автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Интенсификация процесса солодоращения ячменя действием звука различной частоты

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 биологическая характеристика пивоваренного ячменя.

1.2 влияние условий созревания и хранения ячменя на качество пивоваренного солода.

1.3. проращивание пивоваренного ячменя.

1.4 традиционные способы солодоращения.

1.5. воздействие химических и физических факторов на процесс солодоращения.

1.6. постановка задачи.

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. объекты исследований.

2.2 методы исследований.

2.2.1, Определение способности прорастания.

2.2.2. Определение экстрактивности солода.

2.2.3 Определение продолжительности осахаривания.

2.2.4. Определение вязкости.

2.2.5 Определение растворимого азота (число Кольбаха).

2.2.6 Определение степени растворения сцлода.

2.2.7 Определение амилолитической способноЪти солода.

2.2.8 Определение протеолитической активности.

2.2.9. Определение степени растворения эндосперма зерна.

2.2.10. Определение диастатической силы.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1 влияние звуковой частоты на энергию и способность прорастания ячменя.

3.2. механизм влияния звука на прорастание ячменя.

3.2.1. Изменение структуры зерна.

3.2.2. Изменение активности ферментов.

3.2.3. Изменение активности микрофлоры.

3.3. влияние звука на ферментативную активность солода.

4. ПОКАЗАТЕЛИ СОЛОДА, ПОЛУЧЕННОГО В РЕЗУЛЬТАТЕ РАСШИРЕННЫХ ЛАБОРАТОРНЫХ ИСПЫТАНИЙ ИЗ ЯЧМЕНЯ ВАРИАНТОВ 1 И 2 (ОАО "ДЕКА", Г. ВЕЛИКИЙ НОВГОРОД).

5. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТ ВНЕДРЕНИЯ СПОСОБА СОЛОДОРАЩЕНИЯ.

6. ПОКАЗАТЕЛИ ПИВА.

Развитие пивоваренной отрасли в России в последние годы идет большими емпами. Производство пива с 1992года увеличилось на 70%. Такой большой рост ребует больших капиталовложений в оборудование и сырье, необходимое для роизводетва пива.

Основным сырьем для производства пива является солод. На сегодняшний день роизводство солода в стране является одной из острейших проблем. Известно, то для производства солода требуется ячмень высокого качества. Однако, в оследние годы в России селекционным сортам ячменя уделяется очень мало нимания, поэтому отечественный солод, закупаемый пивоваренными омпаниями, во многих случаях не отвечает требованиям не только по качеству, о и по количеству. В результате только в 1999 году было закуплено по импорту коло 450000т солода.

В этой связи встает проблема получения высококачественного солода из не сегда пригодного для солодораш;ения ячменя. Ее решение заключается в нтенсификации солодовенного производства, включающей в себя ряд аправлений.

Возможны три пути интенсификации солодоращения для пивоварения:

1. Использование новых технических решений.

2. Использование различных химических добавок, например стимуляторов и ингибиторов роста.

3. Использование воздействия на зерно физических факторов (воздействие ультразвуком, ударно - волновой обработки, светом, электрическим током, электромагнитными полями), которые, как правило, отличаются высокой технологичностью, эффективностью и быстрой окупаемостью в процессе производства.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является нтенсификация процесса солодоращения ячменя и улучшение показателей олода посредством воздействия звука в широком диапазоне частот (50 - 10000 ц).

Для выполнения поставленной цели необходимо было решить следующие эдачи:

1 .Исследовать влияние переменного акустического давления (звука) в иапазоне 50 - ЮОООГц на прорастание ячменя в технологии солодоращения, а акже на ферментативные показатели солода.

2. Изучить механизм влияния звука на прорастание ячменя.

3. Определить оптимальные режимы воздействия звука на зерно, беспечивающие устойчивый рост всех показателей, необходимых для получения ачественного солода.

Научная новизна. В работе установлена возможность интенсификации роцесса солодоращения ячменя действием акустического давления (звука) в иапазоне частот 50 - 10000 Гц. Изучены различные режимы воздействия на 5рно и выбран оптимальный.

Исследовано влияние разных звуковых частот на ферментативную активность эразующегося солода и выявлены диапазоны, обеспечивающие ее устойчивый эст.

Предложен и обоснован механизм влияния звука на прорастание ячменя.

Практическая ценность. Результаты лабораторных исследований были роверены и подтверждены на расширенной партии зерна на пивоваренном шоде в ОАО "Дека" (г. Великий Новгород). Разработана и внедрена в роизводство технология солодоращения с использованием звука частотой 200 ц. Это позволило при использовании низкосортового ячменя получить солод и иво с хорошими показателями. Экономические расчеты показали, что внедрение шного способа в производство позволяет сэкономить 350 рублей на тонну зерна.

