автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:ВЛИЯНИЕ ВОДНО - ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ НА ПШЕНИЦУ С ПОНИЖЕННЫМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ КАЧЕСТВА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЧИСТОТЫ ЗЕРНА

Л-З'А^О

На пржах рукописи

СОЛОВЬЕВА Жанна Павловна

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

05,! 8.0 ] - 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

Работа выполнена п 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 научно-исследовательского института Зерна РАСХН.

Защита состоится ¡4 ма" г в 10°° часов на заседании

диссертационного совета . •. : кубанского государственного

технологического униве^нтс-л о ■■.-.,-¿-у*- 350072, г. Краснодар, ул. Московская, д. 2, корп А, конферени-^'

С диссертацией можно ознакомиться а библиотеке университета.

Автореферат разослан 13 апреля ¿иил

Ученый секретл^ .сс совета, канм. наук, дадл^

А.Д. Минакова

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 н экологическую чистоту зерна пшеницы с пониженным качеством является актуальным.

1.2 Цель работы. Целью работы явилось изучение влияния гидротермичесхой обработки зерна пшеницы с пониженным качеством в процессе подготовки к помолу и оценка влияния техногенных факторов на санитарно-гигиенические признаки качества черна, а также на их

изменение в технолог! I1

[ческом ЦрЧВРМеЭбКкомольь ого завода.

Уры

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 обработки на качество клейковины зерна; : :

- разработать 'эффективный метод гидротермической обработки зерна с ослабленной клейковиной; :!

- разработать метод аналитической оценки эффективности г«дротерм 114еской обработки зерна при его подготовке к помешу;

- определить качества'зерна пшеницы и продуктов его переработки ' fió "экологическим параметрам, в частности, по содержанию

' ост^+кйв'солей тяжелых металлов и по изменению микрофлоры."

' 1,4 Научная новизна. Изучена' влияние тепла и влаги на качество клейковины'1"1'сухого и влажного зерна и разработан - :cnb¿ó6 гидротермической обработки зерна пшеницы со слабой клейковиной при его подготовке 'к помолу, в основу которого положено тепловое воздействие влажного насыщенного пара на предварительно увлажненное зерно. Изучено влияние степени увлажнения и времени отволакивания на качество промежуточных продуктов помола по соотношению оболочек и эндосперма и разработан прямой метод оценки' эффективное™ 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,

!.5; Практическое значение. Разработан метод шдротермической обработки зерна пшеницы со слабой клейковиной.' 'Рекомендованы основнУе режимное 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.

1.6 Апробации работы. Основные материалы диссертационной работы были представлены на расширенных заседаниях кафедры технологии переработки зерна и комбикормов 1999-2001 гг., а также на Международной научно-теоретической конференции «Продовольственная индустрия юга России» (г.Краснодар,2000г.); на Международной конференции «Прогрессивные пищевые технологи и-треть ем у тысячелетию» (г.Краснодар,2000г.); Международной научно-технической конференции «Пища.Экологня.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 н 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 н 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 зерна - по ГОСТ 10840-64;

- влажность зерна- по ГОСТ 13.586.5-93:

- 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 и посева на различные питательные

среды. Уч<;т количества бактерий осуществляли на среде мясо-пептонный агар (МПЛ), грибов - на сусло -; агаре, бацилл - непастеризованном смыве зерна на Ml IA + сусло - агар. . ■--.

Содержание с о лей тяжелых металлов определяли на атомно ■■абсорбционном спектрофотометре «AAS-1» после предварительной минера-шзации пробы методом сухого озоления с применением азотной кислота в качестве ¡ускорителя, .-im

Кинетику поглощения влаги зерном г пшеницы "Ьри ■ различных температурах ¡иммерсионного увлажнения .исследовали^ термостатно-весовьш методом с использованием ультротермостата 1JT - 2/77.

Влияние длительности пропаривания на качество клейковины зерна пшеницы исследовал» на ■ специально разработанной лабораторной установке. . .i.v.

