Изотермы сорбции пшеничной муки

Сведения о сорбционных свойствах пшеничной мухи основываются на исследованиях, прове­денных, в основном, в 30—40 годах прошлого столетия в небольшом диапазоне температур [1—4]. При этом отсутствуют данные при хранении в услови­ях повышенных температур (таблица).
 

Информация о сорбционных свойствах пшеничной муки различных сортов (высшего, первого, цельнозерновой) также отсутствует. Из литературных источников известно, что в муке сорбционные свойства выражены в большей степени, чем в зерне, так как гигроскопичес­кое равновесие в муке по сравнению с зерном наступа­ет значительно быстрее, как правило, в течение недели, хотя в отдельных опытах продолжительность хранения достигала 36 дней [3]. Большая чувствительность муки к изменению влажности окружающей среды, в отличие от зерна, связана с большей суммарной активной поверхностью и отсутствием макропор.

При проведении во ВНИИЗ исследований по опре­делению сроков безопасного хранения и годности пшеничной муки в различных термовлажностных условиях возникла необходимость дополнительных исследований и обобщения данных по гигроскопичес­ким свойствам пшеничной муки в диапазоне темпе­ратур от 0 до 30 °С.

Цель исследований заключалась в установлении изотерм сорбции пшеничной муки высшего, первого сортов и цельнозерновой при температуре 30 °С и выявлении зависимости равновесной влажности пше­ничной муки от условий хранения в диапазоне отно­сительной влажности воздуха от 40 до 80% и темпера­туры от 0 до 30 °С.

При исследовании изотерм сорбции пшеничной муки использовался статический метод. Образцы пшеничной муки высшего, первого сортов и цельно-зерновой, упакованные в тканевые мешочки по 200 г, помещали на решетку в эксикаторы (ГОСТ 25336—86) с разной концентрацией глицерина в водном раство­ре, что соответствовало разным значениям относи­тельной влажности воздуха в соответствии с ГОСТ 28237-89.

Эксикаторы размещали в двух воздушных термоста­тах марки ТлС.3 вместимостью 0,3 м³ каждый при тем­пературе 30 °С. Показания влажности муки снимали одновременно по всем образцам через 0,5; 1,0 и 1,5 мес. Влажность муки определяли весовым методом по ГОСТ 9404—88 с использованием сушильного шкафа СЭШ-ЗМ. Опыты проведены в диапазоне изменения относительной влажности воздуха от 30 до 98%. Для муки высшего сорта определяли значения кислотного числа жира (КЧЖ) по ГОСТ 31700—2012, количество сырой клейковины и ее качество — по ГОСТ 27839—2013, количество сухой клейковины — по ГОСТ 28797-90.

На рис. 1 приведены изотермы сорбции пшеничной муки и цельнозерновой по результатам исследований и зерна пшеницы по литературным данным [5]. Исход­ная влажность пшеничной муки высшего, первого сортов и цельнозерновой составила 13,5; 14,1; 10,9% соответственно. Пшеничная мука первого и высшего сортов имела очень близкие изотермы сорбции, поэ­тому на рисунке представлены средние значения для этих сортов. Коэффициенты достоверности изотерм равновесной влажности муки пшеничной, цельнозер­новой и зерна составили соответственно R² = 0,9962; 0,9969 и 0,9934.

Как видно из графика, до относительной влажнос­ти воздуха 60—70% равновесное влагосодержание пшеничной муки несколько выше, по сравнению с зерном пшеницы за счет большей активной поверх­ности муки. Однако с дальнейшим увеличением относительной влажности воздуха значение влагосо-держания пшеничной муки продолжает возрастать, но становится меньше, чем у зерна пшеницы. Это совпадает с известными данными [3], указывающими на то, что при высокой относительной влажности воздуха, несмотря на увеличение суммарной актив­ной поверхности муки, зерно, обладая большим количеством капилляров, в большей степени погло­щает влагу за счет сорбции. При этом значение влагосодержания цельнозерновой муки занимает про­межуточное положение между пшеничной мукой и зерном пшеницы.

Для предприятий хлебопродуктов при переработке зерна и хранении муки в большинстве регионов Рос­сии относительная влажность воздуха находится в пределах от 40 до 80%, а температура от 0 до 30 °С. Для этих условий получено уравнение регрессии с использованием наших и известных литературных данных:
W _р= 1,02 + 0,17_j - 0,03Q, (1)
где W — равновесная влажность пшеничной муки, %; j — относительная влажность воздуха, %; Q — темпе­ратура хранения пшеничной муки, °С.
 
