CC BY
18
биотехнологические процессы в производстве продуктов питания и кормов
7. Patent 2524540 RF, MPK A23K1/ 22, A23L1/20, A23L1/304, A23L1/172. Sposob obogashhenija semjan biodostupnymi formami joda i selena / I.F. Gorlov [i dr.]; GNU NIIMMP Rossel'hozakademii. № 2012141634/ 13, za-
javl. 28.09.2012, opubl. 27.07.2014. Bjul. № 21.
8. Slozhenkina, M.I. Proizvodstvo izdelij kolbasnyh vareno-kopchenyh funkcional'nogo naznachenija dlja profilaktiki jodo- i seien
odeficita /M. I. Slozhenkina [i dr.] // Izves-tija Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: nauka i vysshee professional'noe obrazovanie. - 2015. - № 3 (39). - S. 199203.
Авторы
Сложенкина Марина Ивановна, д-р биол. наук, профессор Поволжский НИИ производства и переработки мясомолочной продукции,
400131, г. Волгоград, ул. Рокоссовского, д. 6, niimmp@mai1.ru
Волгоградский государственный технический университет, 400005, г. Волгоград, пр-т им. В.И. Ленина, д. 28, niimmp@mai1.ru
Стародубова Юлия Владимировна, канд. биол. наук Поволжский НИИ производства и переработки мясомолочной продукции,
400131, г. Волгоград, ул. Рокоссовского, д. 6, niimmp@mai1.ru
Authors
Slozhenkina Marina Ivanovna, Doctor of Biological Sciences, Professor Volga region Scientific-Research institute of manufacture and processing of meat-and-milk production, 6, Rokossovskogo str., Volgograd, 400131, niimmp@mail.ru
Volgograd State Technical University, 28, Lenin avenue, Volgograd, 400005 niimmp@mail.ru
Starodubova Yulia Vladimirovna, Candidate of Biological Sciences Volga region Scientific-Research institute of manufacture and processing of meat-and-milk production, 6, Rokossovskogo str., Volgograd, 400131, niimmp@mail.ru
УДК 663:664 DOI: 10.24411/0235-2486-2019-10052
Управляемая система непрерывной переработки растительного сырья на основе термомеханических и биокаталитических процессов
в.и. степанов, канд. техн. наук; в.в. иванов, канд. техн. наук; А.Ю. Шариков, канд. техн. наук; м.в. Амелякина, канд. техн. наук; д.в. поливановская; Е.м. серба, д-р биол. наук, профессор РАН
ВНИИ пищевой биотехнологии - филиал ФИЦ питания, биотехнологии и безопасности пищи, Москва Реферат
Представлена разработанная управляемая система непрерывного получения новых видов крахмалопродуктов из растительного сырья (крахмала) с регулируемой степенью его модификации на основе интеграционных процессов термопластической экструзии и биокатализа в одностадийном экструзионном биореакторе.
Ключевые слова
влагосодержание, крахмал, модифицированный крахмалопродукт, режимные параметры, экструзионный биореактор Цитирование
Степанов В.И., Иванов В.В., Шариков А.Ю., Амелякина М.В., Поливановская Д.В., Серба Е.М. (2019) Управляемая система непрерывной переработки растительного сырья на основе термомеханических и биокаталитических процессов // Пищевая промышленность. 2019. № 4. С. 101-102.
The system of continuous thermomechanical and biocatalytic processing of plant materials
V.I. Stepanov, Candidate of Technical Sciences; V.V. Ivanov, Candidate of Technical Sciences;
A.Yu. Sharikov, Candidate of Technical Sciences; M.V. Amelyakina, Candidate of Technical Sciences; D.V. Polivanovskaya; E.M. Serba, Doctor of Biological Sciences, Professor of the RAS
All-Russian Scientific-Research Institute of Food Biotechnology - Branch of the Federal Research Center for Nutrition, Biotechnology and Food Safety Abstract
The system of continuous production of new types of products from starch with an adjustable degree of its modification based on the integration of thermoplastic extrusion and biocatalysis in a single-stage extrusion bioreactor is developed.
