close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

2551.ВЛИЯНИЕ ВОДНО - ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ НА ПШЕНИЦУ С ПОНИЖЕННЫМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ КАЧЕСТВА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЧИСТОТЫ ЗЕРНА

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
На правах рукописи
СОЛОВЬЕВА Жанна Павловна
ft /
/7
ВЛИЯНИЕ ВОДНО - ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ НА ПШЕНИЦУ С
ПОНИЖЕННЫМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ КАЧЕСТВА И
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЧИСТОТЫ ЗЕРНА
05.18.01 - Технология обработки, хранения и переработки
злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов,
плодоовощной продукции и виноградарства
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Краснодар - 2002
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Работа выполнена в Кубанском государственном технологическом
университете.
Научный руководитель:
кандидат технических наук,
доцент Чеботарев О.Н.
Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки и техники РФ,
доктор технических наук, профессор
Щербаков В.Г.;
кандидат технических наук,
Нагорный В.В.
Ведущая организация:
Кубанский филиал Всероссийского научноисследовательского института зерна РАСХН.
Защита состоится 14 ма~ 700Л г в 10 м часов на заседании
диссертационного совета
,Л.: ШС 0л кубанского государственного
технологического униве^ситстл .;•> ,.:,..•."-• 350072, г. Краснодар, ул.
Московская, д. 2, корп.А, конференц-з*1 >
С диссертацией можно ознакомиться я библиотеке университета.
Автореферат разослан 13 апреля iOuz
Ученый секретарь .г.>'-се ,:',.>•• -о л/
/
совета, канА. техн. наук, доц-я»»
'^$Asb£~~-^
А.Д. Минакова
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
1.1 Актуальность темы. Состояние окружающей среды и
особенности агротехники оказывают существенное влияние на качество
товарного зерна пшеницы. Товарное зерно в силу различных причин также
поражается
различными
болезнями,
загрязняется
продуктами
промышленной деятельности человека, что делает небезопасным
употребление продуктов питания из зерна.
Известно, что питание является одним из важнейших факторов связи
человека:,с. внешней средой. При этом жизнедеятельность человека
оказывает и негативное воздействие на природу, что выражается в
загрязнении пищевого сырья, продуктов питания токсическими
веществами, , биологическими загрязнителями и др. Взаимодействие
человека с окружающей средой может иметь как положительные, так и
отрицательные последствия для экосистем. Вредные и ядовитые вещества,
попав в экосистему, как правило, не исчезают, даже при низких их
концентрациях, действуя продолжительное время, они могут оказать
отрицательное
влияние на человека, животных, растения и
микроорганизмы.
Зерновка, как живая биологическая система, также легко подвержена
вредному
воздействию
различных
факторов;
механическому
повреждению, засорению семенами и частями ядовитых растений,
обесцвечиванию, потемнению, и т.д. Это приводит к ухудшению его
технологических, и потребительских достоинств, а в некоторых случаях
делает его полностью непригодным для использования в пищевых целях и
для кормления животных.
, Поэтому, исследование влияния гидротермической обработки на
технологические свойства и экологическую чистоту зерна пшеницы с
пониженным качеством является актуальным.
1.2 Цель работы. Целью работы явилось изучение влияния
гидротермической обработки зерна пшеницы с пониженным качеством в
процессе подготовки к помолу и оценка влияния техногенных факторов на
санитарно-гигиенические признаки качества зерна, а также на их
изменение в технолог; [ческом щюцг^^^комольфго завода.
фонд^аучной литературы
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4
1.3 Задачи исследования. В соответствии с поставленной целью
решались следующие задачи:
• • <
- оценить качество товарных партий зерна пшеницы, выращенных в
различных районах Краснодарского края по технологическим и
экологическим параметрам;
:
- оценить степень влияния различных' методов водно - тепловой
(: г
обработки на качество клейковины зерна;
- разработать' 'эффективный метод гидротермической обработки
зерна с ослабленной клейковиной;
'•:''
- разработать метод аналитической оценки эффективности
гидротёрмйчёской обработки зерна при его подготовке к помолу;
- определить качество'Зерна пшеницы и продуктов его переработки
по "экологическим параметрам, в частности, по содержанию
остатковсолей тяжелых металлов и по изменению микрофлоры."
*• '1.4 Научная новизна. Изучено'влияние тепла и влаги'на качество
клейковины''""сухого и влажного зерна и разработан' 'способ
гидротермической обработки зерна пшеницы со слабой клейковиной при
его подготовке 'к помолу, в основу которого положено тепловое
воздействие влажного насыщенного пара на предварительно увлажнённое
зерно. Изучено влияние степени увлажнения и времени отволажйвания на
качество промежуточных продуктов помола по соотношению оболочек и
эндосперма и разработан прямой метод оценки' эффективности
гидротермической' Обработки зерна пшеницы при его подготовке к помолу
по соотношению в крупках частиц чистого эндосперма, сростков оболочек
и эндосперма и'«свободных» оболочек. Проанализировано содержание
остатков солей тяжелых металлов - кадмия, свинца; меди и цинка в зерне
пшеницы из различных районов Краснодарского' края.' Изучено
распределение солей тяжелых металлов в анатомических частях зерновки.
