автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.03, диссертация на тему:Повышение эффективности послеуборочной обработки проросшего зерна пшеницы на хлебоприемных предприятиях Северного Казахстана

ргв од

i о /¿¿з

КЯУДАРСГБЕЩШ КОШЕ? КШЙСКОП ФЕДЕРАЦИИ m ШЖК ОБРАЗОВАНИЮ МОСКОЮКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЛКЛДШ'Я ГЕОЦЕШХ ПРОИЗВОДСТВ

На призах рукогиси ЕРМЕК.ОЛЕВ СЕЯТКАШ1 ЛАКМУРАТОЕИЧ

УДК* &л4. 723. СНГ,, а с 043.3)

5

шмениз з^гаггштп послзуесрочш -обработки

ПРОРООШЗГО ЗЕРПЛ ПШЕЕЩЫ IIA ХЯЕКЖГ'ШЗЯ ШЕЛ- ' ЕРИЯТПЯХ СЕВЕРНОГО МЗАУПТАЯЛ ' , .

Специальность: CS. 18.03 - Дэрвичкая оСрг.С-отка, хракшпгс

зерпа и другой щюдукцжг-растйНРвзодотва.

ДВТОР.ЕФЕР'А Ï диссэртации на соискание учзноа степей:! кандидата техкичесют каук

lftckea - 1833

Работа выполнена на кафедре хранения зерна и технологии комбикормов Московской Государственной Академии пищевых лроизводст-

Научный руководитель Доктор технических наук,

профессор С. Д фнков

Официальные оппоненты Заслуженный деятель науки и

техники Российской Федерации, доктор технических наук, профессор К. Д. Казаков

'•;''. Кандидат технических наук, профессор Б.В. Мэльник

Ведущая орт низация Всероссийский ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт зерна и про; дуктов его переработки (ВННИЗ)

Автореферат разослан «27« апреля 1993 г.

Защита состоится 27 мая 1933 г. на заседании специализирован ного Совета Д. 063.51.01 Московской Государственной Академии пицевы производств.

Просим Вас принять участие в заседании специализированного Со вета или прислать отзыв в двух зкаемплярах, заверенных печатью уч реядзния, по адресу. 125080, Москва, Волоколамское а , 11.

С диссертацией можно ознакомиться в . библиотеке академии.!

' Ученый-секретарь

специализировнного Совета к. т.н. И.Е Кобе лева'

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В успешном решении продовольственной проблемы важг.ая роль принадлежит сокращению потерь и сохранению качества зерна на всех этапах послеуборочной обработки и хранения. 1 Зерно, как живая биологическая система, легко подвержено влиянию неблагоприятных внешних факторов, что приводит к с пилению качества й ухудшению его технологического и потребительского достоинств.

Природно-климатические услоеия многих. регионов производства пшеницы, в том числе Северного Казахстана, предопределяют высокую уборочную влажность зерна. Высокое содержание влаги в зерне приводит к прорастанию его в колосе, на корню или в валках.

Предельное содержание проросшего зерна ГОСТом 9353-90 ограничивается. а. 1 до ЗХ в зависимости от класса пшеницы.

Пршстика показывает, что кпичество проросшего зерна в поступающих на хлебоприемные предприятия' партиях пшеницы колеблется в значительных пределах и в отдельные "оды достигает до 4Ш. Зерновая масса с высоким содержанием проросшего зерна не стойка при хранении.

Особенности биохимических и технологических качеств проросшего зерна, методы улучшения его хлебопекарных свойств являлись предметом исследований известных ученых Кретовичз Е^, Ауэрмана ЛЯ., Ксгьминой ЕЕ, Казакова ЕД.Попадич И.А., Шпова {¿П., Гореловой Е.Й., Шориной О.С. и других.

При прорастании зерна пшеницы возрастает активность амилолитй-ческих и протеолитических ферментов, особенно сб -амилазы, что вызывает гидролиз высокомолекулярных веществ, делая зерно дефектным в . 'хлебопекарном отношении.

В большинстве работ сбоснойанз целесообразность . инактивации .амилолитических и протеолитических' ферментов путем интенсивной • тепловой обработки зерновой массы. При этом не гарантировано полное

- г -

сохранение качества основной части верна данной партии.

Повышение эффективности послеуборочной обработки проросшего верна на основе разработки нового способа, обеспечивапцэго улучте- . ние его хлебопекарных свойств при сравнительно мягких температурных режимах, является актуальной задачей.

Цель и задачи исследования. Делыо работы являлось разработка способа и рациональных режимов послеуборочной тепловой обработки проросшего зерна пшеницы на остове эффективного использования СВЧ энергии.