Температуру .зерна контролировали в термостатируемой емкости с помощью ртутного1 термометра-

При разработке способа аналитической оценки эффективности г и дротер м ичес кой обработки зерна промежуточные продукты технологии - крупки и дунсты получали из зерна, прошедшего гидротермическую обработку при ра:1личных режимах увлажнения и отволаживания. Измельчение осуществляли на лабораторной зерновой мельнице MJI3B -4M и мельнице «Нагема». Фракционирование продуктов измельчения осуществляли на лабораторном рассеве с набором сит, позволяющим выделить промежуточные продукты ломола определенной крупнйети.

Для определения соотношения в круяках сростков эндосперма и оболочек, свободных оболочек и частиц чистого эндосперма использовали МШфОСКОН МБ;— 9 "'I1'

Хлебопекарные достоинства муки, полученной из зерна пшеницы, прошедшего гидротермическую обработку по разработанному методу, оценивали по количеству и качеству клейковины и по пробной выпечке хлеба. ¡"i ■!'■■;

Физические свойс тва теста оценивали ha альвеографеШблена. 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;

Таблица 1 - Показатели качества сортового зерна пшеницы

Сорт Тип Натура. г/л Влажность, % Стекло в- идность, % Клейковина | количеет '■ качество. ■ но, % ; V ад.

Крошка озимая мягкая 735 8,2 56,0 22,6. ; »4,0 !

Ника Кубани озимая мягкая 755 12,0 49,0 18.0 ' И 5.0 |

Эхо • озимая мягкая г 766 . 10,4 57,6 28,: 87.5 !

г ■ ■ '.. Половчанка озимая мягкая 753 10.0 45,0 27,2 ! ; 90.0

'и ■.■ Княжна ! озим ах мягкая 751 8,7 56,5 20.4. • < 80,0

Русса озимая мягкая 738 10,1 53,0 24.0 110.6 1

1 'Дельта'' озимая мягкая 740 <8,3 57.2 ! 22,8 87.5 |

1 * 1V 31V *'4 _ Леукурум ;21. озимая твердая 780 12,1 , 63,3 . 24.4 : 120.0 '

кнИИСХ 43 озимая мягкая 745 11,6 55,5 22.0 95.0

КНИИСХ.580 озимая мягкая 730 i 11,0 54.0 20.4 93.0

( 1 Таблица 2 - Показатели качеств исследуемых товарных парт ий зерна пшеницы по годад) урожая за 1998 2000 гг.

Показатели 1998 1999 1999 2000 2000 2000

' Натура,' г/л 801,25 738.00 765.00 753.00 791.00 810.00 :

Влажность, % 9,1 10,9 п,о 10.1 12.6 11.4

Масса 1000 зерен, г 37,00 23.50 36.69 38.20 37,90 i 39.05 |

Стекловидное -■ ть, % - < 66 ■ ■ ■ 64 ' ■■■'55 ■ 50 46 57- j

Клейковина: количество, % качество.у, ед. 25.85 20,59 25.00 ' 23.00 23.20 22.60 ;

95 116 ■ 90 95 81 ;98 Ч

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. КретоЬича, 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 гндротермической 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' соответствии с типом и

стекловидностью зерна, с последующей обработкой сухим теплом в термостат«.

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 гидротерм ичес ко ii обработки зерна

пшеницы. При моделировании данного метода гидротермической обработки 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, irro прогрев сухого зерна на начальном этапе совмещается с увлажнением. Учитывая кратковременность воздействия паром и инерционность влагопереноса, по сушеству воздейс твие 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; Ю- Электронагреватель.

Рисунок I - Лабораторная установка для пропаривания пшеницы

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, что1 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 кондйЦйонирования ' г ■

I i. Время 10 20 21 22 23 24 25 30

| пропаривания,с 1 Температура,*С 42 58 62 70 73 75 80 83

1 Прирашение влажности, % 0,1 0,8 1,2 1,5 1,6 1,8 1,8 1,9

| Качество клейковины, 1 у.ед ИДК 116 116 ПО 105 , .,,102 100 100 : . 100

Таким образом, методы теплового воздействия на-клейковйну 'сухого зерна увеличивают ее упругость лишь в некоторой степени, что ке приводит к ощутим ому улучшению хлебопекарных свойств зерна. ""