1.5 Практическое значение. Разраббтан метод гидротермической
обработки зерна пшеницы со слабой клейковиной. 'Рекомендованы
основные режимные параметры метода. Разработан и рекомендован
промышленности более эффективный метод оценки гидротермической
обработки зерна при его подготовке к помолу. Даны рекомендации по
дальнейшему использованию продуктов переработки зерна Пшеницы с
учетом содержания в них солей тяжелых металлов.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1.6 Апробация работы. Основные материалы диссертационной
работы были представлены на расширенных заседаниях кафедры
технологии переработки зерна и комбикормов 1999-2001гт., а также на
Международной научно-теоретической конференции «Продовольственная
индустрия юга России» (г.Краснодар,2000г.); на Международной
конференции . «Прогрессивные
пищевые
технологии-третьему
тысячелетию» (г.Краснодар,2000г.)', Международной научно-технической
конференции «Пиша.Экология.Человек» (г.Москва,2001г.).
1.7 Публикации. По материалам диссертационной работы в научных
изданиях опубликовано 7 работ, подано 2 заявки на предполагаемые
изобретения.
1.8 Структура и объем диссертации. Диссертационная работа
состоит из введения, аналитического обзора, методической и
экспериментальной частей, выводов и рекомендаций, списка используемой
литературы и приложений. Основная часть диссертационной работы
выполнена на 125 страницах машинописного текста, включает 18 таблиц и
15 рисунков. Список используемой литературы включает 133
наименования, из них 25 на иностранных языках.
..
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Объекты и методы исследования. В качестве объектов
исследования использовали товарные партии зерна пшеницы с
преобладанием в каждой партии определенного сорта, взятые из
различных районов Краснодарского края за 1999 - 2000 гг., а также
товарные партии зерна, перерабатываемые на мукомольном • заводе АО
«Краснодарзернопродукт» за 1998-2001 гг.
Определение основных показателей качества зерна проводили , по
стандартным методикам:
- натура з е р н а - п о ГОСТ 10840-64;
- влажность зерна- по ГОСТ 13586.5-93;
- стекловидность зерна-по ГОСТ 10987-76; ,
,
-. количество и качество клейковины-по ГОСТ 13586.1-68; . ,
- массу 1000 зерен-по ГОСТ 10842-76.
Микробиологический анализ зерна проводили методом разведения
поверхностного смыва навески зерна н посева на различные питательные
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6
среды. Учет количества бактерий осуществляли на среде мясо-пептонный
агар (МПЛ), грибов - на сусло г-< агаре, бацилл - вшастеризованном смыве
зерна на МП А + сусло-^ агар. ;..): ' . ;
''•<• ••••',
. Содержание солей тяжелых металлов определяли на атомно абсорбционном спектрофотометре «АA3 -I» после предварительной
минер&тшации пробы методом сухого озоления с применением азотной
кислоты в качестве ускорителя,
>•.
•"•••
Кинетику попущения влаги зерном г пшеницы 'При (различных
температурах .иммерсионного увлажнения . исследовали •' термостатновесовым методом с использованием улътротермостата (JT - 2/77.
Влияние длительности пропаривания на качество клейковины зерна
пшеницы исследовали на • специально разработанной лабораторной
установке. • -•-•
...м,...,
Температуру зерна контролировали в термостатируемой емкости с
помощью ртутного'термометра.
При разработке способа аналитической оценки эффективности
гидротермической обработки зерна промежуточные продукты технологии
- крупки и дунсты получшш из зерна, прошедшего гидротермическую
обработку при различных режимах увлажнения и отволаживания.
Измельчение осуществляли на лабораторнЬй зерновой мельнице МЛЗВ 4М и мельнице «Нагема». Фракционирование продуктов измельчения
осуществляли на лабораторном рассеве с набором сит, позволяющим
выделить промежуточные продукты помола определенной крупности.
Для определения соотношения в крупках сростков эндосперма и
оболочек, свободных оболочек и частиц чистого эндосперма использовали
микроскоп МБ)- 9
-.-.п.
'
Хлебопекарные достоинства муки, полученной из зерна пшеницы,
прошедшего гидротермическую обработку по разработанному методу,
оценивали по количеству и качеству клейковины и по пробной выпечке
хлеба.
;••
г, :iv, <,:,/'•••
Физические свойства теста оценивали на альвеографё Шопена.
2.2 Материал исследования. В качестве объектов исследования были
взяты десять сортов пшеницы селекции Кубанского НИИ сельского
хозяйства им. Лукьяненко и шесть партий товарного зерна 1998-2000
годов, общие сведения, о которых представлены в таблицах 1 и 2:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
7
: Таблица 1 - Показатели качества сортового зерна пшеницы
Сорт
Тип
озимая
мягкая
озимая
Ника Кубани мягкая
озимая
мягкая
:Эхо: •
озимая
мягкая
Половчанка
озимая
мягкая
Княжна
озимая
мягкая
Русса
озимая
1
мягкая
'Дельта-'
озимая
Леукурум -21. твердая
озимая
КНИИСХ 43 мягкая
озимая
КНИИСХ.580 мягкая
Крошка
Натура,
г/л
Клейковина
1
Влажнос­ Стеклов - количест ' качество, |
1 v. ел.