7. Основные результаты и выводы работы

1. Исследован способ солодоращения ячменя с использованием предварительного воздействия переменного акустического давления (звука) в диапазоне частот 50 - 10000 Гц на зерно. Установлено, что, независимо от сорта ячменя и момента его озвучивания (сухое зерно, зерно после первой или второй замочки), в определенных диапазонах наблюдается увеличение, а в других уменьшение его прорастания и ферментативной активности образующегося солода.

2. Изучен механизм акустического воздействия на зерно. Доказано, что действие звука вызывает изменение структуры зерновки, активности ферментов в ее составе и микрофлоры на ее поверхности.

3. Показано, что изменение способности и энергии прорастания ячменя в зависимости от частоты звука при обработке сухого зерна связано, главным образом, с изменением его структуры, влияющей на поступление кислорода и воды в зерновку, что доказано путем исследования набухаемости ячменя.

4. Выявлено, что изменение амилолитической и протеолитической активности, а также степени растворения эндосперма солода, образующегося из озвученного ячменя, связано, в первую очередь, с изменением активности ферментов в составе зерна под действием звука. Это показано в модельных опытах с ферментами -пероксидазой и амилазой.

5. Обнаружена тенденция увеличения ферментативной активности солода при увеличении частоты звука, воздействующего на зерно, что может быть результатом подавления активности микрофлоры на его поверхности.

6. В качестве основной звуковой частоты, обеспечивающей в промышленных условиях устойчивый рост ферментативной активности и способности прорастания ячменя, рекомендовано использовать частоту 200 Гц. Данный способ прошел промышленные испытания. Экономический эффект от внедрения составил 350 руб. в расчете на тонну ячменя.

69

7. Рекомендовано при оценке качества зерна, полученного после звуковой обработки, использовать в качестве одного из основных критериев ферментативную активность образующегося солода.

1. Данько С. Ф., Данильчук Т. Н., Юрьев Д.Н., Егоров В.В. Проращивание ячменя после воздействия звуком разной частоты // Пиво и напитки, 2000, №3 - с. 22-23.

2. Данько С.Ф. Данильчук Т.Н. Егоров В.В. Звуковая обработка ячменя на разных стадиях солодоращения // Пиво и напитки, 2000, №5 С. 50 51.

3. Егоров В.В., Данько С.Ф. , Данильчук Т.Н., Юрьев Д.Н. Роль частоты акустических волн в процессе солодоращения // Актуальные вопросы экологии -Сборник научных трудов МГАВМиБ им. К.И. Скрябина М.: МГАВМиБ, 2000. -с. 155- 160.

4. Danko S.F., Zarubina Е.Р., Egorov В.В., Danilchuk T.N. and Yurev D.N. Biophisical Enhancement of Barley Germination for Diet Food Malt. Emarung, 2000. V.45.N. 3.P. 186-187.

5. Данько С.Ф., Данильчук Т.Н., Юрьев Д.Н., Егоров В.В. Влияние озвучивания на прорастание ячменя. // Сборник тезисов третьей международной научно -технической конференции "Пища, экология, человек" М.: 1999. - С. 117.

6. Данько С.Ф., Данильчук Т.Н., Юрьев Д.Н., Егоров В.В. "Влияние частоты звука на прорастание ячменя". В сб. "Материалы международной конференции " Информатизация пищевых технологий и биосистем". Под редакцией проф. Голубева В.Н. М., МГТА. 1999г.С.10.

7. С.Ф. Данько "Влияние акустических колебаний на процесс олодоращения". В сб. "Материалы конференции молодых ученых "Химия и иотехнология пищевых продуктов" М. МГТА. 2000. С. 11- 12.

8. Л. Нарцисс // Технология солода М. " Пищевая промышленность. " 1980г.

9. Л. К. Сечняк, H.A. Киндрук, O.K. Слюсаренко, В.Г. Иващенко, Е.Д. :!узнецов. // Экология семян пшеницы М. Колос. 1983 г.

10. Fink,H.-Kuisli Q Brau. 1937 г.

11. В. Складал, Л. Догнел, Л. Горак, Я. Закопал и др. // Пивоваренный ячмень. М. "Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, журналов плакатов" 1961г.

12. СИ. Хорунжина // Биохимические физико химические основы ехнологии солода и пива - М. " Колос" . 1999 г.

13. Bathgate G.N., Clapperton I.F., Palmer G.N., Е ВС Prog. Cong. 1973 у.

14. А. Лхотский, // Ферменты в пивоварении М. "Пищевая промышленность." 975г.

15. В.Г. Тихомиров // Технология пивоваренного и безалкогольного фоизводства М. Колос 1998 г.

16. Н.И. Булгаков // Биохимия солода и пива М. Пищевая промышленность. .978 г.

17. Веселов И. Я., С,П. Сташко, В.Е. Самойлов // О биохимических тревращениях в зерне в процессе солодоращения Вкусовая промышленность ХСР, 1948 г.

