CC BY
42
15 Ч в юв, ха-щиани-:му аг-шен-к при
а дина-к пора-плодов ш>, что анения !тойчи-: у кон-ходи да : к мик-
вность
сверх-
|рамет-
ческой
юй хата, так биохи-роцес-в тече-период ем сведанные гоянии актив-ровней ззиции
л сси
брабо->влива-гтодом специ-шой в :товер-шяис-5 ч) на
сазало, корне-: ниже, ий ди-аботке гаении юзуль-швает нощей парато со-геняет т, е.
влияет на так называемый протонный насос, который осуществляет транспорт ионов через мембраны клеток за счет градиента электрических потенциалов.
Анализ результатов проведенных исследований выявил некоторые основные факторы влияния электрического поля на метаболизм корнеплодов. Обработка НИЭП оказывает воздействие на состояние коллоидной системы клеточного сока и изменяет соотношение свободной и связанной воды в клетке, что в свою очередь регулирует активность биохимических реакций и физиологическое состояние корнеплодов. Электрическое поле регулирует мембранный транспорт ионов, так называемый протонный насос, что проявляется в изменении концентрации ионов водорода в цитоплазме. Динамика диэлектрических параметров растительной ткани указывает на влияние электрического поля на ее поляризуемость и косвенно на активность воды в клеточном соке корнеплодов. Также НИЭП оказывает действие на свободнорадикальные процессы в клетках, интенсивность которых отражается в изменении уровня сверхслабого излучения. Наконец, электрическое поле влияет на изменение химического состава органических соединений, тем самым повышая или понижая АОА корнеплодов.
По завершении хранения была проведена органолептическая оценка продукции и товароведный анализ качества, которые подтвердили результаты исследований физико-химических и биологических свойств корнеплодов. Установлено, что обработка при экспозиции 15 ч способствовала лучшему сохранению потребительских свойств столовой свеклы через 7 мес хранения, что позволило отнести эту продукцию к 1-й категории качества, тогда как контроль был отнесен к 2-й категории. Товароведный анализ корнеплодов в конце хранения показал, что при экспозиции обработки НИЭП 15 ч выход стандартной фракции увеличился на 21%, отход уменьшился на 19,1%, а выход нестандартной фракции - на 2,3%. Естественная убыль снизилась на 6,2%.
По результатам испытания технологии обработки корнеплодов столовой свеклы НИЭП при экспозиции 15 ч был рассчитан экономический эффект, который составил 1561-1581 р. чистого дохода на каждую тонну заложенной на длительное хранение продукции.
Поступила 07,07.03
664.117.3.002.28
ПЕРЕРАБОТКА ТРОСТНИКОВОЕО САХАРА-СЫРЦА С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ КРАХМАЛА
М.И. ЕГОРОВА, Л.И. БЕЛЯЕВА, С И. КАЗАКОВА
Российский научно-исследовательский институт сахарной промышленности
Увеличение объемов импортируемого тростникового сахара-сырца (в настоящее время в нашей стране из него вырабатывается почти75% общего производства сахара) привело к расширению числа стран-экспор-теров. В связи с этим ввозимый тростниковый са-хар-сырец существенно различается по качественному и количественному составу. Значительные расхождения наблюдаются в содержании высокомолекулярных веществ, в частности крахмала.
В среднем в тростниковом сахаре-сырце содержание крахмала, достигает 100-140 мг/кг (0,01-0,014%), но в зависимости от сорта тростника, климатических условий региона выращивания и сроков уборки может увеличиваться до 800-1000 мг/кг [1].
Отечественные сахарные заводы при переработке тростникового сахара-сырца с повышенным содержанием крахмала (более 400 мг/кг) сталкиваются с трудностями при ведении процессов фильтрации и кристаллизации, в результате чего снижается производительность предприятия, возрастают потери сахара в производстве. Кроме того, сахар-песок, полученный из такого сырья, содержит продукты деструк-
ции крахмала, образует мутные опалесцирующие растворы, что исключает возможность его использования в ряде перерабатывающих отраслей пищевой промышленности.
Актуальным сегодня является создание технологии переработки тростникового сахара-сырца с повышенным содержанием крахмала. Попытки приспособить для этой цели известково-углекислотный способ очистки, изменив технологический режим, не решают проблему, так как крахмал остается в растворе, поэтому нужны другие подходы.
