CC BY
14that occur when moving solids collide. The time interval during which the impact lasts is usually very small (in practice, from a few ten-thousandths to millionths of a second), and the forces developing on the contact areas of the solids (called shock or instantaneous) are very large. They change during an impact over a wide range and reach values at which average values of pressure (stress) at contact sites are 104 and even 105 kg / cm2. The action of shock forces leads to a significant change during the impact speeds of the body. Resultant deformations, changes in the mechanical properties of materials, etc. can also be a consequence of an impact, and at impact rates exceeding the critical ones, the destruction of bodies at the impact site happens. The basic equations of the general theory of impact follow from the theorems on the change in the amount of movement and the kinetic moment of a system when impact. Using these theorems, knowing the applied shock impulse, and the velocity at the beginning of the impact, it is possible to determine the velocity at the end of the impact, and if the body is not free, then the impulse reactions of the bonds.. Key words: working body, strike, component, tubers
Literanura
1.Kartofeleuborochnaja mashina: pat. 132943 Ros. Federacija. №2012156047/13; zajavl. 24.12.2012; opubl. 10.10.2013, bjul. №28.
2.Kartofelekopatel': pat. 170887 Ros. Federacija. №2017100178/13(000352); zajavl. 09.01.2017; opubl. 12.05.2017, bjul. №14.
3.JAkutin, N.N. Rezul'taty jeksperimental'nyh issledovanij processa mashinnoj uborki kartofelja usovershenstvovannym kopatelem KTN-2V/N.N. JAkutin, N.V. Byshov, G.K. Rembalovich, JU.V. Doronkin // Politematicheskij setevoj jelektronnyj nauchnyj zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta (Nauchnyj zhurnal KubGAU) [JElektronnyj resurs]. - Krasnodar: KubGAU, 2014. - №05(099). - S. 10521061. - Rezhim dostupa: http://ej.kubagro.ru/2014/05/pdf/72.pdf.
4.JAkutin, N.N. Obosnovanie parametrov sredstva intensifikacii separacii osnovnogo jelevatora kartofeleuborochnyh mashin / N.N. JAkutin, I.I. Kashheev // Sovremennye problemy nauki i obrazovanija [JElektronnyj resurs]. - 2014. - № 6; URL: www.science-education.ru/120-16030
5.JAkutin, N.N. Sovershenstvovanie tehnologicheskogo processa i sredstva intensifikacii separacii kartofeleuborochnyh mashin /N.N. JAkutin //Dis. ... kand. tehn. nauk. - Rjazan', 2014. - 123 s.
6.Zubov, V.G. Mehanika. / V.G. Zubov. - M.: Nauka, 1978. - 352 s.
Туболев С.С. Инновационные машинные технологии в картофелеводстве России/С.С. Туболев, Н.Н. Колчин, Н.В. Бышов, И.А. Успенский, Г.К. Рембалович// Тракторы и сельхозмашины.-2012.-№10.-С.3-5
7.Tubolev S.S. Innovatsionnyye mashinnyye tekhnologii v kartofelevodstve Rossii/S.S. Tubolev. N.N. Kolchin. N.V. Byshov. I.A. Uspenskiy. G.K. Rembalovich//Traktory i selkhozmashiny.-2012.-№10.-S.3-5
УДК 631.8
КООРДИНАТНОЕ ВНЕСЕНИЕ УДОБРЕНИЙ НА ОСНОВЕ ПОЛЕВОГО МОНИТОРИНГА
ДАНИЛЕНКО Жанна Валерьевна, соискатель, кафедра организации транспортных процессов и безопасности жизнедеятельности, danilenko.zhanna@bk.ru
ШЕМЯКИН Александр Владимирович, д-р техн. наук, доцент кафедры организации транспортных процессов и безопасности жизнедеятельности, shem.alex62@yandex.ru ЕРОШКИН Андрей Дмитриевич, студент 4 курса, eroshkin080697@mail.ru АНДРЕЕВ Константин Петрович, канд. техн. наук, доцент, кафедры организации транспортных процессов и безопасности жизнедеятельности, kosta066@yandex.ru
КОСТЕНКО Михаил Юрьевич, д-р техн. наук, профессор кафедры технологии металлов и ремонта машин, km340010@rambler.ru.
