Бабенко Павел Петрович. Разработка технологии комплексной переработки зародышей пшеницы

Краткое описание

Бабенко Павел Петрович. Разработка технологии комплексной переработки зародышей пшеницы : диссертация ... кандидата технических наук : 05.18.01.- Москва, 2001.- 215 с.: ил. РГБ ОД, 61 02-5/429-8

Министерство образования Российской Федерации

Московская Государственная Технологическая Академия
УДК 665.117 На правах рукописи
Бабенко Павел Петрович

Разработка технологии комплексной переработки зародышей пшеницы

05.18.1 - технология обработки, хранения и переработки
злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства
• > ...у
ДИССЕРТАЦИЯ
на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научные руководители:

доктор химических наук, профессор, академик МАЭИН Г рузинов Е.В.
кандидат технических наук, профессор, академик МАЭИН Малин Н.И.
Москва 2001
Содержание
Введение 4
Глава 1. Обзор литературы 9
1.1. Общая характеристика пшеницы 9
1.2. Химический состав зародыша пшеницы 11
1.2.1. Белковый комплекс 11
1.2.2. Липидный комплекс 15
1.2.3. Углеводный комплекс 23
1.2.4. Витамины зародыша пшеницы 25
1.2.5. Ферменты зародышей пшеницы 26
1.3. Изменение качества зародышей пшеницы при хранении 28
1.4. Стабилизация качества пшеничных зародышей 31
1.5. Жидкие растительные масла 33
1.6. Получение и переработка жиров и масел 40
1.7. Побочные продукты производства растительных масел - жмыхи и шроты 43
Глава 2. Экспериментальная часть 46
2.1. Исходное вещество 46
2.2. Биохимические и физико-химические методы исследования 46
2.2.1. Определение содержания витаминов 46
2.2.2. Определение жирнокислотного состава липидов 47
2.2.3. Определение содержания углеводородов...:. 49
2.2.4. Определение кислотного и перешеного числа 49
2.2.5. Определение коэффициента преломления 51
2.2.6. Определение плотности 51
2.2.7. Анализ аминокислот 51
2.2.8. Определение степени деградации белка 52
2.2.9. Определение клетчатки 53
2.2.10. Определение свободных сахаров 53
2.2.11. Определение зольности и микроэлементов 53
2.3. Методы исследования антиоксидантной активности МЗП 53
2.4. Методы исследования майонезов 56
2.4.1. Реологические методы исследования эмульсионных систем 56
2.4.2. Определение кислотности майонеза 57
2.4.3. Определение стойкости 58
2.4.4. Определение водопоглощения и жиропоглощения 58
2.4.5. Метод количественного учета микроорганизмов 59
2.4.6. Графическое представление результатов 60
Глава 3. Результаты исследований и их анализ 61
3.1. Разработка технологии комплексной переработки зародышей пшеницы.61
3.1.1 Сушка зародышей пшеницы 61
3.1.2. Выделение масла зародышей пшеницы статическим прессованием 68
3.1.3. Экстракция масла органическими растворителями 68
з
3.1.4. Экстракция масла зародышей пшеницы жидким диоксидом углерода 71
3.1.5. Разработка технологии получения масла методом проходного прессования зародышей пшеницы 79
3.2. Исследование биохимического и жирнокислотного состава масла зародышей пшеницы и жмыха - «Витазара» 88
3.2.1. Исследование биохимического состава масла зародышей пшеницы .88
3.2.2. Исследование биохимического состава жмыха - «Витазара» и зародышей пшеницы 97
3.3. Исследование антиоксидантной активности масла зародышей пшеницы 103
3.4. Перспективы использования масла зародышей пшеницы и «Витазара» в медицинской, пищевой и комбикормовой промышленности 111
3.4.1. Применение в медицине 111
3.4.2. Использование в пищевой промышленности 114
3.4.3. Малокомпонентные комбикорма для рыб на основе «Витазара».... 131
3.4.4. Другие направления использования 141
Заключение 143
Выводы 146
Список литературы 148
Приложения 168
Введение
Эффективность мукомольного производства расширяется при более полной переработке основной витаминосодержащей составляющей зерна пшеницы - зародыша. На 41 крупнейших мельничных комбинатах России установлено оборудование фирмы «Бюлер», в технологической схеме которого предусмотрено выделение зародыша как одного из побочных продуктов переработки зерна. На остальных предприятиях зародыш практически полностью обезличивается в отруби, которые идут в основном на корм сельскохозяйственных животных.
В результате по стране практически нерационально используется до 35 тыс. тонн в год высококачественного сырья для пищевой и медицинской промышленности.
Комплексная переработка зародыша пшеницы позволяет получать ценные пищевые добавки и лечебно-профилактические препараты. Клетки оболочек и крахмального эндосперма пшеничного зерна омертвели, выполнив свои функции в процессе его развития и формирования, а клетки алейронового слоя и зародыша сохранили жизнедеятельность, что и определяет их ценный биохимический состав [34].
Мы не пропагандируем полную переработку зерновых культур, и в частности пшеницы, в продукты питания, хотя почти все передовые страны считают это одной из основных задач [130]. Только в Японии с 1968 по 1972 г. прямое потребление белка из отходов пшеницы выросло с 850 до 13531 т в год [25].
Многие отечественные ученые Я.Н. Куприц, Г.А. Егоров, М.Е. Гинзбург, Е.Д. Казаков, Л.А. Трисвятский и др. ставили задачу обогащения продуктов питания, в том числе муки, естественными витаминами с помощью переноса их из семенной оболочки, алейронового слоя и зародыша в муку. Возврат полезных компонентов зерна в готовые изделия привели к появлению на рынке хлебобулочных изделий с зародышами пшеницы и отрубями («Здоровье», «Диетический», «Суворовский» и т.д.), а также пищевых добавок «Пшеничные зародышевые хлопья» и «Отруби пшеничные диетические», выпускаемые различными предприятиями. Но все это - процесс возврата зародышей пшеницы и отрубей без их предварительной переработки.