В соответствии с поставленной целью в работе были определены следующие задачи:

- изучение количественно-качественной характеристики сьенеубранного верна пшеницы, поступающего на хлебоприемные предпрития;

- проведение сравнительных исследований влияния различных спо-. собов термообработки проросшего зерна пшеницы та его технологические свойства;

- исследование процесса диссипации многомодового электромаг- _ юганого поля СВЧ в зерне пшеницы различной влажности;

- изучение влияния СВЧ-обработки на биохимические, технологические и микробиологические свойства проросшего зерна пшеницы и на их изменение при хранении;

- провести производственные испытания способа послеуборочной обработки проросшего верна пшеницы с применением СВЧ энергии.

Научная новизна работы. На основе статистических «¿следований выявлена вакономерность распределения и числовые характеристики, определяющие темпы и объемы поступления проросшего зерна на хлебоприемные предприятия в период заготовок.

Впервые выявлено преимущество применения способа СВЧ-обработки проросшего зерна пшеницы, по сравнению с другими методами, на этапе приемки и обработки свеяеубранного зерна.

На основе комплексного изучения влияния СВЧ-обработки пророс. шего зерна пшеницы установлена взаимосвязь физико-химических, технологических и микробиологических свойств, с помощью которых обоснованы рациональные режимы, обеспечивающие повышение качества

■Л

верна.

Получена математическая модель, описывающая изменение показателей качества зерна, муки, *-еста и хлеба в зависимости от параметров СВЧ-обработки в непрерывном потоке.

Разработаны математические модели, определяющие уровни гачест-ва хлебопекарных партий пшеницы с применением СВЧ-обраСотгл, которые позволяют рационально формировать партии зерна.

Практическая значимость работы заключается в следуюпрм:

- определен рациональный режим СВЧ-обработют партии пшеницы с различным содержашкм проросшего,верна;

- предложен новый способ послеуборочной обработки проросшего зерна с применением СВЧ энергии в непрерывном потоке;

- в производственных, условиях «аксыпского элеватора проведены испытания способа послеуборочной обработки проросшего зерна с применением СВЧ энергии;

- разработан и создан лабораторный комлпеко для конвективной термообработки зерна, который используется в учебкой и научно-исследовательской работе. '

Публикации. Основные результаты ксследовзшп! опубликованы в вести печатных работах. Подана заявка 1,"с2010312/13 с приоритетом от 08.12.92 на выдачу патента на-изобретение. г

Структура и объем диссертации, Диссертация состоит из введегая, '©трех глав, выводов, списка использованной литературы и прилох?-шй, работа изложена на 137 страницах машинописного текста, еключз-" ет .16 табл. и 18 рис.

- 4 -СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В введении обоснована актуальность темы и "необходимость совер- ' шенствования послеуборочной обработки проросшего геркгГ пшеницы, сформулирована цель, patioru и ее научная новизна.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ В обзоре литературы обобщены сведения о свежеубраншй. зерновой . массе и об изменениях биохимических и технологических свойств зер-. на пшеницы при прорастании. Рассмотрены существующие способы улучшения мукомольных ц хлебопекарных свойств проросшего зерна пшеницы.

На основе анализа рабогг отечественных и зарубежных - исследователей обоснована необходимость разработки нового способа послеуборочной обработки проросшего зерна . пшеницы с . использованием СВЧ энергии. Применёшш СВЧ энергии на этапе приеш све^еубранноя щце- . ницн предпологает возможность повышения эф$окт:гвпости' процесса пос-• леусЗорочной -обработки зерновой массы на.хлебоприемных предприятиях.

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ В качестве . исходного материала для . проведения исследований . технологического процесса СВЧ-обработки зерна был выбран сорт пшеницы Саратовская 29 урожая 1990-1992 гг., . наиболее распространен-°ньЯ в Северном Казахстане 'Характеристика , опигных партий пшеницы представлена в табл. 1.

Технический анализ обраацов зерна пшеницы проводили в соответствии с методами,. предусмотренными ГОСТами. Биохимические и хле-■ бопекарные свойства 'зерна оценивали на основе методов, предусмотренных ГОСТами, а также методами, -рекомендованными в отдельных руководствах. .

Для проведения лабораторных опытов были подготовлены три пар- . тин шсеницы с содержанием 5, 10 и 20Z проросших зерен. Первая партия состояла из .953* нормального и 5Х проросшего зерна. Подобным образом быш сформированы две другие партии зерна. Степень

Таблица 1.

Наименование показателей Показатели качества зерна

исходное зерно с содерж. проросшего зерна, %

6 10 20

1. Влажность, 7. 12.3 24 24 24

2. Ыасса 1000 зерен, г. а^.в ; 36,2 36,1 36,0 о

3. Натура, г/л 795 770 753 737

4. Стекловидность, % 59 50 51 50

5. Клейковина

содержание, 7. 30,4 30,3 30,2 • 30,2

качество, ед. пр. ИДК 47 58 60 61 • •

6. Число падения, с 324 155 142 129

7. Удельная работа дефор. ,еа 420 374 370 345

8. Валориыетрическая оценка,'

евал 73 ' 67 60 53

9. Объем хлеба, мл 670 680 . 690 " 710

проросдости была принята - 24 ч, 48 ч, 72 ч. Для исследования хлебопекарных свойств муки и проведения лабораторных выпечек помол зерна проводился на лабораторной мельнице "Еюлер". Выход нуга составлял ~ 707.,

Тепловую обработку партии пшеницы с различным содержанием проросшего зерно проводили двумя способа!.!!!: конвективным и электромагнитным полем СВЧ. Конвективная термообрйбоиса проросшего зерна проводилась в свою очередь в двух состояния 'слоя герна: I лотныа. иеподвипша я поеьг.оожженйкй.