ТЕРЕНТЬЕВ Вячеслав Викторович, канд. техн. наук, доцент, кафедры организации транспортных процессов и безопасности жизнедеятельности, vvt62ryazan@yandex.ru
Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева
Разнообразие почв и возделываемых культур, различие плодородия почв требуют практически неограниченного сочетания видов и доз минерального питания. Решение этой проблемы осуществляется путем последовательного внесения каждого вида питательных элементов, внесением
© Даниленко Ж.В., Шемякин А. В., Ерошкин А. Д., Костенко М. Ю., Терентьев В. В., 2018 г
сложных удобрений или их смесей различных форм и состава (органно-минеральные смеси; смеси твердых и жидких удобрений и ряд других). Внедрение систем координатного внесения удобрений повысит эффективность их применения, снизит затраты, исключит загрязнение почв, увеличит урожайность и экономическую эффективность сельскохозяйственных работ, позволит осуществить внедрение органического земледелия. Современные технологии включают в себя: оснащение сельскохозяйственной техники системами мониторинга; программное обеспечение, которое позволяет создавать карты полей, осуществить точное планирование графиков проведения посевных, уборочных и других сельскохозяйственных работ. Исходя из этого, необходимо создание специализированного программного обеспечения, которое в кратчайшее время сможет обрабатывать поступающую от навигационных и различных контрольных и диагностических систем информацию, будет создавать, а также заполнять технологические карты полей, предоставляя пользователю необходимые экономические расчеты и справочную информацию. Научной новизной является совмещение координатного внесения и полевого мониторинга на каждом агрегате для внесения удобрений. В результате будут созданы универсальные устройства для координатного внесения и полевого мониторинга, которые будут устанавливаться на существующие машины. С помощью данных устройств будет осуществляться максимально точная настройка внесения удобрений и опрыскивания сельскохозяйственных культур, основанная на данных, поступающих от бортовых датчиков сельскохозяйственных машин, интерактивных карт посевных площадей и спутниковых систем.
Ключевые слова: координатное внесение удобрений, полевой мониторинг почв, устройства для мониторинга почв, органическое земледелие.
Введение
Координатное земледелие, которое еще называют точным, включает в себя несколько технологий, позволяющих повысить урожайность, снизить затраты и получить экономический эффект. Главной задачей точного земледелия является создание благоприятных условий для выращивания сельскохозяйственных культур на всем поле.
Наверное, правильнее было бы называть это земледелие точечным, ведь идея состоит в том, чтобы обеспечить максимально благоприятные условия для выращивания на каждом участке поля. Агрономы знают, что среда обитания достаточно вариабельна даже внутри одного поля. Могут различаться состав почв и рельеф, а значит, солидный резерв повышения продуктивности кроется в совершенствовании внутрипольного управления питанием растений. Одной из таких технологий является система дифференцированного внесения удобрений [1,2].
При традиционных методах выращивания сельскохозяйственных культур на полях часто случаются «залысины» - ярко выраженные участки со слабыми или прореженными всходами (рис.). Это неминуемо сказывается на урожайности. Причем разница в урожайности между участками на одном поле может достигать 500-600%.
Часто проблема кроется в том, что распределение питательных веществ по полю происходит неравномерно. А единая норма внесения удобрений для всей территории только усугубляет ситуацию, приводя к перерасходу веществ на одних участках и дефициту питания на других. В этом случае намного эффективнее вносить удобрения в зависимости от потребности, исходя из данных анализа почвы различных участков поля. Этот подход называют дифференцированным внесением удобрений.
Рис. - Неравномерные всходы на поле
Объекты и методы исследования
Дифференцированное внесение удобрений (ДВУ) - одна из технологий точного земледелия, которая обеспечивает изменение доз удобрений в зависимости от состава почвы, планируемой урожайности и потребностей каждой зоны поля [3].
