Содержание работы

Введение содержит обоснование актуальности проблемы, целей и задач исследования, методов исследований, основных положений, выносимых на защиту, предмет и объекты исследований.

В главе 1 рассмотрены и систематизированы сведения научной и технической литературы об основных сельскохозяйственных культурах, произрастающих на территории северо-восточной части Нечерноземной зоны и пригодных для целей получения пророщенного зерна. Обобщены данные о процессах, происходящих при прорастании зерна. Представлены способы проращивания различных культур. Проведен анализ данных научно-технической литературы о способах консервации пророщенного зерна сельскохозяйственных культур и видах сушки. Рассмотрены способы обогащения состава хлебобулочных изделий нетрадиционными видами сырья для улучшения их органолептических свойств. Выявлены предпосылки для разработки технологии сухого пророщенного зерна пшеницы, а также его использования в технологии диетических хлебобулочных изделий.

В главе 2 представлена схема проведения исследований (рис. 1), характеристика объектов исследований, методы анализа и методика проведения эксперимента, схемы экспериментальной установки и датчика измерения электрического сопротивления зернового слоя.

Объектами исследований при выполнении экспериментальной части служили пророщенные зерна различных культур, контрольные и опытные образцы диетических хлебобулочных изделий с использованием сухого измельченного пророщенного зерна пшеницы.

Исследования проводились в лаборатории кафедры «Технологии хранения и переработки продукции растениеводства» в ГОУВПО «Марийский государственный университет». Производственные испытания проводились в условиях ООО «ИНТЕХ» (г. Йошкар-Ола) и ООО «Универсал» (Хлебозавод №1, г. Йошкар-Ола).

Рис. 1. Схема проведения исследования

В работе применяли общепринятые и специальные методы оценки свойств сырья, качества готовых изделий. Во второй части исследований (использование сухого пророщенного зерна пшеницы в технологии диетических хлебобулочных изделий) использовали три пробы муки пшеничной высшего сорта и одну пробу зерна пшеницы сухого пророщенного измельченного, характеристики которых приведены в таблице 1.

Для исследований использовали зерно пшеницы сорт Казанская 560, выращенное в Моркинском районе республики Марий Эл, соответствующие требованиям ГОСТ Р 52554-2006 и ГОСТ Р 53049-2008.

Исследования проводились с использованием общепринятых и стандартных методов анализа в соответствии со схемой:

1) Определение качественных показателей зерна до сушки и пророщенного после сушки проводили согласно ГОСТ:

• отбор и подготовка проб по ГОСТ 13586.3-83;

• определение массовой доли влаги по ГОСТ 13586.5-93;

• органолептические показатели по ГОСТ 10967-90;

• определение массовой доли и качества клейковины по ГОСТ 13586.1-68;

• определение сорной и зерновой примесей по ГОСТ 30483-97;

• определение суммарного содержания антиоксидантов по методике, разработанной НПО «Химавтоматика» на приборе Цвет-Яуза-01-АА;

• определение массовой доли белков по ГОСТ 10846-91;

• определение массовой доли жиров ГОСТ 29033-91;

• определение массовой доли углеводов ГОСТ Р 52934-2008;

• определение токсичных элементов по ГОСТ 26927-86, ГОСТ 26930-86, ГОСТ 26932-86, ГОСТ 26933-86.

2) Определение показателей качества хлебобулочных изделий согласно ГОСТ:

• определение массовой доли влаги по ГОСТ 21094-75;

• определение кислотности по ГОСТ 5670-96;

• органолептические показатели оценивали с использованием пятибалльной шкалы.

Таблица 1

Показатели качества муки и сухого пророщенного зерна пшеницы

Показатель	Мука пшеничная хлебопекарная в/с			Зерно пшеницы сухое пророщенное измельченное
	проба №1	проба №2	Проба №3
Влажность, %	12,2	14,8	14,6	8,8
Цвет	кремовый оттенок	кремовый оттенок	белый	свойственный пророщенному зерну
Запах	свойственный пшеничной муке, без посторонних запахов, не затхлый, не плесневелый			свойственный пророщенному зерну
Вкус	свойственный пшеничной муке, без посторонних привкусов			свойственный пророщенному зерну
Остаток на сите, %	№43 – 1,6%	№45/50 – 4,0%	№43 – 2,0%	круглое отверстие d=1.5 мм – 4,0%
Число падения, с.	190	328	320	66
Белизна, ед. пр. Р3-БПЛ	-	-	63	-
Клейковина:
Массовая доля сырой клейковины, %	30	28	28	клейковина не отмывается
Общая деформация, ед.пр.ИДК	70	70	65

Пробы сухого пророщенного зерна пшеницы для выявления допустимых сроков годности хранили при температуре 18±3 °С и относительной влажности воздуха 75 % в лабораторных условиях.

Достоверность полученных экспериментальных данных оценивали с использованием приложений Microsoft Excel для Windows ХР и Statistica 6.0.

До закладки опыта зерно подвергалось дополнительной обработке. Оно проходило очистку от минеральных и органических примесей путем промывки в проточной воде, а также от металломагнитных включений с использованием магнита. За основной контролируемый показатель влажного пророщенного зерна приняли наличие зародышевого корешка длиной не более 5 мм у 90 % семян.

