Влияние режима гидротермической обработки на реологические характеристики зерна кукурузы

чанию процесса) А = 0,0062 м, т. е. чуть более 0,5 см, что опять-таки близко к действительности и подтверждает адекватность модели. Однако в ряде случаев корка оказывается слишком толстой или подгорелой, тогда под конец процесса температуру в камере понижают.

Таким образом, предложенная модель процесса и соответствующие расчетные соотношения позволяют рассчитать время процесса выпечки хлебобулочных изделий, а также оценить толщину образовавшейся за это время корки. Полученные значения времени процесса и величины образовавшейся корки дают возможность оптимизировать параметры процесса выпечки.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. - М.: Атомиздат, 1979. - 416 с.

2. Ауэрман Л.Я. Технология хлебопекарного производства. - СПб.: Профессия, 2002. - 416 с.

3. Гинзбург А.С., Громов М.А., Красовская Г.И. Теплофизические характеристики пищевых продуктов. - М.: ВО «Агро-промиздат», 1990. - 288 с.

4. Бараненко А.В., Куцакова В.Е., Борзенко Е.И., Фролов С.В. Холодильная технология пищевых продуктов. Ч. 1. Теплофизические основы. - СПб.: Гиорд, 2008. - 222 с.

5. Бараненко А.В., Куцакова В.Е., Борзенко Е.И., Фролов С.В. Примеры и задачи по холодильной технологии пищевых продуктов. Ч. 3. Теплофизические основы. - М.: КолосС, 2004. -256 с.

Поступила 19.09.12 г.

CALCULATION OF TIME BAKING BAKERY PRODUCTS DEPENDING ON SIZE AND THICKNESS OF FORMED CRUST

V.E. KUTSAKOVA, S.V. FROLOV, T.V. SHKOTOVA

Saint-Petersburg National Research University of Information Technologies, Mechanics and Optics,

49, Kronverksky blvd., Saint-Petersburg, 197101; e-mail: vekprof@mail.ru

The calculated methods of process kinetics of crust formation of at baking of bakery products and the related regularities allowing to count actually baking time are offered. The developed methods possess generality property and can be used for all types of baked products.

Key words: baking duration of bakery products, crust formation of bakery products, heat conductivity.

663.5:664.784

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА ГИДРОТЕРМИЧЕСКОИ ОБРАБОТКИ НА РЕОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗЕРНА КУКУРУЗЫ

Н.М. КУЗЬМЕНКОВА, Л.Н. КРИКУНОВА

Московский государственный университет пищевых производств,

125080, г. Москва, Волоколамское шоссе, 11; тел.: (499) 158-72-32, электронная почта: nkuzmenkova@bk.ru

На основе исследования влияния процесса пропаривания на реологические характеристики зерна кукурузы разработан режим предобработки зерновки методом гидротермической обработки, позволяющий при рассеве помола снизить потери крахмала, переходящего во фракцию зародыша. Предложенная обработка дает возможность перерабатывать зерно кукурузы по более конкурентной, многопродуктовой схеме.

Ключевые слова: зерно кукурузы, гидротермическая обработка, реологические характеристики, получение этанола.

В спиртовом производстве в последнее время перспективны технологии, основанные на многопродуктовых схемах переработки крахмалсодержащего сырья. Среди них наиболее разработаны и нашли практическое применение комплексные технологии, в которых крахмалсодержащее сырье (зерно) перерабатывается с выработкой этилового спирта и кормопродуктов. При использовании в качестве основного сырья зерна кукурузы наиболее перспективна комплексная технология, позволяющая одновременно получать этиловый спирт и сырье (фракция зародыша) для производства кукурузного масла.

Зерно кукурузы превосходит другие зерновые культуры по содержанию крахмала. Однако его переработка для спиртовой отрасли в связи с особенностями биохимического состава, а именно, повышенным содержанием жира, сопряжена с рядом трудностей. Кроме

того, следует отметить, что крахмал кукурузы, в отличие, к примеру, от пшеничного и ржаного, труднее поддается водно-тепловой и ферментативной обработке. Ранее выявлен характер влияния липидов, которые в биохимическом составе зерна кукурузы занимают до 8%, на свойства крахмалов [1,2]. Липиды уменьшают растворимость зерновых крахмалов, образуя амилоз-но-липидные комплексы. Они понижают набухающую способность зерен крахмала, а следовательно, ухудшают его подготовленность для последующего ферментативного осахаривания. Поэтому традиционно кукурузу на спиртовых заводах перерабатывают по жестким режимам, предусматривающим разваривание замеса при повышенных температурах, что позволяет перевести крахмал в растворимое состояние. Однако при этом одновременно разрушается содержащийся в сырье жир. Этот компонент является потенциальным источником

образования акролеина - примеси, которая может накапливаться в процессе водно-тепловой обработки сырья при подгорании жиров, содержащихся в среде. Он может возникать также вследствие реакций при побочном брожении [3, 4]. Акролеин, будучи непредельным соединением, оказывает влияние на важнейший показатель спирта - окисляемость, тем самым даже в незначительных количествах резко ухудшая его качество и сортность.