2.3.3 Разработка метода гидр отер мическон обработки зерна. В разработанномметоде .упругость .клейковины зерна изменяли воздействием влажного насъгщенного пара на влажное зерно, Для,,этого зерно пшеницы с удовлетворительной и неудовлетворительной слабой клейковиной после предварительной очистки от примесей обрабатывали по методу хОЙ'одноГо способа гилрйТе^мй^бской обработки. Увлажнение осуществляли в процессе мойки, при которой влага поглощалась всей

поверхностью зерна. После увлажнения зерно отволаживали заданное время

Й

Л м

£ л

В

3 ¥ о С

I I 1 I ""1 —-Г 1 I

О 10 20 22 24 30 60 70 80 90

Япеми, г.

-^—качество клейковины 95 у.ед. НИ— качество клейковины 116 у.ед.

Учзх.«=^0079х2- МООВх + 101.54 0,0136 х3 - 1,9203*+ 124,93

Рисунок 2 - Изменение качества клейковины зерна при пропаривании

«

о. &

с. и с

2 40

80 Ц 60

-г.*.

I

I ■

<

1 \ I

■ ■ | I

10 20 30 60 90

время, с

Рисунок 3 - Изменение температуры зерна при пропарнвании

Степень увлажнения и время отволаживания принимали с учетом типа и стекловидности зерна, Обработанное'таким'образом зерно'прбИаривали влажным насыщенным паром и термостатяровали в течение 10-20 мййут 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 соответственно на 39 и 24 у.ед. Это означает, что показатель. упругости клейковины перешел из зоны неудовлетворительной и удовлетворительной слабой в зону хорошей. , -ад

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 хлебопекари ьех 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 теплом й 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.

В связи с этим, обработанное по предлагаемому метолу зерно пшеницы через определенные промежутки времени хранения оценивали на изменение упругих свойств клейковины. Наблюдение вели в течение 2-х 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.

Ксличсетю дней ' ' :; ИДК, у.ед.

II" ■

Рисунок 4 - Изменение качества клейковины зерна, прошедшего

тепловую обработку, в процессе хранения ■

| 4 * '

На рисунке 5 представлена принципиальная схема подготовки зерна пшеницы с ослабленной . клейковиной к- помолу ., с использованием разработанного метода гидротермической обработки.

, В. соответствии1 с рисунком. 5 технология подготовки зер:на пшеницы с ослабленной клейковиной осуществлялась в соответствии с, рекомендациями Правил. После второго этапа сухоЯ,обработки поверхности зерна, прошедшего ГТО. по холодному; сподобу^.. ¡его пропаривают влажным насыщенным паром в-. тедевиа -23-25с, термостати руют при температуре 45"С и обезвоживают, в течение 20

минут. Возможно также доувлажнение на 0,3-0,5 % и отволаживание в течение 20-30 мин. перед 1 др.с.

■ .'Г-'-У/.'

1

\

~Г-Г

ПО

ЬтоО —^ .■ *

X

41

ГГЕ-—I

тт по

г зга%

* * ■"*■/

1

5> ^Г

■55

■ ^

"

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

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 эндоспсрма, 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 н 'эндосперма неизбежно приведет к попаданию мелких частиц оболочек в муку.

При разработке метода оценки эффективности гидротермической обработки зерно пшеницы IV типа, со сгекловидностью 57% обрабатывали методом холодного кондиционирования при различной степени увлажнения от И до 18%, с интервалом 1% и различным временем отволаживаяия от 1 до 20 часов с интервалом 2 часа. Зерно измельчали в режиме крупообразующего 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

Соотношение Влажность. %

оболочек и эндосперма 11,0 12,0 13.0 14.0 | 15,0 16,0 16,5 17.0 18.0.

Эндосперм 30 29 '35 1 38 1 39 41 42 4(> ' 45 '

Сростки 56 53 50 1 49 | 48 46 43 ■ . .45,-4 46 ».