'
идность, во, %
ть, %
%
735
8,2
56,0.
22,6.
'•
84,0 1
755
12,0
49,0
18,0 '
,::
115.0 j
,•• 766
10,4
57,6
28,5с ;
87.5
i
753
'• 751
:
10.0
8,7
45,0
- 56,5
27,2
'
1
i
l
>0,0
_ _ 2 0 , 4 _ • •• 80.0
738
10,1
53,0
24.0
740
'8,3 •'
57.2 •
22,8
780
12,1 .
63,3
. 24,4
745
11,6
55,5
22.0
95.0
730
11,0
54.0
20,4
93.0
-
110.0 ' '•
I
87,5 |
:
120.0 ''
Таблица 2 - Показатели качества исследуемых товарных партий зерна
пшеницы по годам урожая за 1998 -'2000 гг.
Показатели
1998
1999
1999
2000
2000
' Натура.' г/л
801.25
738,00
765.00
753,00
791.00
Влажность, %
Масса 1000
зерен, г
Стекловидное -
9,1
10,9
11,0
10,1
12.6
37.00
23,50
36,69
38.20
37,90
. 64-'-
'•-55 •
50
46
57-
25,00
23.00
23.20
22.60
95
81
98
тт. "
/
ТЬ,
/О
•• .66 •
Клейковина:
количество, %
25,85
20,59
качество.у. ед.
95
116
' 90
2000
11.4
!
I'
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8
Таким образом, для оценки влияния теплового фактора на. изменение
качества клейковины, были подобраны партии зерна со слабой
клейковиной, которая классифицируется как удовлетворительная и
неудовлетворительная слабая.
2.3 Исследование влияния различных методов водно-тепловой
обработки на клейковину зерна пшеницы. Известные способы
гидротермической обработки зерна оказались недостаточно эффективными
для подготовки зерна пшеницы, клейковина которой в высокой степени
потеряла свои упругие свойства
(неудовлетворительно слабая и
удовлетворительно слабая). Предположительно, это связано, с тем, что
тепловое воздействие на белковый комплекс зерна и, соответственно, на
клейковину в традиционных методах гидротермической обработки
осуществляется на сухое зерно, которое, как известно, более
термоустойчиво,
чем
влажное,
что
и определяет
меньшую
восприимчивость белков клейковины к тепловым
воздействиям.
Напротив, белки клейковины влажного зерна в большей степени
подвержены тепловой денатурации, о чем свидетельствуют работы В.Л.
Кретовича, Н.П. Козьминой, А.Б. Вакара, Е.Д. Казакова, Г.А. Егорова и др.
В связи с этим было изучено влияние на качество клейковины зерна
традиционных и нетрадиционных методов гидротермической обработки, в
которых использовано в различной взаимосвязи и при различных
режимных параметрах воздействие тепла и влаги:
- холодного способа гидротермической обработки с последующей
обработкой сухим теплом в термостате;
- традиционного скоростного метода гидротермической обработки; "
- разработанного метода, включающего предварительную обработку
зерна в режиме холодного способа гидротермической обработки с
последующим пропариванием и сушкой до технологической влажности.
2.3.1 Холодный способ гидротермической обработки зерна
пшеницы с последующей обработкой сухим теплом в термостате.
Данный способ включал в себя подготовку зерна по методу холодного
кондиционирования, с увлажнением до заданной влажности и
отволаживанием в оптимальном режиме в 1 соответствии с типом и
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
9
стекловидностью зерна, с последующей обработкой сухим теплом в
термостате.
Влияние нагрева на качество клейковины исследовали в диапазоне
времени от.5 до 30 минут, через каждые 5 минут. При этом наблюдали
незначительное улучшение качества клейковины, после 5 минут
воздействия теплом. Укрепление клейковины в условных единицах ИДК
составило до 87,0-87,5 от первоначальной, которая составляла 95 у.ед.
Таким образом, качество клейковины изменилось незначительно и
осталось в пределах второй группы (удовлетворительная слабая). Это
означает, что данный способ обладает сравнительно невысокой
технологической эффективностью.
2.3.2 Скоростной метод гндротермическон обработки зерна
пшеницы. При моделировании данного метода гидротермической
q6pa6oTKH зерна в соответствии с рисунком 1 зерно пропаривали влажным
насыщенным паром в течение 10 - 30 с, термостатировали в
теплоизоляционном бункере 10 минут, обрабатывали водой комнатной
температуры при полном погружении зерна, нагревали во влагоснимателе
в течение 10 минут, доувлажняли и отволаживали в течение 180 минут.
Особенность данного метода состоит в том, что прогрев сухого зерна на
начальном
этапе
совмещается
с
увлажнением.
