автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.06, диссертация на тему:Разработка технологии получения растительного масла и высокопротеинового жмыха из семян дыни

На правах рукописи

МИРЗОЕВ Гул м а хм ад Холович

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО МАСЛА И ВЫСОКОПРОТЕИНОВОГО ЖМЫХА ИЗ СЕМЯН ДЫНИ

Специальность: 05.18.06-Технология жиров, эфирных масел и

парфюмерно-косметических продуктов

АВТОРЕФЕРАТ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

005566810

8 АИР ¿015

Краснодар - 2015

005566810

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный

технологический университет» (ФГБОУ ВПО «КубГТУ»)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Дерсвснко Валентин Витальевич

Официальные оппоненты: Лисицын Александр Николаевич

Защита диссертации состоится 12 мая 2015 года в 13:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.100.03 в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, корпус Г, ауд. Г-248.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» http://www.kubstu.ru

Автореферат диссертации разослан 24 марта 2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук,

директор ФГБНУ «Всероссийский научно-

исследовательский институт жиров»

Щербакова Елена Владимировна

доктор технических наук, доцент,

профессор кафедры технологии хранения и переработки растениеводческой продукции ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет»

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический

институт пищевой промышленности»

канд. техн. наук, доцент

М.В. Филенкова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1 Актуальность работы. Для расширения ассортимента растительных масел в Республике Таджикистан, где преобладают в употреблении в основном животные жирыи имеется дефицит собственных растительных масел линолевой группы, важным .является разработка и внедрение высокоэффективных технологий переработки редкого и нетрадиционного масличного сырья, в том числе, масличных семян бахчевых культур, таких как семян дыни, арбуза и тыквы.

По данным министерства сельского хозяйства Таджикистана для выращивания дыни отводится около 6000 га посевных площадей, а их урожайность составляет 300 - 400 ц/га. Выход семян из плодов дыни доходит до 1,5 %. В сезон переработки общее количество получаемых семян дыни достигает до 3 тыс. тонн.

Поэтому актуальной задачей является разработка технологии переработки семян дыни с получением деликатесного растительного масла и высокопротеинового жмыха.

Совершенствованию технологии и техники получения растительного масла из семян бахчевых культур, в том числе из семян дыни, посвящены работы Касьянова Г.И., Франко Е.П., Горлова И.Ф., Каренгиной Т.В., Осадченко И.М., Скачкова Д.А., Kar. L.N., Mirjana М., Shiesha R. А. и других.

Диссертационная работа выполнялась в рамках госзадания Министерства образования и науки РФ, проект № 4.1897.2011 «Разработка инновационной технологии продуктов питания функционального назначения на основе глубокой и комплексной переработки растительного сырья». 1.2 Цель работы и основные задачи исследования. Целью работы являлось научное обоснование разработки технологии получения растительного масла и высокопротеинового жмыха с предварительной подготовкой семян дыни ИК-облучением, обрушиванием в центробежной рушке и однократным отжимом масла из ядровой фракции.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные

задачи:

- провести аналитический обзор информационных источников по теме исследования;

- изучить основные технологические свойства семян дыни сортов «Азиатская овальная» и «Амири», важные при их переработке: физико-механические характеристики и химический состав;

- исследовать влияние основных технологических и конструктивных параметров ИК-облучепия семян дыни на изменение их средней температуры и влажности;

- выявить влияние ИК-облучения на изменение растворимости белковых фракций семян дыни;

- определить эффективные параметры ИК-облучения семян дыни при подготовке их к переработке;

- определить влияние параметров подготовки семян дыни и центробежной рушки на эффективность обрушивания, фракционный и компонентный составы получаемой рушанки и обосновать возможность отделения свободной плодовой оболочки;

- провести поисковые исследования однократного отжима масла на прессе «Рагте1-20» и определить рациональные регулируемые параметры переработки ядровой фракции семян дыни;

- установить влияние технологических параметров ядровой фракции семян дыни на качество и выход получаемого масла и жмыха;

- разработать функционально-структурную схему линии получения масла и высокопротеинового жмыха из семян дыни и рекомендации по выбору технологического оборудования, а также обосновать основные требования к его разработке.

1.3 Научная новизна. Научно обоснована и экспериментально подтверждена эффективность технологии получения высококачественного растительного масла и высокопротеинового жмыха из семян дыни с применением

ИК-облучения, обрушивания методом однократного удара и однократного отжима масла из ядровой фракции.

Впервые установлены основные технологические свойства семян дыни сортов «Азиатская овальная» и «Амири», выращенных в Таджикистане, важные при их переработке, физико-механические и химические характеристики: липидный и белковый комплекс, аминокислотный, углеводный и минеральный составы.