Для внесения нужного количества удобрений на каждом участке делают отборы проб, в лаборатории анализируют полученные результаты, составляют карты полей, определяют задачи для машин, работающих в поле. При этом задействуется спутниковая навигация и специализированные программы для удаленного управления техникой. Этот метод позволяет достичь максимальной урожайности, сократить объем вносимых удобрений, повысить экологичность земледелия [4].
С момента возникновения идеи дифференцированного внесения удобрений до ее первого внедрения в нашей стране прошло более 20
лет. Первый опыт по дифференцированному внесению гербицида с применением GPS был получен в Германии в 1989 г. Тогда технологию признали перспективной, однако качество GPS-позиционирования не позволяло реализовать потенциал этого метода в полной мере. В 1995 г. после вывода всех спутников GPS на орбиту и создания коммерческой системы мониторинга земельных ресурсов LORIS™ открылись научно-исследовательские центры по точному земледелию в США и Австралии.
К началу нынешнего века GPS прибавила в функциональности. Появилась развитая беспроводная связь, спутниковые навигационные системы мониторинга GPS/ГЛОНАСС, компактные доступные видеокамеры и датчики, программно-аппаратные решения для оперативного управления и анализа массивов данных, в том числе и сельскохозяйственных. Основой такой технологии являются специально разработанные программы на базе геоинформационных систем (ГИС), которые позволяют снимать, обрабатывать и накапливать информацию о местоположении техники и характеристиках сельскохозяйственных угодий [5,6].
Исследовательская часть
Главное, что необходимо для точной работы, - это электронные карты полей. Для их создания используются:
- данные спутников, обработанные с помощью специальных программ;
- картирование, проведенное с помощью съемок с беспилотных летательных аппаратов;
- карты урожайности, которые записываются бортовыми компьютерами комбайнов с функцией картографирования;
- объезд полей с GPS-оборудованием.
На эти карты затем наносятся аналитические данные, которые получены в результате анализа почвенных проб и исследования биомассы с помощью оптических и сенсорных датчиков. На основе этих карт формируются технические задания и выполняются необходимые операции [7].
Этап первый: отбор проб
Места взятия проб определяются специальным заданием на отбор, созданным по электронной карте. Локализация этих точек на местности устанавливается с помощью GPS-мониторов, установленных на используемой технике (автомобили, квадрациклы и другие внедорожные мотосредства). В них устанавливаются автоматические пробоотборники. Глубина прокола зависит от толщины пахотного поля, обычно - около 30 сантиметров. На площади в 5-10 га делается в среднем 15-20 проколов.
Этап второй: анализ проб
Почву направляют в сушильный шкаф комнаты пробоподготовки с температурой не выше 390 С. Когда почва достигает воздушно-сухого состояния (влага не ощущается), ее очищают от мусора и перетирают на специальной мельнице. Далее пробу ссыпают в пакетик с номером поля и номером образца, упаковывают в ящик с другими образцами
с поля и доставляют в лабораторию.
Каждый образец взвешивают и пересыпают в колбу, получая «навески» для последующего определения содержания в почве подвижных химических элементов, которыми питаются растения. «Навески» заливают экстрагентом, чтобы получить экстракт каждого элемента отдельно. Экстракт, оставшийся после фильтрации почвы, также исследуют с помощью специальных методов.
Например, обеспеченность калием определяют с помощью метода пламенной фотометрии. Он основан на изучении насыщенности спектра излучения, энергии, выделяемой веществами.
Имея спектрограмму (строится по результатам измерения эталонных растворов) содержания, к примеру, калия для пробы с данного участка, можно сравнить её с полученной спектрограммой образца, определить отклонения и, соответственно, вычислить количество вещества в пробе. Зная количество элемента питания в почве поля, можно определить уровень обеспеченности почвы для выращивания сельскохозяйственных культур, то есть определить достаточно ли этого количества или нужно увеличить содержание. А затем определить точный объем внесения с учетом потребления минеральных веществ той культурой, которая будет выращиваться на этом участке.
В лаборатории выявляют обеспеченность грунта серой, фосфором, азотом, измеряют кислотность почвы, ее гранулометрический состав, содержание органического вещества. Полученная информация по каждому химическому элементу каждой отобранной пробы с каждого участка поля заносится в компьютерную базу данных. Затем эта информация передается в отдел геоинформационных систем.