Интерес к переработке пшеничного зародыша как к низкомасличной культуре возник давно, и попытки выделить масло осуществлялись с начала XX столетия. При современной технологии из тонны зерна можно получить от 3 до 5 кг зародыша, и выделить из него около 200 - 250 г масла. Оставшийся продукт - жмых представляет собой высокоэффективную белковую добавку, как к продуктам питания человека, так и в корма для животных.
Широкая переработка продуктов мукомольной промышленности для пищевых и медицинских целей сдерживается отсутствием сбалансированной технологии, позволяющей вести переработку зародышей пшеницы без изменения исходного биохимического состава. Существующие методы, отличаясь гидротермальным и химическим воздействием, наличием остаточных растворителей, как правило, обуславливают столь значительные изменения биохимического состава исходного сырья, что сводят на нет всю питательную и биологическую ценность получаемых продуктов [30], что и привело к появлению этой работы.
Целью настоящей работы явилась разработка комплексной технологии переработки зародышей пшеницы при минимальном воздействии на биохимический состав исходного сырья, определение направлений использования и переработки полученных продуктов.
При разработке технологической схемы процесса были опробованы практически все существующие методы: экстракция органическими растворителями, экстракция жидким диоксидом углерода, статическое и проходное прессование. Из оценки данных методов по комплексу параметров (качество и себестоимость продукции, производительность, безопасность и экологичность производства, о также наличие оте¬чественного аппаратурного оформления) был выбран метод проходного прессования на базе серийно выпускаемого пресса ПШМ-250.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы явилась разработка комплексной технологии переработки зародышей пшеницы при минимальном воздействии на биохимический состав исходного сырья, не ухудшающем его свойства, определение направлений использования и переработки полученных продуктов.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
- научно обосновать технологию переработки зародышей пшеницы с целью получения масла зародышей пшеницы и жмыха при минимальном воздействии на биохимический состав исходного сырья;
- разработать технологию получения масла зародышей пшеницы для организации его промышленного производства;
- изучить жирнокислотный, аминокислотный и витаминный состав масла зародышей пшеницы и жмыха, определить пищевую ценность полученных изделий;
- изучить антиоксидантные свойства масла зародышей пшеницы;
- изучить возможность использования масла зародышей пшеницы и жмыха в пищевой, комбикормовой промышленности и медицине;
- разработать нормативную документацию на выпускаемую продукцию.
Научная новизна работы. Разработана научно обоснованная технология комплексной переработки ЗП с получением двух биологически активных продуктов: масла зародышей пшеницы (МЗП) и жмыха - «Муки зародышей пшеницы «Витазар».
Определены направления дальнейшей переработки полученных продуктов. Установлены режимные интервалы технологии сушки ЗП и разработана технология получения МЗП методом проходного холодного прессования.
Исследован витаминный и жирнокислотный состав МЗП, определены направления его использования:
- в пищевой промышленности в качестве биологически активной пищевой добавки, обладающей антиоксидантными свойствами, и являющейся источником витаминов и полиненасыщенных жирных кислот;
- в медицине при лечении и профилактике заболеваний желудочно-кишечного тракта, восстановлении зрения у больных сахарным диабетом II типа, лечении ожоговых ран II и ІІІБ степени.
Изучена антиоксидантная активность МЗП как важнейшего фактора, отличающего его от других растительных масел.
Исследован аминокислотный, витаминный и липидный состав муки из зародышей пшеницы «Витазар», определены направления его использования:
- в качестве биологически активной пищевой добавки в лечебном и диетическом питании;
- в пищевой промышленности при производстве майонезов, соусов, халвы;
- в комбикормовой промышленности в качестве витаминно¬белковой составляющей кормов для ценных пород рыб.
Практическая ценность работы заключается в организации в соответствии с разработанной технологией производства по переработке 25т ЗП в месяц. Выпущены технические условия на МЗП (ТУ 9141-013-
18062042-96) и муку зародышей пшеницы «Витазар» (ТУ 9295-014-18062042-96). Данные продукты сертифицированы и имеют положительные заключения Института питания РАМН РФ. Определены сферы использования МЗП и «Витазара» - медицина, пищевая и комбикормовая промышленности. Выпущены технические условия на майонез (ТУ 9143-011-39784673-01) и халву (ТУ 9127-006-39784673-00), в которых использована мука «Витазар». На основе «Витазара» также разработаны малокомпонентные комбикорма для откорма форели в водоемах с замкнутым водоснабжением, применение которых по сравнению с базовыми комбикормами увеличивает товарный прирост на 20-25% при 100% выживаемости молоди. Проведены исследования по применению масла и «Витазара» для лечении различных заболеваний.