Учитывая
кратковременность воздействия паром и инерционность влагопереноса, по
существу воздействие теплом осуществляется на клейковину сухого зерна,
что не обеспечивает должной степени преобразования свойств.
1 - Зерно;
2-Кассета;
3. - Перфорированное дно;
4 - Уплотнитель кассеты;
5 - Переходной патрубок;
6 - Уплотнитель патрубка;
7 - Парообразователь;
8 - Перфорированная перегородка;
9 - Резервуар воды;
10- Электронагреватель.
Рисунок 1 -Лабораторная установка для пропаривания пшеницы
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
10
Поэтому применение данного метода также не привело к
значительному увеличению упругости клейковины и соответственно к
улучшению хлебопекарных свойств зерна.
Результаты обработки зерна пшеницы с неудовлетворительно слабой
клейковиной методом скоростного кондиционирования представлены в
таблице 3.
Анализ данных показал, что' с увеличением времени пропаривания
растет температура зерна, что приводит к некоторому укреплению
клейковины - со 116 до 100 у.ед. ИДК. Укрепление клейковины
наблюдается спустя 20 секунд от начала пропаривания, что соответствует
температуре зерна 55-62 "С и приросту влажности - более 1%. Однако,
качество клейковины остается в пределах одной группы качества
(неудовлетворительная слабая).
.
Таблица 3 - Параметры зерна пшеницы после обработки' скоростным
методом кондиционирования
г
!. Время >•;..
пропаривания,с
Температура, С
Приращение
влажности, %
Качество
клейковины,
у.ед ИДК
10
20
21
22
23
24
25
30
42
58
62
70
73
75
80
"83
0,1
0,8
•'1,2
•1.5
1,6
1,8
1,8
1,9
116:
116
110
1 0 5 . .,102
100
1Q0;,- . 100
Таким образом, методы теплового воздействия на^клейковйнуЪухого
зерна увеличивают ее упругость лишь в некоторой степени* что не
приводит кощутимому улучшению хлебопекарных свойств зерна.
2.3.3 Разработка метода гидротермической обработки зерна. В
разработанном": методе упругость .клейковины
зерна
изменяли
воздействием влажного насыщенного пара на влажное зерно. Для^этого
зерно пшеницы с удовлетворительной и неудовлетворительной слабой
клейковиной после предварительной очистки от примесей обрабатывали
по методу холодного способа гидротермигёбской обработки. Увлажнение
осуществляли в процессе мойки, при которой влага поглощалась всей
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
'11
поверхностью зерна. После увлажнения зерно отволаживали заданное
время.
.
,
,,,'••••••
S
I
. О 10 20 22 24 3Q 60 70 80 90
Ипемя, г:
-^—качество клейковины 95 у.ед.
•качество клейковины 1 16 у.ед.
y.j5v.„=0,0079x2- 1,Ю08х + 101,54
У] 1«у=л= 0,0136 х2 - 1,9203х + 124,93
Рисунок 2 - Изменение качества клейковины зерна при пропаривании
ft.
i
g. 8 0 4-4—1
|
60 4
Р
40
"
10
1
-т
20
1
30
1
60
1
90
время,с
Рисунок 3 - Изменение температуры зерна при пропаривании
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
12
Степень увлажнения и время отволаживания принимали с учетом типа
и стекловидное™ зерна. Обработанное'таким 'образом зерно'прбпарйвали
влажным насыщенным паром и термостатировали в течение 10-20 минут в
теплоизоляционном бункере. В зерне, прошедшем гидротермическую
обработку, определяли количество и качество клейковины.
В соответствии с рисунком 2 упругость" клейковины увеличивалась во
всем диапазоне времени пропаривания. Так, для обоих образцов зерна в
течение 20-25 с обработки показатели ИДК уменьшились боответственно
на 39 и 24 у.ед. Это означает, что показатель упругости клейковины
перешел из зоны неудовлетворительной и удовлетворительной слабой в
... .,. ^—
, зону хорошей. -• ,•• ••«$••• й-.,
При этом, в -соответствии с рисунком 3, температура зерна
увеличивалась до 80 "С. Максимальную интенсивность изменения качества
клейковины наблюдали при увеличении температуры зерна до 70 -75 °С и
времени
пропаривания
20-27 •: секунд^. Более
продолжительное
пропаривание приводило к переукреплению клейковины, которая
становилась короткорвушейся или не отмывалось вовсе.
Оценку хлебопекарных свойств зерна пшеницы, обработанного по
предлагаемому методу, осуществляли путем пробной выпечки, а также
изменением реологических свойств теста' на альвеографе. Результаты
показали, что мука из такого зерна имеет хорошие хлебопекарные
свойства, а сила муки и упругость теста повысились.
;•••-.•
2.4 Влияние времени хранения на качество клейковины зерна,
прошедшего водно-тепловую обработку. Большинство современных
мукомольных заводов не имеют возможности) использовать тепловую
обработку для зерна с пониженной упругостью клейковины, так как
применяют холодный способ гидротермической обработки. Для этого
необходимы предприятия со специализированной технологией, то есть с
возможностью обработки зерна тёплом и влагой в широком диапазоне
режимных параметров, с наличием" теплоизоляционных емкостей и т. п.