Key wors
extrusion bioreactor, operating parameters, moisture, starch, modification Citation
Stepanov V.I., Ivanov V.V., Sharikov A.Yu., Amelyakina M.V., Polivanovskaya D.V., Serba E.M. (2019) The system of continuous thermomechanical and biocatalytic processing of plant materials // Food processing industry = Pisshevaya promyshlennost. 2019. № 4. P. 101-102.
Актуальными, но еще недостаточно изученными и освоенными остаются вопросы внедрения инновационного эффективного процесса экструзии в биотехнологии переработки растительного сырья. Принимая
во внимание, что двушнековые экструзи-онные машины обладают высоким техническим потенциалом, открываются новые перспективы по расширению технологических возможностей глубокой переработки
сельхозсырья и получения, соответственно, новых видов продукции с необходимыми заданными свойствами [1].
По сравнению с традиционными реакторами [2], предназначенными для транс-
БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ И КОРМОВ
формации свойств сырьевых материалов, экструдеры могут представлять собой конкурентоспособный альтернативный тип аппарата для ферментативной модификации биоматериалов, особенно при ориентации на готовые продукты с низкой влажностью.
Однако для проведения ферментационного процесса в таком экструзионном биореакторе, и особенно в условиях оптимизации гидролиза, необходимо было расширить диапазон содержания воды перерабатываемого сырья [3].
В типовом экструдере термопластическая обработка сырья осуществляется при определенном влагосодержании: 16-18 %. При проведении биокатализа ферментами для расширения влагосодержания перерабатываемого материала была проведена модернизация экструдера с использованием разработанного специального устройства [4, 5], позволяющего избыточную технологическую воду испарять до выхода продукта из экструдера, принципиальная схема которого представлена на рисунке.
Были отработаны опытные режимы экструзии для получения готовых экс-трудатов пшеницы влажностью до 8 % при общем влагосодержании сырьевой массы от 15 до 30%. Избыточная вода принудительно испарялась при давлении отходящего пара в пределах от 2,5 до 5,0 атм. с обеспечением стабильных штатных режимных параметров экструзии. При этом выделенный пар использовался для рекуперации тепла при его возврате в начальную зону камеры экс-трудера, что позволило в результате снизить суммарное энергопотребление процесса экструзии на 12-17 % за счет
дополнительной термической обработки крахмальной массы, ее предварительной клейстеризации.
Созданные условия для расширенных технологических режимов переработки в таком реакторе позволят наряду с термомеханической деструкцией крахмалосодер-жащего сырья обеспечивать и его биохимическую конверсию, что даст возможность осуществлять его глубокую модификацию с получением крахмалопродуктов различной степени декстринизации ^Е) без последующих процессов обезвоживания.
Определено, что регулированием вла-госодержания перерабатываемого сырья в пределах 15-30 % путем дополнительного влагоиспарения в процессе экструзии возможно получение крахма-лопродуктов нормированного качества и с влажностью до 8% без дополнительного процесса сушки.
Таким образом, разработана и подготовлена управляемая конструктивно-технологическая система интеграционных термомеханических и биокаталитических процессов для глубокой переработки растительного сырья и получения продуктов с заданными свойствами применительно для нового типа аппарата - экструзионного биореактора с использованием процесса рекуперации тепла отработанного пара.
Разработанный биореактор по комбинированной непрерывной переработке сырья позволяет получать готовый крахмалопро-дукт с низкой влажностью до 10%, что исключает процесс обезвоживания и сушки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Зубцов, В.А. Экструзия в пищевых тех-
нологиях: учебное пособие / В.А. Зубцов [и др.]. - Тверь: ТГУ, 2014. - 129 с.
