Способ определения сроков годности зерна
METHOD FOR DETERMINING SHELF LIFE OF GRAIN

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для ускоренного определения сроков годности партий зерна, а именно пшеницы и ржи.
Срок годности пищевого продукта определяется как период, по истечении которого продукт считается непригодным для использования по назначению (ГОСТ Р 51074-2003). Продукты пищевые. Информация для потребителя. Общие требования. - М.: Стандартинформ, 2006. - С. 2).
Известен способ установления сроков годности для продукции длительного хранения в соответствии с Методическими указаниями МУК 4.2.1847-04 «Санитарно-гигиеническая оценка обоснования сроков годности и условий хранения пищевых продуктов». Согласно данному способу в течение всего срока хранения продукта при температуре, установленной в нормативно-технической документации, проводят стандартные испытания продукции по органолептическим, химическим, физико-химическим и микробиологическим показателям. Основным критерием для обоснования сроков годности продукции является отсутствие отрицательной динамики всего комплекса изучаемых в соответствии с программой показателей в образцах от всех исследованных партий.
Недостатком известного способа является высокая продолжительность процесса, так как срок хранения сухого зерна может достигать нескольких лет, а также трудоемкость в связи с тем, что необходимо определять значительное количество показателей качества.
Известен способ определения срока годности пищевых продуктов, заключающийся в том, что проводят исследование образцов пищевого продукта, изучают показатели окислительной порчи жировых компонентов пищевого продукта и по полученным данным определяют срок годности пищевого продукта. В качестве показателей окислительной порчи жирового компонента пищевого продукта определяют содержание альдегидов и/или кетонов в образце пищевого продукта, а время, оставшееся до истечения срока годности пищевого продукта, определяют по кинетическому уравнению реакции окисления жира. Содержание альдегидов и/или кетонов может быть определено фотометрически, используя групповой агент - тиобарбитуровую кислоту в неводной среде, а также для фотометрического определения может быть использовано электромагнитное излучение с длиной волны 350-450 нм. В качестве контрольной пробы используют изопропиловый спирт. Дополнительно определяют общую скорость реакции окисления жира в пищевом продукте при заданной температуре хранения и время, оставшееся до истечения срока годности проверяемого продукта при заданной температуре его хранения (Патент РФ 2192005, С2, 27.10.2002).
Недостатком указанного способа является трудоемкость, т.к. способ содержит сложный набор экспериментов по моделированию сроков хранения, кроме того, порядок реакций определен только по молочному жиру. При этом способ предназначен для определения времени, оставшегося до истечения срока годности, который зависит от условий хранения.
Известен способ определения ресурса срока годности пищевых продуктов, включающий экстрагирование жира из продукта, измерение его времени индукции, определение по эталонной кривой методом интерполяции соответствующий, значению времени индукции, истекший срок хранения и вычисление ресурса срока годности, как разности между установленным сроком годности и истекшим сроком хранения (Патент РФ 2732595, С1, 21.09.2020).
Недостаток этого способа заключается в том, что способ содержит сложный процесс выделения жира из продукта, получения эталонной кривой по периоду индукции и позволяет определять только ресурс срока годности молочных продуктов, а не весь срок годности. Применяется для определения ресурса на этапах хранения.
Известен способ определения срока годности рыбных консервов, включающий термическое старение рыбных консервов с последующей математической обработкой результатов и установлением зависимостей показателей старения от времени и температуры с расчетом прогнозной продолжительности хранения. В качестве параметров старения используют органолептическую оценку в баллах и химические показатели качества: кислотное число жира и общее содержание сульфгидрильных групп. В качестве срока годности выбирают наименьшее из значений величин прогнозных продолжительностей хранения, установленных по достижению заданных критических величин каждого из упомянутых показателей качества (Патент РФ 2265838, С2, 10.12.2005).
Недостатком указанного способа является невозможность его применения для определения сроков годности партий зерна (пшеницы и ржи), т.к. применяемые показатели качества для расчета сроков годности относятся к рыбным консервам.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ определения срока годности рыбных консервов, характеризующийся тем, что натуральные рыбные консервы хранят при температуре 30-55°С, периодически определяя органолептические показатели по балльной системе, кислотное число жира и содержание амино-аммиачного азота, при этом используют образцы не менее чем из трех партий рыбных консервов одного наименования, а органолептическую оценку проводят после получения положительных результатов микробиологических испытаний не менее чем по двум банкам, на основании полученных результатов расчетным путем по программе "Резерв-прогноз" определяют предполагаемый срок годности при любой температуре хранения, который корректируют с учетом коэффициента резерва путем деления предполагаемого срока годности на 1,15. (Патент РФ 2688917, С2, 23.05.2019).