Этап третий: построение карт
Полученные данные загружаются в программы построения карт поля. Создаются отдельные карты для калия, фосфора, азота, кислотности. Более того, геоинформационные системы позволяют еще и наложить их друг на друга для понимания картины в целом и использования этой информации в работе техники.
Для этого используют целый спектр программных продуктов обработки картографических данных и работы с ГИС-данными. У них разные задачи и функционал. Например «брендированные» продукты типа Farm Works, APEX используются только для подготовки карт-предписаний для техники, оборудованной системами соответствующих брендов, - Trimble,AFS (CNH) и Jonh Deere; а Manifold - как универсальный продукт построения карт-предписаний, обработки полученных данных с разных систем. ArcGIS используется как основной продукт работы с картографическим материалом, для визуализации заданий и схем работы, визуализации данных агрохимического обследования, изучения характеристик полей (рельеф, склоны и т.д.).
На практике для поля в 100 га, разбитого на участки по 10 га, на каждом из участков отбирает-
ся 20 единичных образцов, смешанных в 1 средний образец.
При наложении на карту появляются размытые зоны, обозначающие неоднородные участки по насыщенности почвы. Для каждой из таких зон предназначена своя норма внесения удобрений. Затем происходит формирование заданий для техники отдельно по каждому элементу [8,9].
Этап четвертый: внесение удобрений
Карта-задание загружается в бортовой компьютер. Когда агрегат перемещается по полю, бортовой компьютер, соединенный с высокоточным GPS-навигатором, определяет свое местонахождение и соотносит его с данными карты-задания. Он подключен к системам распределения удобрения, посредством которых меняется положение дозирующих заслонок при прохождении участков поля с переменными нормами внесения удобрений.
Техника может быть оборудована системами навигации, дисплеями и модемами различных производителей: Trimble, Raven и John Deere. На интернет-порталы этих компаний из отдела ГИС загружаются карты-задания, а оттуда они поступают на бортовые компьютеры техники. Также передается информация, полученная с беспилотных летательных аппаратов, о рельефе местности и уклонах, что позволяет оптимизировать движение по полям и учесть препятствия.
Диспетчерский пункт контролирует процесс внесения удобрений и оперативно реагирует на отклонение полученных показателей от плановых. Отслеживаются расход топлива, простои, отклонения от маршрутов, нормы расхода удобрений. Информация по каждой единице техники собирается с помощью датчиков и трекеров и загружается на портал Connectedfarm в виде файлов о фактически проделанной работе. Если есть необходимость вмешаться, дежурный диспетчер сразу же связывается с машинистом и корректирует его действия [10].
Результаты и выводы
Как показывает практика, координатное внесение удобрений в сравнении с внесением их вразброс повышает эффективность потребления элементов питания из удобрений на 10-30%. Это дает такое же уменьшение в физическом весе удобрений. В среднем получено уменьшение физической нормы фосфорно-калийных удобрений на 13% (в сравнении с внесением по единой норме). В денежном эквиваленте такое уменьшение составляет от 300 до 700 рублей в расчете на 1 га.
Для координатного внесения переменных норм необходимы инвестиции в переоборудование техники. Переоснащение одного агрегата может стоить 400-700 тыс. рублей. При этом предполагается, что в наличии уже имеется техника с навигационной системой и бункер. Таким образом, перевод одного агрегата на переменные нормы окупается при обработке 1 тыс. га за один сезон.
Кроме экономии на удобрениях, достигается сокращение расходов и по другим статьям, например, ГСМ. Для прицельной работы с рассчитанны-
ми объемами удобрений и посевного материала техника оборудуется системами параллельного и автоматического вождения, что снижает площади перекрытий при проведении полевых работ, в том числе и внесении удобрений [11].
Заключение
Подводя итоги, можно сказать, что внедрение системы точного земледелия требует нового мышления, подготовки квалифицированных заинтересованных кадров, обеспечения сельскохозяйственных предприятий современной вычислительной техникой, наличия методов математического моделирования и средств автоматизации. При этом наиболее актуальным является применение новых информационных технологий искусственного интеллекта и геоинформационных систем.