Для решения этих проблем может предусматриваться разделение кукурузы на дифференцированные фракции: фракцию, содержащую эндосперм, и фракцию зародыша. В последней концентрируется содержащийся в зерне кукурузы жир.

В промышленности отделение кукурузных зародышей от зерна осуществляется двумя способами:

сухим, применяемым на мельнично-крупяных и пи-щеконцентратных предприятиях;

мокрым, распространенным на крахмало-паточных заводах.

Существуют различные технологические схемы с дежерминаторной (зародышеотделительной) мельницей.

Однако эти технологии в данном виде в спиртовой отрасли неприменимы, поскольку требуют установки большого количества дополнительного оборудования, при этом среды, получаемые при предобработке мокрым способом, нетехнологичны - сильно разбавлены.

В спиртовом производстве при переработке зерна в этанол традиционно используют схемы, предусматривающие сухое дробление зерна с использованием молотковых дробилок либо вальцовых станков. В ряде случаев, к примеру при получении мелкого помола, на предприятиях имеются рассевы, позволяющие внедрить метод ситового разделения сырья на фракции.

В настоящее время в спиртовой отрасли используют узкий круг показателей для оценки исходных свойств зерна, при этом не учитываются его реологические характеристики. С их помощью можно прогнозировать эффективность способов изменения структурно-механических свойств сырья, направленных на снижение прочностных свойств зерновки и уменьшение энергозатрат на дробление и повышение степени измельчения и равномерности получаемого помола.

Как объект дробления зерно является сложным сырьем. Это связано с особенностями его структуры: отдельные анатомические части зерновки имеют различные физические, химические характеристики, обладают присущими им прочностными свойствами [5].

Цель настоящей работы - определение реологических характеристик зерна кукурузы в зависимости от режимов гидротермической обработки (ГТО) сырья, выявление их влияния на процесс разделения полученных фракций с использованием метода ситового анализа, пригодного для внедрения на спиртовых предприятиях.

Объектом исследования был образец фуражного зерна кукурузы урожая 2011 г.

Реологические характеристики исходного и пропаренного зерна кукурузы определяли с использованием структорометра СТ-1.

В работе впервые предпринята попытка оценить влияние процесса ГТО методом горячего кондиционирования на реологические свойства зерновки кукурузы. Были исследованы контрольный образец зерна и опытные образцы 1, 2, 3, 4, подвергнутые пропариванию в течение 1, 3, 5 и 10 мин соответственно. Для получения необходимой точности из образцов отбирали по 10 зерен и производили их замеры по длине, высоте и ширине. Далее для каждого зерна с использованием структорометра определяли значения общей Н1, пластической Н2 и упругой Н3 деформаций. Типичная диаграмма сжатия зерна кукурузы представлена на рис. 1.

Кривая состоит из двух участков: разгружения и нагрузки. При нагружении материала с постоянной скоростью деформации нагрузка (усилие на пуансоне) прирастает неравномерно. В начале процесса скорость изменения усилия значительно меньше, чем в конце. Это свидетельствует о том, что материал ведет себя как нелинейно упругое тело. Особенно это характерно для пористых материалов. В момент остановки нагружения перемещение пуансона (деформация пробы) достигает максимального значения Н1.

При разгрузке пробы и перемещении пуансона с той же скоростью в обратном направлении скорость уменьшения нагрузки практически постоянна, т. е. материал проявляет свойства линейно упругого тела, и только когда нагрузка приближается к значению ^0, модуль упругости резко уменьшается, соответственно увеличивается податливость материала. При полном снятии нагрузки деформация Н2 оказывается не равной нулю, т. е. материал имеет остаточную деформацию, что свидетельствует о проявлении пластических свойств.

