Сельское хозяйство / 4. Технология

хранения и переработки

сельскохозяйственной продукции

к.т.н. Рукшан Л.В., к.т.н Евдохова Л.Н.,

Матвеева А.В.

УО «Могилевский государственный университет продовольствия»,

Республика Беларусь

ЭФФЕКТ ГИДРОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЯЧМЕНЯ

Для придания оболочкам и эндосперму зерна различных прочностных свойств с целью их дальнейшего разделения на мельницах производится гидротермическая обработка (ГТО). Имеется большое количество работ, в которых, изучается изменение показателей качества зерна при этом [1]. Однако отсутствуют данные по проведению ГТО зерна ячменя. В связи с тем, что уже предложены схемы изготовления ячменной муки, питательная ценность которой не вызывает сомнения, вопросы по исследованию возможности применения и разработке оптимальных режимов проведения ГТО являются актуальными.

Объектом исследования явились 30 образцов сортового и рядового ячменя, выращенного на сортоучастке г. Жодино (Минская область) и в хозяйствах Могилевской области. Для выявления оптимальных режимов ГТО нами были проведены эксперименты, заключающиеся в увлажнении ячменя и его последующем отволаживании. Затем ячмень измельчался последовательно на 3-х драных системах вальцовых станков QC-209. Полученные продукты измельчения просеивались на наборе сит. Влажность зерна на I драной системе принималась равной 14,5%, численное значение которой экспериментально обосновано результатами предыдущих исследований [2, 3]. Время отволаживания изменялось от 1 до 4 часов с шагом в 1 час. Для оценки эффективности процесса определялись следующие показатели качества зерна: влажность, плотность, масса 1000 зерен, толщина, ширина и длина зерновки, интегральный показатель крупности (L) по общепринятым методам и методикам. Определялись также сферичность (Ψ), объем зерновки (V_з) и контракция (С_m) по формулам согласно [4]. Результаты помолов оценивались посредством определения извлечения и зольности муки на I, II и III-й драных системах. Извлечение определялось по отношению к I драной системе.

Анализ результатов экспериментов показал, что интенсивность проникновения влаги внутрь зерна при увеличении длительности процесса ГТО возрастает до определенного момента. В первые минуты зерно поглощает 3-5% вводимой влаги. Затем каждый час, в течение 3-х часов, идет поглощение около 30% вводимой влаги. После отволаживания 3-х часов и 20-ти минут в течение последующего часа влажность ячменя, достигая оптимального значения (14,5%), остается постоянной. Подобная тенденция характерна для всех исследуемых образцов зерна. Установлено, что скорость переноса влаги внутрь зерновки в большей степени зависит от исходной влажности ячменя. Отмечено, что под влиянием ГТО изменяются все показатели физико-химических свойств зерна: увеличиваются линейные размеры, объем зерновки, контракция, интегральный показатель крупности, площадь внешней поверхности и сферичность. При этом сначала происходит резкое увеличение значения этих показателей, а затем наблюдается стабилизация значения показателей. При холодном кондиционировании набухание происходит так, что объем зерна, представляющего мелкую фракцию, возрастает сильнее, чем крупную. В связи с этим повышается выравненность партии, что положительно влияет на эффективность последующей переработки зерна. Замечено, что уже через незначительное время после увлажнения начинает увеличиваться длина зерновки, а прирост ширины и толщины происходит с некоторым запаздыванием. После 2-х часового отволаживания длина зерновки достигает максимальной величины, а затем на протяжении последующих двух часов остается постоянной. Для ширины и толщины такое явление также наблюдается, но несколько позже. Суммарный прирост длины составляет 2-3% от первоначального размера, в то время как ширина возрастает в среднем на 0,24%, а толщина - на 0,35%.