Впервые получена зависимость для расчета средней удельной работы разрушения семян дыни от их влажности при различных направлениях динамической нагрузки, а также показано влияние линейных размеров, что позволило научно обосновать применение способа обрушивания семян дыни методом однократного удара.

Получена экспериментально-статистическая модель для расчета средней температуры и конечной влажности семян дыни при ИК-облучении в зависимости от удельного теплового потока, расстояния между слоем семян и ИК-лампами, продолжительности ИК-облучения и начальной влажности ссмян. Впервые установлено влияние термоденатурации ИК-облучением белков семян дыни на изменение растворимости их фракционного состава. Установлен экстремальный характер изменения растворимости фракционного состава белков при термоденатурации ИК-облучением. Определены эффективные параметры ИК-облучения семян дыни при подготовке их к переработке, обеспечивающие заданную конечную влажность семян, а также минимальное содержание нерастворимой фракции белков.

Впервые установлено, что на эффективность разрушения плодовой оболочки семян дыни методом однократного удара в центробежной рушке определяющим образом влияет способ подготовки их к обрушиванию -калибровка и ИК-облучение. Выявлено влияние технологических параметров подготовки к обрушиванию семян дыни на фракционный и компонентный составы получаемой рушанки при различной производительности центробежной рушки.

Впервые установлено влияние содержания плодовой оболочки в ядровой фракции семян дыни, подготовленных ИК-облучепием, на качественные показатели масла и жмыха, получаемых при однократном отжиме на прессе «Farmet-20», определены рациональные параметры переработки с получением максимального выхода масла и высокопротеинового жмыха, а также предложены зависимости для их расчета.

1.4 Практическая значимость и реализация результатов работы.

Разработана технология получения деликатесного масла и высокопротеинового жмыха из семян дыни. Предложены эффективные параметры подготовки семян дыни ИК-облучением, обрушивания в центробежной рушке и однократного отжима масла из ядровой фракции. Обоснованы основные требования к выбору и рекомендации по разработке технологического оборудования для переработки семян дыни.

Проект «Технологическая линия производства деликатесных растительных масел из семян бахчевых культур» удостоен одного из знаковых призов Международного салопа изобретателей «Конкурс Лепин» Франция - медали и диплома Ассоциации изобретателей и производителей Франции (A.I.F.F.), г. Париж, 2014 год. Технологическая разработка (патент РФ на ПМ № 130993 «Технологическая линия для переработки семян дыни») удостоена бронзовой медали на 14-ом Московском салоне инноваций и инвестиций «Архимед» в 2014 году г. Москва.

Новизна технологических и технических решений подтверждена патентами Российской Федерации на полезные модели № 130993 и № 147318.

Опытная малотоннажная линия с использованием разработанных технологических и технических решений прошла испытания в маслопрессовом цехе ООО «ATO» г. Душанбе Республики Таджикистан осенью 2014 г., на основании которых ожидаемый экономический эффект составит не менее 103 тысяч сомони (около 820 тысяч рублей) за сезон переработки.

1.5 Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены па международных научно-практических конференциях:

«Технологии и оборудование химической, биохимической и пищевой промышленности» (г. Бийск, 2012 г.); «Пищевые инновации и технологии» (г. Кемерово, 2013 г); «Фестиваль недели науки Юга России» (г. Ростов-на-Дону, 2013г.); «Инновационные технологии в пищевой промышленности: наука, образование и производство» (г. Воронеж, 2013 г.); «Масложировой комплекс России: новые аспекты развития» (г. Москва, 2014 г.); «Масложировая индустрия» (г. Санкт-Петербург, 2014 г.).

1.6 Публикации результатов работы. По материалам выполненных исследований опубликовано 15 научных работ, в том числе 8 статей в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, получено 2 патента РФ на полезные модели.

1.7 Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы и приложения. Основная часть работы изложена на 134 страницах компьютерного текста, включает 32 таблицы и 32 рисунка. Список литературных источников включает 160 наименования, в том числе 19 зарубежных авторов.

2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Объекты исследований. В качестве объектов исследований использовали товарную фракцию семян дыни (сход с сита о 4 мм) сортов «Азиатская овальная» и «Амири» урожая 2012-2013 годов, выращенных в Таджикистане, а также модельные смеси ядровой фракции с содержанием плодовой оболочки от 8,0 % до 25,0 %.