18. Технические условия // Ячмень пивоваренный, ГОСТ 5060 86 -"оскомитет по стандартам. Москва.

19. Технические условия // Солод , ГОСТ 29294 92 - Госкомитет по гандартам, Москва.

20. Патент, Англия // № 1163067, кл. СОЕ, 1969 г.

21. Патент, США//№3616261, кл. 195 128, 1971 г.

22. Патент, ЧССР // № 115736, кл. 6а.

23. Под руководством А.П. Колпакчи, О. Бендевой // Достижения в технологии олода и пива М. " Пищевая прпомышленность", Прага " Издательство ехнической литературы" 1980 г.

24. Ф.П. Кривых // Известия Иркустского СХИ, вып. 9а Иркутск, 1958 г.

25. П.К. Иванов //Яровая пшеница. Москва 1971 г.

26. Ордин A. n. // Вопросы семеноводства, семеноведения и контрольно -еменного дела Киев 1964г.

27. Рубин Б.А., Арциховская Е.В., Озерцковская О.П. // Физиология ;ельскохозяйственных растений, т. 1 1967 г.

28. Мейсель М.Н, // Успехи биологической химии т. 1 Москва, 1950г.

29. Колотуша П.В. , Доморецкий В.А. // Интенсификация солодовенного троизводства Киев " Техника" 1977 г.

30. Г.К. Гордеев // Бактериальные болезни растений М. 1936г.

31. В.Б. Акопян, В.Ф. Казанцев // Физические основы применения ультрозвука i сельском хозяйстве курс лекций . Московская ветеринарная академия. 1988г.

32. Патент, Франция // № 1273904, кл. С12с.

33. Н.М. Березина, Д.А. Каушанский // Предпосевное облучение семян сельскохозяйственных растений, Издание 2 - ое, М. 1975 г.

34. Н.Б. Булгаков // Техно химический контроль и учет пивоваренного роизводства, - М. Пищепромиздат 1952 г.

35. Ро11ок J.R., Kirshop В.Н., Essery R.E., Brew. 1954.

36. Kraub G, Djalali M, // Brau 22 . 1969.

37. B.C. Исаева, H.H. Раттель, Т.Н. Волкова // Краткий атлас посторонних икроорганизмов пивоваренного производства, М. 1997 г.

38. Атрощенко Е.Э. // Действие ударно волновой обработки семян на орфологические особенности и продуктивность растений - автореферат иссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук . 1осква" Колос" 1983 г.

39. Голикова Н.В. , Исаева B.C., Сухоруков A.B. Жашко К.Т., Волкова Т.Н. // 'скоренный метод оценки грибного заражения зерен ячменя и солода, оссийская академия сельскохозяйственных наук 1994 г.

40. В.Б. Акопян // Механизм биологического действия ультрозвука М. " :олос", 1983 г.

41. В.А.Шутилов // Основы физики ультрозвука Л. ЛГУ, 1980 г.

42. К.Е. Овчаров // Физиология формирования и прорастания семян, М. " :олос", 1976 г.

43. Н. Ф. Батыгин, В.Н. Савин // Использование ионизирующих излучений в )астениводстве, М. " Колос" 1966 г.

44. В.Ф. Верзилов // Регуляторы роста и их применение в растениводстве М. "Наука", 1971 г.

45. А.С. Гинзбург, М.А. Громов // Теплофизические свойства зерна, муки, рупы-М. "Колос", 1984 г.

46. Абдурахманова А. // Исследование полезных биохимических сдвигов в енном растительном сырье под влиянием ионизирующих излучений, -втореферат на соискание ученой степени, Нущино 1971 г.

47. И.Г.Лернер, А.И. Жукова, Д.Б. Лифшиц // Достижения в технологии солода пива Издательство технической литературы. 1980 г.

48. Н.В. Покровская, Я.Д, Каданер // Биологическая и коллоидная стойкость ива. М. " Пищевая промышленность" - 1978 г.

49. М.Т. Денщикова // Справочник по производству солода и пива М. 1962г.

50. Я.Д. Каданер, И.А. Ананин, Т.П. Киреева // Интенсификацияпроцессов фоизводства пива с помощью физических методов воздействия —М. ЦНИИТЭИ. 1ищепром , 1972 г.

51. Санитарные нормы СН 2.2.4./2.1.8.562 96// Шум на рабочих местах , в юмещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки. -VI. Минздрав России. 1997г.

52. К.А. Калунянц // Химия солода и пива. М. ВО "Агропромиздат" 1990г.

53. Анри Руле // Справочник пивовара. М. 1969г.

54. Г.А. Ермолаева // Технология и оборудование производства пива и безалкогольных напитков. Москва, 2000 г.

55. Кретович В.Л. // Биохимия растений. М. Высшая школа, 1980 г.