Обработка данных структурометра с учетом средней площади единичных зерен кукурузы представлена в таблице. Установлено, что средние значения общей Н1ср и упругой Н3ср деформации характеризуются хорошей сходимостью. Максимальная относительная

Б Р макс

0

Нз Н

Н1

Рис. 1

Таблица

Показатель Общая и упругая деформации (Н^Н^) образцов зерна кукурузы, мм

Контроль 1 2 3 4

Номер повторности

1 1,06/1,00 1,18/0,97 1,31/1,19 1,35/1,29 1,13/1,06

2 1,04/0,99 1,13/0,97 1,22/1,11 1,37/1,23 1,29/1,15

3 1,07/0,90 1,21/0,99 1,23/1,10 1,51/1,31 1,25/1,15

4 1,11/1,06 1,20/1,01 1,37/1,19 1,35/1,18 1,37/1,16

5 1,04/0,93 1,09/1,00 1,29/1,06 1,51/1,22 1,27/1,11

6 0,70/0,90 1,15/0,96 1,30/1,15 1,47/1,38 1,16/1,08

7 1,04/1,02 1,13/1,01 1,29/1,21 1,52/1,36 1,33/1,19

8 0,99/0,97 1,09/0,99 1,34/1,11 1,51/1,26 1,15/1,08

9 0,99/0,89 1,15/1,08 1,27/1,08 1,45/1,29 1,39/1,17

10 1,02/0,91 1,09/1,04 1,39/1,21 1,47/1,36 1,21/1,10

-^1ср/-^3ср 1,03/0,96 1,14/1,00 1,30/1,14 1,45/1,29 1,26/1,13

Максимальная относи-

тельная ошибка а, % 7,8/10,4 6,1/8,0 6,9/7,0 6,9/8,5 10,3/6,2

Интервал варьирования

Я1срШзср с учетом а 0,95-1,11/0,86-1,06 1,07-1,21/0,92-1,08 1,21-1,39/1,06-1,22 1,35-1,55/1,18-1,40 1,13-1,39/1,06

1 3 5

Время пропаривания, мин

Потери крахмала с фракцией зародыша, % от общего содержания в зерне

НЛ, мм -А- Н3, мм

Рис. 2

ошибка а находится на уровне 6-10%. С учетом максимального а установлено, что интервал варьирования данных показателей является значимым для всех исследованных проб.

Показано, что увеличение продолжительности обработки зерна кукурузы паром повышает значения общей и упругой деформаций. Исключение составляют пробы, обработанные в течение 10 мин (образец 4). В них значения общей и упругой деформаций меньше, чем для проб, обработанных в течение 5 мин.

Таким образом, установлена отчетливая связь между реологическими характеристиками зерна и эффективностью процесса выделения из него фракции зародыша. Данные по содержанию крахмала в зерне кукурузы и его дифференцированных фракциях показали, что с увеличением продолжительности процесса и, следовательно, повышением влажности анализируемых проб, снижается содержание крахмала во фракции зародыша. Так, из образца зерна кукурузы, подвергнутого пропариванию в течение 5 мин, как показано ра-

нее [6], получают фракцию зародыша методом ситового анализа с содержанием в ней крахмала в 2 раза меньше по сравнению с контрольным образцом - 19,2 против 37,0%. Сравнение значений общей и упругой деформаций с потерями крахмала при выделении зародыша (рис. 2) свидетельствует, что максимальному значению Н1 и Н3 соответствуют минимальные потери крахмала с выделяемой фракцией зародыша.

Предложенный способ предобработки зерна кукурузы может быть положен в основу многопродуктовой технологии с получением высококачественного этилового спирта и зародыша зерна, легко перерабатываемого в кукурузное масло.

ЛИТЕРАТУРА

1. Андреев Н.Р., Карпов В.Г. Структура, химический состав и технологические признаки основных видов крахмалсодержащего сырья // Хранение и переработка сельхозсырья. - 1999. - №7.-

С.30-33.

2. Северина Е.С. Биохимия. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2003. - 784 с.

3. Козьмина Н.П. Биохимия зерна и продуктов его переработки. - М.: Колос, 1976. - 375 с.

4. Нечаев А.П., Сандлер Ж.Я. Липиды зерна. - М.: Колос, 1975. - С. 187.

5. Крикунова Л.Н., Журба О.С. Реологические исследования - научно-технические основы решения задач спиртовой отрасли // Прогрессивные технологии и современное оборудование - важнейшие составляющие успеха экономического развития предприятий спиртовой и ликероводочной пром-сти. - М.: Пищепромиздат, 2003. - С. 43^7.