Недостаток данного способа заключается в том, что применяемые показатели качества и их допустимые нормативы для расчета сроков годности относятся к рыбным консервам и не могут быть использованы для определения срока хранения партий зерна.
Каждый год качество собранной пшеницы и ржи меняется, следовательно, сроки хранения каждой партии зерна различны. Поскольку зерно является продутом длительного хранения, а сроки годности на пшеницу и рожь стандартом не установлены, то на протяжении всего периода хранения отдельных партий зерна возникает необходимость контроля их качества по всем стандартным показателям. Партию зерна снимают с хранения, если значение хотя бы одного из показателей превышает норму. При этом сроки хранения отдельных партий достигают 4-6 лет и более.
Задача изобретения заключается в создании ускоренного способа определения сроков годности зерна, позволяющего установить срок годности для каждой партии зерна при заданной температуре хранения.
Техническим результатом изобретения является сокращение длительности и снижение трудоемкости способа определения срока годности зерна.
Указанный технический результат достигается тем, что способ определения срока годности зерна включает хранение зерна при температуре 20-40°С, периодически определяя кислотное число жира, при этом используют образцы не менее чем из трех партий зерна одной культуры. На основании полученных результатов расчетным путем по программе "Резерв-прогноз" определяют предполагаемый срок годности при любой температуре хранения, учитывая, что предельно-допустимое значение кислотного числа жира составляет: для пшеницы - 25 мг КОН/г жира, для ржи - 23 мг КОН/г жира.
Способ осуществляется следующим образом.
Отбирают пробу зерна по стандартной методике. Затем отобранные пробы анализируют на соответствие действующей нормативной документации. Исследования проводят только на тех образцах зерна, которые по всем показателям соответствуют требованиям нормативной документации.
Образцы зерна в процессе испытаний оценивают по изменению характерного показателя старения, в качестве которого выбирают кислотное число жира.
Экспериментально установлено, что по показателю кислотное число жира получены наиболее достоверные данные в исследовании по ускоренному старению при повышенных температурах для расчета предполагаемых сроков годности пшеницы и ржи.
В образцах зерна определяют исходное значение кислотного числа жира, оцениваемый стандартным физико-химическим методом, например, по ГОСТ 31700-2012.
Образцы зерна помещают на хранение в термостаты и проводят ускоренное старение при температурах в диапазоне от 20 до 40°С с интервалами между температурами испытаний 10°С. Для проведения эксперимента по ускоренному старению зерна используют не менее трех температур для получения скорости изменения показателей и построения кривой прогноза.
Образцы хранят при следующих температурах:
20°С - реальная температура хранения в элеваторах и складах;
30°С - наибольшая фактическая температура хранения зерна в южном регионе в летний период;
40°С - повышенная температура хранения.
При температуре испытания ниже (минимальной) 20°С скорость изменения показателей качества зерна практически равна скорости при стандартных условиях хранения (от 10 до 15°С) и требуемое сокращение времени эксперимента не достигается. При температурах выше (максимальной) 40°С меняется механизм и кинетика процессов старения, что не позволяет интегрировать полученные результаты в область стандартных температур.
Образцы зерна в количестве, необходимом для определения кислотного числа жира из расчета на три средние пробы, периодически вынимают из термостатов, охлаждают до комнатной температуры и исследуют кислотное число жира.
Значения кислотного числа жира определяют с периодичностью 30 суток. Для расчета прогноза срока годности должно быть не менее 8-10 точек контроля при трех температурах.
Для расчета прогноза сроков годности зерна опытным путем установлены допустимые нормативы (прогнозируемый уровень качества) по кислотному числу жира: для пшеницы - не более 25 мг КОН/г, для ржи - не более 23 мг КОН/г. Превышение установленных значений по кислотному числу жира свидетельствует о недоброкачественности зерна.
