Способ термической обработки зерна пшеницы, поврежденной клопом-черепашкой
Изобретение относится к послеуборочной обработке зерна. Способ предусматривает увлажнение зерна до влажности 15-19,4%. После увлажнения формируют партию поврежденного зерна массой не менее 50 т, проводят обработку тепловоздушной смесью в течение 1,5-5 секунд, обеспечивая нагрев зерна до температуры 55-75°С, и охлаждают зерно до температуры, равной температуре окружающей среды. Изобретение позволит повысить качество поврежденного зерна. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к послеуборочной обработке урожая пшеницы, поврежденного клопом-черепашкой.
В южных районах страны, в Поволжье, а в последние годы и в лесостепной зоне России все большее распространение получает поражение зерна вредным клопом-черепашкой. Это приводит к резкому ухудшению хлебопекарных свойств зерна пшеницы.
Клоп-черепашка - насекомое с наружным типом пищеварения. Взрослая особь появляется в начале молочной или в восковую спелость зерна пшеницы в зависимости от погодных условий. Повреждение взрослыми особями зерна пшеницы в восковую и особенно в полную спелость приводит к ухудшению качества зерна и, в первую очередь, к снижению клейковинных белков. Клоп-черепашка, прокалывая своим хоботком оболочку зерна, вводит в центр зерновки около зародыша жидкость, содержащую очень сильные ферменты, типа триптазы с оптимумом действия при слабощелочной реакции. Введенные клопом-черепашкой ферменты остаются в зерне и надолго сохраняют активность. В процессе хранения зерна в зернохранилищах триптаза осуществляет свое негативное действие, разрушая белок, содержащийся в эндосперме зерна пшеницы, что приводит к ухудшению технологических характеристик зерна, и как следствие, к снижению товарного спроса на поврежденное зерно.
Если из муки, полученной из такого зерна, начинают месить тесто, ферменты активизируются, и начинается бурный процесс расщепления белковых молекул. В результате клейковина теряет свои упругоэластичные свойства, становится липкой, тянущейся; приобретает серый или темно-серый цвет. Что касается физических свойств теста, то они резко ухудшаются с увеличением показателей на приборах ИДК-2 или ИДК-3. То же происходит и с качеством хлеба. Хлеб, выпеченный из зерна с показаниями ИДК свыше 103 ед., не отвечает требованиям стандарта по объемному выходу хлеба (ниже 300 см3) или по формоустойчивости (ниже 0,30). Выпеченный хлеб получается малого объема и малой пористости, плотным, с поверхностью, покрытой мелкими трещинами, невкусным.
Полученные ВНИИЗом данные подтвердили ранее проведенные исследования, что зерно с наличием зерен, поврежденных клопом-черепашкой, свыше 3% непригодно для выпечки хлеба (качество клейковины III гр.). Одновременно было установлено, что число поврежденных зерен в пробе не характеризует хлебопекарные свойства. Таким показателем является качество клейковины, определяемое на приборе ИДК, который коррелирует с результатами пробной лабораторной выпечки хлеба.
Расслабление клейковины и резкое ухудшение ее физических свойств является результатом изменений белково-протеиназного комплекса. При этом содержание в зерне общего и белкового азота резко снижается и возрастает содержание водорастворимых азотистых веществ, а также резко повышается протеолитическая активность зерна. Дезагрегирующие клейковину протеолитические ферменты клопа-черепашки затрагивают и ее сульфгидрильно-дисульфидную систему, что ведет к расслаблению клейковины. Установлено, что у зерна, поврежденного клопом-черепашкой, увеличивается в 3,5 раза протеолитическая активность (138,5% против 45-39% в нормальном зерне); в 1,5 раза повышается содержание свободных аминокислот.
Изменяется состав белка: снижается содержание клейковинных белков - 69 против 88% - в нормальном зерне, что связано с торможением синтеза клейковинных белков и, в первую очередь, глютенина: его в 4 раза меньше, чем в нормальном зерне.
Протеолитическая активность увеличивается тем выше, чем в более позднюю фазу произошло повреждение зерна клопом-черепашкой. Кроме того, у зерна, поврежденного клопом-черепашкой, резко повышается микробиологическая обсемененность, снижается всхожесть. Сильная пшеница при содержании 3 - 4% поврежденных зерен переходит в группу слабой (источник приведенных сведений - см. http://rc.msu.ru/grain/ HANDBOOK/Factors.html, 26.12.1997).