2.2 Методы исследований. Физико-механические свойства семян дыни и технологические параметры рушанки исследовали по общепринятым методикам в масложировой промышленности. Химические характеристики липидного и белкового комплекса, аминокислотный и углеводный составы определяли по ГОСТ 52110-2003, ГОСТ 51487-90, ГОСТ 5477-93, ГОСТ 547890, ГОСТ 5479-64, ГОСТ 52676-2006 и ГОСТ Р 51411-99. Массовую долю макро-и микроэлементов определяли на атомно-эмиссионном спектрометре

iCAP 6000 (ThermoScientific, USA). Содержание токоферолов определяли по ГОСТ 30417-96. Определение содержания массовой доли Pb, Cd, As, Hg, Си и N03 выполняли по ГОСТ 51309-99.

При обработке экспериментальных данных и оценки результатов опытов применялись методы математической статистики в программе Excel. На рисунке 1 приведена структурная схема исследования.

Рисунок 1 - Структурная схема исследования

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 3.1 Изучение основных технологических свойств семян дыни сортов «Азиатская овальная» и «Амири», важных при их переработке. Изучены основные физико-механическим свойствам семян дыни: линейные размеры, насыпная масса, масса 1000 семян, масса отдельных семянок, угол трения и коэффициент внешнего трения по ситовым поверхностям, а также средняя удельная работа разрушения в зависимости от их влажности.

Получены экспериментальные значения средней удельной работы разрушения при положении семянки дыни по отношению к разрушающему усилию: "плашмя", "на ребро" и вдоль длинной оси до полного разрушения. Как видно из рисунка 2, минимальная средняя удельная работа разрушения достигается при разрушении семянки дыни вдоль длинной оси. Получена обобщенная зависимость для расчета средней удельной работы разрушения смеси семян дыни при динамических разрушающих усилиях в направлениях трех осей в зависимости от их влажности:

Ар = а\М2 + Ь№ + с, (1)

где Ар-средняя удельная работа разрушения, Дж/кг, 1/К-влажность семян дыни, %, а,Ь, с - коэффициенты, учитывающие направление динамической нагрузки.

а) б) в)

Рисунок 2 - Средняя удельная работа разрушения фракций семян дыни

при положении семянки по отношению к разрушающему усилию:

а) "плашмя"; б)"на ребро"; в) вдоль длинной оси

Установлено, что наибольшую среднюю удельную работу разрушения имеют семена дыни проходовой фракции через сито 0 5 мм, а наименьшая -достигается при направлении динамической нагрузки вдоль их длинной оси.

Следует отметить, что при калибровке семян дыни изученных сортов на сите с отверстиями 0 5 мм сходовой фракции получено в количестве от 83,7 % до 85,9 %, а проходовой от 14,4 % до 16,3 % от общей массы. При этом дынное масло, полученное из сходовой фракции, имеет КЧ=0,70-0,76 мг КОН/г и ПЧ=2,52-2,58 ммоль активного кислорода/кг, а у дынного масла, полученного из семян проходовой фракции КЧ=0,93-1,01мг КОН/г и ПЧ=2,56-2,87 ммоль активного кислорода/кг. Таким образом, полученные результаты, подтверждают целесообразность раздельный переработки откалиброванных семян дыни.

Важной технологической информацией является общий химический состав компонентов семян дыни, который представлен в таблице 1. Таблица 1 - Общий химический состав ядра и плодовой оболочки семян дыни

сортов «Амири» и «Азиатская овальная»

Семена дыни Семена дыни сорта

Наименование показателей сорта «Амири» «Азиатская овальная»

ядро плодовая ядро плодовая

семян оболочка семян оболочка

1 2 3 4 5

Массовая доля, %:

влаги и летучих веществ 5,13 8,23 4,74 7,48

общего белка в пересчете на а.с.в 43,19 4,89 41,37 4,9

масличность в пересчете на а.с.в 39,73 0,75 40,41 0,98

углеводов,в том числе:

клетчатки 6,45 38,57 8,21 42,39

сахарозы 0,7 0,64 0,64 0,58

золы 4,4 2,30 4,08 2,03

Продолжение таблицы 1

1 2 3 4 5

безазотистые экстрактивные вещества - 44,62 - 41,61

Как видно, в плодовой оболочке изученных сортов семян дыни, содержание массовой доли клетчатки и безазотистых экстрактивных веществ достигает до 84 %, что существенно может ухудшить кормовую и пищевую ценность дынного жмыха, полученного без предварительного её отделения. Содержание плодовой оболочки в семенах дыни составляет от 32,6 % до 34,2 % при влажности от 5,0 % до 7,0 %.

Следует отметить наличие в семенах дыни сорта «Амири» содержание микроэлемента селен, играющего важную биологическую роль в обмене веществ в организме человека, достигающего до 4,2 мг/кг, что в 30 раз больше, чем в семенах дыни, выращенной в Нигерии.

