МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИedu.semgu.kz/ebook/umkd/2fc0f0d7-417c-11e4-973d... · Web viewНовое оборудование и технологии

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИРЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

СЕМИПАЛАТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТимени ШАКАРИМА

Документ СМК 3 уровня УМКДУМКД 042-

18.7.1.28/03-2014УМКД

Программа дисциплины«Ресурсосберегающие технологии пищевой

промышленности» учебные материалы

Редакция № 1от 11.09.2014г.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ

«Ресурсосберегающие технологии пищевой промышленности»для специальности

для специальности 6М072800 - «Технология продовольственных продуктов»

УЧЕБНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Семей 2014

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.

Страница 2 из 145

Содержание

1 Глоссарий2 Лекции3 Лабараторные работы 4 Срм

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


1 ГЛОССАРИЙ

Зерно — ядро (плод, семя) любой зерновой культуры, обычно хлебной зерновой культуры. Также может употребляться в единственном числе в качестве собирательного существительного для обозначения больших объёмов зёрен произвольных культур.

Зерновы́е культу́ры — важнейшая в хозяйственной деятельности человека группа возделываемых растений, дающих зерно, основной продукт питания человека, сырьё для многих отраслей промышленности и корма для сельскохозяйственных животных.

Крахмал – сложный углевод, образующийся в растениях и откладываемый ими в качестве запасного питательного вещества.

2 ЛЕКЦИИ

Лекция № 1

Новая технология переработки зерна гречихи в крупу

План:1. Гидротермическая обработка зерна гречихи2. Новые решения и технологии переработки зерна гречихи

Эффективность использования зерновых ресурсов, качество и выход готовой продукции зависит от методов ведения технологического процесса производства крупы, совершенства конструкций технологического оборудования и, в значительной мере, определяется содержанием сорной примеси и технологическими свойствами зерна. Это особенно актуально при переработке гречихи в крупу. Структурно-механические свойства являются одними из основных, так как они связывают структурные особенности зерна гречихи с его поведением при механическом воздействии (в процессе шелушения). Технологические свойства зерна гречихи могут быть улучшены различными способами. Одним из наиболее экономически оправданных является гидротермическая обработка (ГТО), которая включает операции пропаривания, сушки и охлаждения и заключается в одновременном воздействии на зерно теплоты и влаги путем обработки его насыщенным водяным паром [1-2]. Воздействие влаги и теплоты на зерно вызывает преобразования физико-химических и биохимических свойств, которые тесно связаны с технологическими особенностями зерна гречихи, что способствует повышению прочности ядра и снижению его дробления в процессе шелушения. В настоящее время при переработке зерна гречихи и спользуют «сухие» способы очистки зерна (сепараторы, триеры, камнеотборочные машины, концентраторы и др.), которые не обеспечивают эффективное выделение трудноотделимых примесей (дикой редьки, испорченных ядер, овса и овсюга, ячменя, пшеницы, семян подсолнечника и сорных трав, пыли и микроорганизмов и т.д.). Кроме всего, при этом до 5% наиболее ценного и крупного зерна попадает в отходы [3]. В существующей технологии (согласно «Правил...») для пропаривания зерна используют пропариватели А9-БПБ, а для сушки пропаренного зерна - паровые сушилки ВС-10-49 М. Необходимые для охлаждения зерна после сушки охладительные колонки промышленностью не выпускаются. К недостаткам вышеуказанного оборудования следует отнести неравномерность пропаривания и сушки зерна, низкую надежность работы

http://www.simo.com.ua/artticles/default.aspx?l=ru&id=4

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


пробковых затворов пропаривателей, что приводит к утечке пара в производственное помещение, в устройство над пропаривателем и в надсушильный бункер. Как показывают теплотехнические расчеты до 53% теплоты из пропаривателя А9-БПБ выбрасывается с отработавшей пароконденсатной смесью в атмосферу и не используется на технологические цели, что загрязняет производственную среду, а образуемая ударная шумовая волна отрицательно воздействует на жизнедеятельность человека. Сушилки ВС-10-49 М с кондуктивным способом подвода теплоты к зерну являются одним из наиболее «узких» мест в работе крупоцеха, что не позволяет не только повысить скорость сушки, но и не обеспечивает равномерность влагосъема по объему зерновой массы, при этом из сушилки выбрасывается в атмосферу отработавший теплый воздух с высоким энергопотенциалом. Для охлаждения зерна используют охладительные колонки, конструкции которых на каждом предприятии различны и малоэффективны, так как их изготавливают на каждом крупоцехе самостоятельно. Сложность использования охладительных колонок заключается в необходимости дополнительного подъема зерна для подачи его в них после сушки. С целью устранения существующих недостатков нами разработана новая технология переработки зерна гречихи в крупу, которая предусматривает гидросепарирование зерна на моечной машине специальной конструкции [4-8] и утилизацию отработавшей теплоты пропаривателя и паровых сушилок на технологические цели. Новая технологическая схема включает операции: гидросепарирование (увлажнение), отжим влаги из отходов, сушку отходов, подсушивание и предварительный подогрев зерна, пропаривание при мягких режимах, сушку зерна комбинированным кондуктивно-конвективным способом. Для реализации новой технологии нами разработаны новые виды технологического оборудования: пропариватель типа ПЗ-1, паровая вертикальная сушилка, в нижней секции которой смонтирована специальной конструкции охладительная колонка, моечная машина КВД (гидросепаратор). Новая технологическая схема и новые виды технологического оборудования внедрены на Трикратском комбинате хлебопродуктов (Николаевская обл.) в 1999 г., производительность крупоцеха 50 т/сут. зерна. Особенностью является использование компьютера для управления работой крупоцеха, что позволяет производить набор необходимых маршрутов, выбор режимов, пуск и установку технологического оборудования и транспортных механизмов с системой блокировки их от завалов. Эксплуатация крупоцеха показывает более высокий технический уровень работы технологического оборудования и технологии переработки зерна гречихи, повышена эффективность работы технологического оборудования и существенно улучшены показатели качества и выход готовой продукции сравнительно с существующей технологией в промышленности. Гидросепарирование на моечной машине показывает высокую эффективность выделения сорной примеси, которую используют для доочистки зерновой массы на заключительной стадии ее подготовки к переработке. В процессе гидросепарирования с эффективностью до 100% выделяются семена подсолнечника, до 65% - испорченные ядра, до 96% - дикой редьки, до 97% - органическая примесь и рудяк, 24 - 46% - овес, овсюг, пшеница, рожь и ячмень, практически полностью выделяется пыль и до 95% происходит смыв микроорганизмов с поверхности зерна и ряд других примесей. Расход воды при гидросепарировании в предлагаемой моечной машине специальной конструкции на 1 т зерновой массы незначителен и составляет 0.22 - 0.30 м3 (сравнительно с известными конструкциями моечных машин, где расход воды на 1 тонну составляет 1.1 - 1.3 м3). Использование специальной конструкции тонкослойного отстойника позволяет производить очистку отработавшей воды и при необходимости ее рециркуляцию.





УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Наряду с эффективной очисткой зерновой массы от сорной примеси гидросепарирование играет важную роль при насыщение зерна влагой, что в сочетании с последующими операциями подсушивания и предварительного подогрева не только стабилизирует, но и интенсифицирует процесс пропаривания, снижает на 21 - 28% расход пара за счет уменьшения жесткости параметров пропаривания. К этому необходимо добавить, что введение новых вышеперечисленных операций повышает возможности управления изменением цвета ядра, создаются условия для достижения любого оттенка и цвета крупы, пользующейся спросом у потребителя. Сочетание операций подсушивания, предварительного подогрева, пропаривания и сушки с учетом воздействия на зерно рабочих органов центрифугальной колонки моечной машины способствуют улучшению технологических свойств гречихи. Оценка коэффициентов шелушения первой фракции показала, что при их величине 62 - 66% количество дробленого ядра не превышает 1%, при коэффициентах шелушения второй фракции 68 - 71% количество дробленого ядра составляет 1.4 - 1.8%. Представленные показатели указывают на резерв повышения коэффициентов шелушения, согласно требованиям «Правил...» по количеству дробленого ядра. На коэффициенты шелушения гречихи оказывают влияние также новые конструкции разработанных нами вальцедековых станков типа СГР-600 и СГР-400 , где соответственно длина рабочих валков составляет 600 и 400 мм. На Трикратском крупоцехе на 1 и 2 фракциях установлены вальцедековые станки СГР-600, а на 3 и 4 фракциях СГР-400. Анализ перерабатываемого зерна показывает, что нулевая фракция составляет 10 - 29%, первая фракция 44 - 56%, вторая фракция - 18 - 28%, третья фракция - 8 - 11% и т.д. Высокие коэффициенты шелушения и равномерная нагрузка вальцедековых станков позволяет снизить затраты электроэнергии на 16 - 21% не только на их привод, но и на шелушение зерна с уменьшением его заворотов на повторное шелушение. Несмотря на короткую схему калибровки зерна, построение технологической схемы позволяет достигнуть производства высокого качества ядрицы первого сорта, с содержанием необруша 0.08 - 0.21% при том, что цех работает меньше месяца и еще не притерты сита и оборудование, сорная примесь практически отсутствует, а количество колотого ядра не более 1.0 - 1.6%, при нормированном общем выходе крупы. В отличие от вырабатываемой промышленностью ядрицы по известной технологии, при использовании новой - важное значение имеет отсутствие в ядрице пыли и мучели, микроорганизмов, что соответствует санитарным нормам и позволяет употреблять крупу в пищу без промывки и потери сухих веществ. Каша из такой крупы имеет более ярко выраженный характерный для гречневой крупы вкус и запах, консистенция ее рассыпчатая.

2. Новые решения и технологии переработки зерна гречихи

На современных гречезаводах достигнута достаточно высокая степень использования природных ресурсов зерна и качества готовой продукции. Процесс переработки зерна гречки в крупу весьма энергоемкий, имеет разветвленные потоки, при этом недостаточно полно реализуются резервы увеличения выхода и улучшения качества готовой продукции, что в основном связано не только с построением технологического процесса, режимами обработки


УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


сырья, но и совершенством используемого технологического оборудования. При проектировании нового гречезавода необходимо провести выбор не только прогрессивного технологического процесса, оборудования, но и технико-экономические изыскания намечаемой постройки. Прежде чем выбрать здание для строительства необходимо определить производительность, ассортимент, выход готовой продукции и прочие условия.