Оболочки И 18 15 13 | 13 13 15 9

При этом было установлено, что при приближении .степени увлажнения зерна и времени отвила жива ния к оптимальному, при проведении гидротермической обработки наблюдается увеличение выхода частиц чистого эндосперма и снижение выхода сростков .оболочек и эндосперма » извлеченных круподунстовых продуктах.

Таблица 5 - Влияние продолжительности отволаживания зерна на качественный 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 ■■ 1 33 35 35 36 37 45 39 40 40

Сростки 5.") 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 отволакивания, оказывают существенное влияние на качественный состав круподунстовых 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

продукты переработки зерна вредных веществ является актуальной задачей. Последняя может быть в какой - то степепи 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 с.побочными продуктами.

В этой части работы исследовали изменение микрофлоры и содержание солей тяжелых металлов в зерне пшеницы па 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 6 и 7 наиболее загрязненными по кадмию оказались Красноармейский и Староминской районы, а по свинцу - Ленинградский и Староминской районы. ,

кадмий

5*

В% 1Ч>

Рисунок 6 - Содержание солей кадмия и свинца в зерне пшеницы по районам Краснодарского края

114

ОК|ЫСНвЛрМ|!ЙиКНй И К..ГЧ I'И11, 4IIи □ ТныаикяскггЙ □ К.ПР.1-1К

■ ЙЛчнкнгрллокиИ

504,

□ КрцсиоармеАскый Ш "<х1М||>:|к и'и ОТнчдпгеяскнй ПКлнс1с№Я ■ Слрлмзаиикйй О -]'||И 1:1 ['л, икнй

Рисунок 7 - Содержание солей меди и цинка б зерне пшеницы по районам Краснодарского края :

Предположительно это связано с различной Степенью промышленной

развитости данных районов,

■ ''к

2.5.2 Содержание солей тяжелых металлов в зУрне 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 пшенииы. Поэтому сухая.и влажная оораоотка 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.

Таблица 7 - Содержание Солей тяжелы* металлов в зерне пшеницы и продуктах шелушения обоечных машин

Продукт Цинк Кадмий Свиней Медь

ПДК, мг/кг факт.' мг/кг ПДК. мг/кг факт мг/кг ПДК. мг/кг факт, мг/кг ПДК. мг/кг факт, мг/кг

Зерно после первой обоечной машины 50,0 1,352,50 0,1; _ 0,5 10,0 0,801,35

Продукты шелушения после первой машины _ 9,8710,20 _ _ 2,112,20

' Зерно после второй обоечной машины .50,0 1,403,00 0,1 0,5 _ 10,0 0,801,20

Продукты шелушения после второй машины 3,123,55 _ 0,190,25 0,84-0^92

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.

■' По мере- перемещения в глубь зерновки к субалеГфоновому 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

к ■ ■■

экологическую задачу - получение продуктов питания с минимальным содержание^ вредных для человека веществ.

Таблица 8 - Содержание солей тяжелых металлов в продуктах технологии

Цинк Кадмии Свинец Медь

11родукт ПДК, факт. ПДК. факт. ПДК. факт. ПДК, факт.

мг/кг мг/кг мг/кг мг/кг мг/кг мг/кг мг/кг мг/кг

6,59- 0,06- 4,20-

Зерно 50,0 34,30 0,1 - 0,5 0,13 10,0 6,00

4,65- 0,15- 0,60- 2,35-

Зародыш - 32,40 - 0,16 - 0,62 - 4,60

0,59-

Манная крупа - - - - . - - 0,62

9,54- 0,001 0,01- 1,95-

Мука высшего сорта 50,0 12,70 0,1 0,002 0,5 0,02 10,0 2,34

11,60 0,02- 0,02- 2,55-

Мука первого сорта 50,0 14,50 0,1 0,04 0,5 0,04 10,0 2.91

10,20 • 0,0 ю 0,08- 6,87-

Отруби драные 130 69,00 0,1 0,012 0,1 0,10 20,0 7,90

9,23- 0,005 .0.90- 7,21-

Отруби размольные 130 68,30 0,1 0,01 1,0 0,12 20,0 8,20

2.5.4 Определение микрофлоры зерна на этапах технологии подготтттельнпги отделения. Для анализа содержания микрофлоры зерна пшеницы но 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