Физико-химические показатели дынного масла представлены в таблице 2, из которой видно, что оно характеризуется низкими показателями термолабильных продуктов окисления масла, а также имеет достаточно высокое содержание витамина Е, в том числе а и у-токоферолов, которые обладают антиокислительными свойствами.

Таблица 2 — Химический состав масла семян дыни

Наименование показателей Значение показателей

1 2

Цветное число, мг йода 5

Кислотное число, мг КОН/г 1,03 ±0,02

Перекисное число, ммоль активного кислорода/кг 2,5 ±0,03

Массовая доля влаги и летучих веществ, % 1,03 ±0,01

Массовая доля фосфорсодержащих веществ, % в

пересчете на стеароолеолецитин 0,10 ±0,006

Число омыления, мг КОН 204,5±1,11

Массовая доля неомыляемых веществ, % 0,28±0,01

Продолжение таблицы 2

1 2

Показатель преломления при 20°С 1,475 ±0,001

Плотность при 20 °С, кг/м3 924,0 ±0,002

Массовая доля Р-каротина, % 0,35±0,05

Витамин Е, мг/100 г. масла 48,1±0,18

а - токоферол, % от общего содержания 41,9±2,4

у - токоферол, % от общего содержания 58,1±2,4

Жирнокислотный состав липидов семян дыни изученных сортов представлен в таблице З.В связи с тем, что суммарное содержание ненасыщенных жирных кислот достигает до 85 %, дынное масло можно отнести к линолевой группе масел.

Таблица 3- Жирно-кислотный состав запасных липидов, выделенных из

семян дыни сортов «Азиатская овальная» и «Амири»

Наименование жирных кислот Значение показателя

Семена дыни сортов

«Азиатская овальная», % к сумме жирных кислот «Амири», % к сумме жирных кислот

Миристиновая 0,03 0,03

Пальмитиновая 8,68 8,68

Пальмитолеиновая 0,07 0,06

Стеариновая 5,72 6,43

Олеиновая 20,16 18,24

Линолевая 64,82 65,46

Линоленовая 0,11 0,14

Арахиновая 0,17 0,20

Эйкозеновая 0,09 0,12

Бегеновая 0,04 -

Эруковая - 0,50

Лигноцериновая 0,04 0,05

Таким образом, полученные результаты по технологическим свойствам подтверждают то, что семена дыни, выращенные в Таджикистане, представляют перспективное сырье для получения ценного растительного масла с возможностью получения и высокопротеинового жмыха в случае их переработки с предварительным отделением плодовой оболочки. Поэтому схема переработки семян дыни должна включать следующие основные технологические этапы: подготовку семян к обрушиванию термообработкой, обрушивание семян, отделение свободной плодовой оболочки и однократный отжим масла из ядровой фракции.

3.2 Изучение влияния параметров ИК-облучения семян дыни на эффективность подготовки их к переработке. Наиболее эффективным способом подготовки масличных семян к обрушиванию является термообработка ИК-облучением, которая позволяет быстро подсушить плодовую оболочку, что уменьшает ее прочность, а с другой стороны получить продукцию с более высоким содержанием растворимых фракций белков.

Для проведения экспериментальных исследований влияния ИК-облучения семян дыни использовали модернизированную лабораторную установку с блоком ИК-ламп КГТ-220-1000. Экспериментальные исследования процесса ИК-облучения семян дыни спланировали по плану Рехтшафнера. В качестве функций откликов приняты У£- средняя температура семян дыни, °С, и У„,- конечная влажность семян дыни после ИК-облучения. Изучаемыми параметрами были следующие^ - удельный тепловой поток ИК-облучения, кВт/м2; И — расстояние от ИК-ламп до слоя семян, мм; т - продолжительность ИК-облучения, сек; \У„ - начальная влажность семян дыни, %. Исключение незначимых членов в уравнениях регрессии провели по величине доверительного интервала с учетом ошибки эксперимента, диагональных элементов информационной матрицы и критерия Стьюдента. Получены следующие уравнения регрессии при средней относительной ошибке моделей не более 2,3 %:

= 87,3 + 19,1*! - 3,9*2 + 7,35хз - 1.3*4 ~ 4Двд> + 2,7хгх4 - З,1х3х4, (2)

У№ = 5,12 - 0,91.x-! + 0,27*2 ~ 0,36х3 + 0,94х4 + 0,32x^2 - 0,25х1х3 -

Уравнения (2, 3) адекватны по критерию Фишера на уровне значимости 0,05 %. Средняя относительная ошибка воспроизводимости уравнений (2,3) не более 5,6 %.