Для снижения затрат на строительство производственного здания гречезавода в г. Курск было принято решение произвести размещение технологического оборудования на специальных площадках по высоте здания без использования перекрытий.

Разработанная нами технологическая схема переработки зерна включает следующие операции: двукратный пропуск зерна через сепараторы, камнеотборочную машину, увлажнение зерна, подсушивание и предварительный подогрев, пропаривание, сушка и охлаждение, фракционирование зерна на пять фракций, шелушение, сортирование, контроль готовой продукции и лузги, затаривание готовой продукции.

В реализации такого решения в 1999 г. произведен пуск гречезавода производительностью 55 - 60 т/сут зерна. В составе технологического оборудования гречезавода всего 2.75 рассевов, где для фракционирования и сортирования продуктов шелушения применяются две новые схемы, что позволило сократить количество рассевов, 4 вальцедековых станка разных типоразмеров, пропариватель и паровая сушилка новой конструкции, утилизаторы отработавшей теплоты, устройства для подсушивания и предварительного прогрева зерна и т.д. Анализ эксплуатации на гречезаводах существующего технологического оборудования указывает на необходимость его совершенствования, особенно устройства для ГТО зерна. Так, пропариватели периодического действия А9-БПБ не обеспечивают равномерность пропаривания зерна, загрузочный и разгрузочный пробковые затворы ненадежные в работе, эксплуатация которых приводит к утечке пара в производственное помещение, при этом до

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


53% теплоты выбрасывается в атмосферу с отработавшим паром. Вследствие чего образуется ударная шумовая волна и загрязняется производственная среда. Колебание температуры зерна перед подачей в пропариватель нарушают стабильность режимов пропаривания, что приводит к неравномерности увлажнения зерна. Паровые сушилки ВС-10-49М металлоемкие, низкопроизводительны, требуют большого расхода пара. Применение в их работе кондуктивного способа теплопередачи зерну от паровых труб приводит к неравномерности сушки и оказывает влияние на потребительские достоинства готовой продукции. Согласно «Правил ...», после сушки зерно требует охлаждения, что оказывает влияние не только на технологические свойства зерна, но и на сроки эксплуатации рассевов. В связи с этим зерно после сушки подают на охладительные колонки, что требует не только дополнительной высоты, но и транспортных механизмов. Применяемые в промышленности вальцедековые станки 2ДШС-ЗБ для шелушения гречихи имеют ряд конструктивных недостатков, как по надежности в эксплуатации, так и эффективности шелушения, что приводит к повышенному дроблению ядра и увеличению выхода продела. Выпускаемый один типоразмер станка для мелких фракций зерна гречихи использовать нецелесообразно, как по эффективности шелушения, так и энергозатратам. Вышеописанные недостатки устранены при внедрении на Курском гречезаводе новых видов технологического оборудования, что позволило повысить производительность пропаривателя на 8 - 12%, паровой сушилки в 2.0 - 2.5 раза с возможностью утилизировать до 18 - 26% отработавшей теплоты на технологические цели. Особенностью внедрения пропаривателя является применение новой конструкции загрузочной и разгрузочной задвижек, коллектора парораспределения, что не только обеспечивает полную герметичность и равномерную тепловую обработку зерна, но и высокую надежность с полной автоматизацией его работы. Особенностью внедрения новой конструкции паровой сушилки является комбинированный кондуктивно-конвективный способ сушки, обеспечивающий равномерность и высокую эффективность сушки пропаренного зерна с встроенной в нижней части секций охлаждения. Внедренные новые конструкции вальцедековых станков позволяют повысить коэффициенты шелушения зерна гречихи до 66 - 72%, при том, что количество дробленного ядра, в результате шелушения, достигают в 2 раза ниже, сравнительно со станком 2-ДШС-ЗБ. К особенностям внедренных вальцедековых станков следует отнести возможность очистки зерна от металлопримесей на встроенной в верхней части магнитной колонке, механизмы загрузки и регулирования рабочего зазора, а также применение на крупных и мелких фракциях различных по производительности, мощности приводов и размерам рабочих органов (при диаметре рабочего вальца 600 мм, длина составляет 600; 400 и 250 мм),что приводит к существенной экономии электроэнергии при приводе станков и снижении заворотов зерна в результате шелушения. Эксплуатация новой техники и вышеописанного технологического оборудования позволяет достигнуть общего выхода крупы до 72.0%, в том числе до 2.0% продела с содержанием до 99.31% доброкачественного ядра в крупе, до 0.22% сорной примеси, до 0.18% нешелушенных зерен, до 1.5% колотого ядра при переработке гречихи базисных кондиций. В технологической схеме одновременно с контролем лузги на рассеве применяется специальная очистка, которая обеспечивает высокую эффективность сжигания лузги в котельной в соответствии с требованиями экологической безопасности. К недостаткам работы гречезавода следует отнести отсутствие отделения предварительной подготовки зерна. Зерно поступает с различными показателями качества, как по влажности, сорной примеси и т.п., что не позволяет производить размещение поступающего зерна на

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


предприятие с учетом качества и производить его предварительную сушку и очистку. В связи с этим на переработку поступает гречиха с колес, что не позволяет стабилизировать качество получаемой готовой продукции. Для устранения указанного недостатка на Курском гречезаводе ведется работы по внедрению новой технологии предварительной очистки и сушки зерна (с учетом положительного опыта использования этой технологии на гречезаводе в Украине) с использованием гидросепарирования на специальной конструкции моечной машины, что позволит выделить трудноотделимую примесь (дикую редьку, рудяк, ячмень, овес, пшеницу, испорченные ядра, минеральную примесь, смыть с поверхности зерна пыль, грязь и микроорганизмы). Предлагаемая предварительная подготовка зерна позволит не только повысить качество перерабатываемого зерна, но и стабилизировать режимы работы технологического оборудования и существенно повысить качество готовой продукции. Контрольные вопросы:

1. Какие методы гидротермической обработки вам известны.2. Какая техника позволяет повысить эффективность переработки гречихи.3. Какие сушилки позволяют повысить эффективность производства

Литература:1. Назарова Н.И. «Общая технология пищевых производств», М. «Легкая пищевая промышленность», 2000г, -360с.2. Михайлов А.Н. «Физико-химические основы технологии», М. «Легкая и пищевая промышленность». 1995г. -240с.3. Чеботарев О.Н. «Технология муки, крупы» М. Издательский центр «Март» 2004г. – 688с.

Лекция № 2

Совершенствование технологии производства зерновых хлопьев

Как известно, плющенную крупу вырабатывают из рисовой, ячменной, овсяной, пшеничной, гороховой и др. видов круп. Предварительно крупу подвергают (ГТО) гидротермической обработке (увлажнению, отволаживанию, пропариванию, сушке и т.д.) для повышения вязкости и придания ей пластических свойств. Способствует этому денатурация белка, клейстеризация крахмала и особенно образование декстринов в результате нагрева продукта до б8 - 78°C в пропаривателе. Вследствие такой обработки улучшается пищевая ценность и потребительские свойства продукта, время варки плющенных круп составляет 3 - 10 мин., при этом степень денатурации белка и клейстеризации крахмала оказывает существенное влияние на усвояемость плющенных круп и хлопьев. При производстве хлопьев применяют более жесткие режимы ГТО. Плющение крупы при производстве плющенных круп и хлопьев осуществляют на вальцовом станке с гладкими и рифлеными вальцами или на плющильных станках. Эта операция оказывает одно из решающих влияний на качество хлопьев, особенно для производства очень ценных тонколепестковых хлопьев. Использование вальцовых станков для производства хлопьев не позволяет достичь стабильности режимов плющения, что не обеспечивает заданный выход крупной фракции хлопьев.

http://simo.com.ua/techno5.shtml


УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


В настоящее время в Украине, а также в странах СНГ не производят плющильные станки. Нами разработана новая конструкция плющильного станка, промышленный выпуск которого налажен на Бердичевском машиностроительном заводе. Производственная проверка показала высокую эффективность плющения как при производстве плющенных круп, так и хлопьев. Особенностью плющильного станка является возможность регулирования величины зазора между вальцами в широком диапазоне от 0.1 до 1.0 мм, где высокое качество плющения обеспечивается большим диаметром вальцов и относительно большим удельным давлениемна продукт при плющении (более 25 мПа). Каждый валец, масса которого составляет более 1 тонны, имеет индивидуальный привод мощностью до 11 кВт, что обеспечивает синхронность их работы и заданную частоту вращения, производительность станка по хлопьям составляет 1.0 - 1.3 т/ч. К основным видам технологического оборудования для производства плющенных круп и хлопьев по традиционной технологии следует отнести:

шнековый пропариватель, плющильный станок, сушильную установку, охладительную колонку контрольный просеиватель для хлопьев.

Использование шнекового пропаривателя не позволяет равномерно распределять и поддерживать в рабочей зоне давление пара свыше 0.03 - 0.05 МПа. Из-за неравномерного распределения в рабочей зоне пара и низкой герметичности впускного и выпускного устройства происходит утечка пара в производственное помещение, что приводит к высоким удельным расходам пара, неравномерности пропаривания и ограничению верхнего уровня давления пара. Ограничение жесткости режимов пропаривания (давление пара не более 0.05 МПа) в шнековом пропаривателе не обеспечивает достаточную пластичность для повышения прочности продукта и увеличения выхода крупных фракций хлопьев. Для решения этой проблемы предлагается новая конструкция пропаривателя непрерывного действия, где создаются условия для повышения жесткости режимов пропаривания давление пара (0.03 - 0.25 МПа). В результате повышения давления пара до 0.25 МПа и более высокого уровня термического воздействия на макромолекулы полимеров зерна или крупы, в предлагаемом пропаривателе непрерывного действия, происходят конформационные изменения, вследствие чего межмолекулярные и внутримолекулярные химические связи разрываются. Следствием этого являются изменения химических и физических свойств продукта, что приводит к увеличению усвояемости основных пищевых компонентов, в связи с большей их доступностью ферментам пищеварительной системы (атакуемости белков протеолетическими ферментами (пепсин, химотрипсин) и крахмала амилолитическими ферментами, одновременно при этом повышаются пластические свойства и, соответственно, прочность хлопьев. Новая конструкция пропаривателя непрерывного действия отвечает вышеуказанным требованиям. Он может использоваться как для пропаривания любых видов зерна, в том числе и трудносыпучих материалов, так и для плющения крупы и производства зерновых хлопьев. Производительность предлагаемого пропаривателя непрерывного действия составляет 1.0 - 6.0 т/ч, который оснащен утилизатором отработавшей теплоты на технологические цели и устройством стабильного поддержания давления пара в рабочей зоне в пределах 0.03 - 0.25 МПа. Работа пропаривателя непрерывного действия полностью автоматизирована, он прошел производственные испытания, сертифицирован и рекомендован для использования в промышленности.

