CC BY
486
2. Шарвадзе Р.Л. Рекомендации по использованию морепродуктов Тихоокеанского бассейна в кормлении кур в Приамурье. - Благовещенск: Изд-во ДальГАУ, 2008 - 16 с.
3. Соя. Качество, использование, производство / В.С. Петибская, В.Ф. Баранов, А.В. Кочегура [и др.]. -М., 2001. - 60 с.
----------♦'----------
УДК 664.035 Р.У. Уажанова
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ УВЛАЖНЕНИЯ ПРИ ПОМОЛЕ СЕМЯН АМАРАНТА НА ВЫХОД МАСЛА
В статье приведены данные по разработке оптимальных режимов увлажнения семян к помолу в целях увеличения выхода масла и белка из семян амаранта сорта «Илийская», выращенного в Алматинской области Илийского района. Показаны исследования двух разных видов помола семян - сухого и влажного. Изучена зависимость соотношения выходов муки и отрубей, а также масла, от влажности семян и способов увлажнения.
Ключевые слова: амарант, сухой и влажный помол семян, масло, измельчение, выход муки и отрубей, технология.
R.U. Uazhanova RESEARCH OF THE MOISTENING MODE EFFECT AT THE AMARANTH SEED GRINDING FOR OIL YIELD
The data on development of the optimum modes for seed moistening to grinding in order to increase oil and fiber yield from the amaranth seeds of "Iliyskaya" sort grown up in Almaty region are given in the article. Research of two different kinds of seed grinding which are dry and damp are shown. Ratio dependence of flour, bran and oil yield from seed humidity and moistening ways is studied.
Key words: amaranth, dry and damp seed grinding, oil, crushing, flour and bran yield, technology.
Одним из основных методов получения амарантового масла до последнего времени является метод прессования, для чего используются шнековые прессы различной мощности. При переработке семян амаранта для получения масла основное значение имеет правильная организация подготовки зерна к помолу. От того, в какой степени подготовлена оптимальная технологическая влажность семян, зависит во многом выход и качество масла.
В основу исследований были положены известные для зерновых культур механизмы взаимодействия зерна с водой, с водой и теплом, определяемые, прежде всего, структурными особенностями зерна и его свойствами как живого организма, располагающего системой поглощения и удержания воды [1], с учетом специфических особенностей семян амаранта.
Оптимальная величина влажности обуславливается технологической характеристикой зерна - его исходными свойствами, количеством и температурой воды, используемой для искусственного увлажнения, временем, затраченным на процесс увлажнения и отлеживания, состоянием окружающей воздушной среды.
Цель исследований - выявить оптимальные режимы увлажнения помола семян амаранта для получения повышенного содержания масла. Были исследованы такие режимы помола семян, как сухой помол, помол после увлажнения.
Семена амаранта (ширица) представляют собой зерновку округленной формы, анатомическими частями которой являются практически круглое ядро-перидерм (эндосперм), охватываемое зародышем подковообразной формы, оболочки. В литературе способов переработки семян амаранта с глубоким разделением его на анатомические части нами не обнаружено. Из технической литературы известно выделение из семян амаранта фракций, состоящих в основном из оболочек и зародыша, путем измельчения семян амаранта и последующего разделения измельченной массы па перидермовую (эндосперм) и обогащенную маслом фракции [2-3] .
Характерной особенностью морфологического строения является распределение в семенах амаранта белка и масла. Для получения масляного экстракта семена амаранта подвергались соответствующей подготовке и обработке. Исходное сырье заготавливалось в период зрелости - в начале сентября. Для исследований использовались семена со сроком хранения 8 месяцев. Собранные семена обмолачивались молотилками специальной конструкции. Очистка их производилась на веялках. Семена очищались от механических примесей путем рассева на крупной сетке с размером ячеек 0,8 мм. Сушка семян осуществлялась или на открытом воздухе (воздушная сушка), или в сушилках различной конструкции до влажности не более 16%, затем размолу. Дробление семян проводилось на лабораторной молотковой дробилке, изготовленной в ТОО «Адиль». Величина зазора регулировалась в пределах 0,65-0,8 мм. При дроблении семян происходила потеря массы, так как под действием воздушного потока от вращения диска околоядерная пленочка отдувалась, а ее масса составляла 1,5-2,4% от массы семени. Дробленые семена вместе со оболочкой направляли на помол.
В качестве объекта исследований использовали семена амаранта сорта «Илийская», которые подвергались помолу в молотковой дробилке. Масса загружаемых семян 5 кг, начальная влажность 10%.
Физико-химические показатели семян амаранта, выращенные в Алматинской области в Илийском районе, приведены в табл. 1.