Как видно из рисунка 3, при термообработке ИК-облучением семян дыни с ростом температуры происходят заметные изменения растворимости всех фракций белков. Наиболее чувствительна к ИК-термообработке солерастворимая фракция белков, содержание которой резко уменьшается с увеличением температуры от 65 °С до 110 °С, а затем также резко увеличивается с ростом температуры до 130 °С. Аналогичный характер изменения растворимости имеют водорастворимая и нерастворимая фракции белков, но соответственно с менее заметными темпами снижения и роста растворимости. В этих же интервалах температур при ИК-облучении наблюдается резкое увеличение щелочерастворимой фракции и затем ее уменьшение при температуре более 110 "С.

50 1 1 - солерастворимая;

2 - щелочерастворимая;

3 - нерастворимые белки; 4- водорастворимая; 5 - спирторастворимая.

Рисунок 3 - Изменение растворимости фракций белков семян дыни от

температуры ИК-облучении

при

60 70 80 90 100 110 120 130

Средняя температура семян, °С

Таким образом, изменения растворимости фракций белков при термоденатурации ИК-облучением происходят на уровне белковых молекул с изменением их структуры, что отмечено при термоденатурации кондуктивным способом белков других масличных семян и мятки известными учеными В.П. Ржехиным, В.Г. Щербаковым, С.Ю. Ксандопуло и другими.

Установлено, что, минимальное содержание нерастворимой фракции белков при ИК-облучении достигается в интервале температур от 85 °С до 95 °С (рисунок 3).

На основании численного расчета по полученным экспериментально -статистическим моделям (2,3) установлены эффективные параметры подготовки к переработке семян дыни ИК-облучением: q = 31,8 кВт/м2, Ь = 90 мм, т = 66— 100 с, обеспечивающие их гарантированный нагрев от 85 °С до95 °С с достижением конечной влажности семян = 4,0 — 5,0 %.

3.3 Исследование технологических параметров семян дыни и центробежной рушки на эффективность обрушивания и качество получаемой рушанки. В качестве объектов исследования были три партии семян дыни: товарная фракция (№1) с влажностью 5,6 %; предварительно подготовленные ИК-облучением семена дыни товарной фракции с влажностью 4,5 % (№ 2); семена дыни сходовой фракции с сита с круглыми отверстиями диаметром 5 мм и подготовленные ИК-облучением с влажностью 4,2% (№ 3). Обрушивание семян дыни проводили в стендовых условиях на модернизированной центробежной рушке, конструкция который защищена патентом РФ на ПМ№ 147318.

Установлено, что с увеличением производительности модернизированный центробежной рушки (ЦБР) коэффициент обрушивания для изученных партий семян дыни уменьшается. При этом наибольшие значения коэффициентов обрушивания достигнуты при обрушивании семян дыни партии № 3 (таблица 4). Поэтому, далее объектом исследования были семена дыни этой партии.

Таблица 4 - Коэффициент обрушивания семян дыни

№ Партия № 1 Партия №2 Партия №3

Производительность кг/час К0бр Производительность кг/час Кобр Производительность кг/час К0бр

1 108,1 0,731 109,9 0,765 104,8 0,813

2 150,4 0,694 191,3 0,732 167,6 0,808

3 392,3 0,642 407,5 0,667 446,7 0,759

Анализ фракционного состава полученной рушанки семян дыни показал, что наибольший выход составляет сходовая фракция с сита с отверстиями 0 5 мм, который колеблется в интервале от 49,5 % до 51,5 %. Выявленную закономерность необходимо учитывать при разработке оборудования для разделения рушанки. Следует отметить, что выход каждой сходовой фракции с сит 02, 03, 04 и 05 мм и масличной пыли при различной производительности модернизированной ЦБР изменяется также в узком интервале значений. Этот факт подтверждает важность предварительной калибровки семян дыни и их термообработки ИК-облучением, обеспечивающих высокую эффективность процесса обрушивания в модернизированной ЦБР.

Результаты анализа компонентного состава сходовых фракций рушанки семян дыни, полученной при различной производительности модернизированной ЦБР, представлены на рисунке 4.

Установлено, что компонентный состав рушанки семян дыни партии №3 для сходовых фракций с сит С0 2, еЗ, 04ио5 мм, заметно изменяется при различной производительности ЦБР. Отличительной особенностью от рушанки семян подсолнечника является то, что сходовые фракции рушанки семян дыни с сит с 0 2 и 0 3 мм состоят только из двух компонентов - частичек свободной плодовой оболочки и сечки ядра. Таким образом, проведенные исследования подтверждают возможность отделения свободной плодовой оболочки на ситах и в воздушном потоке.