http://simo.com.ua/equip5.shtml




УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


После пропаривания и плющения важным этапом является сушка, особенно это относится к хлопьям. Режимы сушки (температура агента сушки, длительность и скорость подачи агента сушки) оказывают одно из решающих влияний на прочность хлопьев, их крошимость и выход целой крупной фракции. Для решения этой проблемы разработаны два вида различных по конструктивному исполнению сушилок для зерна, крупы и хлопьев. Анализ существующей традиционной технологии и применяемых видов технологического оборудования для производства плющенной крупы и хлопьев указывает на целый ряд недостатков, связанных с низким выходом и качеством получаемых из них хлопьев, высокой слипаемостью крупы при увлажнении и отволаживании перед подачей в пропариватель. С учетом возможности эффективной обработки зерна и крупы на предлагаемых новых видах технологического оборудования, обеспечивающих устранение указанных недостатков, наиболее целесообразным является проводить увлажнение, отволаживание на более высоком тепловом уровне, гидротермическую обработку зерна, а не крупы. С этой целью после очистки зерна от сорной примеси для каждого в отдельности вида зерна пшеницы, ячменя, ржи, гороха предусматриваются различные режимы увлажнения, отволаживания, пропаривания, сушки, охлаждения, шелушения и шлифования зерна, сортирования продуктов шелушения при получении ядра, которое в дальнейшем подвергают увлажнению, отволаживанию, пропариванию, подсушиванию, плющению, сушке и охлаждению. Важное значение имеет при пользовании новых видов технологического оборудования увеличение выхода хлопьев и возможность производства тонколепестковых хлопьев. Проведенная сравнительная апробация традиционного и предлагаемого способа производства ржаных, ячменных, пшеничных и гороховых хлопьев показывает, что выход хлопьев увеличивается в среднем на 6 - 16%, при этом выход крупных фракций хлопьев, по предлагаемому способу, возрастает в среднем на 6 - 10% за счет повышения их прочности и снижения выхода крошки и мучки, при этом улучшается пищевая ценность и снижается продолжительность варки плющенной крупы и хлопьев.

Контрольные вопросы:

1. Какое сырье используется для плющения.2. Какое оборудование используется для плющения.3. Эффективность нового оборудования для плющения зерна.


Лекция № 3

Влияние водно-тепловой обработки зерна гречихи на пищевую ценность и микрофлору крупы

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Одной из основных проблем в технологии производства гречневой крупы является качественная подготовка зерна перед переработкой. Засоренность зерна гречихи нарушает режимы работы технологического оборудования, что соответственно сказывается на качестве крупы и приводит к увеличению выхода продела, содержанию в крупе колотого ядра и нешелушенных зерен [1]. Способом решения данной проблемы может служить мокрая обработка зерна (включающая гидросепарирование на моечной машине, подсушивание, пропаривание, сушку). Однако, для традиционной технологии подсушивание и сушка зерна требует значительных затрат тепловой энергии. Использование моечной машины позволяет выделить до 91 - 94% сорной примеси, особенно трудноотделимой, а также увлажнить зерно. Нами разработаны способ и устройства для утилизации отработавшей теплоты на технологические цели [2-6], что позволяет использовать подогретый воздух для предварительного подогрева и подсушивания зерна перед пропариванием, а заключительную сушку вести в паровых сушилках в рециркуляционном режиме с кондуктивно-конвективным подогревом зерна. Целью работы является обоснование режимов подсушивания зерна после гидросепарирования и оценки влияния водно-тепловой обработки на фракционный состав белков, микрофлору и биологически активные вещества крупы. Для выбора режимов работы моечной машины и степени увлажнения зерна определяли влажность зерна гречихи в зависимости от продолжительности нахождения его в воде. Опыты показали, что наибольший захват воды поверхностью зерновки происходит при нахождении зерна в воде в течении 4 с. Дальнейший прирост влаги (более чем на 0.5%) происходит через 4 с и влажность составляет 13.1%, к 20 с нахождения зерна в воде содержание влаги увеличивается до 13.8%. Максимальное увлажнение наблюдается при нахождении зерна гречихи в воде в течении 75 с (20.0%), нахождение до 90 с влажность не увеличивает. Проведены исследования влияния мокрой обработки и последующей отлежки на степень увлажнения зерна с учетом необходимого времени для транспортирования зерна из-под моечной машины и подачи его в устройство для подсушивания. При отлежке зерна после гидросепарирования наблюдается увеличение его влажности. Изучение распределения влаги по анатомическим частям гречихи в результате гидросспарирования и отлежки показало: отлежка зерна после мойки 5 мин. приводит к увеличению влажности на 1.90%, а при отлежке 10 мин. — 4.90%. Увеличение продолжительности отлежки наиболее существенно влияет на ядро зерна, которое увлажняется после 5 и 10 мин отлежки соответственно на 2.99 и 5.59%. Содержание влаги в оболочках после 5 мин. отлежки практически не изменяется, но при увеличении отлежки до 10 мин. влажность оболочек возрастает на 1.93%. Таким образом, следует иметь в виду, что транспортирование зерна более 5 мин. не рационально, так как приводит к более глубокому увлажнению ядра за счет миграции влаги из поверхности зерновки в глубь ядра. Для удаления поверхностной влаги после гидросспарирования применяли установку [7], позволяющую утилизировать вторичное тепло на нагрев воздуха до температуры Т = 90°С и 127°С с использованием его при подсушивании зерна. В результате подсушивания зерна теплоносителем с Т = 90°C и 127°C при скорости воздуха 1.2 м/с и расходе воздуха 60 м3/ч наибольший съем влаги наблюдается в первые 2 мин, что связано с удалением свободной влаги. При подсушивании зерна без отволаживания теплым воздухом с Т = 90°C удаление влаги до нормы 13.5% происходит в течении 5 мин., после отволаживания 5 мин. снижение — через 7

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


мин, отволаживание 10 мин. увеличивает продолжительность подсушивания до 9 мин. Для зерна гречихи, находящегося на отлежке 10 мин., в процессе подсушивания при Т = 90°C максимальный съем влаги составил 2.89%. Дальнейшая сушка зерна каждую минуту снижает влажность на 1.5 - 2.0%, которая через 9 мин. от начала сушки достигает 13.5%. При подсушивании теплоносителем с Т = 127° максимальный съем влаги составил 4.2% для зерна гречихи, находящегося на отлежке 5 мин. При дальнейшем подсушивании уменьшение составляет 1.7 - 2.2%. Влажность зерна гречихи 13.5% достигается через 5 мин. от начала сушки. Для зерна гречихи, подвергнутого отволаживанию 10 мин., максимальный съем влаги составляет 6.47% в первые 2 мин. Последующая сушка приводит к снижению на 1.5 - 2.2% и через 7 мин. достигает 13.5%. При подсушивании зерна гречихи теплоносителем с Т = 127°C максимальные значения скорости сушки выше достигаемых при подсушивании зерна теплоносителем с Т = 90°C соответственно на 1.30, 1.04 и 0.58%/мин. Таким образом, использование при подсушивании зерна теплоносителя с Т = 127°C приводит к повышению эффективности влагосъема и сокращению длительности подсушивания. Исследования влияния гидросепарирования, подсушивания и последующего пропаривания зерна показали, что такая обработка не вызывает изменения содержания общего азота (табл. 1). Как видно из данных (табл. 1), в результате мокрой обработки зерна, отлежки 5 и 10 мин. и подсушивания при Т = 90°C происходит снижение растворимости водо-солевой фракции белка по сравнению с исходным содержанием (контроль) соответственно на 7.39, 19.21, 29.61%, при этом увеличивается содержание спиртощелочной фракции белка на 2.65, 4.47, 13.74% и возрастает нерастворимый остаток с 11.01 до 27.91%. Пропаривание зерна гречихи при давлении пара 0.25 МПа и экспозиции пропаривания 4 и 5 мин. приводит к дальнейшему снижению содержания водо-солевой фракции и увеличению нерастворимого остатка. При экспозиции пропаривания 4 мин. наблюдается уменьшение содержания водо-солевой фракции на 36.23 и 43.25% по сравнению с контролем. Вследствие этого содержание спиртощелочной фракции увеличивается с 22.18 до 33.37%. При аналогичной обработке зерна, но увеличении продолжительности пропаривания до 5 мин наблюдается более глубокое снижение растворимости водо-солевой фракции, увеличение содержания спиртощелочной фракции и нерастворимого остатка. Использование для подсушивания зерна гречихи после гидросепарирования теплоносителя с Т = 127°C приводит к снижению содержания водо-солевой фракции во всех образцах, причем при отлежке зерна 10 мин. содержание водо-солевой фракции уменьшается на 35.07%, спиртощелочной увеличивается на 14.41%. Последующее пропаривание зерна гречихи при давлении 0.25 МПа в течение 4 мин. приводит к снижению содержания водо-солевой фракции на 39.72, 49.91 и 55.20 (при увлажнении и отлежке 5 и 10 мин.), при этом содержание спиртощелочной фракции увеличивается на 20.77, 30.19, 30.50% и возрастает нерастворимый остаток на 18.95, 19.72 и 24.70% соответственно. При увеличении экспозиции пропаривания до 5 мин. (табл.1) потеря растворимости водо-солевой фракции белка увеличивается соответственно на 8.78, 10.63 и 13.49% для крупы, полученной из зерна не подвергнутого отлежке и с отлежкой 5 и 10 мин., содержание спиртощелочной фракции и нерастворимого остатка возрастает. Пропаривание в течение 4 мин. зерна гречихи, предварительно подвергнутого мокрой обработке и отлежке в течение 5 и 10 мин. и подсушиванию теплоносителем с Т = 90°C и 127°C, приводит к снижению содержания водо-солевой фракции Соответственно на 4.35 -