Список литературы
1. Забродин, В. П. Технологические процессы внесения минеральных удобрений в системе точного земледелия [Текст] / В. П. Забродин, А. М. Бондаренко, И. Г. Пономаренко. - Ростов-на-Дону : Азово-Черноморская государственная агроинже-нерная академия,2008.
2. Балабанов, В. И. Навигационные технологии в сельском хозяйстве. Координатное земледелие [Текст] : учебное пособие. - М.: РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, 2013. - 102 с.
3. Темников, В. Н. Конструктивные решения дифференцированного применения удобрений [Текст] / В. Н. Темников, К. В. Темников, В. А. Макаров // Международный технико-экономический журнал. - 2010. - № 5. - С. 43-48.
4. Бейсенкулов, Ж. А. О навигационных системах в сельском хозяйстве [Текст] // Студенческий вестник. - 2017. № 33 (3). - С. 49-51.
5. Четвертак, А. С. Применение информационных технологий и дистанционного зондирования земли в сельском хозяйстве [Текст] // Основные принципы развития землеустройства и кадастров: материалы Всероссийской научно-практической конференции студентов и молодых учёных. - Новочеркасск, 2017. - С. 216-221.
6. Управление транспортными средствами с использованием ГЛОНАСС/GPS [Текст] / А. Ю. Измайлов, А. А. Артюшин, Н. Е. Евтюшенков, Г. С. Бисенов, А. А. Гришин // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2015. - № 1. - С. 24-27.
7. Подшиваленко, И. Л. Исследование применения систем спутниковой навигации в сельском хозяйстве [Текст] / И. Л. Подшиваленко, М. А. Недосеко, П. Ю. Малышкин // Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения. - 2013. - № 1 (12). -С. 192-197.
8. Семенов, С. А. Особенности реализации и перспективы применения технологий цифрового земледелия в АПК [Текст] / С. А. Семенов, С. А. Васильев, И. И. Максимов // Вестник Чувашской государственной сельскохозяйственной академии. - 2018. - № 1 (4). - С. 69-76.
9. Логинова, Е. В Перспективы и проблемы
интеграции аэрокосмической отрасли в практику сельского хозяйства [Текст] // Решетневские чтения. - 2017. - Т. 2. - № 21. - С. 634-635.
10. Седашкин, А. Н. Неравномерность внесения удобрений при координатной системе земледелия [Текст] / А. Н. Седашкин, И. Н. Даськин, А. А. Костригин // Тракторы и сельхозмашины. - 2013.
- № 10. - С. 39-40.
11. Дьячков, А. П. Снижение энергетических затрат и неравномерности внесения твердых органических удобрений [Текст] / А. П. Дьячков, Н. П. Колесников, А. Д. Бровченко // Техника в сельском хозяйстве. - 2012. - № 4. - С. 8-10.
COORDINATE FERTILIZER APPROACHES BASED ON FIELD MONITORING
Danilenko Zhanna V., Department of Organization of Transport Processes and Life Safety, danilenko. zhanna@bk.ru
Shemyakin Alexander V., Dr. of Tech. Sci., Associate Professor of the Department of Organization of Transport Processes and Life Safety, shem.alex62@yandex.ru
Eroshkin Andrey D., 4th year student, eroshkin080697@mail.ru
Andreev Konstantin Petrovich, Cand. tech. Sci., Associate Professor, Department of Organization of Transport Processes and Life Safety, kosta066@yandex.ru
Kostenko Mikhail Yu., doctor of technical sciences. Sci., Professor of the Department of Metal Technology and Machinery Repair, km340010@rambler.ru.