Таблица 1
Физические показатели семян амаранта
Показатель Литер. данные Экспер. данные Предел (лит)
Цвет От желтого до светлокоричневого Кремовый
Размер, мм 0,9-1,7 0,9-1,8 0,9-2,1
Масса 1000 штук, г 0,94 0,93 0,91
Массовая доля влаги, % 11, 90 11, 90 11, 73-14,0
Плотность семени, г/см3 0,87 0,87 0,85-0,88
Удельный объем, см3/г 1,15 1,16 1,14-1,20
Удельный насыпной объем, см3/г 1,9 1,89 1,87-2,00
Скважистость 40,3 39,8 38,6-41,8
Эффективность перемалывания была большей, поскольку семена проходили через дробилку 3 раза подряд [4-5]. После каждого прохождения семян через дробилку определяли фракционный состав зерна амаранта, для этого раздробленное зерно пропускали через сито с диаметром отверстий 0,4-0,7 мм. Частично перемолотые семена подвергались дальнейшему перемалыванию, и процесс повторялся до завершения третьего перемалывания. После завершения последнего этапа перемалывания удаляли общую белково-липидную фракцию зерна амаранта [6]. В табл. 2 представлены полученные результаты.
Таблица 2
Гранулометрический состав фракций
Размер отверстий сита, мм Крахмалосодержащая фракция, % Белковолипидная фракция (отруби), % Массовая доля масла в отрубях, %
0,4 68,5 31, 5 12,6
0,5 69,8 30,3 13,1
0.6 71,4 29,6 15,0
0,7 72,3 27,7 13,5
Как показали исследования, полученная смесь компонентов является трудноразделимой. Она только частично может быть разделена на составляющие компоненты в чистом виде.
По второму способу применяли способ помола семян [2], где предусмотрены увлажнение, отволажи-вание, пропуск получаемого продукта между вращающимися с различными скоростями шероховатыми валь-
цами установленных последовательно вальцовых систем для обеспечения на каждой из них одновременного плющения ядра, шелушения оболочек и размола зародыша с отделением его от ядра, сортировку на установленных после каждой вальцовой системы ситах с выделением на всех этапах сортировки крупки зародышевой и смеси зародышевой и отрубянистой мучки, из которых путем размола получают муку, а смесь зародышевой и отрубянистой мучки разделяют на ситах с получением готовых продуктов - мучки зародышевой и мучки отрубянистой.
Предлагаемый способ помола семян амаранта показывает преимущество в сравнении с обычной технологией, которая заключается в существенном различии химического состава полученных по способу основных продуктов - муки из хлопьев, крупки зародышевой, затем проводят процесс увлажнения и отвола-живания. По нашему мнению, такой способ обработки значительно влияет на качество сырья, из которого впоследствии можно получить масло.
Изучена зависимость соотношения выходов муки и отрубей, масла от влажности семян и от способов увлажнения.
Исследование влияния различной исходной влажности измельчаемых семян на соотношение выходов муки и отрубей показало, что влажность семян в пределах от 9,64 до 11,10% не оказывает влияния на это соотношение (табл. 3).
Таблица 3
Зависимость выхода муки от влажности семян
Влажность семя, % Выход муки, % Выход отрубей, %
9,64 55,60 41,20
10,92 55,33 42,06
11,10 54,88 42,11
При рассеве измельченных исходных семян по сортам муки и фракциям отрубей преобладающими фракциями оказались мука и средняя фракция отрубей (табл. 4).
Таблица 4
Рассев измельченных исходных семян амаранта
Влажность семян, % Мука, % (суммарно) Мука I сорта, % Мука II сорта, % Мука III сорта, % Отруби, % (суммарно) Крупные отруби, % Средние отруби, %
9,64 55,60 28,60 21,60 5,40 42,10 12,90 29,20
Образец семян амаранта весом 100 г был увлажнен до 14% (как крахмалистая пшеница) (образец 1), второй образец весом 100 г был увлажнен до 16% (как стекловидная пшеница) (образец 2). Для увлажнения использовалась вода комнатной температуры (200С), отволаживание семян производилось при комнатной температуре. После отволаживания образец 1 имел массу 105 г, образец 2 - 107,5 г. Подготовленные семена амаранта были размолоты на вальцовой лабораторной мельнице «Юниор».
Повышение влажности семян до 14 и 16% резко ухудшило измельчение, снижая суммарный выход муки с 55,6% в исходных семенах соответственно до 20,7 и 10,3% в увлажненных семенах (табл. 5, рис. 1).
Таблица 5
Влияние увлажнения семян на выход сортовой муки
Влажность семян, % Мука, % (суммарно) Мука I сорта, % Мука II сорта, % Мука III сорта,% Отруби, % (суммарно) Крупные отруби, % Средние отруби, %
14 20,7 8,0 10,3 2,4 77,4 55,7 21,7
16 10,3 3,7 5,5 1,1 88,0 71,2 16,8
70
60
Влвжност^ семян, %
40
30
20
10
0
Рис. 1. Влияние влажности семян амаранта на степень измельчения
Выход муки, %
1 п 10
■ 20
□ 30
□ 40
■ 50
□ 60
Повышение влажности семян оказывает также существенное влияние на результаты рассева по сортам: происходят уменьшение сортовых фракций муки и увеличение фракций отрубей (табл. 5).