а РЕЗУЛЬТАТЫ СТАТИСТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНГАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования Проводили в лабораториях кафедр "Хранение зерна и технология комбикормов", "Сизйка" МГАПП, отдел "Мэхакизация уборки" института ШИПТИНЭСХ, . лаборатории "Биохимия зерна" и "Технология зерна" Донского селекционного центра, лаборатории "Биохимии и качество зернопродуктов" ВНИЙЗ, лаборатории "Биохимия Зерна" ИИИЗ и в производственных условиях Жаксынекого элеватора. ' •

Анализ количественно-качественной характеристики зерна пшеницы, поступающего на Киялинское, Пэтропаловское и другие хлебоприемные предприятия, показал, что в зоне Северного Казахстана пшеница в большинстве случаев убирается при высокой влажности. Более ЗОХ урожая поступает на хлебоприемные предприятия во влажном и сыром сос-. тоянии. Высокое содержание влаги в зерне приводит к прорастанию зерна В отдельные годы на хлебоприемные предприятия, поступают партии пшеницы с содержанием проросших зерен до 40Z.

Изучение динамики поступления зерна на хлебоприемные предприятия показало, что объем проросшей пшеницы в отдельные сутки достигает до 2000 т.

Объемы поступающих партий пшеницы с: различным содержанием проросшего "зёрна распределяются по экспоненциальному, закону:

Р(х) = ле-Х*

где, э: - интервалы по содержанию проросши зерен в партиях, X.

Сравнительная оценка обработки проросшего зерна пшеницы в ЭШ СВЧ и горячим воздухом Сравнительные исследования проводили на лабораторной установкой с конвективным теплоподводом и На экспериментальной установке с СВЧ-нагревом зерна ..'••■. :

Нагрев зерна горячим воздухом осуществлялся в-плотном непод-

вижном и псевдоожижэяном слоях. Установлено, что при конвективном способе теилоподвода нагрев проросшего зерна в плотном неподвиигом слое протекает крайне неравномерно и малой скоростью по сравнению с псевдоокиюенном слоем. В связи с этим сравнительный анализ показателей качества зерна проводили по данным опытов конвективного нагрева в псевдоожженном слое и СВЧ-обработки.

Показатели хлебопекарных свойств проросшего зерна пшеницы до и после обработки,приведены в табл. 2. Видно, что гачество клейковины и активность cL -амилазы исходного зерна изменяются в зависимости от степени пророслости. Так, в партиях пшеницу с содержанием 5Z проросшего зерна при степени пророслости 43 ч качество клейковины перешло из первой группы во вторую, а число падения снизилось на 193с.

Влияние способов термообработки более заметно проявляется на изменении активности ферментов. Так, число падения при конвективной обработке партии шгенмцы с различным содержанием проросшего зерна изменилось лишь в тех образцах,. где степень пророслости 24 ч. При СВЧ-обработке данный показатели повышался и . приближался к исходным значениям во Есех образцах независимо от степени пророслости. появление, очевидно, связано с уникальными свойствами СВЧ-знергопод-Еода, образованием в зародшпе и алейроновом слое• проросшего зерна пшеницы высоких локальных термодинамических потенциалов, приводящих к более эффективной инактивации ферментов.

Исследование процесса диссипации 1Э1Ш СВЧ во влажном, зерне ПЕеницы

„V

Штод определения переменной комплексного типа (фактор интегральной диссипации энергии ЗМП) основан на калориметрических измерениях и реализован в коаксиадыю-цилиндрической системе..

Определение пространственного распределения температур в объектах микроволнового нагрева осуществлялось с помощью четырехк-хналь-ного специального термозонда. Термозонд подключался к присору

табл. 2.

Вляиние разных способов обработки проросшего зерна пшеницы на хлебопекарные свойства

Образцы зерна NN проб исход, показатели зерна способы обработки 1

кол-во клейк., 7. кач-во клейк., ед. пр. Число падения,с ЗИП СВЧ конвективный

кол-во клейк., X . кач-во клейк.. ед. пр. Число падения, с кол-во клейк., % кач-во клейк.. ед. пр. Число падения, с

Исходное зерно 1 31,0 60 329 - ■ - - -

с содерж. 5Х прор. зер.

(24 чГ 2 31,1 72 160 31 62 329 30,4 63 249

с содерж. ЬХ прор. вер.