В связи с этим рассмотрим строение крахмала сахарного тростника. Он состоит из 80% амилопекгина и 20% амилозы [2]. Амилоза представляет собой линейную или слабо разветвленную цепь глюкозных остатков, соединенных а-1,4-глюкозидной связью. Молекулярная масса амилозы может достигать 10б и более.
В отличие от амилозы амилопектин имеет сильно разветвленную структуру, менее растворим в воде и более устойчив при различных видах обработки крахмала, а его раствор обладает высокой вязкостью. Молекулярная масса амилопекгина достигает 10* и более. Это один из самых больших природных полимеров.
Амилоза и амилопектин в растениях формируются в форме своеобразных зерен кристаллической структуры (нативный крахмал). Неповрежденные крахмаль-
ные зерна нерастворимы в холодной воде, но могут обратимо впитывать влагу и легко набухают. Увеличение диаметра зерен при набухании зависит от вида крахмала [3].
Набухание - одно из важнейших свойств крахмала, проявление которого во многом зависит от температуры. В интервале температур 50-60°С в присутствии большого количества воды происходит набухание во всей массе зерен и увеличение их в объеме в 50-100 раз, далее - полная потеря кристалличности, сопровождающаяся исчезновением очертания крахмальных зерен, и образование коллоидного раствора, т. е. клей-стеризация крахмала. Во время клейстеризации зерен крахмала наблюдается резкое повышение вязкости раствора.
Следует отметить, что в научно-технической литературе по сахарному производству нативный крахмал (крахмал зерен) и клейстеризованный (продукты его клейстеризации) обозначают одним термином «крахмал» [11, что не совсем верно. Дело в том, что продукты клейстеризации по своим свойствам очень сильно отличаются от нативного крахмала.
Поведение крахмала при клейстеризации зависит от температуры, вида крахмала, вида и количества других присутствующих в растворе компонентов [3]. Например, вода является не просто средой для реакции, а активным ингредиентом в происходящих процессах. При этом важно не общее количество воды, а ее активность, на которую оказывают влияние различные соли, сахара и другие связывающие воду компоненты. Если эти вещества присутствуют в больших количествах, они понижают скорость клейстеризации. Среди сахаров дисахариды, в частности сахароза, способствуют этому' в большей степени, чем моносахариды.
При тепловом и кислотном воздействии на крахмал происходит разрушение его молекул на более мелкие фрагменты - декстрины с присоединением молекул воды, т. е. протекает гидролиз крахмала.
Кроме кислот, активными катализаторами гидролиза крахмала являются амилолитические ферменты, в частности а-амилаза, которая действует на молекулу крахмала специфически с образованием низкомолекулярных разветвленных олигосахаридов и небольшого количества глюкозы и мальтозы [4].
В условиях тростниково-сахарного производства значительная часть крахмала, содержащаяся в стеблях, переходит в сок, где под действием температуры процесса клейстеризуется, и далее продукты клейстеризации крахмала проходят стадии очистки, сгущения и кристаллизации [1]. На последней стадии переработки молекулы продуктов клейстеризации крахмала могут служить центрами кристаллизации сахарозы или включаться в сами кристаллы в процессе их роста, переходя, таким ооразом, в сахар-сырец. Мягкие условия процесса очистки тростникового сока - обработка известью в количестве не более 0,1% к массе тростника, а также специфика кристаллизационной схемы - уваривание утфелей I и I кристаллизации на кристалличе-
ской основе утфеля III приводят к тому, что сахар-сырец всегда содержит продукты расщепления крахмала. Поэтому переработка сахара-сырца с повышенным содержанием крахмала вызывает те же трудности, что и переработка сахарного тростника.
Ряд проводимых мероприятий: промывка сахара-сырца водой в центрифугах и процесс его аффинации при вторичной переработке - малоэффективны по причине содержания крахмала не только в межкристальном растворе, но и внутри самого кристалла. Значительного эффекта в снижении неблагоприятного действия крахмала можно достичь при использовании ферментного препарата а-амилазы. Такой способ практикуется в тростниково-сахарном производстве и дает положительный эффект [5].
