Научная статья на тему 'Исследование физико-химических свойств механоактивированной муки из жмыха зародышей пшеницы'

Исследование физико-химических свойств механоактивированной муки из жмыха зародышей пшеницы Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
12
3
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
механоактивация / микрофильтрационное разделение / мука из жмыха зародышей пшеницы / физико-химические свойства / mechanical activation / microfiltration separation / wheat germ cake flour / physico-chemical properties

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Лесникова Наталия Александровна, Лазарев Владимир Александрович, Чеченихина Ольга Сергеевна, Котова Татьяна Вячеславовна

В современном мире приобретает актуальность концепция безотходного производства, основанная на максимальном использовании всех ресурсов. Для повышения эффективности использования материалов, полученных в результате переработки зерна, предлагается комплексный подход с использованием дезинтегратора. Целью исследования является изучение влияния процесса механоактивации муки из жмыха зародышей пшеницы (МЖЗП) на ее физико-химические свойства. Установлен рациональный режим процесса измельчения: частота вращения роторов – 10 500 об/мин, скорость ударов – 175 м/с, продолжительность процесса – 180 с, обеспечивающий средневзвешенный размер частиц конечного механопорошка 52 мкм при максимальных параметрах насыпной плотности 760 кг/м³ и водопоглотительной способности 70 %. Показано, что при механоактивации изменяется химический состав МЖЗП: массовая доля белков увеличивается на 1,8 %, простых сахаров – на 17 %, зольность – на 11 %, содержание крахмала уменьшается на 8 % по сравнению с МЖЗП, полученной без механоактивации. Для определения физико-химического состава водного экстракта МЖЗП осуществлен подбор параметров микрофильтрации: скорость потока водного экстракта МЖЗП над поверхностью мембраны – не менее 1,0–1,2 м/с; рабочее давление процесса – в пределах 0,25 МПа; температура экстракта не превышает (25 ± 5) °C. По результатам исследований процесса микрофильтрационного разделения водного экстракта МЖЗП доказано, что механоактивация увеличивает долю низкомолекулярных белков в муке, что свидетельствует о повышении их биодоступности и усвояемости.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Лесникова Наталия Александровна, Лазарев Владимир Александрович, Чеченихина Ольга Сергеевна, Котова Татьяна Вячеславовна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Physicochemical Properties Research of Mechanoactivated Flour from Wheat Germ Cake

In today’s accelerating world, the concept of waste-free production, based on the maximum utilization of all resources, becomes relevant. To increase the use efficiency of materials obtained as a result of grain processing, a man developed an integrated approach implying a disintegrator. The research aim is to study the mechanical activation process impact of flour from wheat germ cake (FWGC) on its physico-chemical properties. The authors revealed the rational mode of the grinding process: the rotation speed of the rotors is 10,500 rpm, the impact velocity is 175 m/s, the process duration is 180 sec, providing a weighted average particle size of the final mechanical powder of 52 microns with maximum bulk density parameters of 760 kg/m3 and water absorption capacity of 70 %. During mechanical activation, the chemical composition of FWGC changes: the mass fraction of proteins increases by 1.8 %, simple sugars – by 17 %, ash content – by 11 %, starch content decreases by 8 % compared to the FWGC obtained without mechanical activation. To determine the physico-chemical composition of the aqueous extract of the FWGC, a man run the microfiltration parameters selection: the aqueous extract flow rate of the FWGC over the membrane surface is not less than 1.0–1.2 m/s; the working pressure of the process is within 0.25 MPa; the extract temperature does not exceed (25 ± 5)°C. According to the microfiltration separation process research results of the aqueous FWGC extract, the mechanical activation increases the low-molecular-weight proteins proportion in flour, indicating a growth in its bioavailability and digestibility.

Текст научной работы на тему «Исследование физико-химических свойств механоактивированной муки из жмыха зародышей пшеницы»

УДК 664.76

DOI 10.29141/2500-1922-2023-8-4-5 EDN OPPJBR

Исследование физико-химических свойств механоактивированной муки из жмыха зародышей пшеницы

Н.А. Лесникова1 В.А. Лазарев1, О.С. Чеченихина1, Т.В. Котова1,2

1Уральский государственный экономический университет, г. Екатеринбург, Российская Федерация 2Кемеровский государственный медицинский университет, г. Кемерово, Российская Федерация Н lista507@rambler.ru

Реферат

В современном мире приобретает актуальность концепция безотходного производства, основанная на максимальном использовании всех ресурсов. Для повышения эффективности использования материалов, полученных в результате переработки зерна, предлагается комплексный подход с использованием дезинтегратора. Целью исследования является изучение влияния процесса механоактивации муки из жмыха зародышей пшеницы (МЖЗП) на ее физико-химические свойства. Установлен рациональный режим процесса измельчения: частота вращения роторов - 10 500 об/мин, скорость ударов - 175 м/с, продолжительность процесса - 180 с, обеспечивающий средневзвешенный размер частиц конечного механопорошка 52 мкм при максимальных параметрах насыпной плотности 760 кг/м3 и водопоглотительной способности 70 %. Показано, что при механоактивации изменяется химический состав МЖЗП: массовая доля белков увеличивается на 1,8 %, простых сахаров - на 17 %, зольность -на 11 %, содержание крахмала уменьшается на 8 % по сравнению с МЖЗП, полученной без механоактивации. Для определения физико-химического состава водного экстракта МЖЗП осуществлен подбор параметров микрофильтрации: скорость потока водного экстракта МЖЗП над поверхностью мембраны - не менее 1,0-1,2 м/с; рабочее давление процесса - в пределах 0,25 МПа; температура экстракта не превышает (25 ± 5) °C. По результатам исследований процесса микрофильтрационного разделения водного экстракта МЖЗП доказано, что механоактивация увеличивает долю низкомолекулярных белков в муке, что свидетельствует о повышении их биодоступности и усвояемости.