1 - целые семена; 2 - недоруш; 3 - свободная плодовая оболочка;

4 -целое ядро; 5 - сечка ядра (•0=104,8 кг/час,•0=167,6 кг/час, #0=446,7 кг/час) Рисунок 4 - Компонентный состав сходовых фракций рушанки семян дыни при различной производительности ЦБР: а) сход с сита 05 мм; б) сход с сита 04 мм; в) сход с сита оЗ мм; г) сход с сита е>2 мм 3.4 Изучение влияния параметров масличного материала и пресса «РагшеНО» на эффективность однократного отжима масла и качество получаемой продукции. На основании проведенных поисковых исследований были установлены регулируемые параметры пресса «Рагте1>20», при которых достигался максимальный выход масла из семян дыни. Затем в качестве

объекта исследования использовали модельные смеси ядровой фракции семян дыни сорта «Амири», которые готовили с массовым содержанием плодовой оболочки в интервале от 8,0 % до 25,0 %.

Как видно из рисунка 5, с уменьшением содержания плодовой оболочки в ядровой фракции семян дыни выход масла и массовая доля сырого протеина в жмыхе увеличиваются, а масличность жмыха уменьшается.

Рисунок 5 - Влияние плодовой оболочки в ядровой фракции на выход дынного масла (а), массовая доля сырого протеина на абсолютно сухое вещество в жмыхе (б), остаточную масличность на абсолютно сухое веществов жмыхе (в).

Для принятия оперативных решений в управлении технологическим процессом и прогнозирования заданного качества получаемой продукции рекомендуется использовать полученные уравнения:

где Л - содержание плодовой оболочки в ядровой фракции, %.

Расхождения между экспериментальными и рассчитанными данными по уравнениям (4,5,6) не превышают ± 4,8 %.

Анализ результатов, приведенных данных в таблице 5, свидетельствует о том, что заметна тенденция к снижению значений изученных показателей, характеризующих качество дынного масла, полученного из ядровой фракции семян дыни, с уменьшением содержания плодовой оболочки образцов.

37,4

Содержание плодовой оболочки в ядровой фракции, %.

Вм=49,1 -0,66Л Пр=63,1 -0,85Л Мж=7,2 + 0,25Л

(4)

(5)

(6)

Таблица 5 - Влияние содержания в плодовой оболочкивядровой фракции на

основные качественные показатели дынного масла

Основные физико-химические показатели дынного масла

Содержа Кислотное Перекисное Массовая доля Массовая Цветное

ние число, число, фосфоросодер доля неомы число,

плодовой мг КОН/г ммоль жащих веществ, лясмых мг йода

оболочки, активного % в пересчете веществ, %

% кислорода/кг настеароолеоле цитин

8,0 0,91±0,02 2,26±0,03 0,034±0,005 0,256±0,01

14,0 0,94±0,01 2,41 ±0,02 0,061 ±0,002 0,261 ±0,02 8

20,0 0,96±0,02 2,54±0,03 0,093±0,002 0,267±0,02

25,0 1,01 ±0,04 2,89±0,03 0,102±0,006 0,274±0,01

Очевидно, такие изменения связаны в большей мере с качественными показателями липидов плодовой оболочки семян дыни. Однако в целом но величине эти показатели, характеризующие окислительную порчу, отвечают требованиям высокого качества растительного масла соответствующего, например, высшему сорту нерафинированного подсолнечного масла согласно ГОСТ Р 52465-2005 г.

Установлено, что показатели безопасности дынного жмыха (таблица 6) не уступают по величине качественным показателям пищевого соевого жмыха, что подтверждает высокую биологическую ценность полученной продукции. Таблица 6- Показатели безопасности дынного и соевого жмыхов

Наименование показателя Показатели дынного жмыха, мг/кг Пищевой соевый жмых, мг/кг не более

Свинец 0,35 0,5

Кадмий 0,06 0,1

Ртуть 0,002 0,02

Мышьяк 0,056 0,2

Медь 5,0 10,0

Нитраты 0,05 450

4 Разработка функционально-структурной схемы линии и требований к оборудованию дли получения масла и высоконротеннового жмыха из микронизированных семян дыни. На основании проведенных исследований была разработана на операторном уровне функционально-структурная схема линии для переработки семян дыни (рисунок 6). Схема включает разработанные технологические и технические решения - патент РФ на ИМ № 130993 «Технологическая линия для переработки семян дыни» и патент РФ на ПМ № 147318 «Центробежная рушка для обрушивания семян бахчевых культур», обеспечивающие получение деликатесного дынного масла и высокопротеинового жмыха.