Такое предприятие могло бы выполнять специализированные функции по
улучшению качества клейковины, как собственного зерна, так и зерна
других мельзаводов некоторого региона. Это становится возможным, если
вновь приобретенные в процессе гидротермической обработки • упругие
свойства клейковины не ухудшились бы в процессе хранения.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
13
В связи с этим, обработанное по предлагаемому метолу зерно
пшеницы через определённые промежутки времени хранения оценивали
на изменение упругих свойств клейковины. Наблюдение вели в течение 2х месяцев.
В соответствии с рисунком 4 после четырех суток хранения
"наблюдали некоторое ослабление клейковины зерна. Спустя восемь суток
хранения качество клейковины стабилизировалось на одном уровне, что
говорит о стабильности произошедших в зерне преобразований.
у = 2.3 6й"Г1/п(х) + 5 6.7 S 4
X
40
Количество
60
,4(1
дней
--»- ИДК, у.ед.
Рисунок 4 - Изменение качества клейковины зерна, прошедшего
тепловую обработку, в процессе хранения !
На рисунке 5 представлена принципиальная схема подготовки
зерна пшеницы с ослабленной-. клейковиной к. помолу . с
• .использованием разработанного метода гидротермической обработки.
, В , соответствии с рисунком. 5 технология подготовки зерна
пшеницы с ослабленной клейковиной осуществлялась в соответствии
с, рекомендациями Правил. После второго этапа сухой обработки
поверхности зерна, прошедшего ГТО, по холодному;.спо*»обуу.,его
пропаривают влажным насыщенным паром в : \ течение; 23-25с,
термостатируют при температуре 45°С и обезвоживают, в течение 20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
14
минут. Возможно также доувлажнение на 0,3-0,5 % и отволаживание
в течение 20-30 мин. перед 1 др.с.
h
X
~~kr
~г-г
гт
по
гзгал
с;
Ж2М&.
J
'Jb-h.
t &
г 1
ч
N
Рисунок 5 - Принципиальная схема подготовки зерна пшеницы с
ослабленной клейковиной к помолу
2.4.1 Разработка метода оценки эффективности гидротермической
обработки. При оценке эффективности
процесса гидротермической
обработки зерна используют косвенные методы, основанные на
результатах помола. При этом определяют выходы и зольность муки
общего потока, только муки высшего сорта, высоких сортов (первого и
высшего вместе), а также эксплуатационные затраты. Используют также
комплексные критерии. Аналогично оценивают также результаты помола в
целом, что делает невозможным оценить эффект , только от
гидротермической обработки. Это особенно важно на стадии управления
технологическим процессом, когда необходимо принять единственно
правильное решение для оптимизации технологического процесса в целом
по результатам контроля и оптимизации отдельных этапов, каким является
гидротермическая обработка зерна. В основу разработанного метода
положено различие по структурно-механическим свойствам зерна,
•прошедшего гидротермическую обработку в оптимальном режиме, и
зерна, не прошедшего гидротермическую обработку или прошедшего
гидротермическую обработку в неэффективном режиме. У зерна, не
прошедшего
гидротермическую
обработку
или
прошедшего
гидротермическую обработку в не оптимальном режиме преобразования
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
15
свойств незначительны, структура эндосперма не предразрушена микро- и
макротрещинами, не разрушены связи разделяемых анатомических частей
- оболочек, алейронового слоя,'-зародыша и эндосперма. Поэтому при
измельчении такое зерно дает много сростков оболочек и эндосперма, что
свидетельствует о сохранении прочных связей между разделяемыми
анатомическими частями и неэффективной гидротермической обработке.
Как следствие, из такого зерна невозможно получить высокий выход муки
высших сортов, так. как измельчение сростков оболочек и эндосперма
неизбежно приведет к попаданию мелких частиц оболочек в муку.
При разработке метода оценки эффективности гидротермической
обработки зерно пшеницы IVтипа, со стекловидностъю 57% обрабатывали
методом холодного кондиционирования при различной степени
увлажнения от 11 до 18%, с интервалом 1% и различным временем
отволаживания от 1 до 20 часов с интервалом 2 часа. Зерно измельчали в
режиме крупообразуюшего процесса на лабораторной мельнице. Из
продуктов измельчения извлекали крупки и дунсты и определяли в них
содержание частиц чистого эндосперма, сростков оболочек и эндосперма и
оболочек. Результаты представлены в таблицах 4 и 5.
Таблица 4 - Влияние степени увлажнения зерна на качественный
состав крупной крупки в продуктах измельчения
Влажность, %
Соотношение
оболочек и
эндосперма
11,0
12,0
13.0
Эндосперм
30
29
'35
...
Сростки
56
53
Оболочки
14
18
-
50
15
14.0 ' 15,0
1
38 1 39
16,0
16,5 J 17.(0
41
42
'46
'45 1 •
49 j 48
46
43
AS ,r-l
•46..-I.