Для цитирования: Лесникова Н.А., Лазарев В.А., Чеченихина О.С., Котова Т.В. Исследование физико-химических свойств механоактивированной муки из жмыха зародышей пшеницы // Индустрия питания|Food Industry. 2023. Т. 8, № 4. С. 49-57. DOI: 10.29141/2500-1922-2023-8-4-5. EDN: OPPJBR.

Дата поступления статьи: 26 октября 2023 г.

Ключевые слова:

механоактивация;

микрофильтрационное

разделение;

мука из жмыха зародышей пшеницы;

физико-химические свойства

Physicochemical Properties Research of Mechanoactivated Flour from Wheat Germ Cake

Natalia A. Lesnikova1 Vladimir A. Lazarev1, Olga S. Chechenikhina1, Tatyana V. Kotova12

1Ural State University of Economics, Ekaterinburg, Russian Federation 2Kemerovo State Medical University, Kemerovo, Russian Federation H lista507@rambler.ru

Abstract

In today's accelerating world, the concept of waste-free production, based on the maximum utilization of all resources, becomes relevant. To increase the use efficiency of materials obtained as a result of grain processing, a man developed an integrated approach implying a disintegrator. The research aim is to study the mechanical activation process impact of flour from wheat germ cake (FWGC) on its physico-chemical properties. The authors revealed the rational mode of the grinding process: the rotation speed of the rotors is 10,500 rpm, the impact velocity is 175 m/s, the process duration is 180 sec, providing a weighted average particle size of the final mechanical powder of 52 microns with maximum bulk density parameters of 760 kg/m3 and water absorption capacity of 70 %. During mechanical activation, the chemical composition of FWGC changes: the mass fraction of proteins increases by 1.8 %, simple sugars - by 17 %, ash content - by 11 %, starch content decreases by 8 % compared to the FWGC obtained without mechanical activation. To determine the physico-chemical composition of the aqueous extract of the FWGC, a man run the microfiltration parameters selection: the aqueous extract flow rate of the FWGC over the membrane surface is not less than 1.0-1.2 m/s; the working pressure of the process is within 0.25 MPa; the extract temperature does not exceed (25 ± 5)°C. According to the microfiltration separation process research results of the aqueous FWGC extract, the mechanical activation increases the low-molecular-weight proteins proportion in flour, indicating a growth in its bioavailability and digestibility.

For citation: Natalia A. Lesnikova, Vladimir A. Lazarev, Olga S. Chechenikhina, Tatyana V. Kotova. Physicochemical Properties Research of Mechanoactivated Flour from Wheat Germ Cake. Индустрия питания|Food Industry. 2023. Vol. 8, No. 4. Pp. 49-57. DOI: 10.29141/25001922-2023-8-4-5. EDN: OPPJBR.

Paper submitted: October 26, 2023

Keywords:

mechanical activation;

microfiltration

separation;

wheat germ cake flour;

physico-chemical

properties

Введение

Основным направлением научно-технического прогресса в области производства продовольствия в последние десятилетия является интенсификация процессов приготовления пищи с одновременным приданием ей комплекса свойств, отражающих требования науки о здоровом питании. Одним из приоритетных направлений новых пищевых производств выступают технологии получения белковых продуктов, отличительной чертой которых является возможность целенаправленного использования отдельных фракций белков и комплексной переработки сырья с одновременным получением других полезных пищевых ингредиентов (крахмала, масла, пектина, фосфатидов и т. д.) [1; 2].

В то же время приобретает актуальность концепция безотходного производства, основанная

на максимальном использовании всех ресурсов. Технологические процессы в перерабатывающей промышленности, как правило, порождают большое количество отходов. Образующиеся при обработке зерна остатки, такие как зародыши, отруби, лузга и мучка, рассматриваются как ценные вторичные сырьевые ресурсы. В основном эти материалы используются в качестве кормовых компонентов; лишь 15 % общего объема отрубей и зародышей применяются в производстве хлебобулочных и кондитерских изделий, а также продуктов лечебного и профилактического назначения. В публикациях Н.С. Родио-новой и Т.В. Алексеевой представлены данные о способах получения и глубокой переработки зародышей пшеницы, их влиянии на физико-химические свойства конечных продуктов;

оценены возможности применения зародышей пшеницы в отрасли функционального и лечебно-профилактического питания [3].