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


4.37% и 18.03 - 23.32%, увеличению содержания спиртощелочной фракции на 2,37 - 3,29% и 12.59% - 12.90% по сравнению с пропариванием зерна, не подвергнутого мокрой обработке и подсушиванию. Пропаривание зерна в течение 5 мин. еще больше снижает содержание водо-солевой фракции и приводит к росту нерастворимого остатка изменения фракционного состава белков. О степени влияния режимов подсушивания на качественные показатели зерна можно судить по показателям изменения растворимости белков и потребительских достоинств крупы. Как видно из табл. 1, воздействие теплоносителя в течении 9 мин с Т = 90°C на зерно, не подвергнутое мойке, приводит к незначительному снижению водо-солевой фракции (1.95%), увеличению на 0.65% спиртощелочной фракции в сравнении с контролем. При повышении Т до 127°C наблюдается снижение водо-солевой фракции на 9.89% и возрастание спиртощелочной на 4.12%. Использование последующего пропаривания зерна приводит еще в большей степени к снижению водо-солевой и увеличению спиртощелочной фракции при всех вариантах обработки, однако применение теплоносителя с Т = 127°C вызывает более глубокие потери растворимости водо-солевой фракции, чем при использовании теплоносителя с Т = 90°C, что с учетом качественных показателей является более приемлемым режимом подсушивания. При оценке потребительских свойств крупы установлено, что при Т = 127°C и пропаривают зерна 4 и 5 мин. крупа приобретает более темный цвет, менее свойственный гречневой крупе, в сравнении с использованием Т = 90°C на операции подсушивания [8]. Вопросы, связанные с определением, а также повышением пищевой ценности белков, занимают центральное место в проблеме питания человека. Биологическая (пищевая) ценность белков является интегральным показателем, который определяется качеством и количеством белка в рационе, переваримостью белка протеиназами желудочно-кишечного тракта, скоростями всасываемых аминокислот и последующей утилизации всасывающихся аминокислот на пластические нужды организма. Тепловая обработка пищевых продуктов оказывает существенное влияние на их белковый комплекс [9]. Изучение изменений белкового комплекса в результате ГТО зерна представляет большой интерес, так как эти изменения оказывают существенное влияние на биологическую ценность круп. Это объясняется, прежде всего, превалированием в питании человека белков растительного происхождения, особенно злаковых, в которых содержание триптофана, лизина и метионина является сравнительно низким. Поэтому оценка изменений качества белка в технологии производства круп занимает одно из важных мест [10]. Тепловая обработка зерна оказывает заметное влияние на свойства белков, его аминокислотный состав и чувствительность к ферментативному перевариванию [11]. Большинство нативных белков медленно расщепляется протеолетическими ферментами. При водно-тепловой обработке зерна крупяных культур происходит денатурация белковых веществ, что повышает эффективность их расщепления ферментами. С повышением денатурации скорость расщепления белка возрастает [12,13]. В ряде работ [14,15] указывается, что критерием тепловой обработки зерна может служить степень денатурации белка, так как она определенным образом влияет на биологическую ценность белков, консистенцию, вкус и запах пищевых продуктов. В процессе денатурации, при определенных условиях тепловой обработки, часто образуются трудно растворимые или совсем не растворимые формы белка, что снижает возможность воздействия на них ферментов [16,17]. Полная потеря растворимости белка в основном является следствием постденатурационных изменений, что обусловлено агрегацией белковых молекул и образованием нерастворимых комплексов [18]. На основании этого можно сделать вывод, что при изучении влияния

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


тепловой обработки на свойства белков нецелесообразно отделять денатурацию и изменение аминокислотного состава. По данным ряда исследователей [19,20], ВТО зерна и тепловая сушка не оказывает заметного влияния на аминокислотный состав белков, однако тепловая обработка в жестких условиях приводит к их разрушению. Установлено, что пропаривание гречихи при производственном режиме (давление пара -0.25 МПа, продолжительность пропаривания - 5 мин.) совершенно или почти не влияет на содержание ряда аминокислот в крупе (гиствдин, гаутаминная кислота, глицин, лейцин, изолейцин), содержание же некоторых других аминокислот (лизин, треонин, фенилаланин, триптофан) уменьшается. В качестве главного признака в определении биологической ценности белков рассматривают аминокислотный состав или соотношение незаменимых аминокислот, второй признак - перевариваемость белков [21,22]. Проведенные исследования показывают, что ВТО гречихи, как при производственном режиме, так и рекомендуемом, не оказывает влияния на содержание в белках крупы таких аминокислот как гистидин, аргинин, серии, треонин. В результате ВТО гречихи при производственном режиме происходит снижение, в сравнении с исходным содержанием, содержание таких незаменимых аминокислот: валин - на 0.64%, изолейцин - на 0.36%, лейцин - на 0.36%, фенилаланин - на 0.56%, лизин - на 0.10%, соответственно для пропаренной крупы при рекомендуемом режиме - на 1.33, 0.22, 0.35, 0.37, 0.47%. В наибольшей степени тепловая обработка оказывает влияние и приводит к снижению содержания валина, на такую аминокислоту как теронин она практически не оказывает влияния. Сумма незаменимых аминокислот для белков пропаренной крупы при производственном режиме составляет 22.94%, а для пропаренной крупы при рекомендуемом — 22.16%, таким образом, в белках пропаренной крупы при производственном режиме (Р = 0.25 МПа, ф = 5 мин.) наблюдается снижение суммы незаменимых аминокислот на 2.09%, а для пропаренной, при рекомендуемом - на 2.87%, в сравнении с их исходным содержанием. Из представленных результатов исследования видно, что тепловой уровень обработки как при рекомендуемом, так и при производственном режимах ВТО гречихи вызывает в одинаковой степени снижение содержания суммы незаменимых аминокислот в белках крупы. Аналогичное снижение содержания незаменимых аминокислот в белках крупы при ВТО гречихи наблюдали авторы работ [23,24]. Незначительное снижение содержания незаменимых аминокислот, в результате ВТО гречихи, нельзя рассматривать как ухудшение биологической ценности белка, так как атакуемость его протеолетическими ферментами возрастает в сравнениис неденатурированным белком непропаренной крупы. Наиболее существенное влияние на атакуемость белка ферментами оказывает давление пара, причем с его увеличением наблюдается и рост атакуемости, поэтому при практически равных потерях содержания суммы незаменимых аминокислот, для обоих исследуемых режимов ВТО гречихи при рекомендуемых параметрах, наблюдается и более высокая атакуемость белка пепсином, а следовательно, и его усвояемость организмом в сравнении с производственным, где Р = 0.25 МПа. Проведенные нами физиологические опыты на животных подтверждают повышение усвояемости белка крупы, полученной из зерна гречихи, подвергнутого ВТО [25]. Изучение влияния ВТО зерна на содержание витаминов в крупе имеет важное значение. Проведенные нами исследования показывают, что ВТО гречихи по-разному влияет на содержание витаминов В1 (тиамина) и В2 (рибофлавина) в крупе и зависит от величины теплового уровня обработки. Наиболее существенное снижение наблюдается витамина В1,

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


что составляет 0.010 мг-% или 8% для производственного режима и 0.016 мг-% или 12% — для рекомендуемого режима. В меньшей степени происходит снижение содержания витамина В2 и составляет 0.04 - 0,07 мг-% или 5 - 8% соответственно в сравнении с контролем (неотработанной крупой). ВТО зерна почти не оказывает влияние на содержание витамина Е (токоферола) в ядрице, в сравнении с исходным, их снижение происходит на 4 - 6%. Варка крупы, выработанной из зерна, не подвергнутого ВТО, приводит к потере витаминов: B1 до 21% и В2 до 12%, что связано с более длительной варкой крупы (до 55 мин.) в сравнении с подвергнутой ВТО (21 - 25 мин.), где при производственном режиме обработки эти потери составляют 17% и 6% и соответственно при рекомендуемом режиме — 18% и 6%. ВТО зерна гречихи не оказывает влияние на повышение количества витаминов в крупе, что согласуется с другими исследованиями [26]. Таким образом, потери витаминов в процессе ВТО зерна практически нивелируются при приготовлении пищи (варки каши) сравнительно с контрольным образцом. На качество крупы, особенно в процессе хранения, оказывает влияние микрофлора зерна. Мойка зерна способствует смыву микроорганизмов с поверхности зерна, а последующая тепловая обработка стерилизует его. Поэтому представляет интерес сравнительный анализ предлагаемой технологии и традиционной [27]. Крупу получали из зерна гречихи, подвергнутого ВТО зерна согласно «Правилам...», при давлении пара Р = 0.25 МПа и экспозиции пропаривания ф = 5 мин. (опыт 1), и из зерна гречихи, обработанного по технологии, предложенной нами - мойка зерна в течение 8 с с последующим подсушиванием 9 мин. теплоносителем с Т = 90°C при скорости воздуха 3.15 м/с и пропариванием при Р = 0.25 МПа и ф = 4 мин. (опыт 2). Контролем служила крупа, полученная из зерна, не подвергавшегося тепловой обработке. Образцы крупы хранили в лаборатории в полотняных мешочках при Т = 18 - 22°C и относительной влажности воздуха 68 - 72%. Влажность крупы — 10 - 12.8%. Споровые формы бактерий определяли в пастеризованных смывах с крупы на МПА. Посевы выдерживали в термостате при 27 - 30°C. Колонии микроорганизмов подсчитывали через 3 и 7 сут. Обсемененность крупы микроорганизмами анализировали при закладке на хранение и через 6 и 12 мес. хранения начинается развитие грибов рода Aspergillus, которые в начальный период и через 6 мес хранения не обнаружены. Выводы

1. Использование моечной машины позволяет выделить сорную, особенно трудноотделимую примесь (дикую редьку, рудяк, испорченные ядра, минеральные примеси, микроорганизмы и т.п.) с технологической эффективностью 91 - 94%.

2. Для исключения роста влажности ядра и увеличения затрат на последующую сушку длительность транспортирования зерна после мойки и подача его на подсушивание не должны превышать 5 мин.

3. Продолжительность подсушивания зерна после мойки до кондиционной влажности 13.5% при температуре теплоносителя Т = 90°C составляет 5 - 9 мин., а при 127°C — соответственно 4 - 7 мин.

4. Использование Т = 127°C для подсушивания зерна более глубоко влияет на снижение содержания водосолерастворимой фракции, чем Т = 90°C.