(43 ч) 3 31.0 78 136 31.1. 65 309 30.9 57 142

с содерж. 5% прор. зер.

(72 ч) 4 31,0 83 91 ■ 31.2 66 [281 30.7 63 89

с содерж. 20% прор. вер. 1 301

(24 ч) 5 31,0 72 120 31,0 63 30,8 67 14Ù

# - время проращивания верна в часах.

кеп-4.

Анализ экспериментальных данных, полученных методом многоканального' термозондирования, выявил погрешность последнего - не более 4%.

С помощью вышеописанного метода .попучено экспериментальное подтверждение достоверности основных.положений, заптоаемых в диссертационной работе.

Анализ экспериментальных данных рие. 1 показывает, что в ради-' альном направлении для произвольных 5Г калориметрической системы отклонение температуры дТ нагрева зерна на превышает 1,5Х, а мо-. нотонно убывающие функции лТ(г), достоверно моделируют

2,мм

Рис. 1.

а - разрез коаксиально-цилинпричесхой калориметрической системы б,в,г - пространственное . распределение лГ , р*

соответственно.

I - 11 = 141!; 2 - и ш Ш; 3 ~ II - 18&; 4 - Ц = 225?; 5 - II = 24«; б - и = 305?.

/5. 50

/ 1) /

/ У г

/ 4

Н.мм

15 30

г, мм

с* нГ*

3)

картину комплексного взаимодействия многомодового поля, с влажным

зерном пшеницы, причем в пределах О < 2 < 22,5 мм молекулы связан' . ■ г«

ной с каркасом влаги вовлечены в состояние поляризационного насыщэ- :

ния. ''.',.•

Сопостовительный аналив дисперсионных соотношений зерна позволяет-утверждать, что обезвоженное зерно практические прозрачно для микроволнового диапазона,, а по мере увеличения содержания влаги пропорционально растет величина Fx , т.е. диссипация микроволновой энергии происходит в аонах повышенного влагосодержания. Оптимизация режимов СВЧ-обработки проросшего зерна пшеницы

Оптимизацию режимов СВЧ-обработки проросшего верна пшеницы проводили методом полного трехфакторного эксперимента.

; Исследуемыми факторами ( X ) были - температура нагрева зерна ( X! ); содержание проросшего зерна в обрабатываемых партиях пае-, тшы ( X ); длительность обработки в ЭМП СВЧ ( Х} •) . Каждый фактор изменяли на двух уровнях: нижнем и верхнем.

В качестве параметров оптимизации принимали количество клейковины ( У* ): качество клейковины ( ); активность амилолитичес-ких ферментов ( У3 ); объем хлеба ( Ун ).

Анализ экспериментальных данн&х позволил получить следующие уравнения регрессии;

У,=25г9-О,15Т + 0,27П} +0,18Г < 1.)

. Чц - 50,3 - 1,0Т - 0,55 П) - 0,35ъ (2)

320,8 +1,68Т-1,33/1}-о, вы' (3)

^ = 7/3,5 - $,0Т + 3,35 П3 + 1,65г (4)

Как видно кз данных уравнений на объем хлеба наиболее существенное влияние оказывает температура нагрева и содержание проросше-

- и- -

го зерна, а на активность амилолитических ферментов - температура нагрева. Данные уравнения также позволили определить наиболее раци-ональыне режимные параметры СВЧ-обработки проросшего зерна /табл. 3 /.

Таблица 3.

Режимы СВЧ-обработки проросшего зерна пшеницы

Наименование параметров варианты обработки

1 2 с

- содержание проросшего зерна в обра-

батываемой партии пшеницы, % 5-10 до 20

- длительность обработки в ЭШ СЕЧ, с 80 100

- температура нагрева зерна, С ' 60 60

Влияние СВЧ-обработки на углеводно-анилазный комплекс проросшего зерна пшеницы Хлебопекарное достринство пшеницы зависит от активности ферментативного комплекса, что в свою очередь связано с наличием проросших зерен и степенью пророслости. С повышением активности амило-литического комплекса, особенно «¿-амилазы, резко ухудшаются хле-бопеглрныа свойства проросшего зерна пшеницы.

В связи с этим, нами изучено влияние СВЧ-обработки партии пшеницы с различным содержанием проросшего зерна на активность амилолитических ферментов. Активность амилолитических ферментов определялась методомиЧисла паде-ния" Хагберга-Пертена. ПЬлученные. данные представлены на рис. 2. Видно, что при повышении температуры нагрева зерна в СВЧ поле происходит инактивация амилолитических Сзрмо:;-тов и при достижении 60 °С число падения приближается к исходным

ЦП,С

340

300

¿60

п 'уг

1 :

АО

50

_ 60 70 Т*С

'■ Рис.!» Влияние темлетютурынагвевазериа при СЕЧ-обработке

на активность ашло®иетчес1ая'Ферментов /Х-амплаза/.