2 3 4 5 6

1 - калибровка семян; 2 - ИК-облучение семян; 3 - обрушивание; 4 - отделение плодовой оболочки; 5 - подогрев ИК-облучением ядровой фракции; 6 - отжим масла; 7 - контроль целяка и недоруша; 8 - обрушивание целяка инедоруша; 9 - отделение плодовой оболочки из рушанки; 10 - контроль плодовой оболочки; 11 - хранение мелкой фракции семян Рисунок 6 - Функционально-структурная схема линии для переработки

семян дыни

Предложены рекомендации по выбору технологического оборудования и обоснованы основные требования к его разработке.

21

ВЫВОДЫ

1. Изучены основные технологические свойства семян дыни сортов «Азиатская овальная» и «Амири», выращенных в Таджикистане, важные при их переработке, в том числе основные физико-механические и химические характеристики: липидпый и белковый комплекс, аминокислотный, углеводный и минеральный составы.

2. Установлено, что из откалиброванных семян дыни - сходовой фракции с сиза с диаметром отверстий 5 мм, получаемое масло имеет более высокое качество, чем масло, полученное из семян проходовой фракции.

3. Минимальная средняя удельная работа разрушения достигается при направлении динамической нагрузки вдоль длинной оси семян дыни, а также для сходовой фракции семян с сита с отверстиями диаметром 5 мм и при снижении их влажности.

4. Получена экспериментально-статистическая модель для расчета средней температуры и конечной влажности семян дыни при ИК-облучении в зависимости от удельного теплового потока от 15,9 кВт/м2 до 47,7 кВг/м2, расстояния между слоем семян и ИК-лампами от 90 мм до 110 мм, продолжительности ИК-облучения от 60 с до 100 с и начальной влажности семян от 5,9 % до 9,9 %.

5. Термоденатурация ИК-облучением белков семян дыни в температурном интервале от 85 "С до 95 "С обеспечивает достижение минимального содержания нерастворимой фракции белка.

6. На основании численного расчета по полученным экспериментально-статистическим моделям установлены эффективные параметры подготовки семян дыни ИК-облучением: удельный тепловой поток 31,8 кВт/м2, расстояние между ИК-лампами слоем семян 90 мм и продолжительность облучения от 66 с до 100 с, обеспечивающие гарантированный нагрев до средней температуры семян от 85 "С до 95 "С, что позволяет достичь их конечную влажность от 4,0 % до 5,0 % при минимальном содержании нерастворимой фракции белка.

7. Наибольшие значения коэффициентов обрушивания семян дыни в интервале 0,759-0,813 достигнуты при обрушивании в центробежной рушке семян сходовой фракции с сита с диаметром отверстий 5 мм, которые затем подготовлены термообработкой ИК-облучением.

8. Увеличение нагрузки в модернизированной центробежной рушке от 104,8 кг/час до 446,7 кг/час при обрушивании откалиброванной фракции семян дыни, предварительно подготовленных ИК-облучснисм, приводит к незначительному изменению фракционного состава рушанки, но заметно изменяется компонентный состав рушанки сходовых фракций с сит с о 2, 0 3, о 4 и о 5 мм. При этом сходовые фракции рушанки семян дыни с сит с 0 2 и о 3 мм состоят только из двух компонентов - частичек свободной плодовой оболочки и сечки ядра, что в целом подтверждает возможность отделения свободной плодовой оболочки на ситах и в воздушном потоке.

9. Максимальный выход масла 37,4 % с получением высокопротеинового жмыха с содержанием 56,3 % сырого протеина на абсолютно сухое вещество при однократном отжиме на прессе «Раппе1-20» достигнут при переработке ядровой фракции семян дыни с содержанием плодовой оболочки 8,0 %, предварительно подготовленных ИК-облучением. При этом кислотное число масла составило 0,9 мг КОН/г., а перекисное число 2,26 ммоль активного кислорода/кг.

10. Разработана функционально-структурная схема технологической линии для переработки семян дыни, включающая калибровку семян и их раздельную переработку с подготовкой ИК-облучением, центробежное обрушивание семян, удаление свободной плодовой оболочки и однократный отжим масла из ядровой фракции.

11. Ожидаемый экономический эффект от внедрения, разработанных решений, составит не менее 103 тысяч сомоии (около 820 тыс. рублей) за сезон переработки, рассчитанный в ООО «ЛТО» г. Душанбе Республики Таджикистан, на основании результатов проведенных производственных испытаний.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах: Статьи в журналах, рекомендованных ВАК

1. Основные физико-механические свойства семян дыни, выращенной в Таджикистане [Текст] / Деревенко В.В., Мирзоев Г.Х., Лобанов A.A., Калиенко Е.А // Известия вузов. Пищевая технология. - 2013. - № 1. -С. 120-121.