 
Коэффициент достоверности этой зависимости составил R²=0,8222. В соответствии с полученным уравнением равновесная влажность пшеничной муки увеличивается с ростом относительной влажности воз­духа и уменьшается с ростом температуры, при этом определяющее значение имеет относительная влаж­ность воздуха.

Изменение равновесной влажности пшеничной муки в зависимости от температуры и относительной влажности воздуха показано на рис. 2.

При хранении пшеничной муки в течение 1,5 мес кислотное число жира, характеризующее продолжи­тельность безопасного хранения, для всех исследуемых сортов муки при температуре 30 °С резко возрастает при относительной влажности воздуха выше 75% (рис. 3). Коэффициент достоверности полученной зависимости R² = 0,9909.

В пшеничной муке высшего сорта определяли коли­чество и качество клейковины. Хранение пшеничной муки при относительной влажности воздуха от 30 до 85% привело к снижению количества сырой клейкови­ны с 28,7 до 26,6%, сухой клейковины — с 11,24 до 9,8%. Качество клейковины определяли по значению ИДК. Исследования показали, что с увеличением относитель­ной влажности воздуха с 65 до 85% клейковина укреп­лялась с 26 до 16 единиц ИДК, а при дальнейшем уве­личении относительной влажности воздуха клейковина стала крошащейся.

Укрепление клейковины связано с увеличением КЧЖ. Влияние свободных жирных кислот на клейковинные белки пшеницы исследовали М. С. Резниченко, Н. П. Козьмина, укрепляющее влияние свободных жир­ных кислот на клейковинные белки пшеницы подтверж­дены и нашими исследованиями [6]. Таким образом, выявлена высокая корреляция (R²= -0,97) изменения КЧЖ пшеничной муки с ИДК клейковины при различ­ных значениях относительной влажности воздуха.

Полученные данные по изменению изотерм сорбции муки пшеничной и цельнозерновой, а также их пока­затели качества были использованы при разработке сроков безопасного хранения и годности пшеничной муки высшего сорта [7].

Проведенные исследования позволили сделать сле­дующие выводы.

1. Получены изотермы сорбции для зерна пшеницы и пшеничной муки различных сортов: высшего, пер­вого и цельнозерновой.
2. На основании полученных результатов исследова­ния и литературных данных проведен регрессион­ный анализ и получена зависимость равновесной влажности муки от температуры и относительной влажности воздуха. Это позволяет рассчитывать равновесную влажность пшеничной муки для типичных условий хранения складских помещений (температура воздуха от 0 до 30 °С; относительная влажность воздуха от 40 до 80%).
3. Изучен характер изменения кислотного числа жира при хранении пшеничной муки в условиях относи­тельной влажности воздуха от 30 до 100% и темпе­ратуре 30 °С через 1,5 мес хранения. Установлено, что кислотное число жира для данной температуры резко возрастает при относительной влажности воз­духа выше 75%.
4. Подтверждена зависимость качества клейковины от кислотного числа жира; коэффициент корреляции между ИДК и КЧЖ составил —0,97.

 
Литература
1. Гинзбург, А. С. Массовлагообменные характеристики пищевых продуктов/А. С. Гинзбург, И. П. Савина. — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. — 280 с.
2.  Никитина, Л. М. Таблицы равновесного удельного влагосодержания и энергии связи влаги с материалом/ Л. М. Никитина. — М.: Госэнергоиздат, 1964. — 175 с.
3. Трисвятский, Л. А. Хранение зерна/Л. А. Трисвятский. — М.: Заготиздат, 1944. — 387 с.
4. Гирш, М. Техника сушки/М. Гирш. — М.: ОНТИ, 1937. - 627 с.
5. Жидко, В. И. Зерносушение и зерносушилки/В. И. Жидко [и др.]. - М.: Колос, 1982. - 27 с.
6. Приезжева, Л. Г. Влияние свободных жирных кислот на физические свойства клейковины при длительном хра­нении пшеничной муки в условиях повышенных темпе­ратур и низкой влажности муки/Л. Г. Приезжева [и др.] // Хлебопродукты. - 2015. - № П. - С. 56-58.
7. Приезжева, Л. Г. Определение сроков хранения и годнос­ти пшеничной муки высшего сорта по величине кислот­ного числа жира для умеренных и повышенных темпера­тур/Л. Г. Приезжева [и др.] // Хлебопродукты. — 2016. — №6.-С. 52-55.
 

---