5. Наиболее приемлемое влияние на растворимость белков и потребительские достоинства крупы оказывает режим предварительно подсушивания зерна с Т = 90°C и последующим пропариванием при давлении пара 0.25 МПа и экспозиции пропаривания 4 мин.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


6. Варка крупы, выработанной из зерна, подвергнутого ВТО, нивелирует потери витаминов В1 и В2 в каше, что указывает на целесообразность применения ВТО с учетом улучшения выходов крупы, ее биологической ценности, потребительских достоинств и стойкости при хранении.

7. Применение в технологической схеме таких операций, как гидросепарирование, подсушивание и пропаривание зерна приводит к значительному изменению количественного и качественного состава микроорганизмов в процессе хранения.

8. Гидросепарирование, подсушивание и последующее пропаривание зерна приводит к снижению обсемененности его микроорганизмами.

Крупа, полученная из зерна, подвергнутого гидросепарированию, подсушиванию и пропариванию, при хранении в течение 12 мес. содержит меньше грибов рода Aspergillus и Penicillium, что указывает на более высокую ее устойчивость при хранении в сравнении с

другими видами технологической обработки.

Влияние операции гидросепарирования, подсушивания и пропаривания на фракционный состав белка ядрицы

Продолжи-тельностьувлажнени

я, с

Отлежка,

мин

Экспозицияпропаривани

я,мин. Придавлении

пара0,25МПа

Общий

азот,NO

Сыройпротеи

нNoХ6.2

5

Небелковый

азот

БелокВодо-

солеваяфракци

я

Спирто-

щелочнаяфракция

Спирто-щелочнаяфракция

Нерастворимый

% на СВ % от общего азотаПрогрев без мойки — 2.35 14.69 0.40 12.19 73.95 13.74 12.3175 — — 2.35 14.69 0.41 12.13 68.51 15.11 16.3875 5 — 2.37 14.81 0.46 11.94 56.69 17.53 25.7875 10 — 2.39 14.91 0.52 11.69 45.29 26.80 27.91Прогрев без мойки 4 2.30 14.38 0.42 11.75 55.22 22.60 22.1875 — 4 2.33 14.56 0.44 11.81 43.45 22.69 33.8675 5 4 2.35 14.69 0.44 11.94 39.67 33.06 29.2575 10 4 2.38 14.88 0.48 11.88 32.65 33.98 33.37Прогрев без мойки 5 2.25 14.06 0.60 10.31 41.02 32.69 26.2975 — 5 2.28 14.25 0.62 10.38 34.84 36.96 28.2075 5 5 2.31 14.44 0.68 10.19 23.55 41.02 35.4375 10 5 2.34 14.63 0.68 9.95 20.34 44.46 35.22

T = 127°CПрогрев без мойки — 2.36 14.75 0.39 12.31 66.01 17.21 16.7875 — — 2.36 14.75 0.46 11.88 51.28 20.25 28.4775 5 — 2.39 14.94 0.48 11.94 46.41 24.48 29.1175 10 — 2.40 15.00 0.47 12.06 40.83 27.50 31.67Прогрев без мойки 2.37 14.81 0.47 11.88 51.75 31.17 17.08 75 — 2.38 14.88 0.49 11.81 36.18 33.86 29.96 75 5 2.38 14.88 0.53 11.56 25.99 43.38 30.73 75 10 2.37 14.81 0.52 11.56 20.70 43.59 36.71

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Прогрев без мойки 5 2.28 14.25 0.51 11.06 26.32 35.64 38.0475 — 2.3 14.38 0.53 11.21 27.39 39.13 33.48 75 5 2.33 14.56 0.63 10.63 15.36 42.06 42.58 75 10 2.2 13.75 0.67 9.56 12.83 43.10 44.07 Исходное зерно (контроль) 2.36 14.75 0.38 12.38 75.90 13.09 11.01Пропаривание при давлении 0.25 МПа, 5 мин. 2.30 14.38 0.55 10.94 44.02 30.69 25.29

Влияние режимов тепловой обработки зерна и сроков хранения крупы на количественно-качественный состав микроорганизмов

Состав микроорганизмов

Количество микроорганизмов, тыс.на 1 г крупы

В контроле В опыте 1 В опыте 2при хранении, мес. 0 6 12 0 6 12 0 6 12

Бактерии 8.40 2.20 0.75 3.80 0.98 0.46 1.60 0.42 0.25в том числе: Рs.Herbicola 6.60 0.50 0.20 2.90 0.40 0.15 0.90 0.15 0.05

неспорообразующие палочки 0.10 0.10 0.05 0.10 0.15 0.01 — 0.10 0.05

спорообразующие 0.40 0.40 0.35 0.40 0.25 0.20 0.30 0.15 0.10кокки 0.30 0.20 0.15 0.40 0.18 0.10 0.40 0.08 0.05грибы 0.12 0.15 0.24 0.03 0.12 0.20 0.02 0.06 0.11

в том числе: Реnicillium 0.06 0.08 0.10 0.02 0.07 0.12 0.01 0.05 0.06Aspergillus 0.01 0.03 0.04 — — 0.03 — — 0.02

прочие грибы 0.05 0.09 0.10 0.01 0.05 0.05 0.01 0.01 0.03

Контрольные вопросы:1. Как влияет водно-тепловая обработка зерна гречихи на пищевую ценность.2. Какие операции используются при гидротермической обработке.3. Как меняется химический состав зерна при тепловой обработке.

Литература1. Фролова М. В. Исследование и разработка способов очистки зерна гречихи от

трудноотделимых примесей Авто-реферат диссертации к.т.н. — М.: 1970, с.23 2. Каминский В. Д., Остапчук Н. В. Технология гидротермической обработки зерна

гречихи с использованием вторичного тепла — М.: ЦНИИТЭИ Минхлебопродуктов, 1988, с.13 — (ЭИ.сер.: Мукомол.-крупян. пром-ть. Вып.1)

3. Остапчук Н. В., Каминский В. Д. Технология переработки гречихи на основе процессов гидротермической обработки — М.: ЦНИИТЭИ Минхлебопродуктов, 1988 с.12-24 — (ЭЙ.сер.: Мукомол.-крупян. пром-ть. Вып.8)

4. В. Д. Каминский и др. Влаготепловая обработка гречневой крупы — Мукомол.-элеватор. и комбикорм, пром-сть, 1987 - 1 с.29-30

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


5. Каминский В. Д. Способ подготовки зерна крупяных культур к переработке в крупу — Патент Российской Федерации № 1750095, 1993 г.

6. Каминский В. Д. Установка для мокроҝ обробки та пропарювання зерна круп"яних культур — Патент Украҝни № 177, 1992 р.

7. «Установка для тепловой обработки зерна», В. Д. Каминский, Авторское свидетельство № 13211461 СССР — Опубл. В Б.И. № 25, 1987

8. Каминский В. Д., Овсянникова Л. К., Литвиненко Л. М. Влияние мокрой обработки и режимов подсушивания зерна гречихи на растворимость белковых фракций — Изв. Вузов СССР, Пищевая технология № 1, 1985 с.38

9. Черников М.П. Протеолиз и биологическая ценность белков — М.: Медицина, 1975 с.231

10. Покровский А. А. Пути повышения биологической ценности пищевых продуктов. В докл.: Некоторые медицинские аспекты повышения биологической ценности продуктов питания — М.: Издательство АМН СССР, 1966 с.3-29

11. Ленарский И. И. Денатурация белков и режимы тепловой обработки и сушки зерна — М.: Издательство АН СССР, Биохимия зерна, сб.6, 1960 с.75-85

12. Пасынский А. Г. Денатурация белков в кн.: белки в промышленности и сельском хозяйстве. Конференция по белку — М.: Издательство АН СССР, 1952 с.85-114

Лекция № 4

Новое оборудование и технологии для крупяного производства

План:1. Современная оценка технологического оборудования крупяного производства.2. Новое оборудование крупяного производства

1. Известно, что степень использования природных ресурсов крупяного сырья невысока. В основном выход разных видов крупы не превышает 45 - 65% при базисном содержании ядра в зерне 65 - 80%. Мы также не можем быть удовлетворены выходом крупы высоких сортов, например, практически почти не удается вырабатывать пшено высшего сорта, а на ядрицу высшего сорта вообще отсутствует ГОСТ. Низкий выход круп обусловлен рядом причин, как объективного, так и субъективного характера:

недостаточно высокое качество исходного сырья, наличие в нем трудноотделимых примесей, поврежденного и испорченного ядра, которое излишне дробится при переработке;

отсутствие технологического оборудования для выделения испорченных зерен гречихи, ячменя, овса, овсюга, семян сорных трав, что приводит к снижению выхода и качества крупы.

Поэтому для повышения качества и выхода крупы необходимо искать более эффективные способы очистки зерна от примесей. Особое внимание необходимо уделить подготовке зерна в элеваторах. Во-первых, формированию однородных партий зерна с правильным размещением зерна различного качества (по влажности, засоренности, содержанию трудноотделимых и испорченных зерен, сортам, типам, учету технологических свойств и т.д.). Во-вторых, необходимо проводить предварительную очистку зерна с отделением