1 - партия с содержанием 555, проросшего зерна;

2 -10 3 - 20

п *>.* ь>~шГ

0,09

0,08

0,07 0,06 о:о5

2 3 и.-г гН

) /

1 Л1. '

О . ' 30 60 „ -

ашошш.иир.

Влияние СВЧ-обработки праросиего зерна пшеницы ■ ' на протегллтическую активность чуки /содержание проросшего зерна 10 %/. -

■ 1 - нормальное зерно ; 2 - до СВЧ-обреботки ;

3 - после СВЧ-обработай,

значениям.

Инактивацию амилолитических ферментов при СВЧ-обработке можно объяснить следующим образом. Известно, что вышеназванные ферменты наиболее активны в зародыше и алейроновом слое. При микроволновом нагревь направления градиентов температуры и общего давления совпадают, что в значительной степени способствует переносу влаги к поверхности зерен. Следовательно, влагосодержание периферийных слоев отдельных зерен, становится выше, чем внутренних. Комплексное взаимодействие системы полярных молекул (вода) и микроволнового электромагнитного поля приводит к снижению интенсивности действия фер-о ментов.

Влияние СВЧ-обработки на белково-протеиназный" . ь

комплекс проросшего зерна пшеницы

Цри прорастании зерна пшеницы резко повышается активность протеолитических ферментов. Под действием этих ферментов происходит расщепление белков на промежуточные продукты гидролиза.

Нами изучено влияние СВЧ-обработки проросшего зерна пшеницы на активность протеолитических фэриентов. Протеолитическая активность определялась приростом .водорастворимого белка по методу Лоури (рис. 3 ), В результате обработки партии пшеницы с содержанием БХ пророс- . сего верна в СВЧ поле протеолитическая активность зерна снижалась до исходных значений. При содержании 10 и 20% проросшего зерна протеолитическая активность после обработки снижалась и приближалась к активности фермента нормального зерна.

Инактивация протеолитических ферментов объясняется селективным поглощением микроволновой энергии неравномерно распределенной п зерна влагой и комплексный взаимодействием системы полярных.молекул и микроволнового электромагнитного поля.

Хлебопекарные свойства пшеницы зависят от'содержания и клчесг-ва клейковины. Изучено влияние СВЧ-обработки партии пшеницы с раз-

личным содержанием проросшего зерна на количество и качество клей-. ковины. - Установлено, что при увеличешш в партии пшеницы содержания проросшего верна от 5 до 20% ' количество сырой и сухой клейковины практически ие изменяется. . .

При увеличении содержания проросшего зерна в партии пшеницы клейковина стала слабее, после его обработки в ЭМП СВЧ клейковина укреплялась и по качеству приблизилась к клейковине из нормального зерна С рис. 4).

Для того, чтобы определить изменения Фракций'клейковины, обуславливающих ухудшение или улучшение ее качества, проведены злектро-фореткческие исследования глиадина и глютенина.

При этом изменения в глиадиновой фракции клейковины де обнаружена Данное явление объясняется значительной устойчивостью глиадина к температурным воздействиям.

Известно, что при прорастания верна под действием фермента протеазы увеличивается' содержание низксмолекулярных субъединиц глютенина и снижение высокомолекулярных.

Элоктрофоретические исследования глютенина показали, что при СВЧ-обработке проросшего зерна наблюдается снижение содержания низксмолекулярных субъедшшц (рис. 5). Это связано со снижением активности протеолитических ферментов и частичной денатурацией белка.

Таким образом, в результате СВЧ-обработки при выбранных режимах происходит значительное улучшение свойств белково-протеиназного комплекса проросшего зерна.

Влияние обработки проросшего зерна пшеницы в ЭШ СВЧ на его хлебопекарные свойства

Одним ив важных показателей, определяющих хлебопекарное достоинство герна, являются физические свойства теста, йизические свойства т^ета изучались при помощи приборов альвеограф и фаринограф. а^пс-рюентагьииг данные показывая?. что с повышением температуры

Рис. А. Рлияниа температуры нагрева зеркг» при СРЧ-ой-рддотш не качеств? мейковияы 1- партия с сверканием проросшего зерна; 2 - 1С з - гр

70

ш К

& 8 Ч

о

О 5

<1

еб0

я „ $50

40

30

б

1

5

V,

з

Ш

в

I л Ш

Рис.5. Изиенение соотношении Высоко- и низкет/олек?лярннх субъедиищ глптюшло при СВЧ-обработке зерна ■ I- исходно» зерно; II- пшеница с Ъ% проросших зерен; Ш- 10 %; IV- 20 %, Ш-до обработки; Щ- после обработки.

А- шсокомолеку^ярнке, Е- низксмодектоярные субъедипкцы.

при обработке проросшего верна в СЕЧ поле увеличивается удельная работа деформации и достигает исходных значений при температуре нагрева 60 вС. По данным, полученным на фаринографе, также можно заметить улучшение качества теста. Это, прежде всего, связано с улучшением качества клейковины.