Исследования режимов сушки пророщенного зерна пшеницы проводилось в вакуумной сушильной установке с инфракрасными излучателями ВДСУ-2М в интервале температур инфракрасных нагревателей 40-100 °С и при давлении внутри сушильной камеры до 15 кПа (0,2 атм). Температура инфракрасных нагревателей и слоя пророщенной пшеницы контролировалась с помощью медных термопреобразователей сопротивления с кабельным выводом ДТС 014-50М.В3.20/3, установленных соответственно на нагревателях и в центре зернового слоя. Согласно техническим характеристикам, диапазон измерения температур от -50 ºC до +150 ºC, погрешность измерения ±0,25 ºC.

В главе 3 приведены результаты экспериментов и осуществлен их анализ. Основной причиной поиска способов консервации пророщенного зерна была порча продукта в связи с воздействием на него различных факторов внешней среды и жизнедеятельности микроорганизмов. Предлагаемый в работе способ консервации пророщенного зерна предполагает проращивание и сушку осуществлять в одной сушильной камере установки ВДСУ-2М (рис. 2). Преимущества этого очевидны – помимо обеспечения контроля и корректировки температуры в камере во время проращивания, достигается также исключение воздействия внешних факторов, например попадание микроорганизмов из внешней среды, и уменьшение затрат за счет исключения одной транспортной операции из технологического процесса.

Техническая характеристика сушильной установки ВДСУ-2М:

• количество полок – 14 штук

• количество одновременно загружаемых поддонов – 112 штук

• габаритные размеры поддонов – 35х440х540 мм

• полная загрузка сушильной камеры при сушке зерна – 150 кг

• температура инфракрасных нагревателей – от 30 до 120 ºС

• давление внутри сушильной камеры – от 15 до 20 кПа

• установленная мощность – 15кВт.

Получение сухого пророщенного зерна пшеницы осуществляли следующим образом. Отобранные и промытые семена 1 помещали на поддоны 2, расположенные на полках 3 сушильной установки. Толщина слоя высушиваемого материала не превышала 3 см. Далее семена заливали фильтрованной питьевой водой до верхнего уровня слоя (по объему). Процесс проращивания осуществляли в сушильной камере при атмосферном давлении и заканчивали его при появлении у 90 % семян зародышевых корешков длиной не более 5 мм. Затем включали вакуумный насос и инфракрасные нагреватели. В камере устанавливали разряжение 15-20 кПа. Контроль температуры осуществляли с помощью датчиков 5 и 6, установленных соответственно внутри зернового слоя материала 1 и непосредственно на нагревательных элементах 4. В процессе сушки испаряемая из продукта влага конденсировалась на конденсаторных трубах 7 и самотеком сливалась в нижний патрубок 8, а затем в герметичную емкость с мерным стеклом. Фасовку готового к употреблению высушенного пророщенного зерна пшеницы осуществляли в фильтр-пакеты, либо в другую упаковочную тару. Особенностью процесса проращивания является контролируемое его осуществление в самой сушильной установке, что упрощает технологию производства, снижает энерго- и трудозатраты. Проращивание производилось при температуре инфракрасных нагревателей +40 ⁰С, продолжительность процесса составляла 24 часа, при этом температура во всех измеряемых точках зерновой массы увеличивалась с течением времени до +25 ºС. В результате у 95 % зерен были получены зародышевые корешки длиной не более 5 мм. После этого приступали к процессу сушки.

Рис. 2. Схема вакуумной сушильной установки с инфракрасными излучателями ВДСУ-2М

Во время исследований установили влияние температуры инфракрасных нагревателей на температуру зернового слоя. Затем определяли общие закономерности сушки пророщенного зерна пшеницы в вакуумной сушильной установке с инфракрасными нагревателями и провели отработку технологических режимов сушки пророщенного зерна. Известно, что при любом способе сушки можно выделить три периода: период прогрева материала, период постоянной скорости сушки и период падающей скорости сушки. Однако, определение границ этих периодов посредством измерения влажности высушиваемого материала возможно для сушильных установок, работающих при атмосферном давлении, что подтверждают многочисленные исследования, отраженные в литературных источниках. Когда же речь заходит о вакуумных сушильных установках с инфракрасным нагревом, то возникает проблема непрерывного измерения влажности высушиваемого зернового материала при его неподвижном положении в условиях вакуума из-за отсутствия необходимых датчиков. Поэтому в исследованиях вместо влажности зернового слоя измеряли его электрическое сопротивление при помощи специального датчика и строили графики его зависимости от времени сушки. Так как электрическое сопротивление материала пропорционально его влажности, то по построенным графикам этой зависимости можно найти этапы сушки, соответствующие классическим периодам.

Датчик (рис. 3) состоит из двух электродов, разделенных между собой диэлектрическими стойками. Нижний электрод – сплошной, верхний – сетчатый. Сетчатый электрод позволяет беспрепятственно удаляться парам влаги из материала. Датчик устанавливается в пророщенное зерно пшеницы, верхний электрод должен быть полностью закрыт пророщенным зерном. К разъемам на верхнем и нижнем электродах крепятся провода, которые в свою очередь через кабельный разъем выведены из сушильной камеры к измерительному блоку. При изменении влажности высушиваемого слоя пророщенного зерна происходит соответствующее изменение его электрического сопротивления.

В

Сетчатая

пластина

процессе сушки электрическое сопротивление слоя будет увеличиваться пропорционально уменьшению его влажности. При исследовании процесса сушки пророщенного зерна пшеницы устанавливали температуру инфракрасных нагревателей и непрерывно контролировали температуру зернового слоя, а также изменение его активного электрического сопротивления в зависимости от времени сушки R=f (τ). По построенным графикам t=f(τ) и R=f(τ) определяли моменты начала испарения свободной и связанной влаги из высушиваемого пророщенного зерна пшеницы.