Таблица 1. Коэффициенты уравнений типа У=аХ+в, описывающих

изменение линейных размеров зерновки в процессе ГТО

Время отволаживания	Ширина «а»		Толщина «в»		Длина «l»
	а	в	а	в	а	в
1 час	1,0122	0,0240	1,0109	0,0098	0,9950	0,0998
2 часа	1,0132	0,0733	1,0137	0,0461	0,9940	0,1374
3 часа	1,0064	0,1348	1,0116	0,0735	0,9926	0,1523
3 часа 20 мин	1,0016	0,2532	1,0309	0,1059	0,9860	0,2249
4 часа	1,0042	0,2638	1,0299	0,1186	0,9858	0,2289

В данном исследовании для оценки изменения крупности зерна использовался интегральный показатель крупности, который, по нашему мнению, более объективно отражает процесс изменения линейных размеров в процессе ГТО, упрощая процесс анализа полученных данных (табл. 2).

Таблица 2. Уравнения изменения интегрального показателя

крупности (У) при изменении времени отволаживания (Х)

Значение линейных размеров	Уравнения связи	Коэффициент детерминации
Минимальное	y= -0,0028x^4 + 0,0395x^3 - 0,1885x^2 + 0,3977x + 3,5648	R^2 = 0,9899
Среднее	y= -0,0029x^4 + 0,0391x^3 - 0,182x^2 + 0,3846x + 4,2571	R^2 = 0,9906
Максимальное	y= -0,0035x^4 + 0,0479x^3- 0,2243x^2 + 0,4514x + 4,854	R^2 = 0,9859

Выявлено, что на скорость изменения геометрических размеров зерновки оказывают влияние почвенно-климатические условия. Так, например, после 4-х часов отволаживания пределы вариации интегрального показателя крупности для зерна, выращенного в Могилевском районе и в целом по области, равны 2,96±0,19 мм; 2,99±0,28 мм; соответственно. Средняя величина крупности и интервал ее имеет свои значения для каждой зоны выращивания зерна. Отмечено, что сужение границ каждой из зон выращивания зерна приводит к уменьшению интервала варьирования.

Процесс разрыхления эндосперма ячменя наиболее наглядно может быть рассмотрен на примере изменения плотности, стекловидности и удельного объема зерна а процессе ГТО. Сравнительная оценка характера изменения этих показателей качества при отволаживании зерна других культур (пшеницы, ржи) позволяет утверждать, что он одинаков независимо от культуры. Так, резкое изменение плотности ячменя замечено в интервале времени отволаживания 3-4-х часов при приближении влажности зерна к 14,5%. Отмечено, что плотность зерна уравнивается примерно при влажности ячменя 14,5%. Отмечено, что сортовые особенности зерна и качественная неоднородность почв также оказали влияние на величину плотности ячменя. Наши исследования подтверждают данные ряда авторов [1], что объем зерна увеличивается в большей степени, чем его влажность. Отмечено, что изменение объема и внешней поверхности у мучнистого зерна ячменя выражены меньше, чем у стекловидного.

При анализе изменения величины контракции ячменя, выращенного в разных районах Могилевской области, в процессе "холодного" кондиционирования выявлено, что теоретически через 20 минут отволаживания должно наблюдаться понижение кривых от нулевой отметки в отрицательную область, что обусловлено набуханием оболочек и алейронового слоя. Этот момент нами не замечен из-за относительно шага по времени (1 час). Менее чем через один час контракция становится положительной и остается такой на всем изучаемом промежутке времени. Развитие кривых контракции для каждого образца имеет одинаковый характер. Индивидуальные особенности каждого образца оказали влияние на величину контракции.

Влажность зерна при холодном кондиционировании является одним из решающих факторов оптимизации технологических свойств зерна. Опыты показывают, что при помоле ячменя лучшие результаты получены при доведении влажности зерна до 14,5%. Известно, что изменение влажности зерна при ГТО влечет за собой изменение его мукомольных свойств. Эти преобразования связаны с изменением структурно-механических, физико-химических и биохимических свойств зерна. Наши исследования подтвердили, имеющиеся в литературе данные по протеканию этих процессов. Они показали, что для зерна ячменя существенных различий в характере изменения различных характеристик этих процессов нет. Так как в настоящее время мука продовольственная ячменная не выпускается промышленностью, отсутствуют также данные по изменению в процессе ГТО извлечения, зольности и влажности муки. В таблице 3 представлены аналитические выражения изменения извлечения на I-ой драной системе в процессе ГТО для разных сортов ячменя и выращенных в разных районах Могилевской области. Коэффициент питательности (К_пит), предложенный нами для прогнозирования выхода муки, был также различен.