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


мелкого зерна. Не отобранное на элеваторе и на крупяных заводах мелкое зерно приводит к повышенному содержанию нешелушенных зерен в крупе и снижению ее сортности. Есть также целый ряд проблем, которые требуют своевременного решения непосредственно на крупозаводе. Во-первых, недостаточное обеспечение технологическим оборудованием. В настоящее время на Украине большая потребность в производстве овсяных, ячменных, пшеничных и ржаных хлопьев. Для производства этих видов продуктов отсутствует основное технологическое оборудование: плющильные станки, специальные сушилки, пропариватели непрерывного действия и др. Из-за недостаточного обеспечения соответствующим технологическим оборудованием в Украине не выпускается гречневая мука с качеством необходимым для производства продуктов детского питания и других видов продуктов, таких как макароны, хлеб, печенье и др. Большое значение для крупяного производства имеет оборудование для гидротермической обработки. Но пропариватели периодического действия А9-БПБ, изготовленные в России и являются устаревшей конструкцией. Паровые сушилки ВС-10-49М малоэффективны и очень металлоемкие. Кондуктивный способ подвода теплоты в таких сушилках не эффективен, приводит к неравномерной сушке зерна, что не способствует улучшению его технологических свойств и потребительских достоинств готовой продукции. Нет промышленного производства охладительных колонок, которые имеют важное значение не только для улучшения технологических свойств зерна, но и сохранности наиболее дорогих видов оборудования шелушильного отделения крупозаводов: вальцедековых станков и рассевов. Вальцедековые станки, производимые как в России, так и в Украине (2-ДШС-3(А.Б) и их аналоги) изготавливаются только одного типоразмера, с длиной вальца 600 мм. Это связано с тем, что до 85 - 93% массы зерна гречихи составляют крупные фракции зерна гречихи (I, II и III) и только 3 - 7% — мелкие фракции (IV, V и VI). Установка вальцедековых станков с размерами вальца 600 мм на мелких фракциях зерна приводит к перерасходу электроэнергии и ухудшает эффективность шелушения за счет неравномерности нагрузки на рабочие органы станка и приносит ощутимые экономические потери. Указанная конструкция вальцедековых станков имеет целый ряд недостатков — это питающий механизм и регулировки зазора между декой и вальцом, устройство аспирации станка и отсоса лузги из рабочей зоны и др. Вторым узким местом современного крупозавода является автоматизация и управление производством. Управление технологическими процессами всего крупозавода требует оперативного контроля получения готовой продукции с заданными показателями. Существующий уровень автоматизированного управления на крупяных заводах не обеспечивает устойчивость режимов работы оборудования и технологического процесса без вмешательства обслуживающего персонала. В Украине нет крупяных заводов, оснащенных системами заводских ЭВМ, что не обеспечивает поэтапный контроль технологических процессовв отделении ГТО при шелушении зерна, дистанционного централизованного управления задвижками, выпускными устройствами под бункерами и электродвигателями каждой машины с их блокировкой. Для решения указанных проблем необходимо не только стремиться модернизировать существующее оборудование, но и разрабатывать принципиально новые конструкции и технологии производства различных видов круп на базе качественно новых технических средств и эффективных систем их использования. Научно-производственное объединение «АГРО-СИМО-МАШБУД» занимается разработкой новых технологий и оборудования для решения вышеуказанных проблем в крупяном производстве. Многие вопросы на сегодня уже

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


успешно решены. Это указывает на правильные подходы в направлениях по разработке новых конструкций технологического оборудования и новых технологий. За короткий период времени 1998 - 2001 г. нами запроектированы и введены в действие 15 зерноперерабатывающих предприятий на Украине и России. Каждое предприятие выполнено по нетиповому проекту и имеет различия в производственных зданиях, построении технологических схем, наборе технологического оборудования и многому другому. Так, на Трикратском комбинате хлебопродуктов (Николаевская обл.) в результате реконструкции здания кукурузокалибровочного цеха в 1999 г. введена первая очередь комплекса производительностью 55 т/ сут. зерна по переработке зерна гречихи в крупу. Особенностью технологического процесса является использование моечной машины специальной конструкции с двумя последовательно работающими сплавными камерами для выделения трудноотделимой примеси, а также производство в потоке муки параллельно с гречневой крупой. В процессе эксплуатации моечной машины установлено, что в среднем на одну тонну зерна, подвергнутого гидросепарированию, происходит попадание в отходы около 1 кг легковесного зерна. Использование новой технологии позволило довести общий выход крупы до 71 - 72%, в том числе выход продела составил 1.6 - 2.0%, с высокими показателями качества: содержание сорной примеси 0.08%, колотых ядер — 0.11%, нешелушеных зерен — 0.04%, доброкачественного ядра — 99.34%. Для увеличения выхода и расширения ассортимента продукции мелкие фракции зерна гречихи после гидросепарирования на моечной машине направляют на переработку в муку, что позволяет увеличить степень использования природных ресурсов зерна и повысить общий выход продукции на 1.5 - 2.0%. Одной из важных особенностей этого крупозавода является применение компьютера впервые на Украине для управления и контроля за работой оборудования и механизмов, предусмотрен дистанционный пуск и остановка электродвигателей, автоблокировка двигателей групп машин. Все это не только существенно снизило трудовые затраты, крупоцех обслуживает всего 4 человека, но и позволило стабилизировать режимы работы технологического оборудования. В этом случае работа пропаривателя и установка режимов его работы устанавливается дистанционно, что устраняет необходимость присутствия оператора в рабочей зоне с высокой температурой возле пропаривателя. 2. В настоящее время на Трикратском КХП завершены работы по вводу второй очереди зерноперерабатывающего комплекса со взаимозаменяемой технологической схемой, универсального крупозавода по переработке зерна овса, пшеницы, гороха и при необходимости кукурузы в крупы, с модулем гидротермической обработки. На заключительным третьем этапе предусматривается ввод линии производства хлопьев из круп вышеуказанных зерновых культур. Введен в действие крупозавод производительностью 55 - 60 т/ сут. зерн а в г. Курск (Россия), особенностью которого является расположение технологического оборудования на специальных крытых площадках, а также использование разработанных специалистами НПО «АГРО-СИМО-МАШБУД» двух новых схем рассевов, что позволило сократить на контроле готовой продукции и сортировку продуктов шелушения IV и V фракций до одной секции рассева РК-4 на каждую операцию. В процессе эксплуатации новых схем рассевов подтверждена их работоспособность и возможность эффективного использования. На этом крупозаводе достигнут общий выход крупы в пределах 70 - 71%, в том числе 2.0 - 2.2% продела, с качественными показателями, превосходящими нормы ГОСТа. На гречезаводе ООО «Подільський Смак» в г. Хмельницкий впервые в крупяном производстве предусмотрено применение пневмотранспорта для транспортирования мелких



УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


фракций зерна гречихи. Необходимость такого решения продиктована размерами здания, представленного для реконструкции. Полученные результаты показали, что применение пневмотранспорта приводит, в основном, к шелушению крупных фракций зерна и в значительно меньшей степени мелких фракций зерна, при этом происходит незначительное дробление зерна. По результатам сравнительной работы разработанной и внедренной технологической схемы крупозавода с аналогичной схемой в г.Курск, где выход продела составляет 2.0 - 2.2%, при использовании пневмотранспорта выход продела увеличился до 4.0%, что находится в пределах «Норм». Завершен монтаж и готовится к пуску универсальный крупозавод по переработке гречихи, проса, гороха и ячменя в республике Татарстан на Набережночелнинском КХП. Каждый из введенных в эксплуатацию новых крупозаводов имеет существенные отличия, которые невозможно изложить в ограниченных по объему материалах, однако общим является то, что все предприятия оснащены новыми видами технологического оборудования: пропаривателями, паровыми сушилками, вальцедековыми станками, моечными машинами, устройствами утилизации отработавшей теплоты, охладительными и аспирационными колонками и др., которые разработаны НПО «АГРО-СИМО-МАШБУД» и выпуск которых налажен на машиностроительных заводах Украины. Все вышеперечисленные виды технологического оборудования прошли приемочные испытания на Миргородской МИС, сертифицированы и рекомендованы к серийному производству. Но необходимо отметить, что просто покупка отдельных единиц оборудования не приведет к желаемому результату, как это иногда бывает. Например, Винницкий крупозавод и все вышеперечисленные, и другие возводимые нами крупозаводы имеют комплексный подход и, кроме покупки, оборудования приобретают главное — технологию переработки со всеми ноу-хау, хитростями и нюансами. Например, вальцедековые станки СГР-600 и СГР-400 могут иметь различные приводы от 2.2 до 7.5 кВт. Пропариватели периодического действия могут иметь полезный объем 0.25, 0.3, 0.5, 1.0 м3, что абсолютно не сказывается на качестве готовой продукции. Равномерный цвет крупы и отсутствие конденсата обеспечивается не объемом пропаривателя, а специальной подготовкой зерна перед пропаривателем, а выбор типа пропаривателя определяется наличием свободной высоты здания под его установку. Паровые сушилки СП-КБ, смонтированные по нашей технологии, имеют в 2.5 раза меньший вес при той же производительности и обеспечивают равномерную влажность зерна после пропарки по всему объему. Важное значение имеет применение разработанной специалистами НПО универсальной конструкции пропаривателя непрерывного действия для различных видов зерна, а также возможности пропаривания трудносыпучего овса при производстве хлопьев и толокна, а также гороха, кукурузы, риса. В настоящее время завершены работы по изготовлению и испытанию опытного образца плющильного станка и сушилки специальной конструкции для производства хлопьев. Завершаются работы по изготовлению варочного аппарата непрерывного действия для линии производства не требующих варки круп. Для научно-производственного объединения «АГРО-СИМО-МАШБУД» важной стратегической задачей является создание техники, которая обеспечивала бы конкурентоспособность как на внешнем, так и на внутреннем рынках. Основная ставка делается на качество и грамотное техническое решение любых производственных задач. В настоящее время все виды технологического оборудования экспортируются в Молдову, Россию, Узбекистан, Прибалтику и другие страны. Поступили заказы на технологическое









УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


оборудование для гидротермической обработки и на вальцедековые станки от известной фирмы "ПРОКОП" (Чехия). Существенным является создание принципиально новых энергетически выгодных технологий, которые обеспечивают снижение потерь сырья, высокий выход готовой продукции при расширении ассортимента выпускаемой продукции. Большое внимание уделяется разработке малоотходных и безотходных технологий. Одним примеров этого является технология переработки гречневой лузги в кормовую добавку, на производство которой разработаны технические условия. В заключение хотелось бы отметить, что сегодня в Украине есть все необходимое оборудование и технологии для создания крупяного производства любого вида, которое позволит выполнять более углубленную переработку зернового сырья и выпускать конкурентоспособную качественную продукцию.Контрольные вопросы:

1. Какое новое оборудование используется для тепловой обработки крупы.2. Основные преимущества и недостатки нового оборудования.

Литература:

1. Назарова Н.И. «Общая технология пищевых производств», М. «Легкая пищевая промышленность», 2000г, -360с.2. Михайлов А.Н. «Физико-химические основы технологии», М. «Легкая и пищевая промышленность». 1995г. -240с.3. Чеботарев О.Н. «Технология муки, крупы» М. Издательский центр «Март» 2004г. – 688с.