С клопом-черепашкой традиционно борются агротехническими мероприятиями, то есть обработкой полей против личинок и против перезимовавших взрослых насекомых химическими препаратами (в частности, с помощью инсектицида “Кинмикс” и др.).
Методами борьбы с ухудшением технологических характеристик муки, полученной из зерна пшеницы, пораженного клопом-черепашкой, является применение улучшителей муки (например, “Суневит”), которые, снижая протеолитическую активность муки, благоприятно воздействует на хлебопекарные свойства пшеничной муки, вырабатываемой из зерна, поврежденного клопом-черепашкой.
Аналогов, в которых была бы описана обработка зерна пшеницы, позволяющая обеспечить стабильные технологические характеристики зерна при хранении, несмотря на повреждение его клопом-черепашкой, в уровне техники не обнаружено.
Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является исключение разрушения белка, содержащегося в эндосперме зерна пшеницы, пораженного клопом-черепашкой, в процессе хранения зерна.
Поставленная задача решается за счет того, что увлажняют зерно до влажности 15-19,4%, после увлажнения формируют партию поврежденного зерна массой не менее 50 т, проводят обработку тепловоздушной смесью в течение 1,5-5 секунд, обеспечивая нагрев зерна до температуры 55-75°С, и охлаждают зерно до температуры, равной температуре окружающей среды.
Температура тепловоздушной смеси предпочтительно находится в диапазоне от 450 до 600°С.
Обработанное зерно с температурой, равной температуре окружающей среды, как правило, подают в накопительную емкость для последующего хранения зерна.
Техническим результатом от использования изобретения является получение зерна, которое может длительно сохранять свои технологические характеристики при хранении, несмотря на повреждение его клопом-черепашкой, что обеспечивается нагревом зерна до температуры, при которой происходит коагуляция белка и нейтрализация протеолитического фермента триптазы.
Предлагаемый способ заключается в следующем.
Зерно, поврежденное клопом-черепашкой, увлажняют до влажности 15-19,4% и формируют из увлажненного зерна партию массой не менее 50 т, после чего в течение 1,5-5 секунд проводят обработку тепловоздушной смесью, температура которой находится в диапазоне от 450 до 600°С. Зерно при этом должно нагреваться до температуры 55-75°С. Затем равномерно распределяют зерно и тепловоздушную смесь с последующим доведением температуры зерна до величины, равной температуре окружающей среды.
Обработанное зерно с температурой, равной температуре окружающей среды, подают в накопительную емкость для последующего хранения зерна.
Пример реализации способа. Обработка зерна производилась, чтобы улучшить технологический (качественный) показатель зерна от третьей до второй группы ИДК.
При осуществлении способа была использована зерносушилка марки ДСП-32, снабженная вентилятором высокого давления, пневмотрубой с питателем, сепаратором с грузовым клапаном и накопительным бункером.
Для тепловой обработки зерна был использован пневматический теплообменный аппарат с температурой теплоносителя до 600°С. Продолжительность контакта зерна с теплоносителем 2-3 секунды.
Проводилась обработка трех образцов зерна - с повреждением клопом-черепашкой 6%, 10% и 14% (образцы №1, №2 и №3 соответственно).
Исходная влажность зерна до термообработки (W1) составляла:
Для образца №1 W11=10,8%;
Для образца №2 W12=12,4%;
Для образца №3 W13=11,4%.
Каждый из образцов был увлажнен до приблизительно W=19%.
Далее с каждым из трех увлажненных образцов были проведены по четыре опыта, в процессе которых они были подвержены термической обработке при четырех температурных режимах - при максимальной температуре сушки 55°С, 60°С, 65°С, 70°С, чтобы получить в результате влажность W около 13,5%.