13 | 13 1 13
...15.
•',.9.
18.0.
••9;
При этом было установлено, что при приближении степени
увлажнения зерна и времени отволаживания к оптимальному, при
проведении гидротермической обработан наблюдается увеличение выхода
частиц чистого эндосперма и снижение выхода сростков .оболочек и
эндосперма в извлеченных круподунстовых продуктах.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
16
Таблица 5 качественный
Влияние продолжительности отволаживания зерна на
состав крупной крупки в продуктах измельчения
Соотношение
оболочек и
эндосперма
Время отволаживания, ч
1
• 3
6
8
10
12
14
16
18
20
Эндосперм
23
33
35
35
36
37
45
39
40
40
Сростки
53
47
'46
46
45
46
40
43
44
45
Оболочки
26
20
•19
19
19
14
15
18
16
15
Аналогичные результаты получены для других промежуточных по
крупности продуктов.
Таким образом, основные параметры гидротермической обработки степень увлажнения и время отволаживания, оказывают существенное
влияние на качественный состав круподу истовых продуктов. Существуют
оптимальные значения этих параметров, при которых количество частиц
чистого ждосперма в крупках становится максимальным, а количество
частиц сростков оболочек и эндосперма - минимальным. Это
соответствует оптимальному разрыхлению структуры зерна. Причем, при
оптимальном значении параметров гидротермической обработки, сростки
оболочек и эндосперма оказываются, также более податливы разделению в
процессе последующего измельчения.
Для оценки эффективности процесса гидротермической обработки
пробу одного из промежуточных продуктов помола располагают тонким
слоем на анализируемой доске в виде квадрата, отбирают из четырех
противоположных сторон подряд по 25 частиц (всего 100 частиц) и
подсчитывают в них содержание чистого эндосперма, сростков оболочек и
эндосперма, оболочек с остаточным содержанием эндосперма. Содержание
соответствующих категорий продуктов сравнивают с эталоном, в котором
относительное содержание частиц с различным соотношением оболочек
определяют предварительно для зерна определенной помольной партии.
2.5 Исследование
экологической чистоты зерна пшеницы.
Продукты питания из зерна являются одним из основных составляющих
рациона человека. Поэтому снижение риска попадания в муку и в другие
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
17
продукты переработки зерна вредных веществ является актуальной
задачей. Последняя может быть в какой - то степени решена на стадии
производства зерна путем внедрения экологически безопасных
технологий, а также на стадии производства муки и других продуктов из
зерна пшеницы. Этой проблеме посвящены работы Г.А. Егоров, Г.Ц.
Цыбиковой, Ю.Н.Кондратьева и др.
Удаление загрязнителей зерна возможно, если они неравномерно
концентрируются по анатомическим частям и в процессе технологии могут
быть выделены скобочными продуктами.
В этой части работы исследовали изменение микрофлоры и
содержание солей тяжелых металлов в зерне пшеницы на различных
этапах технологического процесса.
2.5.1 Содержание солей тяжелых металлов в товарных партиях
зерна пшеницы. Изучали товарные партии зерна пшеницы с
преобладанием определенного сорта на содержание кадмия, свинца, меди
и цинка по различным районам Кубани. В соответствии с рисунками б и 7
наиболее загрязненными по кадмию оказались Красноармейский и
Старохминской районы, а по свинцу - Ленинградский и Староминской
районы.
кадмий
свинец
8% 1%
S * 3%6%
• Калининский
ПТимашевскнй
• Кайенской :
ЮКрасноармейский
ПСтаромнпской
ШЛенннградскнй
22%
21%
Q Калининский
ПТнмашсвский
ВКаиенской
В Красноармейски»
ОСтаромннекчй
ОЛснинградский
Рисунок 6 - Содержание солей кадмия и свинца в зерне пшеницы по
районам Краснодарского края
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1Й
21%
Q Красноармейский Ш Калининский
О Красноармейский Ш.Калниинский
D Тимашеаский
П Канеаской
ОТимдшевский
П Каневской
• Сглроминской
ИЛашнгралскин
• Сгароминской
'Н Ленинградский
Рисунок 7 - Содержание солей меди и цинка в зерне пшеницы по
районам Краснодарского края
- '.:• ]'.>г.и
':
Предположительно это связано с различной степенью промышленной
развитости данных районов.
2.5.2 Содержание солей тяжелых металлов в зерне пшеницы и
продуктах шелушения Краснодарского мукомольного завода. В
соответствии с таблицей 7 содержание солей тяжелых металлов меняется в
зависимости от этапа подготовки зерна к переработке. Максимальное их
содержание отмечается в продуктах шелушения обоечных машин.
Последнее, свидетельствует о преимущественном накоплении вредных
веществ в периферийных зонах зерна пшеницы.. Поэтому сухая.и влажная
обработка поверхности зерна с частичным удалением поверхностного слоя
является одним из эффективных средств снижения содержания вредных
веществ в зерне и, соответственно, в конечных продуктах технологии. При
этом в технологическом процессе мельзавода это происходит при потере
массы зерна в виде продуктов шелушения в пределах 0,4 -0,6 %.