Важным показателем качества хлеба является его объем, рассчитанный на 100 г взятой для выпечки муки. На рис. 6 показано изменение объема хлеба при различных температурах нагрева зерна в СВЧ поле. Из рисунка видно, что с повышением температуры нагрева верна в СВЧ поле объем хлеба увеличивается и доходит до максиналь-ного значения при 60 "с. Дальнейшее повышение температуры нагрева зерна приводит к уменьшению объема хлеба, что объясняется денатурацией белка

Мякиш хлеба из.проросшего обработанного зерна пшеницы был сухим на ощупь, неваминающимся, эластичным.

Рис .6.- Влияние температурь' н^гоова зерно при СБЧ-обройотке " ня объем хтеЛо

1 - пшеЬица с содёдаанлем Ъ% проросшего зерна;

2 - 10 %-, ,3 - 20 ■

-17 -

Влияние СВЧ- обработки проросшего верна пшеницы на его сохранность и содержание .мкроорганизмов Для Изучения влияния СВЧ-обработки на сохранность проросшего зерна обработанные и контрольные образцы хранили в .лабораторных ус-

I •

ловиях в течение трех месяцев. Устновлено, что при хранении обработанного в СВЧ поле проросшех'о зерна не происходит существенных изменений его биохимических технологических свойств.

Проросшее зерно является благопркяткой средой для развития , микроорганизмов. Содержание мкроорганизмов в зерновой массе при-, водит к потере партией зерна признаков свежести, ухудшению технологических свойств, приобретению зерном токсических свойств и другим • нежелательным явлениям. Проведен анализ на содержание микроорганизмов обработанного в СВЧ поле проросшего зерна (табл. 4.).

Из таблицы видно, что с увеличением примеси проросшего зерна количество бактерий и плесневых грибов повышалось, а при термической обработке в СВЧ поле содержание их уменьшалось на 95- 98%.

Гибель микроорганизмов проис: здит не столько от ■ нагрева:, сколько от весьма высокой скорости нарастания температуры этих объектов при воздействии СВЧ

Таким образом, обработка зерна в ЭШ СВЧ при температуре нагрева 60 'С значительно снижает содержание микроорганизмов, А. ПРИМЕНЕНИЕ СВЧ ЭНЕРГИИ ПРИ ПОСЛЕУБОРОЧНОЙ ОБРАБОТКЕ

' ПРОРОСШЕГО ЗЕРНА ПШЕНИЦЫ Основой рационального и эффестивного использования зерна пшеницы является формирование партий по технологическим достоинствам, и в первую очередь по хлебопекарным свойствам, которые .долины отражать качество конечного продукта - хлеба. Однородность формируемых партий с содергланием проросших зерен по качеству достигается путем сбрабортки их в СЕЧ поле.

п очетен, злияния параметров процесса СВЧ-обработки на качеств--.

Таблица 4

. Влияние СВЧ-обработки зерна на содержание микроорганизмов ( Т - 60 0) „ (в тыс. на i г)

Смэсь состояние зерпз по со-• держашяо микроорганизмов Багааряи дрожжи плесневые грибы

Pseud, horblcola кислотооб-'разугаЕие газооб-равующие споровые

95Х нормальное до СВЧ-обработки 29.3 6.0 3.14 9,65 . 0,02 0,56

+ 5Х npopccEse после СВЧ-обра- 1,1 0,64 .. 0,32 1.1 • 0 0,05

ботки .

90Х нормальное до СВЧ-обработки 47.6 35.0 14.3 3.8 0.03 0,79

+10% проросшэе посла СВЧ-обра- 1.3 1,3 1.1 В,35 0 0,09

ботки

80% нормальное до СВЧ-обработки 47.0 38,0 15,6 10,1 0,02 0.75

+ ZOZ проросшее после СВЧ-обра- 1.2 1.3 1,2 1,7 0 0,07

ботки ч.

100% проросшее до СВЧ-обработки 48.0 42.1 25.75 13.0 0 • 0,95

поело СВЧ-обра- 1.0 2,0 0,6 1,02 0 0,04

ботки

енные показатели зерна, муки, теста и хлеба разработаны математические модели формирования уровня качества хлебопекарных партий пшеницы. В качестве критерия для состояния целевой функции выбран показатель объемного выхода хлеба

Линейное уравнение, описывающее изменэние объемного выхода хлеба в зависимости от параметров процесса СВЧ-обработки партии ишэ-ницы с различным содержанием проросших зерен, имеет следующий вид:

= 7/3,3-5, ОТ+З,35П} + 1,65? — тах ' ( 1 )

где Т - те?лпература нагрева зерна, вС; П3 со/юржзние проросшего зерна, '<;- Ъ -• длительность СВЧ-обработки, о. ,

При формировании партии пшеницы высиего класса показатели качества йуки,'теста,, хлеба имеют следующие ограничения, определяемые по линейным уравнениям:

аыилолитическая активность зерна по ЧП, с

ЧП =320,8+1,Б8Т-1,ЗЗЛ1+0,83? >20й (2)

количество клейковины, %.