2. Степанов, В.И. Биокатализ экструдиро-ванного крахмала в технологии мальтодек-стрина / В.И. Степанов [и др.] // Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов. - 2017. - № 4. - С. 8-12.
3. Шариков, А.Ю. Экструдирование смесей пшеницы и выжимок моркови повышенной влажности в технологии продуктов, готовых к употреблению / А.Ю. Шариков [и др.] // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. -2018. - № 3. - С. 43-49.
4. Степанов, В.И. Комплексная экструзион-ная переработка с обезвоживанием высоковлажных смесей крахмалосодержащего сырья и микробной биомассы в технологии пище-концентратов / В.И. Степанов [и др.] // Научные труды Северо-Кавказского федерального научного центра садоводства, виноградарства, виноделия. - 2018. - Т. 20. - С. 148-152.
5. Степанов, В.И. Одностадийный экструзион-ный способ переработки смесей растительного сырья и высоковлажных овощных сырьевых ресурсов / В.И. Степанов [и др.] // Вопросы питания. - 2018. - № S5. - С. 239-240.
REFERENCES
1. Zubcov, V.A. Jekstruzija v pishhevyh tehnologijah: uchebnoe posobie / V.A. Zubcov [i dr.]. - Tver': TGU, 2014. - 129 s.
2. Stepanov, V.I. Biokataliz jekstrudi rovan-nogo krahmala v tehnologii mal'todekstri-na / V.I. Stepanov [i dr.] // Tehnologija i tovarovedenie innovacionnyh pishhevyh pro-duktov. - 2017. - № 4. - S. 8-12.
3. Sharikov, A.Ju. Jekstrudirovanie smesej pshenicy i vyzhimok morkovi povyshennoj vlazhnosti v tehnologii produktov, gotovyh k upotrebleniju / A. Ju. Sharikov [i dr.] // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta inzhenernyh tehnologij. - 2018. -№ 3. -S.43-49.
4. Stepanov, V.I. Kompleksnaja jekstru-zionnaja pererabotka s obezvozhivaniem vysokovlazhnyh smesej krahmalosoder-zha-shhego syr'ja i mikrobnoj biomassy v tehno-ogii pishhekoncentratov / V.I. Stepanov [i dr.] // Nauchnye trudy Severo-Kavkazskogo federal'nogo nauchnogo centra sadovodstva, vinogradarstva, vinodelija. - 2018. -T. 20. - S. 148-152.
5. Stepanov, V.I. Odnostadijnyj jekstru-zionnyj sposob pererabotki smesej rasti-tel'nogo syr'ja i vysokovlazhnyh ovoshhnyh syr'evyh resursov / V.I. Stepanov [i dr.] // Voprosy pitanija. - 2018. - № S5. -S. 239-240.
Авторы
Степанов Владимир Иванович, канд. техн. наук, Иванов Виктор Витальевич, канд. техн. наук, Шариков Антон Юрьевич, канд. техн. наук, Амелякина Марина Валентиновна, канд. техн. наук, Поливановская Дарья Викторовна, Серба Елена Михайловна, д-р биол. наук, профессор РАН ВНИИ пищевой биотехнологии - филиал ФИЦ питания, биотехнологии и безопасности пищи, 111033, Москва, ул. Самокатная, д. 4Б, foodbiotech@yandex.ru
Authors
Stepanov Vladimir Ivanovich, Candidate of Technical Sciences, Ivanov Viktor Vital'evich, Candidate of Technical Sciences, Sharikov Anton Yur'evich, Candidate of Technical Sciences, Amelyakina Marina Valentinovna, Candidate of Technical Sciences, Polivanovskaya Darya Viktorovna,
Serba Elena Mihajlovna, Doctor of Biological Sciences, Professor of RAS All-Russian Scientific-Research Institute of Food Biotechnology -Branch of the Federal Research Center for Nutrition, Biotechnology and Food Safety, 4B, Samokatnaya str., Moscow, 111033, foodbiotech@yandex.ru