Расчетным путем по программе «Резерв-Прогноз» (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ «Резерв-Прогноз» (П) №20166164789 от 14.06.2016 г) на основании результатов эксперимента определяется предполагаемый срок годности при любой температуре хранения. Выбранная температура хранения закладывается в программу.
Алгоритм расчета прогнозирования предполагаемых сроков годности по программе «Резерв-Прогноз (П)».
На листе «Исходная информация» заполняют экспериментальные данные:
Температуру хранения (t);
Продолжительность хранения (Т);
Уровень качества (Qэ).
Программа автоматически определяет взаимосвязь между временем хранения Т и уровнем качества Qэ. Предполагаем линейную зависимость, следовательно, необходимо рассчитать коэффициент, определяющий угол наклона линии линейной регрессии
где Qп - прогнозируемый уровень качества кислотного числа жира;
Т - продолжительность хранения (дни);
Qи - исходный уровень качества кислотного числа жира;
k - температурный коэффициент.
Из формулы (1) получено:
Откуда:
Коэффициент k - отрицательное число, так как показатель со временем снижается, и положительное, если показатель со временем увеличивается.
Определяют  для каждой температуры, предполагаемая зависимость имеет вид:
где К- температура в град Кельвина
а и b - коэффициенты линейной регрессии.
На листе «Экспериментальные данные» сравнивают прогнозное значение уровня качества Qп с экспериментальным Qэ.
На листе «график температурного коэффициента» для каждого показателя определяют взаимосвязь между температурой t и температурным коэффициентом k.
На листе «Результат» получают прогноз срока годности в зависимости от температуры и известного норматива контролируемого показателя:
дней
мес.
год.
- для этого в графе (t) подставляют необходимую температуру, при которой будет храниться зерно, в графе (Qп) предельно-допустимое значение кислотного числа жира, и в графах Т, Т, Т получаем предполагаемый срок годности в днях, месяцах с пересчетом на годы.
Дополнительно по экспериментальным данным программа «Резерв-Прогноз (П)» позволяет:
- получить прогноз изменения контролируемого показателя при известной температуре и продолжительности хранения;
- определить температуру, при которой произойдет известное изменение контролируемого показателя за известное время.
Способ поясняется на следующих примерах.
Пример 1. Из партии пшеницы отбирают пробу зерна, в которой определяют исходное значение кислотного числа жира, которое не должно превышать 14,0 мг КОН/г жира, образцы зерна помещают в термостат и хранят при температурах 20°С, 30°С и 40°С. В период хранения определяют значения кислотного числа жира в течение 240 суток с периодичностью 30 суток.
Результаты эксперимента вводят в программу «Резерв-Прогноз (П)», по которой расчетным путем на основании экспериментальных данных определяется предполагаемый срок годности при любой температуре хранения.
Для этого на листе «Исходная информация» заполняют таблицы, в которых указывают экспериментальные данные уровня качества кислотного числа жира (Qэ) для каждого температурного режима (t) на этапах хранения (Т) (таблица 1).
На листе «Экспериментальные данные» сравнивают прогнозное значение уровня качества Qп с экспериментальным Qэ.
На листе «график температурного коэффициента» для каждого показателя определяют взаимосвязь между температурой t и температурным коэффициентом к.
дней
мес
год
На листе «Результат» получают прогноз срока годности в зависимости от температуры и известного норматива контролируемого показателя: - для этого в графе (t) подставляют необходимую температуру, при которой будут храниться консервы, в графе (Qп) предельно-допустимое значение этого показателя, и в графах Т, Т, Т получают предполагаемый срок годности в днях, месяцах с пересчетом на годы (таблица 2).
Для исследуемой партии пшеницы для расчета выбрана температура 15°С, предельно-допустимое значение кислотного числа жира (Qп) составляет 25 мг КОН/г жира.
Таблица 2 - Расчет прогноза сроков годности пшеницы по показателю кислотное число жира, если известно исходное качество, температура хранения и конечное качество
Таким образом определено, что при исходном уровне качества кислотного числа жира 14,0 мг КОН/г жира и уровне качества в конце срока хранения - 25 мг КОН/г жира, предполагаемый расчетный срок хранения зерна пшеницы при температуре 15°С составляет 88,65 месяцев или 7,3 лет.
Изобретение позволяет существенно сократить продолжительность процесса определения сроков годности зерна с 4-7 лет до 8 мес. и снизить его трудоемкость.