КкЬя = 25,97-0,15Т+0,27П3 +0,18? *36

качество клейковины, ед. пр. ИДК

*Ккач = 50,5-1,0Т-0,ЗЩ -0,35*4 75

удельная работа деформации теста, еа

Л/ - 364,6 -3,0Т + 0,83П3 + 1,86? * 500

показатели валориметра, евал .

Ф = 76,1 +2£ Т + 0,83 Л} + 1,83? * 65-

( 3 > ,

4

- 20 -

объемный выход хлеба, мл на 100 г ьугл

•> У*>600 ' ;; (?)

Щ>и этом переменные колеблются в пределах: <10 4 Т <80; 5 Д} <20;-60« ТГ <120.

Используя приведенные системы линейных уравнений ( 2 )-( 7 ), шлю выбрать ограничивающие условия для проверю! возможности формирования партии пшеницы по другим кдазеам.

■ Разработанные догэдагачзские ыодеж с учетом влияния параметров процесса СВЧ- обработки на качеств^ зерна позволяют рационально формировать партии к поеысить эффективность использования зерна.

На основе результатов проведенных зксперимеитальнш исследования разработай'новый способ послеуборочной обработки проросшего зерна пшеницы с применением 034 энергии. ■

' Разработанный способ послеуборочной обработки проросшего зерна поаЕслдет интенсифицировать процесс влагогкрэноса, снизить удельные энергозатраты, полностью восстановить' хлебопекарные свойства свеже-убракного проросшего зерна, ■пополнить хлебные ресурсы государства (за еч;-т использования в полном объеме"проросшего зернам, повысить классность партии пшеницы.

л

Способ нредусматрива.т'предварительный нагрев проросшего зерна, сушу в рециркуляционных сзйпилках и Формирование партий из тер-, мообрабоганисго проросшего к полноценного зерна ( рис. 7).

Предварительная микроволновая термообработка проросшего верна при разрешенных частотах поля позволяет локализовать диссипативные ис?очт:и 1'нерг:ш 2 зеках наибольшего влагосодержания (зародыш,

е

алейг.исг.цй слой; .. преодолеть теплсинерцконность материала в про-ц>. ведедзли энергии, ¡»активировать амилоюггичесга» и протеоли-т^.'ок:.:.' нтаГ, увеличить кгпиллярно-пороьое пространство к развить механизм транспорта ьлагк ¡: гь-риферийным

слоям отдельных ¿¿рновок, интенсифицировать процесс влагопереноса.

Смешивание проросшего верна после микроволновой термообработки с полноценным перед сушкой способствует уменьшению тёплооинерцион-ности всей массы зерна и достижению соотнгтствля меаду интенсивностью внешнего влаго'обмена и 'внутренним влагопереносом в процессе сушки.

Сушку сформированной партии зерна проводят в мягком режиме при температуре нагрева зерна 45-50 °С. •

ЫикроЕолновая термообработка проросшего зерна с последующей . сушкой в рекомендуемых режимах позволяет снизить активность ашло-литических и протеолитичэских ферментов и обеспечивает более полное: сохранение технологических свойств. : ' '

Производственные испытания, проведенные на Еаксынском элеваторе, подтвердили результаты лабораторных исследований.

Производственная проверка показала, что применение. СВЧ-обработки зерна до суазси дает положительный 'эффект. Устойчивое улучшение качества клейковины и инактивация амилолнтических и, протеолитичес-ких ферментов позволяют повысить хлебопекарное достоинство, а последующая сушка в мягком режиме до необходимой влажности обеспечивает его сохранность.

По результатам исследования разработана технологическая схема послеуборочной обработки нророссего зерна с применением СВЧ-анергии. Примэнениз данного способа не усложняет действующую технологическую линию послеуборочной обработки зерна и не требует значительных-капитальных вложений. ; '

вывода

Па основе проведенных исследований можно сделать следующие основные выводы: ■ ■

1. Свежеубранныо партии.пшеницы при поступлении на хлебоприемные предприятия Северного Казахстана характеризуются значительной

разнокачественностыо по влажности, температуре и содержанию примесей.

2. На хлебоприемные предприятия поступают партии пшеницы с различным содержанием проросшего зерна и их количество в отдельные годы доходит до 40% от заготовок, обгемы которых распределяются по экспоненциальному закону.

3. Научно обоснована л экспериментально.подтверждена эффективность использования СВЧ энергоподвода при послеуборочной обработке проросшего зерна пшеницы.