Необходимо также отметить, что товарные партии зерна пшеницы,
перерабатываемые на Краснодарском мукомольном заводе, отличались
низким содержанием солей тяжелых металлов в сравнении с ПДК.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
19
Таблица 7 - Содержание'солей тяжелых металлов в зерне пшеницы и
продуктах шелушения обоечных машин
Цинк
Продукт
Зерно после первой
обоечной машины
Продукты шелушения
после первой машины
' Зерно после второй
обоечной машины
Продукты шелушения
после второй машины
Кадмий
Свинец
Медь
ПДК, факт. ПДК. факт, ПДК, факт. ПДК, факт.
мг/кг мг/кг мг/кг мг/кг мг/кг мг/кг мг/кг мг/кг
50,0
_
50,0
.
1,352,50 0,1 :
9,8710,20 ' _
1,403,00 0,1
3,12.
3,55
_
0,5
„
10,0
_
_
_
_
„
0,5
_
10,0
-
0,190,25
0,801,35
2,112,20
0,801,20
0,840,92
2.5.3 Содержание солей тяжелых металлов в продуктах
технологии. В работе были' исследованы основные конечные продукты,
такие как зародыш, манная крупа, мука, отруби.
В соответствии с таблицей 8 наименее загрязненными продуктами
являются манная крупа и мука высшего' сорта, в которых соли тяжелых
металлов или отсутствуют, или содержатся в незначительном количестве.
-Наиболее загрязненными продуктами оказались зародыш и отруби, т.е.
побочные продукты, образующиеся в основном из периферийных
анатомических частей 'зерна. Это косвенно свидетельствует о
преимущественном накоплении солей тяжелых металлов наружными и
внутренними оболочками и зародышем, которые являются как бы
биологическим фильтром зерна.
' П о мере-перемещения в глубь зерновки к субалейроновому слою и
эндосперму наблюдается снижение их концентрации. Таким образом,
ведение технологии' сортовых помолов на разделение главных
анатомических частей зерна решает не только технологическую, но и
экологическую задачу - получение продуктов питания с минимальным
содержанием вредных для человека веществ.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
20
Таблица 8 - Содержание солей тяжелых металлов в продуктах
технологии
Цинк
Продукт
Зерно
50,0
Зародыш
~
Манная крупа
_
Мука высшего сорта
50,0
Мука первого сорта
Отруби драные
Отруби размольные
Кадмий
Свинец
ПДК, факт. ПДК, факт. ПДК, факт.
мг/кг мг/кг мг/кг мг/кг мг/кг мг/кг
6,5934,30 0,1
4,6532,40 _
_
9,5412,70
11,60
50,0 14,50
10,20
130 69,00
| 9,23130 | 68,30
0,1
0,1
0,1
0,1
_
0,5
0,150,16
_
-
^
0,001
0,002
0,020,04
0,010
0,012
0,005
0,01
0,5
0,5
0,1
1,0
Медь
ПДК, факт.
мг/кг мг/кг
0,06-.
0,13 10,0
0,60-j
0,62; _
0,010,02
0,020,04
0,080,10
0,90 :
0,12
_
10,0
10,0
20,0
20,0
4,206,00
2,354,60
0,590,62
1,952,34
2,552,91
6,877,90
7,218,20
2.5.4 Определение микрофлоры зерна на этапах технологии
подготовительного отделения. Для анализа содержания микрофлоры
зерна пшеницы по этапам технологического процесса в подготовительном
отделении были отобраны пробы из емкостей для неочищенного зерна,
после первой обоечной машины, после первого увлажнения и перед первой
драной системой. При этом было установлено, что состав поверхностной
микрофлоры зерна различен на разных этапах технологического процесса.
Наибольшее увеличение содержания плесневых грибов со 150 до 1200
КОЕ/г, а также бактерий с 1400 до 1550 КОЕ/г было обнаружено после
первого увлажнения зерна, что свидетельствует о влиянии на этот процесс
влажной среды. Отмечается также некоторое снижение содержания
плесневых грибов до 500 КОЕ/г перед первой драной системой, что
связано с промежуточной обработкой поверхности зерна на специальных
системах, а также при перемещении зерна по самотекам,
пневмотранспортерам и оборудованию. Очевидно, что рост поверхностной
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
21
микрофлоры после увлажнения зерна в период подготовки предъявляет
особые ,, требования
к санитарному состоянию емкостей для
отволаживания,..а также к технологическому, транспортному и другому
оборудованию, работающему с влажным зерном.
,.
Основные выводы
Выполнен комплекс технологических и экологических исследований
зерна пшениц различных районов Краснодарского края, что позволило
теоретически'" обосновать и разработать метод гидротермической
обработки зерна пшеницы с пониженным качеством клейковины, а также
метод опенки эффективности гидротермической обработки в условиях
мельзавода. При получении пищевых отрубей и зародыша необходимо
вести технологию производства муки с экологически чистым зерном, так
как соли тяжелых металлов концентрируются в периферийных частях
зерновки.' '
1. Установлено; что технологическое и экологическое качество зерна
пшеницы напрямую" зависят от природных условий, уровня
агротехники и от промышленной деятельности человека.