Для повышения эффективности использования материалов, полученных в результате переработки зерна, в настоящем исследовании предложен комплексный подход с использованием дезинтегратора. Дезинтеграция представляет собой использование механических сил для разрушения структуры твердых веществ. В последнее время дезинтеграция превращается в новый элемент технологии, предполагающей механическую активацию вещества с целью увеличения технологической активности поверхности дисперсных продуктов с применением значительного количества механической энергии. Преимущества дезинтеграторов заключаются в относительно низком энергопотреблении и высокой эффективности процесса измельчения [4; 5]. С.С. Кузьминой и ее коллегами доказано, что применение дезинтегратора в мукомольном производстве позволяет не только своевременно корректировать технологический процесс, повышая эффективность производства в целом, но и получать пшеничную муку высшего сорта с более высоким выходом [6].

Целью исследования является изучение влияния процесса механоактивации муки из жмыха зародышей пшеницы (МЖЗП) на ее физико-химические свойства.

Для достижения поставленной цели проводили исследования по следующим направлениям: обоснование режимов механоактивации МЖЗП и выбор параметров микрофильтрации для определения физико-химического состава водного экстракта МЖЗП.

Объекты и методы исследования

Объектом исследований выступала мука из жмыха зародышей пшеницы ТМ «Гермивит», закупленная у ООО «Вектор» (г. Екатеринбург). С целью улучшения функционально-технологических свойств муку из зародышей пшеницы подвергали сухой механоактивации на дезинтеграторе DESI-11 производительностью 10-20 кг/ч.

Средневзвешенный размер частиц МЖЗП определяли при помощи ситового анализа, средний диаметр фракции вычисляли как среднее геометрическое от размеров ячеек смежных сит.

Насыпную плотность определяли путем измерения объема МЗЖП известной массы в градуированном цилиндре.

Для оценки водопоглотительной способности МЖЗП постепенно прибавляли муку к определенному количеству воды до образования теста нормальной консистенции.

Физико-химические показатели МЖЗП определяли общепринятыми стандартными методами:

• влажность - методом воздушно-тепловой сушки путем высушивания проб муки при фиксированной температуре до постоянной массы согласно ГОСТ 9404-88;

• кислотность - титрованием гидроокисью натрия всех кислореагирующих веществ, содержащихся в пробах муки, по ГОСТ 27493-87.

Химический состав МЖЗП определяли в соответствии со следующими методиками:

• общий белок - по методу Кьельдаля;

• массовую долю жира - путем извлечения сырого жира из проб муки растворителем с последующим его удалением, высушиванием и взвешиванием извлеченного жира согласно ГОСТ 29033-91;

• массовую долю моно- и дисахаридов (сахаров) - по Бертрану согласно ГОСТ 26176-2019;

• массовую долю крахмала - поляриметрическим методом согласно ГОСТ 10845-98;

• пищевые волокна - путем гидролиза и удаления белковых и крахмалистых веществ ферментами;

• массовую долю золы - озолением проб муки с последующим расчетом массы несгораемого остатка согласно ГОСТ 27494-2016.

Массовую долю амилозы в водном экстракте МЖЗП определяли фотоколориметрическим методом при длине волны 660 нм.

Содержание сухих веществ в водном экстракте МЖЗП определяли рефрактометрическим методом, основанным на измерении показателя преломления исследуемого раствора.

Для определения минеральных веществ в водном экстракте МЖЗП использовали атомно-аб-сорбционный метод.

Процесс микрофильтрационного разделения по молекулярной массе высокомолекулярных фракций белка, содержащихся в водном экстракте МЖЗП, исследовали в лаборатории кафедры пищевой инженерии УрГЭУ на экспериментальном стенде (рис. 1).

В модуле микрофильтрации 1 происходит разделение исследуемого водного экстракта МЖЗП по молекулярной массе содержащихся в растворе высокомолекулярных фракций белка. Центробежный насос 2 типа НСУ-1,8/12-0,25-АМ с частотным преобразователем типа Innovert ISD MINI PLUS создает необходимое давление в мембранном контуре и обеспечивает подачу исследуемого водного экстракта МЖЗП в модуль микрофильтрации 1. После закачивания исходного водного экстракта в оборотный бак 3 объемом 40 л начинается циркуляция в мембранном контуре. Бак для пермеата 4, представляющий собой мерную стеклянную колбу, служит для опреде-

Рис. 1. Экспериментальный стенд для исследования процесса микрофильтрационного разделения

водного экстракта МЖЗП: 1 - модуль микрофильтрации; 2 - насос; 3 - оборотный бак; 4 - емкость для пермеата; 5 - манометр;

6 - ротаметр; 7 - вентиль регулировочный; 8 - теплообменник змеевиковый; 9 -термопара;

10 - милливольтметр; 11 - сосуд Дьюара; 12 - разделитель; 13, 14 - вентили Fig. 1. Test Bench for Studying the Microfiltration Separation Process of an Aqueous FWGC Extract: 1 - Microfiltration Module; 2 - Pump; 3 - Reciprocal Tank:; 4 - Permeate Tank:; 5 - Pressure Detector; 6 - Rotameter;

7 - Control Valve; 8 - Coil Wound Exchanger; 9 -Thermocouple; 10 - Millivoltmeter; 11 - Dewar Vessel;