Для определения зависимости степени увлажнения семян амаранта от температуры воды и времени воздействия воды на семена, семена амаранта влажностью 10,06% подвергались воздействию избытка воды температурой 20 и 30°С. Влажность семян определялась каждые 30 мин.
В результате исследований установлено, что в течение первого часа происходит наиболее интенсивное (скачкообразное) увеличение влажности, при этом теплая вода поглощается интенсивнее (рис. 2).
Отруби
ч
о
X
ш
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
*
влажн.9,64% влажн.14% влажн.16%
влажность
1 1=1 100
■ 90
□ 80
□ 70
■ 60
□ 50
■ 40
□ 30
■ 20
■ 10
Рис. 2. Влияние влажности на выход отрубей
При измельчении происходит разрушение растительной клетки, отделение зародыша, разрушение липидсодержащих сферосом и истечение из них масла, которое сорбируется на белковых веществах и клетчатке.
Поскольку клетчатка в основном переходит во фракцию отрубей, содержание массовой доли масла в ней заметно увеличивается.
Таким образом, измельчение семян с последующим рассевом по фракциям дает возможность получать отдельные фракции белка и масла (табл. 6).
Установлено влияние размера частиц на полноту извлечения белков и липидов в составе отрубной фракции. Оптимальным является размер частиц 0,6-0,7 мм. Эта величина зависит от сорта семян и некоторых технологических факторов, в частности, от режимов гидротермической обработки.
Таблица 6
Гранулометрический состав фракции
Размер отверстий сита, мм Крахмалосодержащая фракция, % Белковолипидная фракция (отруби), % Массовая доля масла в отрубях, % % от исходного содержания масла в семенах Массовая доля белка в отрубях, % % от исходного содержания белка в семенах
0,3 60,3 39,7 10,1 47,0 26,3 57,5
0,4 64,2 35,8 12,6 52,8 28,8 56,8
0,5 63,4 36,6 13,3 57,0 35,5 71,6
0,6 66,1 33,9 16,4 65,0 38,4 71,7
0,71 65,5 34,5 18,1 73,0 33,7 64,1
0,8 72,7 27,3 15,6 50,0 29,8 44,8
0,84 73,0 27,0 12,5 39,5 28,9 43,0
Получены отрубные фракции с содержанием белка до 38 % и масла до 18,1%, что составляет до 72 и 73% соответственно от содержания в семенах (табл. 6, рис. 3).
40Т
§ 35
Ч 30
2 * 8 20 8 *
5
0
[ і
] К
, ( І ~
■ ' > ( >■—-— ЧІ
) *■
0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
іер отверстий, мм
0,8
25
Рис. 3. Зависимость полноты извлечения белков и липидов от гранулометрического состава
Полученная белково-липидная фракция (отруби) по своему составу близка к обычным маслосодержащим культурам, а по степени измельчения и структуре подготовлена к извлечению масла. Гранулометрический состав и структура полученных отрубных фракций положительно влияют на дренажные свойства материала и улучшают эффективность извлечения масла с более полным переходом в масло сквалена и других биологически ценных компонентов.
Жмыхи и шроты после извлечения масла могут быть переработаны в белковую муку или концентраты и изоляты белков амаранта. Анализируя полученные в ходе исследований данные, можно сделать следующие выводы:
1. Показан сухой режим подготовки семян амаранта к помолу. При этом выход выход муки увеличивается в среднем на 24%, в том числе муки 1 сорта до 32%, муки 2 сорта - до 41%, муки 3 сорта - до 12 %. По мере увеличения гранулометрического состава продуктов рассева от муки 1 сорта до фракции отрубей происходит нарастание массовой доли масла до 6,52%. Содержание масла возрастает при помоле семян после увлажнения.
2. Установление режима помола семян амаранта после увлажнения 10,06% и температуры воды 20 и 30°С, а также размера частиц, также повлияло на полноту извлечения белков и липидов в составе отрубной фракции. Оптимальным является размер частиц 0,6-0,7 мм. При данных установленных параметрах содержание масла достигало 18% и белка до 38%. Повышение влажности семян до 14 и 16% резко ухудшило измельчение.
Полученный результат был положен в основу разработки технологии получения высококачественного
масла с наибольшим выходом.
Литература
1. Бутковский В.А., Мерко А.И., Мельников Е.М. Технология зерноперерабатывающих производств. -М.: Интерграф сервис, 1999.
2. Тафнер Л.А., Бутковский В.А., Родюкова А.М. Основы технологии приема, хранения и переработки зерна. - М., 1975.
3. Товароведение зерна и продуктов его переработки / под. ред. Л.А. Трисвятского. - М., 1978.
4. Чернаков В.В., Иванова Н.Г. Экструдеры производственного объединения «Арсенал». Термопластическая экструзия: научные основы, технология, оборудование. - М.: Ступень, 1994. - 169 с.
5. Чмелева С.В. Смесители и экструдеры в кондитерской промышленности. - М., 1986. - 21 с.
6. Масло из семян амаранта / И.Т. Кретов, С.Н. Соболев, Л.А. Мирошниченко [и др.] // Масложировая промышленность. - 2006. - № 1. - С. 22-23.