Terentyev Vyacheslav V., Cand. tech. Sci., Associate Professor, Department of Organization of Transport Processes and Life Safety, vvt62ryazan@yandex.ru
Ryazan State Agrotechnological University named after P.A. Kostycheva
The diversity of soils and cultivated crops, the difference in their fertility requires an almost unlimited combination of species and doses of mineral nutrition. The solution of this problem is carried out by the sequential application of each type of nutrients, the introduction of complex fertilizers or their mixtures of various forms and compositions (organo-mineral mixtures, mixtures of solid and liquid fertilizers, and a number of others). The introduction of coordinated fertilizer application systems will increase the efficiency of their application, reduce costs, eliminate soil pollution, increase yield and economic efficiency of agricultural work, and allow the introduction of organic farming. Modern technologies include: equipping agricultural machinery with monitoring systems, software that allows creating field maps, and making accurate schedules for carrying out sowing, harvesting and other agricultural activities. Proceeding from this, it is necessary to create specialized software that in the shortest time will be able to process information coming from navigation and various control and diagnostic systems, create, and also fill in field technological maps, providing the user with the necessary economic calculations and reference information. Scientific novelty is the combination of coordinate input and field monitoring at each aggregate for the application of fertilizers. As a result, universal devices for coordinate input and field monitoring will be created, which will be installed on existing machines. With the help of these devices, the most accurate adjustment of the application of fertilizers and spraying of crops will be carried out, based on data from interactive sensors of agricultural machines, interactive maps of cultivated areas and satellite systems.
Key words: coordinate application of fertilizers, field monitoring of soils, devices for soil monitoring, organic farming.
Literatura
1. Tekhnologicheskiye protsessy vneseniya mineral'nykh udobreniy v sisteme tochnogo zemledeliya / Zabrodin V.P., Bondarenko A.M., Ponomarenko I.G. // Azovo-Chernomorskaya gosudarstvennaya agroinzhenernaya akademiya. Rostov-na-Donu, 2008.
2. Balabanov V.I. Navigatsionnyye tekhnologii v sel'skom khozyaystve. Koordinatnoye zemledeliye / Uchebnoye posobiye//RGAU-MSKHA imeni K.A. Timiryazeva, 2013. S. 102
3. Konstruktivnyye resheniya differentsirovannogo primeneniya udobreniy/Temnikov V.N., TemnikovK.V., Makarov V.A. // Mezhdunarodnyy tekhniko-ekonomicheskiy zhurnal. 2010. № 5. S. 43-48.
4. Beysenkulov ZH.A. O navigatsionnykh sistemakh v sel'skom khozyaystve // Studencheskiy vestnik.
2017. № 3-3 (3). S. 49-51.
5. Chetvertak A.S. Primeneniye informatsionnykh tekhnologiy i distantsionnogo zondirovaniya zemli v sel'skom khozyaystve // V sbornike: Osnovnyye printsipy razvitiya zemleustroystva i kadastrov Materialy Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii studentov i molodykh uchonykh. 2017. S. 216-221.
6. Upravleniye transportnymi sredstvami s ispol'zovaniyem GLONASS/GPS /Izmaylov A.YU., Artyushin A.A., Yevtyushenkov N.Ye., Bisenov G.S., Grishin A.A. // Mekhanizatsiya i elektrifikatsiya sel'skogo khozyaystva. 2015. № 1. S. 24-27.
7. Podshivalenko I.L., Nedoseko M.A., Malyshkin P.YU. Issledovaniye primeneniya sistem sputnikovoy navigatsii v sel'skom khozyaystve // Konstruirovaniye, ispol'zovaniye i nadezhnost' mashin sel'skokhozyaystvennogo naznacheniya. 2013. № 1 (12). S. 192-197.
8. Semenov S.A., Vasil'yev S.A., Maksimov I.I. Osobennostirealizatsiiiperspektivyprimeneniya tekhnologiy tsifrovogo zemledeliya v APK // Vestnik Chuvashskoy gosudarstvennoy sel'skokhozyaystvennoy akademii.
2018. № 1 (4). S. 69-76.
9. Loginova Ye.V Perspektivy i ртЬ^у integratsii aerokosmicheskoy otrasli V рт^Ы sel'skogo khozyaystva // Reshetnevskiye chteniya. 2017. Т. 2. № 21. S. 634-635.
10. Sedashkin А. N. Neravnomernost' vneseniya udobreniy рп koordinatnoy sisteme zemledeliya / А. N. Sedashkin, I. N. Das'kin, А. А. ^Мдю // Тт^у i sel'khozmashiny. - 2013. - № 10. - S. 39-40.