12 - Separator; 13, 14 -Valves

ления расхода пермеата в установке. Манометр цифровой 5 типа G80 служит для контроля давления в мембранном контуре стенда. Ротаметр 6 (тип РМ-0,4) позволяет определить расход водного экстракта МЖЗП в установке. С помощью вентиля 7 (тип TL150TPBVSS-CL TITAN LOCK) регулируется давление в установке. Теплообменник змеевикового типа 8, выполненный из нержавеющей стали 12Х18Н10Т, разрешенной к контакту с пищевыми продуктами, предназначен для регулирования температуры исследуемого водного раствора экстракта МЖЗП. Термопара 9 типа хромель-копель предназначена для контроля температурного режима процесса УФ. Милливольтметр 10 типа М-42301 предназначен для контроля э.д.с. от термопары и пересчета полученных значений в градусы Цельсия. Сосуд Дьюара 11 служит для нивелирования влияния изменения температуры окружающей среды и представляет собой теплоизолированный термос с крышкой. Разделитель 12, представляющий собой металлическую пористую пластину, предназначен для отсечки попадания макроскопических частиц водного экстракта МЖЗП в рабочие элементы манометра 5. Вентили 13, 14 служат для подключения в схему установки микрофильтрационной ячейки 1.

Основным рабочим элементом стенда является модуль микрофильтрации 1, осуществляющий процесс в тангенциальном режиме. В цилиндрическом модуле 4 (длина 850 мм, диаметр 42 мм) установлен трубчатый керамический мембранный элемент КМФЭ-19 (0,01) длиной 800 мм. Площадь одной цилиндрической мембраны в ячейке составляет 1,5-10-2 м2. Все металлические детали ячеек выполнены из нержавеющей стали 12Х18Н10Т.

Принцип работы стенда основан на разделении исследуемого водного экстракта МЖЗП в модуле микрофильтрации на два раствора: раствор, прошедший через мембрану («бедный» высокомолекулярными компонентами), и раствор в мембранном контуре (концентрат, богатый высокомолекулярными компонентами). Для разделения в оборотный бак 3 закачивали исследуемый экстракт МЖЗП в объеме 40 л. Затем включали центробежный насос 2, устанавливали необходимый расход, контролируемый ротаметром 6; вентилем 7устанавливали необходимое давление в мембранном контуре 1, которое контролировали манометром 5. Температурный режим процесса регулировали с помощью подачи воды необходимой температуры в змеевиковый теплообменник 8 и контролировали с помощью

термопары 9 и милливольтметра 10. Прошедший через модуль микрофильтрации пермеат удаляли в мерный бак 4 [7].

В экспериментах использовали трубчатые керамические мембраны серии КМФЭ на основе диоксида титана и альфа-оксида алюминия с нанесенным селективным слоем толщиной 50 мкм и отсечкой (ООО «Научно-производственное объединение «Керамикфильтр», г. Москва).

В исследованиях замеряли две величины - проницаемость G и селективность ф мембран в процессе разделения при различных параметрах [8; 9].

Проницаемость мембран определяли по уравнению

G = /п т т). (1)

Селективность мембран оценивали по формуле

ф = 1 - С2/Сс, (2)

при этом концентрацию С высокомолекулярных веществ определяли по содержанию общего белка в водном экстракте МЖЗП (С0) или в пер-меате (С2).

Результаты исследования и их обсуждение

Результаты исследования влияния режимов процесса механоактивации МЖЗП на ее физико-химические и функционально-технологические показатели представлены в табл. 1.

Установлено, что увеличение частоты вращения роторов в дезинтеграторе от 7 500 до 12 000 об/мин позволяет получить средневзвешенный размер частиц муки от 78 до 50 мкм соответственно при сокращении продолжительности процесса от 240 до 140 с. При сравнении показателей измельченной муки при частоте вращения роторов 10 500 и 12 000 об/мин можно сделать вывод, что изменений практически не наблюдается.

На основе проведенных исследованний выбран рациональный режим процесса измельчения: частота вращения роторов - 10 500 об/мин, скорость ударов - 175 м/с, продолжительность процесса - 180 с. Средневзвешенный размер частиц конечного механопорошка - 52 мкм.

Результаты сравнительного анализа химического состава МЖЗП, полученной традиционным способом (без механоактивации) и методом механоактивации, приведены в табл. 2.

Показано, что использование механоактива-ции оказывает влияние на химический состав МЖЗП: массовая доля белков увеличивается на 1,8 %, простых сахаров - на 17 %, зольность -на 11 % по сравнению с МЖЗП, полученной без механоактивации. При этом содержание крахмала уменьшается на 8 %, что обусловлено деструкцией структуры природных полимеров в процессе механоактивации [10]. С повыше-

Таблица 1. Влияние режимов процесса механоактивации МЖЗП на показатели качества Table 1. Modes Impact of the Mechanical FWGC Activation Process on Quality Indicators

