUREES ON NON-THERMAL INVERSION OF SUCROSE
Authors: Кондратенко В.В. , Федосенко Т.В. , Пацюк Л.К. , Нариниянц Т.В. , Медведева Е.А. 
Published: November 2021

Исследовано влияние исходного химического состава фруктовых и овощных пюре и частоты ультразвукового излучения при обработке акустической кавитацией на степень нетермической инверсии сахарозы. Фруктовые и овощные пюре из яблок, тыквы и моркови изготавливали по типовой технологической схеме для натуральных пюреобразных продуктов на оборудовании лаборатории технологии консервирования ВНИИТеК. Образцы обрабатывали акустической кавитацией частотой 21,6 и 27,2 кГц на экспериментальных установках циркуляционного типа (ООО «Криамид», Москва) до достижения образцами температуры 50ºС. Отдельные образцы пюре прогревали до 50ºС термостатированием в условиях идентичности теплового напора в процессе кавитационной обработки пюре. В исходных и обработанных образцах определяли массовые доли глюкозы, фруктозы, сахарозы, органических кислот, катионов K+, Na+, Ca2+ и Mg2+, активную кислотность. Рассчитывали величины общей и термической инверсии сахарозы, на основании которых определяли степень кавитационной инверсии. Установлено, что в целом степень кавитационной инверсии сахарозы достаточно тесно положительно коррелирует с частотой ультразвука и массовой долей сахарозы в исходной среде. При этом массовая доля глюкозы находится в антагонизме по отношению к данным показателям. Уксусная и лимонная кислоты, а также катионы K+, Ca2+и Mg2+ показали устойчивый слабо выраженный опосредованный антагонизм в отношении кавитационной инверсии сахарозы, а активная реакция среды играла минорную роль, увеличивая ее при повышении частоты ультразвука. Анализ данных методом главных компонент показал, что степень кавитационной инверсии сахарозы во фруктовых и овощных пюре на 83,88% детерминирована суперпозицией влияния компонентного состава, тогда как остальная часть, предположительно, определена влиянием других факторов, таких как выраженность и динамика реологических свойств от температуры и механической активаторной нагрузки, поверхностное натяжение, акустическая проводимость и др. Предложена гипотеза усиления роли сонохимических процессов в трансформации обрабатываемых сред и их отдельных компонентов и в формировании совокупной динамики свойств конечного продукта в результате кавитационного воздействия при увеличении частоты ультразвука.

The influence of the initial chemical composition of fruit and vegetable purees and the frequency of ultrasonic radiation during acoustic cavitation treatment on the degree of non-thermal inversion of sucrose was studied. Fruit and vegetable purees from apples, pumpkins and carrots were made according to the standard technological scheme for natural pureed products on the equipment of the All-Russian Scientific Research Institute of Canning Technology. The samples were treated with acoustic cavitation at a frequency of 21,6 and 27,2 kHz on experimental circulation-type installations (Cryamide LLC, Moscow) until the samples reached a temperature of 50°C. Individual samples of purees were heated to 50°C by thermostating under identical heat pressure during cavitation treatment of purees. The mass fractions of glucose, fructose, sucrose, organic acids, K+, Na+, Ca2+ and Mg2+cations, and active acidity were determined in the initial and processed samples. The values of the total and thermal inversion of sucrose were calculated, on the basis of which the degree of cavitation inversion was determined. It was found that, in general, the degree of cavitation inversion of sucrose is quite closely positively correlated with the frequency of ultrasound and the mass fraction of sucrose in the initial medium. However, the mass fraction of glucose is antagonistic to these indicators. Acetic and citric acids, as well as K+, Ca2+ and Mg2+ cations, showed stable weakly expressed mediated antagonism against the cavitation inversion of sucrose, and the active reaction of the medium played a minor role, increasing it with increasing ultrasound frequency. Analysis of data by the principal component method showed that the degree of cavitation inversion of sucrose in fruit and vegetable purees is determined by 83,88% by the superposition of the influence of the component composition, while the rest is presumably determined by the influence of other factors, such as the severity and dynamics of rheological properties from temperature and mechanical activator load, surface tension, acoustic conductivity, etc. The hypothesis of strengthening the role of sonochemical processes in the transformation of mediums and their individual components in shaping the aggregate dynamics of the properties of the end product as a result of cavitation with increasing ultrasound frequency.