11. D'yachkovА.Р. Snizheniye energeticheskikh zatratineravnomernosti vneseniya ^Му^ organicheskikh udobreniy / А.Р. D'yachkov, N.P. Ко^т^ц A.D. Brovchenko //Tekhnika V sel'skom khozyaystve. 2012. № 4. S. 8-10.
УДК 637.5
РАЗРАБОТКА МЯСНЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ С ПШЕНИЧНЫМИ ВОЛОКНАМИ
ДЛЯ ИНДУСТРИИ ПИТАНИЯ
СОКОЛОВ Александр Юрьевич, канд. техн. наук, доцент, alrs@inbox.ru
ШИШКИНА Дарья Ивановна, аспирант, darya.shishkina.92@mail.ru, ФГБОУ ВО «РЭУ им. Г.В. Плеханова»
ПЧЕЛКИНА Виктория Александровна, канд. техн. наук, вед. научн. сотрудник, ФГБНУ «Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН, v.pchelkina@fncps.ru
В статье представлены результаты исследования пищевых модельных систем с различным содержанием пшеничных волокон SuperCel (Германия) до и после тепловой кулинарной обработки (ТКО). По органолептическим свойствам предпочтение отдано образцу №1 с уровнем замены мясного сырья на волокна в количестве 10% вследствие оптимальных сенсорных свойств и способности формировать текстуру мясных полуфабрикатов. В результате реологических испытаний установлено повышение степени пенетрации модельных мясных систем: для образцов до ТКО это повышение практически двукратное (от 23 в контроле до 39 ед. прибора для образца №2), а для образцов после ТКО измеренный показатель увеличивается в 3,5 раза (соответственно, 12,3 и 43 ед. прибора). Результаты испытаний с помощью пенетрометра коррелируют с повышением нежности текстуры полуфабрикатов, что обеспечит требуемые потребительские свойства продукции. При гистологических исследованиях в опытных образцах между структурными элементами фарша обнаруживали волокна клетчатки, не воспринимающие гистологические красители, располагающиеся преимущественно группами/пучками. Архитектоника фарша образца №1 до ТКО более компактна по сравнению с контрольным образцом, микропустоты составляют в среднем 100-180 мкм. После ТКО отмечено тесное взаимодействие волокон клетчатки с мясными компонентами фарша, что способствовало более агрегированной, по сравнению с контролем, компоновке. Микропустоты составляли от 60 до 90 мкм. В образцах №2 и №3 компоновка структурных элементов рыхлая, волокна клетчатки располагались неравномерно большими пучками, размеры микропустот варьировали в широком диапазоне, что позволило сделать вывод о нецелесообразности дальнейшего применения этих модельных систем. Установлен оптимальный уровень замены мясного сырья на пшеничные волокна SuperCel - 10%, обеспечивающий формирование более структурированного фарша, повышение его нежности и степени пенетрации. Полученные данные целесообразно использовать в отраслях пищевой промышленности и индустрии общественного питания.
Ключевые слова: мясные полуфабрикаты, пищевые волокна, клетчатка, реологические свойства.
Введение
В настоящее время повышенное внимание уделяют разработкам изделий на мясной основе с диетологическими, функциональными свойствами. В частности, авторами работы [1] проанализирована значимость волокнистых структур в питании, поддерживающих пищеварительную систему человека, и широкие возможности внесения пищевых волокон в состав продуктов питания. Способы обогащения пищевых систем функциональными ингредиентами требуют научно обоснованных подходов, при которых не должна снижаться пищевая ценность и органолептические характери-
стики изделий. В задачу разработчиков входит и создание методов идентификации, контроля вводимых компонентов, поскольку потребители продукции индустрии питания должны быть достоверно проинформированы о структуре и свойствах продуктов.
Согласно теории адекватного питания, разработанной академиком АМН СССР А.М. Уголевым, посвященной механизмам пищеварения и ассимиляции пищи, необходимо поступление в организм человека комплекса нутритивных веществ - около 75 % и до 25 % - непереваримых балластных компонентов, способствующих развитию полезной
© Соколов А. Ю., Шишкина Д. И., Пчелкина В. А., 2018 г