Частота вращения роторов, об/мин Показатель -■-■-■-

7 500 9 000 10 500 12 000

Продолжительность процесса, с 240 210 180 140

Средневзвешенный размер частиц, мкм 78,0 64,0 52,0 50,0

Насыпная плотность, кг/м3 590,0 680,0 760,0 750,0

Водопоглотительная способность, % 62,0 65,0 70,0 70,0

Массовая доля влаги, % 10,6 10,5 10,3 10,4

Кислотность, град 4,3 4,3 4,4 4,4

Таблица 2. Химический состав МЖЗП до и после механоактивации (M ± m, n = 3) Table 2. Chemical Composition of the FWGC before and after Mechanical Activation (M ± m, n = 3)

Компонент Содержание в муке зародышей пшеницы, мас. %

без механоактивации I после механоактивации

Белки 33,9 ± 0,2 34,5 ± 0,2

Жиры 1,9 ± 0,2 2,0 ± 0,3

Моно- и дисахариды 22,6 ± 0,5 26,5 ± 0,2

Крахмал 15,4 ± 0,5 13,2 ± 0,3

Пищевые волокна 15,5 ± 0,2 15,1 ± 0,2

Зола 4,1 ± 0,2 4,6 ± 0,2

нием концентрации сахаров также наблюдается снижение вязкости, что свидетельствует об интенсивном разрушении гранул крахмала [6].

В исследованиях О.Л. Мещеряковой и соавторов [11] показано, что механоактивация влияет на фракционный состав белков. В муке зародышей пшеницы преобладает белок лейкозин, относящийся к альбуминам. Кроме того, механоактивация приводит к увеличению содержания короткоцепочечных пептидов, поэтому на следующем этапе исследования с целью разделения белков МЖЗП по молекулярной массе и выделения альбуминовой фракции осуществляли подбор параметров микрофильтрации.

Влияние основных режимных параметров процесса микрофильтрационного разделения на характеристики микрофильтрационных мембран КМФЭ (проницаемость G и селективность ф) по белковой фазе отражено на рис. 2 и 3.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Параметры концентрата водного экстракта муки из зародышей пшеницы приведены в табл. 3.

Установлено, что механоактивация при микрофильтрационном разделении экстракта МЖЗП

позволяет получить большее количество сухих веществ, в частности общего белка, как в концентрате, так и в пермеате. При этом количество высокомолекулярных белков повышается на 24 %, а низкомолекулярных (короткоцепочечных пептидов) - на 55 %.

Анализ зависимости G(u) показал, что проницаемость керамических микрофильтрационных мембран становится постоянной при скорости течения раствора над мембраной 1,0-1,2 м/с, что соответствует числу Рейнольдса при течении в трубчатых мембранах КМФЭ Re ^ 6500. Анализ зависимостей G(Р) и ф(Р) показал, что мембраны КМФЭ имеют стабильные рабочие характеристики. При анализе зависимостей G(t) и ф(£) установлено, что проницаемость УФ мембран вначале повышается с увеличением температуры водного экстракта, но ограничивается определенным значением температуры, зависящим от типа мембраны и концентрации экстракта по высокомолекулярным компонентам. При дальнейшем увеличении температуры селективность мембран КМФЭ несколько снижается, что

т

г/

S,

го 2 ч

80

70

60

50

КМФЭ 1 КМФЭ 2

0,00 0,25 0,50 0,75

1,00 1,25 рм/с

1,50 1,75 2,00 2,25

Рис. 2. Зависимость проницаемости микрофильтрационных мембран от скорости потока водного экстракта МЖЗП внутри мембранного контура при Р = 0,25 МПа; t = 25 °С; С = 1,0 % ВМВ Fig. 2. Permeability Dependence of Microfiltration Membranes on the Flow Rate of the Aqueous FWGC Extract Inside the Membrane Circuit at P = 0.25 MPa; t = 25 °C; C =1.0 % HMW

1,00

0,95

0,90

0,85

10

15

20

25 t,° С

0 C= 2,0 % мае. (D C= 1,5 % мае. (3) C= 2,5 % мае. @ C= 1,0% мае.

50

Рис. 3. Зависимость селективности мембраны КМФЭ от температуры водного экстракта при и =1,2 м/с; Р = 0,25 МПа и разной концентрации высокомолекулярных компонентов C: 1 - 2,0 % мас.; 2 -1,5% мас.; 3 - 2,5 % мас.; 4 -1,0 % мас. Fig. 3. Selectivity Dependence of the Membrane of the CMFE Series on the Aqueous Extract Temperature at и = 1.2 m/s; P = 0.25 MPa and Different Concentrations of High-Molecular Components C: 1 - 2.0% by Weight; 2 - 1.5% by weight; 3 -2.5% by weight; 4 -1.0% by weight

Таблица 3. Физико-химический состав водного экстракта МЖЗП после микрофильтрационного разделения

(средние значения)

Table 3. Physico-Chemical Composition of the Aqueous FWGC Extract after Microfiltration Separation (Average Values)

Параметр Содержание в водном экстракте МЖЗП, мас. %

до механоактивации после механоактивации

концентрат пермеат концентрат пермеат

Белок общий 8,5 ± 0,2 0,9 ± 0,05 10,6 ± 0,2 3,2 ± 0,1

Амилоза 8,0 ± 0,1 0,8 ± 0,1 9,3 ± 0,1 3,0 ± 0,1

Минеральные вещества 3,5 ± 0,2 3,5 ± 0,2 3,5 ± 0,2 3,5 ± 0,2

Сухие вещества 20,0 ± 0,1 5,2 ± 0,1 23,4 ± 0,1 9,7 ± 0,1

можно объяснить изменением формы молекул в высокомолекулярных соединениях при повышенных скоростях разделения и, как следствие, их потерей в пермеате.