Список литературы

Выводы
0. Впервые разработана технология комплексной переработки низкомасличного сырья - зародышей пшеницы, обеспечивающая минимальное воздействие на биохимический состав исходного сырья. Научно обоснован режим сушки зародышей пшеницы и разработан процесс получения масла зародышей пшеницы (МЗП) методом проходного холодного прессования с одновременным выходом жмыха, из которого выработана мука зародышей пшеницы «Витазар».
1. Исследован биохимический, жирнокислотный, витаминный состав масла зародышей пшеницы и «Витазара», полученных по технологии проходного прессования. Проведена оценка питательной, биологической и лечебной ценности полученных продуктов. Показано, что антиоксидантные свойства масла зародышей пшеницы сохраняются в течение всего срока хранения. Установлено, что масло зародышей пшеницы содержит наибольшее количество природных токоферолов (Витамин Е) от 170 до 600 мг % , что в 3-8 раз больше, чем в подсолнечном, соевом и других растительных маслах.
2. Проведены клинические исследования с целью выяснения возможности использования масла зародышей пшеницы в медицине.
Установлено положительное влияние применения масла
- для улучшения зрения у больных сахарным диабетом II типа,
- при лечении ожоговых ран,
при лечении заболеваний желудочно-кишечного тракта.
3. Показано, что мука из зародышей пшеницы «Витазар» является ценной биологически активной добавкой и может широко использоваться в производстве пищевых продуктов и для диетического питания.
На ее основе разработаны среднекалорийный майонез «Фисташковый» и зародышево-подсолнечная халва «Витах».
4. Разработаны малокомпонентные комбикорма для откорма форели в водоемах с замкнутым водоснабжением, применение которых по сравнению с базовыми комбикормами увеличивает товарный прирост на 20-25% при 100% выживаемости молоди.
Результаты исследования и элементы технологии переработки ЗП методом проходного холодного прессования внедрены на двух мелькомбинатах России. Организовано промышленное производство по переработке 25т пшеничного зародыша в месяц.