Фактически полученные показатели влажности для увлажненных образцов №1, №2 и №3 (W1 - до сушки, W2 - после сушки), а также количество клейковины (К1 - до сушки, К2 - после сушки) и показатель ИДК (ИДК1 - до сушки, ИДК2 - после сушки) приведены ниже.
| Образец №1 | Образец №2 | Образец №3 | |
| Режим сушки при 55°С | |||
| до | W11=19,0% | W12=19,4% | W13=19,2% |
| K11=24,8% | K12=18,6% | K13=0,00% | |
| ИДК11=105% | ИДК12=110% | ИДК13=0,00% | |
| после | W21=13,4% | W22=13,2% | W23=13,6%. |
| K21=21,0% | К22=17,4% | К23=4,20% | |
| ИДК21=100% | ИДК22=105% | ИДК23=120% | |
| Режим сушки при 60°С | |||
| до | W11=19,2% | W12=19,4% | W13=19,2% |
| K11=24,8% | K12=18,6% | K13=0,00% | |
| ИДК11=105% | ИДК12=110% | ИДК13=0,00% | |
| после | W21=13,9% | W22=13,2% | W23=13,0%. |
| K21=24,2% | К22=16,8% | К23=3,60% | |
| ИДК21=100% | ИДК22=100% | ИДК23=120% | |
| Режим сушки при 65°С | |||
| до | W11=19,0% | W12=19,4% | W13=19,2% |
| K11=24,8% | K12=13,6% | K13=0,00% | |
| ИДК11=105% | ИДК12=110% | ИДК13=0,00% | |
| после | W21=13,0% | W22=12,8% | W23=13,2% |
| K21=24,0% | К22=18,2% | К23=4,0% | |
| ИДК21=95% | ИДК22=100% | ИДК23=115% | |
| Режим сушки при 70°С | |||
| до | W11=19,6% | W12=19,4% | W13=19,8% |
| K11=24,8% | K12=18,6% | K13=0,00% | |
| ИДК11=105% | ИДК12=110% | ИДК13=0,00% | |
| после | W21=13,4% | W22=13,6% | W23=13,2%. |
| K21=24,0% | K22=48,2% | K23=3,6% | |
| ИДК21=95% | ИДК22=100% | ИДК23=115% |
Результаты, полученные при обработке производственной партии зерна, сведены в таблицу 1.
В таблице 2 приведены количественные и качественные характеристики зерна пшеницы до и после применения предлагаемого способа термической обработки зерна.
При проведении испытаний количество и качество клейковины определялось в соответствии с ГОСТ 13586 “Зерно. Методы определения сорной и зерновой примесей с применением анализатора “У1-ЕАЗ”, стекловидность в соответствии с ГОСТ 10987 “Зерно. Методы определения стекловидности.
Как следует из таблицы 2, зерно в результате тепловой обработки было доведено до стойкого состояния с улучшением качественных характеристик зерна по ИДК и клейковине. При этом удалось улучшить мукомольные и хлебопекарские достоинства зерна пшеницы и муки, выработанной из экспериментальных образцов.
| Таблица 1 | ||
| ХАРАКТЕРИСТИКА ЗЕРНА И ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ | ЗНАЧЕНИЯ | |
| Тип | Смесь типов | |
| Класс | 5-3 класс | |
| Район произрастания | ЦЧР (центральный черноземный район) | |
| Стекловидность | 40-50% | |
| Содержание сорной примеси | 2-4% | |
| зерновой примеси | 2-5% | |
| Степень поражения зерна клопом-черепашкой | 2-5% | |
| Влажность зерна | до сушки | 12,0-14,5% |
| после сушки | 13,5-14,0% | |
| Увлажнение зерна | 16,5-17,5% | |
| Температура зерна | до сушки | 18-24°С |
| после сушки | 24-28°С | |
| Количество клейковины | до сушкипосле сушки | 5-25% |
| 10-25% | ||
| Качество клейковины | до сушки | 120-90 ед. |
| после сушки | 80-100 ед. | |
| Максимальная температура нагрева зерна | 65-70°С | |
| Продолжительность контакта зерна с теплоносителем | 2-4 сек | |
| Температура агента сушки (теплоносителя) | 450-600°С |
1. Способ термической обработки зерна пшеницы, поврежденной клопом-черепашкой, характеризующийся тем, что увлажняют зерно до влажности 15-19,4%, после увлажнения формируют партию поврежденного зерна массой не менее 50 т, проводят обработку тепловоздушной смесью в течение 1,5-5 с, обеспечивая нагрев зерна до температуры 55-75°С, и охлаждают зерно до температуры, равной температуре окружающей среды.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура тепловоздушной смеси находится в диапазоне 450-600°С.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что обработанное зерно с температурой, равной температуре окружающей среды, подают в накопительную емкость для последующего хранения зерна.