По сравнению с конвективной обработкой селективное поглощение энергии.ОВЧ позволяет существенно снизить активность ачилолитичес- • ких и протеолитических ферментов проросшего зерна, предопределяющих хлебопекарные свойства пшеницы»

4. Установлено, что непосредственная трансформация электромагнитной энергии в тепловую в зоньх повышенной влажности способствует образованию высоких локальных термодинамических потенциалов, оказывающих позитивное действие на активность ферментных систем и снижа- • ющих теплоинерционность зерновой массы, что позволяет совместить два высокоэффективных процесса - безииерционный нагрев и восстановление хлебопекарных свойств проросшего з.ерна пшеницы.

5. Определены рациональные параметры СВЧ-обработки партии пше-

. • , с*

ницы с содержанием проросшего зерна от 5 до 20Х в непрерывном потоке: длительность обработки - 80-100 с; температура нагрева зерна -60 "С; частота возбуждения СВЧ поля - 2375 МГц.

6. Еыявлен механизм восстановления качества клейковины про-. росшего зерна пшеницы и предложен способ СВЧ-обработки, гарантирующий увеличение содержания высокомолекулярных субъедкниц глютенина и целенаправленное изменение физико-химических . свойств белкового комплекса. Хлебопекарные свойства проросшего зерна после обработка улучшаются до. уровня показателей контрольных образцов.

7. Комплексная СВЧ-обработка пшеницы с различным содержанием проросшего зерна позволяет снизить содержание микроорганизмова до . минимума. Установлено, что биохимичесике и технологические свойства обработанного в СВЧ поле зерна в процессе трехмесячного хранения не изменяются. ,

8. Разработаны математические модели изменения показателей качества зерна, муки, теста, хлеба и уровни качества хлебопекарных партий пшеницы в зависимости от параметров процесса СВЧ-обработки в непрерывном потоке.

9. Разработан способ послеуборочной обработки проросшего зерна, позволяющий интенсифицировать процесс влагопсреноса, полностью восстановить хлебопекарные свойства свежеубранного проросшего зерна, пополнить хлебные ресурсы, повысить классность пшеницы.

На способ подготовки зерна к хранению и переработке подана авторская заявка N 92010312/13 с приоритетом от 08.12.92. •

Производственные испытания, проведенные на Жаксынском элеваторе, подтвердили целесообразность использования СВЧ-установки, предназначенной для пердварительного нагрева проросшего зерна перед его сушкой, что повышает эффективность; послеуборочной обработки зерна на хлебоприемных предприятиях.

Экономический эффект достигается за счет улучшения качества проросшего зерна и использования его для хлебопекарных целей. Для хлебоприемных предприятий с объемом поступления 64450 т проросшего зерна экономический эффект составит 3,5 млн.рублей (в ценах 1991 г.)

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ 1. Примекэние СВЧ энергии при послеуборочной обработке зерна /Ер-мекбаев С. В., Пукков С. Л., Изтаев А. И. //Тезисы докладов Всесоюзной 6-й научно-практической конференции "Применение СВЧ анергии в технологических процессах и научных исследованиях", г: Саратов. .1991..- С. 34-35.

2. Тфогнозированиё проросшего зерна, поступакдего на хлебоприемные предприятия Северного Казахстана /Пунков С. П. , Изтаев А. Я , Ермекбаев С. R //Тезисы докладов 8-й конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 60-летию образования МТИПП 11-14 июня 1991 г, - М. , 1991. - С. 122-123.

3. Прогнозирование дефектного зерна, поступающего на ХПП Северного Казахстана /Пунков С. П., Изтаев А. И., Ермекбаев С. Б. //Научное обеспечение хранения и переработки растительного сырья в пищэзой : проюшлешгостк: Тезисы догслэдое научной конференции, посзяврнной . 60-летию МТИПП 29-31 октября 1991 Г. - М. , 1991. - С. 34.

4. Ермекбаев С. Б., Пунксв С. П., Изтаав А. И. Обработка проросшего ' . верна //Изв. вузов. Пиадэвая технология - 1992. - N5-6 - С. 18-21

5. Ермекбаев С. В., Пунков С. Ц., Изтаев А. И. Влияние СВЧ-обработки на содержание микрофлоры зерна //Изв. вузов. Пищевая технология.

. - 1992 Г. - N 5-6 - С. 22-23.

О. Отчет о научно-исследовательской работе"СоБершеиствование системы послеуборочной обработки с целью повышения сохранности зерна на Жаксьщском. элеваторе Тургайской области". Руководитель -Цунков С. П., отв. исполнитель - Ермекбаев С. Б. N гос. регистрации 01.92.0005271. - М., МТИПП, 1992. - 40 с.

и Заявка N 92010813/13 с приоритетом от 08.12.92 на выдачу патента на изобретение "Способ подготовки зерна к хранению и переработ- ^ ке", авт. изобрет.: Ермекбаев С. R, Губиев El К., Цунков С. Я и . ДР-

V

Ротапринт НП0"МИР"

Заказ » 53 Тираж 100 экз.