Нами исследовалась эффективность действия ферментного препарата класса амилаз Термамил SC, производства компании «Новозаймс» А/С (Дания), в отечественной технологической схеме переработки тростникового сахара-сырца. Препарат содержит термоустойчивую а-амилазу, продуцируемую генетически модифицированным штаммом микроорганизма Bacillus. Ферментный препарат Термамил SC имеет гигиеническое заключение и разрешение Санэпидемнад-зора на использование на территории РФ.
Определение оптимальных параметров - тетера-туры, концентрации сухих веществ (СВ), pH - действия фермента Термамил SC проводили в лабораторных условиях. Использовали образцы растворов как тростникового сахара-сырца, так и модельных растворов сахара-песка с разным содержанием крахмала (0,01-0,2%). В приготовленные клеровки вводили фермент, нагревали до 70-90°С, выдерживали при заданной температуре 15 мин, затем охлаждали до 20°С и фильтровали. Фильтрационную способность растворов определяли на лабораторной установке, работающей под давлением 6 кПа. В качестве фильтрующего элемента использовали фильтр Зейтца с фильтровальным полотном артикул 86033. Эффективность расщепления крахмала определяли по продолжительности фильтрования 50 см3 раствора.
Результаты одной серии опытов на модельных растворах сахара-песка с содержанием крахмала 0,1% (табл. 1) свидетельствуют, что исследованный ферментный препарат сохраняет свою активность в диапазоне 70-90°С, что согласуется с данными [6].
Эффективность действия Тсрмамила SC в зависимости от концентрации СВ клеровки была исследована
Таблица 1
Доза дре- Продолжительность и эффективность фильтрования
парата, растворов, с/%, в зависимости от температуры, °С
г/м3 70 75 80 85 90
40 51 55 63 72
\J 100 100 100 100 100
10 34 33 37 42 46
85 65 67 67 64
20 33 34 33 38 43
83 66 60 60 60
V
|І, 2004
I ^-Л." |Ш -.ї-
клі -л
иїіча-ггнн-к =і г;: і;^к-
I.
|11(ГТГ-
ЬІШ
П.Оі:'_іп Т -С її
- 'И-. .1^0-1 Ґ.Т^-^ІІТКГІ V Ї5 > Н
.ЧМ
ЬІГЇЧ-
иі^ри-
І^Н^Т-
ИШІїЙ Ірйй Ы =я-
Л-.УІЛІ
-'И>
И,1ії I-
і:гс ^
тіі^пп
ік:лк-
щ?и-
іплт
.ї рі£-‘Щ
11 ОМ -
!.м;ии-
І&ІІЇН-
;:іиьи її і її : >141
.0
1И.
Ц,
'.'■і
ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ. Ка 1, 2004 _____
б интервале 45-55%. Максимальную активность фермента наблюдали в опыте с 45% СВ, при этом расход препарата составил 6—10 г/м3. По мере увеличения концентрации клеровки (СВ 50 и 55?/о) ферментативная реакция протекала с меньшей скоростью и для ее завершения в том же объеме требовалось соответственно 20 и 40 г/м3 препарата. При концентрации СВ клеровок свыше 55% резко снижалась эффективность действия фермента, поэтому при проведении ферментативного гидролиза крахмала нецелесообразно поддерживать столь высокую концентрацию клеровки.
Изучение активности фермента в зависимости от величины pH проводили на модельных растворах сахара-песка (СВ 50%), содержащих растворимый и картофельный крахмал в количестве 0,2%. При этом доза ферментного препарата Термамил БС составила в контроле 0 г/м3, в опыте 20 г/ м3. Установлено, что Термамил БС проявляет свою активность в широком диапазоне значений pH (табл. 2). ■ ; "'
Таблица 2
pH Продолжительность и эффективность фильтрования растворов в зависимости от вида крахмала и pH среды
Картофельный крахмал Растворимый крахмал
Контроль, с Опыт, /% Контроль, с Опыт, с/%
3,0 95 16 17 57 20 35
4,0 92 14 15 41 20 49
5,0 95 13 14 26 17 65
6,0 37 15 41 27 18 67
7,0 35 17 49 25 13 52
8,0 42 17 40 27 15 56
9,0 58 14 24 34 16 47
10,0 74 36 49 37 16 43
11.0 76 30 39 37 24 65
Таким образом, результаты лабораторных испытаний свидетельствуют, что Термамил БС отличается высокой термоустойчивостью и активностью в широком интервале pH, но ограничением диапазона СВ раствора.
На основе проведенных исследований установлены оптимальные параметры процесса ферментативного разрушения крахмала: СВ клеровки 45-50%; pH 6,5-7,0; температура 80-85°С; продолжительность 10-15 мин; доза Термамила БС 6-10 г/м3 сахара-сырца при содержании в нем крахмала 400-800 мг/кг.
Проведен анализ типовой технологической схемы переработки тростникового сахара-сырца с точки зрения введения в нее стадии разрушения крахмала. Отсутствие в схеме процесса аффинации является положительным моментом для использования фермента при переработке сахара-сырца с повышенным содержанием крахмала, поскольку последний содержится не только на поверхности, но и в самих кристаллах саха-ра-сырца. Полное растворение сырья на начальном этапе переработки позволит одновременно перевести все количество этого полисахарида в раствор, а затем, используя фермент, разрушить.
____________ . ___________________________53
На основе сопоставления оптимальных параметров процесса ферментного гидролиза и технологического режима участка схемы переработки сахара-сырца-по-лучения клеровки была проведена его корректировка с учетом введения дополнительной стадии разрушения крахмала. Данная схема была апробирована в 2002 г. на ООО «Сахарный комбинат Большевик». В период промышленных испытаний содержание крахмала в саха-ре-сырце было в пределах 300-500 мг/кг.
Участок доработанной технологической схемы представлен на рисунке (1 - весы для взвешивания сахара-сырца, 2 - бункер, 3 - ленточный конвейер, 4 -клеровочная мешалка, 5 - ловушка, б - насос, 7 - дозатор, 8 - емкость фермента (мешалка)).
Технологический процесс осуществлялся следующим образом. Сахар-сырец после взвешивания на весах 1 поступал через бункер 2 и ленточный конвейер 3 в клеровочную мешалку 4, туда же подавался промой, получаемый при промывке фильтрационного осадка сатурированной клеровки. Расчетное количество ферментного препарата Термамил БС вводили в емкость (мешалку периодического действия) 8, разбавляли водой или конденсатом, перемешивая в течение 3-5 мин. Рабочий раствор ферментного препарата Термамил Б С
Таблица 3
Наименование продукта, показатель Технологическая схема
типовая предлагаемая
Тростниковый сахар-сырец:
СВ, % 99,6 99,6
ч, % 98,6 98,0
содержание крахмала, мг/кг 427 428
Давление на дисковых фильтрах, атм 1,2 0,9
Утфель I кристаллизации:
СВ, % 92,4 92,4
Ч, % 93,5 93,9
содержание кристаллов, % 52,4 55,2
длительность уваривания, ч 4,3 3,8
Общий расход пара, т/ч 62,8 60,8
Мутность раствора сахара-песка,
ед. опт. пл. 43,0 22,3
вводили через дозатор 7 в головную часть клеровочной мешалки.
При соприкосновении сахара-сырца с промоем происходило его растворение, одновременно осуществлялся гидролиз содержащегося в сахаре-сырце крахмала.
В результате промышленных испытаний, отдельные данные которых приведены в табл. 3, установлены преимущества предлагаемой технологии [7-9].
Использование при переработке тростникового сахара-сырца с повышенным содержанием крахмала ферментного препарата Термамил SC не только улучшает условия ведения процессов фильтрования и кристаллизации, но и повышает качество сахара-песка, поэтому предложенная технология может быть рекомендована отечественным сахарным заводам.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бугаенко И.Ф., Чернышева Н.А. Технология производства сахара из сырца. - М.: Союзроссахар, 2002. - 296 с.
2. Stevenson I.C., Whayman Е. Cane starch. Part I. Isolation and iodine affinety // Int. Sugar J. - 1976. - 78. - № 926. - P. 44-46.
3. Пищевая химия / А.П. Нечаев, С.Е. Траубенберг, А. А. Кочеткова и др.; Под ред. А.П. Нечаева. - СПб.: ГИОРД, 2001. - 592 с.
4. Гулюк Н.Г., Жушман А.И., Ладур Т.А., Штыркова Е.А. Крахмал и крахмалопродукты. - М.; Агропромиздат, 1985. - 240 с,
5. Oima К.М., Hashiinoto W.K. Starch content of Hawaiian raw sugar// Int. Sugar J. - 1993. - 95. ~№ 1139. - P. 32-35.
6. Котов В.Б., Гайденко В.П. Производство и применение ферментов в пищевой промышленности СССР и капиталистических стран. - М.: ЦНИИТЭИПП. - Пищевая пром-сть. - 1981. - Вып. 4. -16 с.
7. Егорова М.И., Беляева Л.И., Чугунова Л.С. Тростниковый сахар-сырец: особенности переработки // Сахар. - 2002. - № 1,-
С. 43-44.
8. Егорова М.И., Беляева Л.И., Казакова С.И. Особенности переработки тростникового сахара-сырца с повышенным содержанием крахмала // Технологические аспекты комплексной переработки сельскохозяйственного сырья при производстве экологически безопасных пищевых продуктов общего и специального назначения: Тр. науч.-пракг. конф., 11-14 сентября 2002. - Углич, 2002. -
С. 179-182.
9. Влияние крахмала и декстрана на процессы переработки тростникового сахара-сырца/М.И. Егорова, Л.И. Беляева, П.А. Ананьева и др. // Ресурсосберегающие технологии - основное направление развития сахарной пром-сти: Материалы науч.-практ. конф., 3-5 июня 2002. - Курск, 2002. - С, 85-88.
Поступила 01.08.03 г.
634.83.002.612
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВИНОГРАДА, ВЫРАЩЕННОГО В УКРЫВНОЙ ЗОНЕ ВИНОГРАДАРСТВА
М.М. САЛМАНОВ, Т.А. ИСРИГОВА
Дагестанская государственная сельскохозяйственная академия
В конкретных климатических условиях правильный выбор сорта - залог получения максимального и качественного урожая. Каждый сорт отличается биологическими особенностями, которые могут проявиться в полной мере, если им соответствуют почвенно-климатические условия и агротехника возделывания.
На рис. 1 приведены данные (в среднем за 2000-2003 гг.) об урожайности винограда, выращенного в укрывной зоне виноградарства. Среди исследуемых сортов наибольшей урожайностью характеризуются Ризамаг и Памяти Негруля, у которых урожайность с куста составила 11,1 и 10,2 кг, а с 1 га -186 и 170 ц. Наименее урожайными оказались сорта Нимранг и Тайфи Розовый - 7,7 и 7,6 кг с куста и 128 и 126 ц/га. Урожайность у сортов Агадаи - 132 кг, Смуглянка молдавская - 137 кг, Молдова - 138 кг, Космос -140 кг, Кутузовский - 145 кг, Декабрьский - 155 кг, Памяти Вердеревского - 158 кг.
Товарное качество винограда с поля должно соответствовать ГОСТ 25896-83 «Виноград свежий столовый. Технические условия».
Наиболее высокий выход товарного винограда с поля отмечен у сортов Ризамат, Тайфи розовый, Нимранг, Агадаи и Молдова - 95,6; 95,3; 94,9; 94,8 и 94,3% соот-
ветственно. Меньше всего этот показатель у сортов Гу-ляби дагестанский и Изабелла - 90,1 и 90,4%. Сорта Памяти Вердеревского и Памяти Негруля по выходу товарного сорта расположились близко друг к другу -93,7 и 93,9%. У сортов Декабрьский, Мускат, Кантеми-ровский и Смуглянка молдавская этот показатель находится в пределах 91,2-92,9%.
При выборе столовых сортов винограда для безалкогольной переработки важное значение имеет их уво-логическая характеристика и технологическая оценка в конкретных почвенно-климатических условиях региона При этом обязательно изучают химический и механический составы, а также механические свойства
сортов винограда.
Нами изучены содержание в ягодах исследуемых
сортов винограда растворимых сухих веществ (СВ), массовой доли сахаров, глюкозы и фруктозы, витамина С, пектиновых иду бильных веществ, а также общая и активная кислотность.
Наибольшая массовая доля растворимых СВ наблюдается у сортов Мускат, Кантемировский, Гуляби дагестанский -19,1; 18,3 и 17,9%. У других сортов этот показатель находится в пределах 10-17,5%.
