Высокотемпературная микронизация зерна Белого люпина
Белый люпин высокобелковая зернобобовая культура способная стать альтернативой (хотя бы частично) сое, в первую очередь в кормопроизводсте. [1].
Для повышения питательной ценности бобовые культуры перед скармливанием подвергают термообработке. Предложено много методов - обжаривание, пропаривание, экструдирование, микронизация (ВТМ) и т.п. [2]. В любом случае процесс связан с повышением температуры продукта в некотором интервале времени. По вопросу эффективности термообработки существует два мнения.
В качестве аргументов против термообработки приводятся следующие соображения:
- Тепловое воздействие (тем более с большой температурной экспозицией) приводит к разрушению ряда аминокислот.
- Частично инактивируется витаминный комплекс.
- Появляются дополнительные затраты.
Гораздо больше аргументов за термообработку:
- Умеренная денатурация белка способствует более эффективному его усвоению у некоторых групп животных и птицы.
- Термообработка снижает растворимость белка, т.е. формирует т.н. «защищенный» белок с улучшенным показателем НРП (не растворяющийся в рубце протеин), что повышает эффективность его использования в рационах жвачных животных.
- Тепловое воздействие на углеводный комплекс способствует деструкции его компонент на более легко усвояемые формы.
- Имеет место обеззараживание семян.
- Наблюдается частичная инактивация антипитательных веществ, в частности, алкалоидов в люпине (до 50%).
- Улучшается вкус и запах, вследствие чего - поедаемость корма.
В конечном итоге, вопрос об эффективности использования термообработанного люпина в кормопроизводстве должен решаться зоотехниками по результатам сравнительных экспериментов в кормлении животных.
На малых и средних предприятий для нагрева зерна представляет интерес метод высокотемпературной микронизации (ВТМ) [3].
В результате нагрева влага в зернопродуктах переходит в парообразное состояние, резко повышается внутреннее давление, вследствие чего зернопродукт частично обезвоживается, вспучивается, изменяются его органолептические, физико-химические и технологические свойства, повышается питательная ценность.
Основными факторами, определяющими показатели процесса ИК нагрева, являются исходная влажность, облученность, температура среды в зоне обработки. В промышленных ВТМ установках оперативное изменение облученности и температуры в зоне обработке не предусматривается и на показатели качества продукта в основном оказывает влияние вариация исходной влажности.
В лабораторных условиях на установке с ИК излучателями типа КГТ-220-1000 были проведены оценки такого влияния на зависимость температуры нагрева зерна белого люпина сорта «Дега» и влагопотери от времени нагрева. Облученность оценивалась расчетным путем по специально разработанной программе (в среде Mathematica 7) [3]. Температура среды и зерна контролировались термопарным термометром.
На рис.1 приведены зависимости приращения относительной температуры (АТ/100) при ИК нагреве белого люпина от времени нагрева при различной исходной влажности.
Как видно из рис.1, в данном случае, можно говорить о инвариантности зависимости AT(t) к изменению влажности. В качестве модели может быть успешно использована зависимость вида
К0 - эмпирический коэффициент.
В данном случае К0 = 142.8, Кt = 0,0149, квадрат коэффициента парной корреляции 0.995.
Для текущей влажности влияние носит более сложный характер. На рис.2 даны графики зависимости относительной влагопотери (?m/m0, где ?m - изменение массы навески, m0 - исходное содержание влаги в навеске) от времени нагрева. Следует отметить ускоренную влагопотерю в начальный период нагрева для зерна исходной влажностью более 10% при том, что приращение средней температуры в этот период еще не значительно. Учитывая, что у люпина довольно толстая оболочка (0,2 мм), данный эффект можно объяснить ее ускоренным обезвоживание в результате быстрого нагрева за счет интенсивного поглощения ИК излучения на поверхности.
Выводы
В зависимости от сочетания облученности, температуры среды и влажности зерна процесс ИК нагрева может сопровождаться рядом внешних эффектов:
- вспучиванием зерна,
- растрескиванием оболочки, сопровождаемым характерным звуковым потрескиванием,
- потемнением поверхности зерна, что и является естественным пределом процесса нагрева.
Кроме того, отмечено аномальное поведение зависимости «температура-время» при высоких температурах - прекращается рост температуры зерна, более того, температура даже снижается. В этот момент и слышно характерное потрескивание. Эти явления можно связать с деструкцией зерна под действием внутреннего избыточного давления, образованием открытых трещин и адиабатическим расширением парогазовой смеси.
При интенсивном облучении, что и имеет место при ИК термообработке, длительность процесса нагрева ограничивается началом потемнения и обугливания зерна. Отмечена инвариантность зависимостей температуры от времени к влажности, что было отмечено и для сои.
Литература
1. Цыгуткин А.С, Зверев С.В. Белый люпин как сельскохозяйственная культура // Хранение и переработка зерна, 2014, №4.
2. Зверев С.В., Сесикашвили О.Ш., Буллах Ю.Г. Соя. Свойства. Термообработка. Использование. - Кутаиси: Из-во гос. университета Акакия Церетели, 2013.
3. Зверев С.В. Высокотемпературная микронизация в производстве зернопродуктов. - М.: ДеЛи принт, 2009.- 222 с.
4. Лигидов В.А. Повышение эффективности микронизатора с поперечно расположенными линейными инфракрасными излучателями при обработки зерна и круп: Дисс... канд. технических наук. - М.: МГУПП, 2006.
5. Козин Е.В. Термоактивируемые процессы при высокотемпературной микронизации бобов сои и крупы перловой и пшенной: Дисс... канд. технических наук. - М.: МГУПП, 201 1.
Зверев С.В., ФГБНУ «ВНИИЗ», Москва
Сесикашвили О., Государственный Университет Акакия Церетели, Кутаиси
Статья опубликована:
Инновационные технологии производства продуктов питания функционального назначения: Сборник докладов Международной научно-практической конференции, апрель. – Кутаиси, 2015. – С.464-466.