микрофлоры . после увлажнения зерна в период подготовки предъявляет особые требования к. санитарному состоянию емкостей для отволаживания,..а также, к технологическому, транспоргному и другому оборудованию, работающему с влажным зерном,

. ^Основные выводы

Выполнен комплекс технологических и экологических исследований зерна пшениц различных районов Краснодарского края, что позволяло теоретичеЬкйОбосновать и разработать метод гидротермической обработки зерна пшеницы с пониженным качеством клейковины, а также метод оценки 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,' '

), 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'. [Три тепловой обработке зерна пшеницы со слабой клейковиной наиболее интенсивно процесс укрепления'клейковины происходит с предварительно увлажненным зерном.

4. Разработан метод гидротермической обработки черна пшеницы со слабой клейковиной, включающий гилротермическую Чюработку

! холодным способом, про пар и ванне 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.

6." Ра ¡работай метод оценки эффективности гндротермической обработки зерна пшеницы, включающий отбор проб одного из промежуточных продуктов крупообразующего процесса н 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 н 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 зернапшеницы со слабой клейковиной для мелъзавода производительностью 300 исут.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих

научных работах:

1. Соловьева Ж.П., Оптимизация санитарно-гигиенического состояния зерна при водно-тепловой обработке / О.Н. Чеботарев, С. 10. Ксандопуло, Ж.П. Соловьева, И.В, Третьякова.'/ Тез. докл.-меж, научно-теоретич. конф. «Продовольственная индустрия юга России»,- Краснодар, 2000.- с.49.

2. Соловьева Ж.П., Оптимизация хлебопекарных свойств зерна пшеницы с ослабленной клейковиной / О.Н. Чеботарев, Ж.П. Соловьева, В.Н. Дьякова: КубГТУ И Из в, вузов. Пищевая технология. - 2000.-№2-3,-с.ИЗ

3. Соловьева Ж.П., Микробиологическая оценка качества товарных партий зерна пшеницы / О.Н. Чеботарев, Л.К, Белогдазова, Ж,П. Соловьева, И.В, Третьякова: КубГТУ // труды КубГТУ, IX том, 2001.

4, Соловьева Ж.П,, Проблемы запыленности воздуха на зе р ноле pepa батывоюшнх предприятиях / Ж.П, Соловьева. Е.Л, Мамонтова: КубГТУ // Труды КубГТУ, том X t, Краснодар 2001 с. Мб.

5, Соловьева Ж.П,, Технологическая оценка сортов пшеницы Краснодарского края ¡ И,В, Третьякова, О.Н. Чеботарев, Л.К. Белоглазоеа, Ж.П. Соловьева: КубГТУ // Сб. тезисов научных работ студентов, отмеченных наградами и поощрениями на конкурсах. - Краснодар 2001.-Выл. 3,- с. i7.

6. Соловьева Ж,П., Водно-тепловая обработка как фактор улучшения качества продукции из зерна I О.Н. Чеботарев, С.Ю. Ксандопуло. Ж.П. Соловьева: КубГТУ // Тез. докл. меж. конф. «Прогрессивные пишеаые технологии - третьему тысячелетию». - Краснодар, 2000.

7. Соловьева Ж.П., Распределение солей тяжелых металдоп в зерне пшеницы и продуктах его переработки / О.Н. Чеботарев. Ж.П, Соловьева; МГУПБ // Тез, докл. меж, научно-техп конф, «Птца.Экология. Человек». - Москва,200L. - с.368.

По материалам диссертационной работы поданы 2 заявки нз предполагаемые изобретения патенты: «Способ гидротерм нчес кой обработки зерна пшеницы со слабой клейковиной перед помолом». «Способ аналитической оценки эффективности гидротерм ичеекой обработки зерна при его подготовке к помолу» и получен приоритет от 28.12,2000 г.

Подписано в печать О4/. ОбОи? . Зак. № -/с^-й Тираж .¿Й2.

Пщ. ПД№10-47020 от 11.09.2000 Типография КубГТУ. 350053, Краснодар, ул. Старокубанская, 88/4