Анализ зависимостей G(С) и ф(С) показал, что проницаемость мембраны КМФЭ имеет тенденцию к снижению с увеличением концентрации, что соответствует общим принципам процесса микрофильтрационного разделения. Для водного экстракта МЖЗП соотношение концентрата и пермеата, определенное экспериментальным путем, составляет от 1/8 до 1/10. Причем это соотношение меняется в зависимости от перехода в водный экстракт крахмалистых соединений, в частности амилозы. При экстрагировании при относительно невысоких температурах амилоза переходит в раствор в количестве менее 1 %. Селективность мембраны КМФЭ во время разделения снижается с ростом температуры и увеличением концентрации, что объясняется изменением гидродинамических условий над мембраной и растущим влиянием эффекта концентрационной поляризации [12].

Заключение

В результате исследования процесса измельчения муки из жмыха зародышей пшеницы выбран оптимальный режим механоактивации, обеспечивающий средневзвешенный размер частиц конечного механопорошка 52 мкм при максимальных параметрах насыпной плотности 760 кг/мз и водопоглотительной способности 70 %.

Установлено, что механоактивация МЖЗП оказывает влияние на ее химический состав: увели-

Библиографический список

1. Захарова Ю.В., Котова Т.В., Соболева О.М. и др. Бифидоген-ные свойства экстрактов проростков ячменя // Индустрия питания^ Industry. 2022. Т. 7, № 1. С. 54-62. DOI: https://doi. org/10.29141/2500-1922-2022-7-1-7. EDN: https://www.elibrary.ru/ gfntmw.

чивается массовая доля белков, простых сахаров, зольность, а содержание крахмала уменьшается по сравнению с МЖЗП, полученной без механоактивации.

По результатам исследований процесса микрофильтрационного разделения водного экстракта МЖЗП можно сделать следующие выводы:

• механоактивация МЖЗП увеличивает долю низкомолекулярных белков в муке, что косвенно влияет на повышение их биодоступности и усвояемости [13];

• скорость потока водного экстракта МЖЗП над поверхностью мембраны должна быть не менее 1,0-1,2 м/с;

• рабочее давление процесса микрофильтрации должно быть в пределах 0,25 МПа;

• процесс микрофильтрационного разделения протекает эффективно, если температура экстракта не превышает температуру окружающей среды (25 ± 5) °С;

• процесс микрофильтрационного разделения целесообразно осуществлять до достижения концентрации высокомолекулярных веществ 10-12%;

• керамическая мембрана КМФЭ может быть рекомендована как эффективная для разделения водного экстракта МЖЗП.

Таким образом, механоактивация позволяет направленно изменять фракционный состав муки, а одним из способов переработки муки зародышей пшеницы может быть извлечение из нее белков с перспективой дальнейшего обогащения ими ряда продуктов питания.

Bibliography

1. Zaharova, Yu.V.; Kotova, T.V.; Soboleva, O.M. i dr. Bifidogennye Svo-jstva Ekstraktov Prorostkov Yachmenya [Bifidogenic Properties of Barley Seedlings Extracts]. Industriya Pitaniya|Food Industry. 2022. Vol. 7. No. 1. Pp. 54-62. DOI: https://doi.org/10.29141/2500-1922-2022-7-1-7. EDN: https://www.elibrary.ru/gfntmw. (in Russ.)

2. Чугунова О.В., Заворохина Н.В. Теория и практика разработки инновационных пищевых продуктов. Новосибирск: Ассоциация научных сотрудников «Сибирская академическая книга», 2017. 238 с. ISBN: 978-5-4379-0571-5. EDN: https://www.elibrary.ru/ yloytv.

3. Родионова Н.С., Алексеева Т.В. Современная теория и технология получения, обработки и применения продуктов комплексной переработки зародышей пшеницы // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2014. № 4(62). С. 99-109. EDN: https://www.elibrary.ru/tfkzzf.

4. Масловская А.Н. Совершенствование процесса измельчения и конструкции дезинтегратора с горизонтальными дисками: дис. ... канд. техн. наук: 05.02.13. Белгород, 2009. 195 с.

5. Лаврова Л.Ю. Механоактивированные органопорошки из вторичных зерновых ресурсов и их использование в производстве продуктов питания // Индустрия питания. 2016. № 1. С. 37-43. EDN: https://www.elibrary.ru/yhwosj.

6. Кузьмина С.С., Козубаева Л.А., Егорова Е.Ю. Эффективность применения дезинтегратора в мукомольном производстве // Ползуновский вестник. 2022. № 3. С. 43-49. DOI: https://doi. org/10.25712/ASTU.2072-8921.2022.03.006. EDN: https://www.elibra-ry.ru/hixdss.