2. Мирзоев Г.Х. Удельная работа разрушения семян дыни [Текст] / Г.Х. Мирзоев, В.В. Деревенко, A.A. Лобанов // Известия вузов. Пищевая технология. - 2013. - № 4 - С. 122-123.

3. Деревенко В.В. Прочность плодовой оболочки семян арбуза и дыни [Текст] / В.В. Деревенко, Г.Х. Мирзоев, Е.А. Калиенко // Масложировая промышленность. - 2013. - № 4. - С. 20-21.

4. Деревенко В.В. Физико-механические характеристики семян дыни сорта «Амири» [Текст] / В.В. Деревенко, Г.Х. Мирзоев, Е.А. Калиенко // Известия вузов. Пищевая технология. - 2013. - № 5-6. - С. 112-113.

5. Деревенко В.В. Особенности химического состава семян дыни сорта «Азиатская овальная» [Текст] / В.В. Деревенко, Г.Х. Мирзоев, Е.А. Калиенко // Известия вузов. Пищевая технология. - 2014. -№ 1. - С. 18-20.

6. Деревенко В.В. Влияние ИК-обработки на изменение растворимости белковых фракций семян дыни [Текст] / В.В. Деревенко, Г.Х. Мирзоев,

A.B. Тагаков // Известия вузов. Пищевая технология. — 2014. - № 2-3. — С. 121-123.

7. Мирзоев Г.Х. Совершенствование технологии получения растительного масла и высокопротеинового жмыха из семян дыни [Текст] / Г.Х. Мирзоев,

B.В. Деревенко, A.B. Тагаков // Известия вузов. Пищевая технология. - 2014. -№ 4. - С. 93-95.

8. Деревенко В.В. Химический состав семян дыни сорта «Амири» [Текст] / В.В. Деревенко, Г.Х. Мирзоев, Е.А. Калиенко // Хранение и переработка сельхозсырья. -2014. -№ 6. - С. 21-22.

Патенты

9. Патент на полезную модель 130993 Российская Федерация, МПК СП В 1/00. Технологическая линия для переработки семян дыни [Текст] / Деревенко В.В., Мирзоев Г.Х., КалиенкоЕ.А.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО "КубГТУ". - №2013116824/13; заявл. 12.04.2013; опубл. 10. 08.2013.-5с.

10. Патент на полезную модель 147318 Российская Федерация, С11В 1/00 Центробежная рушка для обрушивания семян бахчевых культур [Текст] / Деревенко В.В., Мирзоев Г.Х., Тагаков A.B.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО "КубГТУ". - № 2014131844; заявл. 31.07.2014; опубл. -10.11.2014.-5 с.

, Статьи и доклады на международных конференциях

11. Мирзоев Г.Х. Некоторые физико-химические свойства семян дыни, выращенной в Таджикистане [Текст] / Г.Х. Мирзоев, Е.А. Калиенко // Международный научный форум «Пищевые инновации и технологии», Кемерово, 2013. - С. 400-403.

12. Деревенко В.В. Терморадиационная обработка семян дыни сорта «Амири» [Текст] / В.В. Деревенко, Г.Х. Мирзоев, Е.А. Калиенко // Международная научно-техническая конференция «Инновационные технологии в пищевой промышленности: наука, образование и производство», Воронеж, 2013. - С. 551-553.

13. Инновационная технология получения деликатесных растительных масел и высокопротеиновых продуктов из масличных семян бахчевых культур [Текст] / Деревенко В.В., Мирзоев Г.Х., Алёнкина И.Н., Тагаков А.В // VIII Международная конференция масложировой комплекс России «Новые аспекты развития», Москва МПА, 2014. - С. 30-31.

14. Деревенко В.В. Универсальная технологическая линия для получения растительных масел из семян бахчевых культур [Текст] / В.В. Деревенко, Г.Х. Мирзоев, A.B. Тагаков // 14-я Международная конференция «Масложировая индустрия», Санкт-Петербург, 2014. - С. 41-43.

15. Деревенко В.В. Техника и технология получения растительных масел из семян арбуза и дыни [Текст] / В.В. Деревенко, Г.Х. Мирзоев, A.B. Тагаков // Масла и жиры. - 2015. -№ 1-2. - С. 16-17.

Подписано в печать 03.03.2015. Формат 60x84 '/,6 Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1,35. Тираж 100 экз. Заказ № 1335 Отпечатано в ООО «Издательский Дом-Юг» 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, корп. «В», оф. В-120, тел. 8-918-41-50-571, e-mail: olfomenko@yandex.ru