56. Федоткин И.М. и др. // Интенсификация технологических процессов пищевых производств. Харьков, изд. " Техника", 1984 г.

57. Гюнцель Г- Фишбек Г. // Определение сорта по зерну ячменя. 1979г.

58. Нарцисс Л, Фридрих Г. // Влияние метода получения солода на увеличение стивности ферментов. 1970г.

59. Вечер A.C., Булко О. П, Масько A.A. // Физиолого биохимические :ловия повышения продуктивности сельскохозяйственных растений . - Минск 978 г.

60. Рубан е., долгополов H.H. // О воздействии ультрозвуковых колебаний на анние фазы развития растений. ДАН СССР. 1952г.

61. ТИ 18 -6 - 47 - 85 // Технологическая инструкция по производству солода пива. - Москва, 1985 г.

62. Д.Р. Дэвид, Р.Г. Шандс и др. // Ячмень. 1973г.

63. Кок., Уинстон, // Звуковые и световые волны. М. "Мир", 1966 г.

64. Жатов И.В. // Влияние ультрозвуковых колебаний на изменение посевных ачеств семян и их роста и развития. М, " Наука" Сб. " Биологические основы овышения качества семян сельскохозяйственных растений." 1964г.

65. Кузин A.M. // Теоретические основы метода предпосевного гамма -(блучения семян. Сб. " Предпосевное облучение семян сельхозяйственных :ультур. М. 1963 г.

66. Рип Г.Р. // К вопросу о механизации ионизирующей радиации . -Тредпосевное облучение семян сельскохозяйственных культур. М. Из во АН ХСР 1963 г.

67. В. Уильяме, X. Уильяме // Физическая химия для биологов. Из- во " Мир" 1976г.

68. Эльпинер И.Е. // О действии ультрозвуковых волн на растительные етки. Сб. " Биологические основы повышения качества сельскохозяйственных ютений" , М. Наука.

69. Кузин A.M. // Молекулярный механизм стимулирующего действия энизирующих облучений на семена растений. "Радиобиология." 1972г. вып. 5.

70. Кузин A.M. // О начальных механизмах биологических ионизирующих шучений. Всесоюзная конференция по применению изотопов и ядерных шучений. М. Из- во АН СССР, 1958г.

71. Куприн М.Я. // Физика в сельском хозяйстве. 1965г.

72. Даниэль Ф., Альберти Р., // Физическая химия. М. " Высшая школа" 1967г.

73. Чекрыгина Ф.С. // Влияние места выращиванияи репродукции семян на их рожайные качества. Автореферат. Харьков. 1967г.

74. Толкачев Н. 3. // Экология и физиология почвенных микроорганизмов. Л. 976г.

75. Трисвятский Л,А. // Хранение зерна. М. 1951г.

76. Куперман Ф.М. // Морфофизиология растений. М. 1977г.

77. Е.Л. Гвоздева, В.В. Мосолов // Влияние окисления пероксидазой хрена на ктивность белка ингибитора протеиназ и альфа - амилазы из зерна пшеницы.гр U U и 1 с» гр /—1

78. Третий всероссийкий съезд общества физиологов растений. Тезисы докладов. С -1етербург. 1993г.90

79. И.М. Грачева, А. Ю. Кривова //Технология ферментных препаратов. -. Издательство "Элевар". 2000г.

80. Щербаков В.Г., Лобанов В. Г. и др. //Биохимия растительного сырья. под ;дакцией Щербакова В. Г. М. " Колос", 1999г.1. НИ§ л Iл ь л Sл л1. Утверждаю1. Главный инженерОАО "Дека"1. Перегудов В.А.1. Протокол испытаний.

81. Обозначение Способн. Способн. Прораст.1. Прораст. Зерна Зерна %

82. Конт. Част. Контр. Частота1. ГЦ 200гц

83. Способность 90 93.2 50 55.6

84. Экстоактивность %. 78 78 62 73

85. Осахаоивание. мин. 25 23 35 29

86. Вязкость, сусла 1.6 1.6 2.0 2.0

87. Число Кольбаха 39 41 34 38

88. Степень оаствооения 2.5 2.0 2.60 2.8

89. Амилолитическая актив. 280 312 260 270

90. Поотеолитическая 116 200 ПО 116

91. Питолитическая актив. 5 5 3 4

92. Экономический эффект от внедрения данной технологии в производство оставил 701500рублей/780 т (для зерна с Есп. 55%) и 273000/780 т для зерна с Е п. 90%.

93. Члены комиссии отметили положительный эффект от внедрения данной становки и улучшения качества солода в связи с ее применением.1. Члены комиссии:

94. Главный технолог оАА АА АА Аарубина Е.П. Главный энергетик а а а а / а Крамаренко А.Н. Г Главный механик ААААААгаААА*ш Середа В.И.