Таблица 3. Уравнение связи извлечения (У) на I драной системе

с временем отволаживания в процессе ГТО

Район произрастания	Сорт	Кпит	Уравнение связи типа У=аХ+в	Коэффициент детерминации, R^2
Славгородский	Гасцинец	7,56	У24 = -0,09x^2 + 1,5786x + 8,89	0,9615
Круглянский	Гонар	6,26	У27 = -0,1923x^2 + 1,9425x + 9,273	0,9733
Могилевский	Визит	5,94	У5 = -0,1946x^2 + 2,1831x + 8,488	0,9932
Белыничский	Визит	5,60	У21 = -0,2043x^2 + 2,302x + 8,168	0,9943
Быховский	Прима	4,90	У25 = -0,0957x^2 + 1,2531x + 10,34	0,9823
Костюковичский	Прима	4,11	У30 = -0,0812x^2 + 1,0393x + 8,253	0,9902
Круглянский	Зазерский	2,11	У28 = -0,0973x^2 + 1,2932x + 8,623	0,9853
Могилевский	Зазерский	1,41	У12 = -0,1125x^2 + 1,1846x + 7,13	0,9953
Белыничский	Тутейшы	1,11	У20 = -0,0507x^2 + 0,7587x + 6,382	0,9630

Установлено, что резкое изменение извлечения наблюдается после 2-х часов отволаживания независимо от сорта ячменя, района произрастания и системы помола. Затем в промежутке времени 3-4 часа этот процесс резко замедляется. При этом при увеличении влажности и длительности отволаживания повышается значение извлечения, предопределяющее выход муки. На численное значение извлечения на каждом исследуемом этапе отволаживания большее влияние оказывает сорт и стекловидность ячменя.

Видно, что зольность обдирной муки при 87%-ом помоле при увеличении времени отволаживания снижается. Влияние сорта и района произрастания оказало незначительное влияние на зольность муки (разность между минимальным и максимальным значением равна 0,06-0,09%).

Установлено, что вследствие разрыхления эндосперма происходит рост измельчения продуктов первого качества в драном процессе. Одновременно снижается зольность получаемых продуктов. При этом наблюдается не только повышенное извлечение крупок, но и перераспределение их фракционного состава. Отмечено, что характер изменения значений извлечения и зольности муки при ГТО такой же, как и для зерна других культур.

Отмечено, что характер изменения степени извлечения и зольности одинаков для всех исследуемых образцов зерна. Замечено, что на их величины определяющее влияние оказывают сортовые особенности и условия выращивания зерна. Кроме того, отмечено, что характер изменения всех исследуемых нами характеристик на I, II и III-й драных системах также одинаков.

Итак, анализ полученных данных позволяет рекомендовать проводить гидротермическую обработку зерна ячменя при подготовке его к помолу в два этапа. Оптимальные режимы увлажнения и отволаживания разработаны для 87%-ного сортового хлебопекарного помола ячменя. Установлены следующие оптимальные режимы извлечения на драных системах помола: I др.с. - 10–14%; II др.с. - 32–40% и III др.с. - 13–15%.

Литература:

1. Швецова, И.А. Производство муки из зерна и семян крупяных и нетрадиционных культур. – М.: Агропромиздат, 1994. - 45 с.

2. Rukshan, L. The technological quality of barley (1997) Cereal Science: ICC International Symposium. Gemany, Detmold, P. 15.

3. Рукшан, Л.В., Данилова, Л.Н., Малиновский, А.А. Технологические свойства ячменя, выращиваемого в Республике Беларусь. // Весцi Акадэмii Аграр. навук. Минск, 1999. - №1. - С. 81-84.

e:mail: ruksan@tut.by