7. Лазарев В.А. Разделение и концентрирование молочной сыворотки на ультрафильтрационных и обратноосмотических мембранах: дис. ... канд. техн. наук: 05.17.18. Екатеринбург, 2015. 119 с. EDN: https://www.elibrary.ru/clftdg.

8. Тихонов С.Л., Лазарев В.А., Муратов А.А. Безотходная мембранная технология переработки молочной сыворотки // Индустрия питания|Food Industry. 2017. № 1(2). С. 60-71. EDN: https://www. elibrary.ru/zmwchv.

9. Свитцов А.А. Введение в мембранную технологию. М.: ДеЛи принт, 2007. 207 с. ISBN: 978-5-94343-125-8. EDN: https://www. elibrary.ru/qkpold.

10. Кузьмина С.С., Козубаева Л.А., Протопопов Д.Н. Влияние ме-ханоактивации на технологические свойства муки // Ползуновский вестник. 2017. № 2. С. 41-44. EDN: https://www.elibrary.ru/ zddvyn.

11. Мещерякова О.Л., Василенко Л.И., Губин А.С. и др. Анализ аминокислотного состава и структуры изолятов белка амаранта при различных условиях его выделения // Сорбционные и хро-матографические процессы. 2022. Т. 22, № 6. С. 841-848. DOI: https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2022.22/10890. EDN: https:// www.elibrary.ru/cmfyqa.

12. Arunkumar, A.; Etzel, M.R. Negatively Charged Tangential Flow Ultrafiltration Membranes for Whey Protein Concentration. Journal of Membrane Science. 2015. Vol. 475. Pp. 340-348. DOI: https://doi. org/10.1016/j.memsci.2014.10.049.

13. Родионова Н.С., Соколова О.А. Влияние термической обработки на биологическую ценность белков муки зародышей пшеницы // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 4. С. 515. EDN: https://www.elibrary.ru/udxbhp.

2. Chugunova, O.V.; Zavorohina, N.V. Teoriya i Praktika Razrabotki Innovacionnyh Pishchevyh Produktov [Theory and Practice of Innovative Food Products Development]. Novosibirsk: Associaciya Nauchnyh Sotrudnikov «Sibirskaya Akademicheskaya Kniga». 2017. 238 p. ISBN: 978-5-4379-0571-5. EDN: https://www.elibrary.ru/yloytv. (in Russ.)

3. Rodionova, N.S.; Alekseeva, T.V. Sovremennaya Teoriya i Tekhnologi-ya Polucheniya, Obrabotki i Primeneniya Produktov Kompleksnoj Pererabotki Zarodyshej Pshenicy [Modern Theory and Technology of Obtaining, Processing and Applying Products of Complex Wheat Germ Processing]. Vestnik Voronezhskogo Gosudarstvennogo Uni-versiteta Inzhenernyh Tekhnologij. 2014. No. 4(62). Pp. 99-109. EDN: https://www.elibrary.ru/tfkzzf. (in Russ.)

4. Maslovskaya, A.N. Sovershenstvovanie Processa Izmelcheniya i Kon-strukcii Dezintegratora s Gorizontalnymi Diskami [Improvement of the Grinding Process and the Disintegrator Scheme with Horizontal Disks]: Dis. ... Kand. Tekhn. Nauk: 05.02.13. Belgorod, 2009. 195 p. (in Russ.)

5. Lavrova, L.Yu. Mekhanoaktivirovannye Organoporoshki iz Vtorich-nyh Zernovyh Resursov i Ih Ispolzovanie v Proizvodstve Produktov Pitaniya [Mechanoactivated Organopowders from Secondary Grain Resources and Its Use in Food Production]. Industriya Pitaniya. 2016. No. 1. Pp. 37-43. EDN: https://www.elibrary.ru/yhwosj. (in Russ.)

6. Kuzmina, S.S.; Kozubaeva, L.A.; Egorova, E.Yu. Effektivnost Primeneniya Dezintegratora v Mukomolnom Proizvodstve [Disintegrator Effectiveness in Flour Milling]. Polzunovskij Vestnik. 2022. No. 3. Pp. 43-49. DOI: https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2022.03. 006. EDN: https://www.elibrary.ru/hixdss. (in Russ.)

7. Lazarev, V.A. Razdelenie i Koncentrirovanie Molochnoj Syvorotki na Ultrafiltracionnyh i Obratnoosmoticheskih Membranah [Separation and Concentration of Whey on Ultrafiltration and Reverse Osmotic Membranes]: Dis. ... Kand. Tekhn. Nauk: 05.17.18. Ekaterinburg, 2015. 119 p. EDN: https://www.elibrary.ru/clftdg. (in Russ.)

8. Tihonov, S.L.; Lazarev, V.A.; Muratov, A.A. Bezothodnaya Membran-naya Tekhnologiya Pererabotki Molochnoj Syvorotki [Waste-Free Membrane Technology of Whey Processing]. Industriya Pitaniya|-Food Industry. 2017. No. 1(2). Pp. 60-71. EDN: https://www.elibrary. ru/zmwchv. (in Russ.)