2. Тепловая обработка зерна пшеницы с низкой начальной
"" влажностью сухим теплом или пропариванием не приводит к
значительным изменениям качества клейковины.
3'. При тепловой обработке зерна пшеницы со слабой клейковиной
наиболее интенсивно процесс укрепления клейковины происходит
с предварительно увлажненным зерном.
4. Разработан метод гидротермической обработки зерна пшеницы со
слабой клейковиной, включающий 'гидротермическую обработку
,!
холодным
способом,
пропаривание
влажного
!ерна с
последующим термостатированием. Определены
основные
режимные параметры метода.
5. Гидротермическая обработка при оптимальных значениях степени
увлажнения и времени отволаживания приводит к увеличению
содержания частиц чистого эндосперма и снижение сростков в
промежуточных продуктах помола.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
22
6.' Разработан метод оценки эффективности гидротермической
обработки зерна пшеницы, включающий отбор проб одного из
промежуточных продуктов крупообразующего процесса и анализ
его на содержание частиц чистого эндосперма, сростков и
оболочек с последующим сравнением с эталоном.
7. Установлено неравномерное распределение солей тяжелых
металлов как загрязнителей в зерновке пшеницы. Наибольшее их
количество: ; наблюдается в зародыше и периферийных зонах,
наименьшее - в центральной зоне эндосперма.
8. Наименее загрязненными продуктами по содержанию солей
тяжелых металлов оказались манная крупа и мука высшего сорта,
наиболее загрязненными - отруби и зародыш. Это свидетельствует
в пользу ведения технологии на максимальное разделение
анатомических частей зерна.
9. Рассчитан ожидаемый экономический эффект, включающий
получение, прибыли предприятием в размере 1724 тыс.руб. от
внедрения метода гидротермической обработки зерна пшеницы со
слабой клейковиной для мельзавода производительностью 300
Г/С.уТ.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих
научных работах:
1. Соловьева
Ж.П.,
Оптимизация
санитарно-гигиенического
состояния зерна при водно-тепловой обработке / О.Н. Чеботарев,
СЮ. Ксандопуло, Ж.П. Соловьева, И.В. Третьякова // Тез. докл.меж. научно-теоретич. конф. «Продовольственная индустрия юга
России».-Краснодар, 2000,-с.49.
2. Соповьева Ж.П., Оптимизация хлебопекарных свойств зерна
пшеницы с ослабленной клейковиной / О.Н. Чеботарев, Ж.П.
Соловьева, В.Н. Дьякова: КубГТУ,.// Изв.вузов. Пищевая
технология.-2000.-№2-3.-с. 113 . .
...
3. Соловьева Ж.П., Микробиологическая оценка качества товарных
партий зерна пшеницы / О.Н. Чеботарев, Л.К. Белоглазова, Ж.П.
Соловьева, И.В. Третьякова: КубГТУ // труды КубГТУ, IX том,
2001.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
аз
Соловьева Ж.П.,
Проблемы
запыленности
воздуха на
зерноперерабатываюших предприятиях / Ж.П. Соловьева. Е.Л.
Мамонтова; КубГТУ // Труды КубГТУ, том XI, Краснодар 2001,с.Нб.
Соловьева Ж.П., Технологическая оценка сортов пшеницы
Краснодарского края / И.В. Третьякова, О.Н. Чеботарев, Л.К.
Белоглазова, Ж.П. Соловьева: КубГТУ // Сб. тезисов научных
работ студентов, отмеченных наградами и поощрениями на
конкурсах. - Краснодар 2001.- Вып. 3,- с. 17.
Соловьева Ж.П., Водно-тепловая обработка как фактор улучшения
качества продукции из зерна / О.Н. Чеботарев, СЮ. Ксандопуло,
Ж.П. Соловьева: КубГТУ // Тез. докл. меж. конф. «Прогрессивные
пищевые технологии -третьему тысячелетию». •• Краснодар, 2000.
- с.95-%.
Соловьева Ж.П., Распределение солей тяжелых металлов в зерне
пшеницы и продуктах его переработки / О.Н. Чеботарев. Ж.П.
Соловьева: МГУПБ // Тез. докл. меж. научно-техн конф.
«Пщца.Экология.Человек». - Москва,2001. - с.368.
По материалам диссертационной работы поданы 2 заявки на
предполагаемые изобретения патенты: «Способ гидротермической
обработки зерна пшеницы со слабой клейковиной перед помолом».
«Способ аналитической оценки эффективности гидротермической
обработки зерна при его подготовке к помолу» и получек приоритет от
28.12.2000 г.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Ибо
Подписано в печать
%, О*/, ИРОО-г .
Зак. № У<Р-У£
Тираж
ft?Q,
Лиц. ПД№> 10-47020 от 11.09.2000
Типография КубГТУ. 350058, Краснодар, ул. Старокубанская, 88/4
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа