CC BY
139
УДК 633.34
ВЛИЯНИЕ СПОСОБА ПОДАЧИ ТЕПЛА НА УПРАВЛЯЕМОСТЬ ПРОЦЕССОМ ГИДРОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН СОИ
© А.М. Шувалов, Г.М. Шулаев, Н.А. Вотановская, Д.С. Чернов
Ключевые слова: соя; нагревание; активность уреазы; индекс дисперсности протеина.
Комбинированный способ подачи тепла создает условия для облегчения управления процессом гидротермической обработки при промышленном производстве высококачественного корма из полножирной сои.
ВВЕДЕНИЕ
Полножирная соя - высокоэффективный компонент комбикормов для всех видов сельскохозяйственных животных и птицы. Однако необработанная соя в кормовых целях не применяется вследствие большого количества антипитательных веществ (ингибиторов трипсина, сапонинов и др.). Промышленная обработка сои позволяет дезактивировать негативные факторы, повышая биологическую ценность продукта. Применение полножирной сои в кормовых целях значительно повышает показатели производства мяса, молока и т. д., снижает расход корма, что стимулирует увеличение доходности сельскохозяйственных предприятий [1].
Существует множество способов снизить антипитательные факторы в сое, и все они сводятся, в основном, к гидротермической обработке. Эффективность многих способов обработки обусловлена достаточным увлажнением и оптимальным разогревом обрабатываемых бобов. Это очень важно, т. к. на качестве белка получаемого корма отрицательно сказываются и перегрев, и недогрев сырья [2].
Для того чтобы получить полноценный высококачественный корм из полножирной сои, необходимо иметь оперативную информацию о качественном изменении биохимии зерна в процессе обработки. Такую информацию предоставляют тестовые показатели.
С целью оценки полноценности и достаточности тепловой обработки в образцах прогретой сои изучали следующие тестовые показатели:
- активность уреазы (АУ) в качестве официального критерия уровня ингибирования антипитательных факторов в обрабатываемой сое в соответствии с ГОСТ
[4]. Об оптимальном уровне гидротермической обработки свидетельствует достижение значения АУ 0,10,3 ДрН;
- индекс дисперсности протеина по воде (ИДП)
[5]. ИДП является тестовым показателем достаточности термической обработки сои, когда в ней инактиви-руются антипитательные вещества, и при этом сохраняется высокая переваримость белка. Показатель ИДП выражается в процентах выделенной фракции водорастворимого белка к содержанию суммарного белка в образце. Известно, что значение ИДП по воде в диапазоне 15-30 % свидетельствует об оптимальной обработке сырья [1; 5]. Значение ИДП выше этого предела
говорит о недогреве сои и, следовательно, недостаточной инактивации антипитательных веществ в ней. Снижение показателя ИДП ниже 15 % указывает на перегрев сырья и чрезмерную денатурацию белка.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Соя предварительно замачивалась в воде в течение 10 мин. при комнатной температуре до оптимальной влажности (20-22 %). Продолжительность увлажнения для сорта «Припять» устанавливалась экспериментально. После высокотемпературной обработки соя проходила также стадию темперирования - выдержку зерна при остаточной температуре в теплоизолированном контейнере в течение 15 мин. Стадия высокотемпературной обработки сои осуществлялась в двух вариантах:
1) комбинированный способ (К) - подача лучистой энергии на слой зерна сверху с инфракрасного излучателя в размере 1,5 кВт и снизу - с электронагревателя (ТЭН) в размере 0,4 кВт одновременно;
2) инфракрасное облучение (ИК) - только инфракрасное облучение мощностью 1,9 кВт слоя сои сверху.
Изучали условия согласованного достижения оптимального значения АУ и ИДП в зависимости от продолжительности разогрева семян сои.
Исследования проводили в соответствии со схемой, представленной в табл. 1.
Данные, приведенные в табл. 1, показывают, что скорость разогрева сои в варианте с комбинированным методом энергоподвода (вариант К) была существенно выше, чем в варианте только с ИК-облучением (вариант ИК). Известно, что качественный состав протеинового комплекса сои, включающего в себя и антипитательные факторы, высоко коррелирует со скоростью протекания высокотемпературной фазы гидротермической обработки бобов [6].
Динамика изменения тестовых показателей в сое в варианте (ИК) в зависимости от времени нагрева представлена на рис. 1.
Как видно на рис. 1, ИДП достигает оптимального значения 22,8 % после 90 с нагревания с последующим повышением этого показателя до 39,4 % после 100 с. То есть по динамике уровня ИДП в этом варианте опыта после 100 с обработки появляются признаки перегрева обрабатываемой сои. В то же время самый низкий пока-
Таблица 1
Условия гидротермической обработки сои сорта «Припять»
№ варианта Метод энергоподачи Время основного разогрева, с Температура основного разогрева, Г °С Остаточная температура, Г °С
1 50 100 93
2 Комбинированный метод энергоподвода 60 - 96
3 70 140 97
4 80 140 97
5 90 160 107
6 70 120 91
7 ИК-облучение 80 134 99
8 90 130 100
9 100 145 103
90
80
70
60
с 50
СГ
40
30
20
10
0
50 60 70 80 90 Время разогрева,сек
2,5
1,5
0,5
р
-I-
£
100
ИДП
-АУ
Рис. 1. Динамика изменения (АУ) и (ИДП) в полножирной сое, обработанной способом ИК-облучения, в зависимости от продолжительности разогрева
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
50 60 70 80
Время разогрева, сек
♦
90
100
2,5 2
1,5 1
0,5
р
+
£
ИДП
АУ
Рис. 2. Динамика изменения (АУ) и (ИДП) в полножирной сое, обработанной способом комбинированного подачи тепла, в зависимости от продолжительности разогрева
2
0
0
0
0
затель АУ 0,66 ДрН в сое данного варианта опыта отмечался после 100 с обработки (при этом оптимальный уровень по данному тестовому показателю не был достигнут в рамках изучаемого режима обработки). Таким образом, в данном варианте опыта значения изучаемых тестовых показателей были несогласованными по времени. А значит, в данном случае сделать заключение о достаточности гидротермической обработки лишь по одному тестовому показателю ИДП не представляется возможным.
Динамика изменения тестовых показателей в сое в варианте (К) в зависимости от времени нагрева представлена на рис. 2.
На рис. 2 видно, что при комбинированном способе теплоподвода оптимальные значения АУ в размере 0,1 ДрН и ИДП в размере 18,57 % отмечались после 80 с обработки. При дальнейшем разогревании сои до 90 с происходило снижение АУ до нулевого значения, а ИДП повышался до 27,08 %, что свидетельствовало о перегреве зерна. То есть данный способ тепловой обработки позволил получить оптимальные значения обоих тестовых показателей согласованно по времени нагревания. Вероятно, равномерное распределение тепла при комбинированном способе обработки сои обусловило и равномерность изменения в протеиновом комплексе по всей толще зерна.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Более быстрое и равномерное распределение тепла в зерновом потоке при использовании комбинированного способа гидротермической обработки позволяет качественнее и быстрее устранить антипитательные вещества и обеспечить высокую биодоступность протеина в сое по сравнению с ИК-обработкой.
В процессе обработки сои целесообразно отслеживать два или более тестовых показателя (в данном случае АУ и ИДП) одновременно для индикации оптимального и достаточного уровня гидротермического воздействия.
ЛИТЕРАТУРА
1. Рекомендации по переработке сои при производстве комбикормов для сельскохозяйственной птицы и свиней. Воронеж, 2006. 47 с.
2. Влияние тепловой обработки на свойства белковых препаратов / Раковский П.П., Дементий В.А., Горшкова Л.М. и др. // Масло-жировая пром-сть. 1982. № 7. С. 24-26.
3. Шувалов А.М.. Вотановская Н.А., Чернов Д.С. Определение оптимального параметра гидротермической обработки полножирной сои на основе характера распределения тепла в зерне // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве: 9 Между-нар. науч.-практ. конф. ВИЭСХ: в 2 т. М., 2013. Т. 2. С. 59-62.
4. ГОСТ 13979.6-69. Постановлением Комитета стандартов, мер и измерительных приборов при Сов. Мин. СССР от 17 февраля 1969 г.
5. Batal A.B., Douglas M.W., Engram A.E. Protein dispersibility index as an indicator of adequately processed soybean meal // Poultry scince. 2000. V. 79 (11). P. 1592-1596.
6. Козин Е.В. Термоактивируемые процессы при высокотемпературной микронизации бобов сои и крупы перловой и пшенной: авто-реф. дис. ... канд. тех. наук. М., 2011.
Поступила в редакцию 26 февраля 2015 г.
Shuvalov A.M., Shulaev G.V., Votanovskaya N.A., Chernov D.C. INFLUENCE OF WAYS OF SUPPLY AT HANDING OF THE PROCESS OF THE HIDROTHERMAL TREATMENT OF SOYBEAN SEEDS
The combined method of heat supply creates conditions to facilitate process control of hydrothermal treatment at industrial production of high quality forage from full-fat soya.
Key words: soybean; heating; urease activity; protein dispersibility index.
Шувалов Анатолий Михайлович, Всероссийский научно-исследовательский институт использования техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве, г. Тамбов, Российская Федерация, доктор технических наук, профессор, зав. лабораторией альтернативных источников энергии взамен жидкого топлива, e-mail: [email protected]
Shuvalov Anatoliy Mihaylovich, All-Russian Scientific Research Institute of Use of Technics and Oil Products in Agriculture, Tambov, Russian Federation, Doctor of Technics, Professor, Head of Alternative Sources of Energy Instead of Liquid Fuel Laboratory, e-mail: [email protected]
Шулаев Геннадий Михайлович, Всероссийский научно-исследовательский институт использования техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве, г. Тамбов, Российская Федерация, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник, зав. лабораторией технологии производства свинины, e-mail: [email protected]
Shulaev Gennadiy Mikhailovich, All-Russian Scientific Research Institute of Use of Technics and Oil Products in Agriculture, Tambov, Russian Federation, Candidate of Agriculture, Senior Scientific Worker, Head of Laboratory of Technology of Pork Production, e-mail: [email protected]
Вотановская Нина Александровна, Всероссийский научно-исследовательский институт использования техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве, г. Тамбов, Российская Федерация, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, e-mail: [email protected]
Votanovskaya Nina Aleksandrovna, All-Russian Scientific Research Institute of Use of Technics and Oil Products in Agriculture, Tambov, Russian Federation, Candidate of Biology, Senior Scientific Worker, e-mail: [email protected]
Чернов Денис Серафимович, Всероссийский научно-исследовательский институт использования техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве, г. Тамбов, Российская Федерация, аспирант, научный сотрудник лаборатории альтернативных источников энергии взамен жидкого топлива, e-mail: [email protected]
Chernov Denis Serafimovich, All-Russian Scientific Research Institute of Use of Technics and Oil Products in Agriculture, Tambov, Russian Federation, Post-graduate Student, Scientific Worker of Alternative Sources of Energy Instead of Liquid Fuel Laboratory, e-mail: [email protected]