9. Svitcov, A.A. Vvedenie v Membrannuyu Tekhnologiyu [Introduction to Membrane Technology]. M.: DeLi print, 2007. 207 p. ISBN: 978-594343-125-8. EDN: https://www.elibrary.ru/qkpold. (in Russ.)

10. Kuzmina, S.S.;Kozubaeva, L.A.; Protopopov, D.N. Vliyanie Me-khanoaktivacii na Tekhnologicheskie Svojstva Muki [Mechanical Activation Impact on the Technological Properties of Flour]. Polzunovskij Vestnik. 2017. No. 2. Pp. 41-44. EDN: https://www.elibrary. ru/zddvyn. (in Russ.)

11. Meshcheryakova, O.L.; Vasilenko, L.I.; Gubin, A.S. i dr. Analiz Ami-nokislotnogo Sostava i Struktury Izolyatov Belka Amaranta pri Razlichnyh Usloviyah Ego Vydeleniya [Amino Acid Composition and Structure of Amaranth Protein Isolates Analysis under Various Conditions of Its Isolation]. Sorbcionnye i Hromatografich-eskie Processy. 2022. Vol. 22. No. 6. Pp. 841-848. DOI: https://doi. org/10.17308/sorpchrom.2022.22/10890. EDN: https://www.elibrary. ru/cmfyqa. (in Russ.)

12. Arunkumar, A.; Etzel, M.R. Negatively Charged Tangential Flow Ultrafiltration Membranes for Whey Protein Concentration. Journal of Membrane Science. 2015. Vol. 475. Pp. 340-348. DOI: https://doi. org/10.1016/j.memsci.2014.10.049.

13. Rodionova, N.S.; Sokolova, O.A. Vliyanie Termicheskoj Obrabotki na Biologicheskuyu Cennost Belkov Muki Zarodyshej Pshenicy [Heat Treatment Impact on the Biological Value of Wheat Germ Flour Proteins]. Sovremennye Problemy Nauki i Obrazovaniya. 2015. No. 4. Pp. 515. EDN: https://www.elibrary.ru/udxbhp. (in Russ.)

Информация об авторах / Information about Authors

Лесникова

Наталия Александровна

Lesnikova,

Natalia Alexandrovna

Тел./Phone: +7 (343) 283-10-03 E-mail: lista507@rambler.ru

Старший преподаватель кафедры технологии питания Уральский государственный экономический университет

620144, Российская Федерация, г. Екатеринбург, ул. 8 Марта/Народной Воли, 62/45

Senior Lecturer of the Food Technology Department Ural State University of Economics

620144, Russian Federation, Ekaterinburg, 8 Marta St./Narodnoy Voli St., 62/45 ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6765-7064

Лазарев

Владимир Александрович

Lazarev,

Vladimir Alexandrovich

Тел./Phone: +7 (343) 283-10-66 E-mail: lazarev.eka@gmail.com

Чеченихина Ольга Сергеевна

Chechenikhina, Olga Sergeevna

Тел./Phone: + 7 912 227-02-51 E-mail: olgachech@yandex.ru

Кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой пищевой инженерии Уральский государственный экономический университет

620144, Российская Федерация, г. Екатеринбург, ул. 8 Марта/Народной Воли, 62/45

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Head of the Food Engineering Department

Ural State University of Economics

620144, Russian Federation, Ekaterinburg, 8 Marta St./Narodnoy Voli St., 62/45 ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0470-7324

Доктор биологических наук, доцент, профессор кафедры пищевой инженерии Уральский государственный экономический университет

620144, Российская Федерация, г. Екатеринбург, ул. 8 Марта/Народной Воли, 62/45

Doctor of Biological Sciences, Associate Professor, Professor of the Food Engineering Department

Ural State University of Economics

620144, Russian Federation, Ekaterinburg, 8 Marta St./Narodnoy Voli St., 62/45 ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9011-089X

Котова

Татьяна Вячеславовна

Kotova,

Tatyana Vyacheslavovna

Тел./Phone: +7 (923) 518-13-31 E-mail: t_kotova@inbox.ru

Ведущий научный сотрудник научно-образовательного центра «Технологии инновационного развития»

Уральский государственный экономический университет 620144, Екатеринбург, ул. 8 Марта/Народной Воли, 62/45

Доктор технических наук, профессор кафедры фармацевтической и общей химии Кемеровский государственный медицинский университет 650056, Российская Федерация, г. Кемерово, ул. Ворошилова, 22а

Leading Researcher of the Scientific and Educational Center "Innovative Development Technologies"

Ural State University of Economics

620144, Russian Federation, Ekaterinburg, 8 Marta St./Narodnoy Voli St., 62/45 Doctor of Technical Sciences, Professor of the Pharmaceutical and General Chemistry Department

Kemerovo State Medical University

650056, Russian Federation, Kemerovo, Voroshilov St., 22а

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1601-7371

Вклад авторов:

Лесникова Н.А., Лазарев В.А., Чеченихина О.С., Котова Т.В. - равноценный вклад авторов в исследование. Contribution of the Authors:

Lesnikova, Natalia A.; Lazarev, Vladimir A.; Chechenikhina, Olga S.; Kotova, Tatyana V. - the authors declare the equal contribution to the research

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. The authors declare no conflicts of interests.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.