6. Крикунова Л.Н., Кузьменкова Н.М., Гернет М.В. Исследование процесса предобработки зерна кукурузы на основе метода гидротермической обработки // Техника и технология пищевых производств. - 2011. - № 4. - С. 43-47.

Поступила 12.03.12 г.

INFLUENCE OF HYDROTHERMAL PROCESSING MODE ON RHEOLOGICAL CHARACTERISTICS OF MAIZE GRAIN

N.M. KUZMENKOVA, L.N. KRIKUNOVA

Moscow State University of Food Production,

11, Volokolamskoye shosse, Moscow, 125080; ph.: (499) 158-72-32, e-mail: nkuzmenkova@bk.ru

On basis of research of steaming influence upon rheological characteristics of maize grain the conditions of com seed preprocessing using hydrothermal treatment method was developed. The conditions allow to reduce wastage of starch which transforms into foetus fraction in process of grinded seed dissemination. The treatment method described gives a possibility to process maize seed through a more competitive multi-product scheme.

Key words: maize grain, hydrothermal treatment, rheological characteristics, ethanol receiving.

[637.66:591.111.1]:66.047

ПОДБОР РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ПРИ СУБЛИМАЦИОННОЙ СУШКЕ ПЛАЗМЫ КРОВИ

Д.Е. ФЕДОРОВ, В.А. ЕРМОЛАЕВ

Кемеровский технологический институт пищевой промышленности,

650056, г. Кемерово, б-р Строителей, 47; тел.: (384) 273-40-40

Проведены исследования сублимационной сушки плазмы свиной крови с подбором параметров предварительной заморозки, температуры в камере и толщины слоя. На основе полученных результатов установлены рациональные параметры режима сушки плазмы крови.

Ключевые слова: плазма крови, сублимационная сушка, сохранность белка, обезвоживание продукта.

Переработка и рациональное использование вторичного сырья - существенная проблема мясной промышленности. Одним из видов такого сырья является кровь убойных животных, характеризующаяся высокой пищевой и биологической ценностью. В промышленном производстве она подвергается разделению на плазму и форменные элементы, выход которых определяется видом животного [1]. Наибольшую ценность представляет плазма крови, включающая широкий диапазон ферментов, гормонов, аминокислот и большое число белков, обладающих индивидуальными свойствами и функциями, благодаря чему плазма крови широко используется в пищевой и фармацевтической промышленности.

Химический состав плазмы крови различных видов животных приведен в таблице [1, 2]. Наибольшим со-

Таблица

Содержание в плазме крови, г/л

Показатель Крупный рогатый скот Мелкий рогатый скот Свиньи

Вода 913,6 917,4 917,6

Белки: 72,5 67,5 87,7

альбумины 36,8 35,5 48,2

глобулины 29,6 27,8 32,3

фибриноген 6,1 4,3 7,2

Углеводы 1,05 1,06 1,21

Липидные компоненты 3,84 3,94 3,8

Общий фосфор 0,24 0,23 0,20

В том числе неорганический 0,08 0,07 0,05

Минеральные вещества 8,42 8,42 8,31

держанием белков и углеводов характеризуется кровь свиней, что обусловливает ее применение в мясной, молочной, кондитерской и комбикормовой отраслях.

Разработано достаточно много способов консервирования плазмы крови для ее длительного хранения, а также ввиду технологических причин. Наиболее перспективен метод сублимационной сушки, основанный на удалении влаги ниже тройной точки воды. Главным его преимуществом является высокая сохранность биологически ценных свойств обезвоживаемого продукта: степень сохранности белка составляет 90-95%. Для сравнения, при аэрозольной сушке этот показатель не превышает 70-80%. При этом на качество лиофили-зированного продукта оказывают влияние многие факторы, в том числе режимы сушки, подбор которых должен основываться на индивидуальных свойствах продукта.

Цель настоящей работы - подбор рациональных параметров и режимов сублимационной сушки плазмы крови: толщины высушиваемого слоя, наличия или отсутствия предварительной заморозки, температуры в камере.

Объектом исследования была плазма свиной крови, полученная методом центрифугирования. Сублимационную сушку проводили в лиофильной установке Иней-6М при давлении 10-30 Па и температуре десублиматора -35°С.

Для регистрации температуры использовали термодатчики TC 1047A, сигнал с которых подавался через АЦП L Card E-154 на компьютер, где обрабатывался с помощью программы Excel. Содержание общего белка