Лекция № 5

Производство сахарной пудры

Независимо от области применения, - будь то мелкая глазурь на пирожном и печенье, украшение десертов или производство сладостей и напитков, подслащивание продуктов питания невозможно представить без белых кристаллов сахара. Кроме чаще применяемого «грубого» кристаллического сахара, в домашнем хозяйстве и промышленности нередко требуется более тонкая форма сахара - кондитерская пудра. Производство этого сорта сахара происходит с помощью механического измельчения сахарных кристаллов на современных ударно-отражательных мельницах. В наше время больше половины всемирно-производимого сахара вырабатывается из сахарного тростника, который растет в тропических и субтропических зонах. К самым большим поставщикам тростникового сахара принадлежат такие страны как Бразилия, Куба, Мексика, Индия, Австралия, Тайланд, Китай и США. Остальная часть сахара извлекается из сахарной свеклы, которая успешно выращивается в странах с умеренным климатом. В Европе, в основном, производится свекловичный сахар, который по вкусовым и химическим качествам идентичен тростниковому сахару. Главными странами-производителями являются Россия, Украина, Германия, Франция и Польша.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Перед началом измельчения сахарной пудры находится процесс производства кристаллического сахара. После сбора урожая сахарная свекла чиститься и режется на мелкие кусочки. Затем из них выдавливается сок, который впоследствии фильтруется и выпаривается в сироп. В заключении проводится кристаллизация сиропа, отделение кристаллов сахара и сушка, после чего получается обычный белый сахар. Если измельчить сахарные кристаллы, получится кондитерская пудра. При этом сахар настолько измельчается, что кристаллики невозможно увидеть невооруженным глазом. Размолотые кристаллы вызывают многократное преломление света, из-за чего сахарная пудра кажется просто белой. Сахарная пудра быстро растворяется и используется при производстве глазурей, а так же, для осыпания и украшения кондитерских изделий. Приблизительно от 5 до 10 % всего производимого кристаллического сахара измельчается в сахарную пудру, при этом только незначительная доля используется в домашнем обиходе. С давних пор измельчение пудры происходит механическим способом. Если раньше для этого применялись только традиционные штифтовые мельницы, то сегодня с помощью мельниц подобных размеров, оснащенных воздуходувным ротором, достигается значительно более высокая производительность. Тонкость помола сахарной пудры, с четкой тенденцией к более высокой тонкости помола, находится между 80 и 95 % < 100 мкм.

При применении мельницы с воздуходувным ротором кроме высокой производительности и тонкости помола, нужно отметить более высокое качество продукта, которое основывается на низком содержании инвертированного сахара. Достигается это с помощью низкой температуры помола. Благодаря конструкции мельницы, встроенный воздуходувный ротор производит более высокий объём воздуха по сравнению с ранее применяемыми штифтовыми дисками. Это приводит к более низкой температуре измельчения, - около 30°C. В техникуме фирмы NETZSCH-CONDUX, Ханау/Германия эксперименты на универсальной мельнице типа CUM с обеими системами измельчения показали температуру 30-40 °С - для измельчения с воздуходувным ротором, а со штифтовыми дисками - 60-70 °С (рисунок 1).

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Следующие преимущество высокого количества воздуха - это возможность эксплуатировать мельницу в самовсасывающем режиме, то есть подавать сахар в мельницу пневматическим способом через самовсасывающий трубопровод. Благодаря этому, возможны многовариантные установки оборудования, что, позитивно влияет на работу оператора. При этом потребность в дополнительных механических и пневматических устройств для поднятия сахара над загрузочным патрубком отпадает. Самый простой вариант - это расположение силоса для хранения сахара и измельчающего оборудования на одном уровне, рядом друг с другом! Функционирование универсальной мельницы CUM с воздуходувным ротором, понятно-изображено на рисунке 2:Загрузка сахара происходит прямо в центре машины (1). Массивный ротор, оснащенный большим числом сменных ударных реек (2), эксплуатируется с окружной скоростью до 110 м/с. Обработка материала происходит путем ударного и режущего измельчения. Во время помола загрузочный сахар ударяется об ударные рейки ротора и, под воздействием центробежной силы, отлетает в статорную корзину (3). В струе воздуха от ударной рейки крупинка опять поднимается и попадает снова на следующую ударную рейку. Желаемая тонкость кондитерской пудры устанавливается за счет различной оснастки статора и/или регулировки окружной скорости. Как правило, для производства сахарной пудры статор оснащается корзиной с просеивающим ситом. Производительность мельницы зависит непосредственно от желаемой дисперсности (рисунок 3). В зависимости от требования тонкости помола сахарной пудры, применяются разные перфорации и конструкции металлического сита, например, сита с круглыми, квадратными или прямоугольными отверстиями.

Имеющийся опыт показывает, что на данный момент универсальная мельница CUM с воздуходувным ротором лучше всего годится для изготовления сахарной пудры всех торговых сортов. Благодаря своим преимуществам она успешно зарекомендовала себя на мировом рынке. Еще несколько лет назад для измельчения сахара применялись мельницы из нормальной стали. Но теперь все больше и больше предприятий пищевой промышленности

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


используют конструкции из нержавеющей стали, из которой изготовлены все машинные детали, соприкасающиеся с продуктом. Кроме того, большое влияние на развитие техники «измельчения сахарной пудры» имели новые научные доводы о взрывоопасности пыли, которые учитываются при разработке новых систем взрывобезопасности. Новые, более строгие стандарты по технике безопасности, требуют новых разработок по сборке и установке оборудования. При механическом измельчении сахара (класс взрывоопасности пыли: St1; макс. давление взрыва: 9 бар; скорость нарастания давления при взрыве: Kst = 140 бар м/с) вероятность возникновения взрыва пыли не может быть полностью исключена, так как примеси в размольной камере или поломка сита могут вызвать воспаление искр и, следовательно, инициировать взрыв. Дополнительно к этому есть и другие возможные внешние влияния на возникновение взрыва, например, электрические разряды. Взрыв может быть предотвращен только при инертных условиях (использование азота). Однако, из-за высокой стоимости этого варианта, он редко применяется в индустрии пищевых продуктов. Из этого следует, что для взрывобезопасности требуются другие взрывозащитные конструктивные и технологические решения. Для обработки сахара обычно используются две разные взрывозащитные конструкции:Ударо-прочная конструкция (до 10 бар)Проектируя установку, рассчитанную на максимально- избыточное давление взрыва (рисунок 4), можно полностью предохранить мелющее оборудование от его последствий. Это значит, что мельница, фильтр, трубопроводы и все остальные компоненты установки должны быть разработаны с учетом избыточного давления взрыва величиной до 10 бар. В дополнение к этому, всасывающий и воздухоотводящий трубопровод должен быть оснащен взрывозащитным «Ventix»-клапаном. Загрузочное и разгрузочное отделение установки оборудуются ударнопрочным, огнезащитным лопастным питателем.

Рисунок 4.

При этом не менее важным является расстояние между крупными компонентами установки, которые с точки зрения техники взрывоопасности рассматриваются как «резервуары». Поэтому, все оборудование можно рассматривать как один «резервуар», если расстояние между компонентами (мельница и пылеулавливающий фильтр) будет меньше, чем 3 метра. В

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


случае возникновения взрыва предполагается, что взрыв произойдет одновременно во всей установке. Если расстояние трубопровода между мельницей и пылеулавливающим фильтром больше, чем 3 метра, то возможно первый взрыв приведет к компрессии в другом "резервуаре". Впоследствии чего, ударная волна послужит причиной второму взрыву, в течение которого могут быть достигнуты неизмеримые пики давления. В этом случае необходимо прервать взрывную цепочку между двумя "резервуарами", чтобы предотвратить последующие взрывы, даже если перемалывающая установка конструктивно рассчитана на 10 бар. Для этого применяются огнетушители или быстродействующие задвижки.Декомпрессионная конструкция В этом варианте мельница сконструирована для избыточного давления до 10 бар, а пылеулавливающий фильтр до 0,4 бар. В фильтре происходит декомпрессия с помощью предохранительной мембраны, площадь которой рассчитывается по объему фильтра (согласно указанию союза немецких инженеров - VDI 3673). Взрыв, выходящий через предохранительную мембрану, отводится наружу через короткий взрывной канал. В этом случае, необходимо обеспечить достаточно свободное пространство вне здания. Если для установки взрывного отвода недостаточно места или запланированное местоположение пылеулавливающего фильтра не допускает вывод волны во внешнюю область, то в этом случае для декомпрессии взрыва в рабочем помещении используется специальная огнегасящая труба.В случае расположения мелющей установки (рисунок 5) с транспортным трубопроводом, между мельницей и пылеулавливающим фильтром, длиной больше чем 3 м, установка с точки зрения техники взрывоопасности считается как два соединенных друг с другом «резервуара».

Рисунок 5.

При этом надо рассмотреть 2 сценария взрыва:• первичный взрыв в мельнице

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


• первичный взрыв в фильтре

Если в мельнице происходит первый взрыв, то декомпрессия взрыва обеспечивается за счет пневматического трубопровода, тем самым, предостерегая от максимального взрывного удара. Впоследствии, ударная волна доходит до фильтра, где возникает второй взрыв. Взрывная мембрана, установленная в фильтре, декомпрессирует давление взрыва наружу. Так как объем мельницы намного меньше фильтра, то компрессия давления в фильтре, вызванное взрывом мельницы, должно учитываться при проектировании площади взрывной мембраны.Немного по-другому происходит первичный взрыв в пылеулавливающем фильтре, который, как правило, случается гораздо чаще. В этом случае, давление взрыва декомпрессируется при помощи предохранительной мембраны. Но так как большой объем фильтра во время взрыва способствует компрессии мельницы, требуется предотвратить распространение взрывной волны к мельнице. Для этого применяется огнетушитель, который подключен к предохранительной мембране шнуром. Если мембрана реагирует, то взрыв немедленно регистрируется и огнетушитель автоматически приводится в действие. Впоследствии чего, трубопровод между мельницей и фильтром заполняется порошком огнетушителя (бикарбонат натрия) и поступающий огонь погашается. Для того чтобы вовремя задействовать огнетушитель, он должен быть расположен, по крайней мере, в 5 метрах от пылеулавливающего фильтра. Огнетушитель приводится в действие только тогда, когда шнур порван. Благодаря этому достигается очень низкая вероятность ложного срабатывания, чего опасаются пользователи датчиков давления. Для конструктивного выполнения этих "декомпрессионных установок" мельницы, включая все трубопроводы и компоненты, находящиеся до фильтра, разработаны до 10 бар избыточного давления. А фильтр с последующими компонентами для давления взрыва до 0,4 бар. В этом случае взрывозащитный «Ventex»-клапан, так же устанавливается во всасывающем трубопроводе. Из-за сброса давления второй взрывозащитный «Ventex»-клапан позади фильтра не нужен. Загрузка и разгрузка материала защищены ударнопрочными, огнезащитными лопастными питателями.Во время проектирования первой «декомпрессионной установки» для измельчения сахара, вышеописанная схема была разработана совместно с ассоциацией предприятий сахарной промышленности и дополнительно утверждена независимым заключением экспертов.Само собой разумеется, что только сам пользователь принимает решение о качестве защиты от взрыва своей новой установки. Наряду с конструктивными «принуждениями» или внутризаводскими предписаниями по технике безопасности здесь выступают также и финансовые интересы. Принципиально можно исходить из того, что на малых установках производительностью до 2000 кг/ч, конструктивные расходы на исполнение между декомпрессионными и ударнопрочными конструкциями не значительны, но с увеличением типоразмера сильно возрастает. Большие производственные установки с производительностью сахарной пудры от 3000 кг/ч являются декомпрессионной версией относительно инвестиций, обладают преимуществом и будут пользоваться наибольшим спросом в будущем.Контрольные вопросы:

1. Расскажите технологию сахарной пудры.2. Какое оборудование используется для производства сахарной пудры.3. Как меняется структура сахара при использовании оборудования.


УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.



ЛЕКЦИЯ № 6ТЕХНОЛОГИЯ КУКУРУЗНОГО КРАХМАЛА

При строительстве новых заводов, а также при реконструкции действующих предприятий широко используют технологические схемы, обеспечивающие получение наиболее высоких технико-экономических показателей — выхода крахмала, максимальной степени использования сухих веществ зерна, обеспечение высокой производительности труда. В этом случае обычно используют новое прогрессивное оборудование.Прогрессивные технологические схемы широко применяют как в нашей стране, так и за рубежом. При их подборе предусматривают использование современного оборудования — измельчителей ударного типа, гидроциклонов для выделения зародыша, дуговых сит, центробежных сепараторов и гидроциклонов для очистки крахмала. Перед подачей в производство кукурузное зерно очищают от сорных (проход через сита с отверстиями диаметром 2,5 мм) и крупных (больше размера зерна) примесей. Зерновые отходы реализуют при производстве кормов. Очищенное зерно взвешивают на автоматических весах 3, направляют в замочные чаны I отделения замачивания зерна. Замочные чаны с подогревателями 2 комплектуют в батареи, работающие но принципу противотока,— сернистую кислот) из абсорбера 5 через сборник 4 подают в чан, в котором завершается цикл замачивания зерна, жидкий экстракт откачивают на уваривание из чана со свежезагруженным зерном. Для замачивания используют сернистую кислоту, которая перед подачей в чан имеет концентрацию 0,15—0,20% - После завершения цикла замачивания зерно промывают горячей (45—50° С) возвратной водой. Промывная вода идет на приготовление сернистой кислоты, используемой с замочном отделении. Сернистую кислоту из абсорбера 6 через сборник 7 направляют на ситовую станцию в сборник 33—2. Замоченную и промытую кукурузу с помощью гидротранспортера и насоса 34 подают в производство через гидроциклон — отделитель камней 8 на первое дробление. Для транспортирования зерна в системе гидроподачи применяют нагретую осветленную глютеновую воду или суспензию крахмала. Эту жидкость используют многократно. Часть ее вместе с зерном поступает на дробление, поэтому в процессе работы в систему гидроподачи постоянно вводят небольшое количество нагретой транспортерной воды. Перед вводом замоченного зерна в дробилку II транспортерную воду отделяют от зерна на дуговом сите 9, а зерно направляют в бункер 10. Для создания требуемой консистенции и предупреждения налипания продукта на диски дробилок в зерно добавляют необходимое количество крахмальной суспензии с сит отцедки зародыша. При дроблении освобождается основная часть зародыша.Выделение зародыша производят на гидроциклонной установке 12. Для обеспечения требуемой консистенции в кашку перед ее обработкой на гидроциклонах добавляют необходимое количество суспензии с сит отцеживания и промывания зародыша. Выделенный зародыш с крахмальной суспензией направляют на станцию контрольной очистки зародыша 18, а кашку, содержащую часть зародыша, связанного с эндоспермом, — на второе дробление. На вторых дробилках 13 производят более мелкое измельчение с целью полного освобождения связанного зародыша. Для того чтобы процесс измельчения и

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


освобождения зародыша протекал более эффективно, от кашки перед вторым дроблением иногда отделяют суспензию крахмала на дуговом сите.Кашку со вторых дробилок размешивают с определенным количеством суспензии с сит отцеживания и промывания зародыша и направляют на гидроциклоны второго выделения зародыша 14. Зародыш вместе с суспензией крахмала поступает на станцию контрольной очистки, а кашка, из которой почти полностью выделен зародыш, — на станцию тонкого измельчения. Двукратное дробление зерна и выделение зародыша при правильном ведении технологического процесса обеспечивают возможность извлечения целого свободного зародыша в количестве 90% его содержания в зерне.Суспензию с зародышем с контрольных гидроциклонов направляют на дуговые сита отцеживания зародыша 19 и двукратного противоточного промывания 20, 21. При промывании зародыша, обеспечивающем максимальное отделение от зародыша свободного крахмала, используют горячую осветленную глютеновую воду. Крахмальная суспензия с сит отцеживания и первого промывания зародыша поступает в систему дробления зерна и выделения зародыша, где ее используют для обеспечения необходимой консистенции продуктов, поступающих на первое дробление и на гидроциклоны для выделения зародыша. Выделенный зародыш обезвоживают на шнек-прессах 22 и сушат.Кашка со вторых гидроциклонов поступает на дуговые сита отделения первого крахмального молока 15, а затем в перемешиватель 16 и подвергается тонкому измельчению на машинах ударного действия 17. Предварительное отделение от кашки суспензии крахмала позволяет более эффективно использовать измельчители и снижает содержание связанного крахмала в кашке после измельчающей машины. Первое крахмальное молоко направляют в сборник 32 и затем на сита 31 для окончательной очистки суспензии от мелкой мезги.После тонкого измельчения получают кашку, содержащую кроме свободного крахмала частицы крупной и мелкой мезги. В жидкой фазе этого продукта содержатся растворимые вещества -зерна. Кашку разбавляют суспензией с первых сит промывания крупной и мелкой мезги и направляют на сита отделения мезги 33-1. Отцеженную па ситах мезгу направляют на станцию дуговых сит 33 {2—7) для совместного противоточного промывания крупной и мелкой мезги. Для промывания здесь также используют горячую осветленную глютеновую воду. Суспензию с сит промывання мезги 33-2направляют в сборник после измельчителя для разбавления кашки и частично используют для регулирования консистенции кашки перед измельчающей машиной. Отмытую мезгу обезвоживают сначала па сите 24, а затем на шнек-прессах 23 и применяют для приготовления кукурузного корма. После промывания содержание свободного крахмала в мезге не должно превышать 3%' к массе продукта.Первое крахмальное молоко и суспензию, получаемую на ситах отделения крупной и мелкой мезги (второе крахмальное молоко) 33-1, объединяют в сборнике 32 и направляют на рафинировальные дуговые сита 31 для окончательной очистки суспензии от мелкой мезги. В прошедшем через сита продукте содержание мелкой мезги не должно превышать 0,1 г/л. Выделенную при рафинировании суспензии мезгу направляют на сита 33-2 промывания крупной и мелкой мезги.Очищенную крахмальную суспензию направляют на станцию центробежных сепараторов-разделителей 25 для выделения из нее белковых веществ и отделения жидкой фазы, содержащей значительное количество растворимых веществ зерна Сгущенный сход с сепараторов поступает в сборник 26 и затем для окончательной очистки — на 9-ступенчатую батарею гидроциклонов 28. Жидкий сход с первой ступени гидроциклонов сгущают на сепараторах 27 и крахмал возвращают в сборник перед сепараторами 25. Белковые вещества и жидкую фазу в виде сильно разбавленной суспензии (около 1 % взвешенных веществ)

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


направляют на станцию концентрирования глютена, оснащенную флотационными камерами 30 и центробежными сепараторами 29.Концентрированный глютен, содержащий 10—12% сухих веществ, обезвоживают на вакуум-фильтрах и используют для приготовления смешанного кукурузного корма. Осветленную глютеновую воду, содержащую менее 0,12% взвешенных веществ, подогревают и применяют для замачивания зерна, промывания мезги и зародыша и других производственных целей. Очищенный на сепараторах и гидроциклонах крахмал используют для производства различных крахмалопродуктов.Для промывания крахмала используют конденсат или умягченную нагретую воду. Фильтраты и воды, получаемые при промывании крахмала, применяют противоточно в процессе производства кукурузного крахмала. Таким образом, по схеме замкнутого процесса свежую воду вводят только один раз, а именно при окончательном промывании крахмала. При работе по такой схеме удается сократить расход свежей воды в производстве с восьмикратного по отношению к сухим веществам перерабатываемой кукурузы до примерно двукратного.Кроме того, применение схемы замкнутого процесса позволяет получить и ряд других преимуществ: полностью использовать сухие вещества кукурузного зерна, снизить расход пара на подогрев производственной воды, получить более концентрированный жидкий экстракт, уменьшить расход сернистой кислоты, свести к минимуму сброс сточных вод, загрязненных органическими веществами, что позволяет снизить затраты на сооружение и эксплуатацию очистных сооружений.Наряду с достоинствами схема замкнутого процесса имеет и определенные недостатки. Так, в возвратной производственной воде содержится значительное (0,6—0,8%) количество растворимых веществ, эта вода имеет повышенную кислотность. Все это затрудняет работу производственного оборудования, увеличивает опасность активизации деятельности микроорганизмов, затрудняет очистку крахмала, требует соблюдения баланса вольт и более строгого контроля за ведением технологического процесса, а также увеличения мощности станции промывания крахмала.Использование прогрессивного оборудования при работе по этой схеме позволяет получить выход крахмала, равный 66—68% в пересчете на сухие вещества исходного кукурузного зерна. Коэффициент извлечения крахмала из зерна 94—96%, выход зародыша при этом находится на уровне 7—7,5%. Содержание общего крахмала в крупной мезге составляет 7—8%, в мелкой — 30—35%. При совместном промывании крупной и мелкой мезги содержание связанного крахмала в мезге не должно превышать 15, а свободного— 3%. Содержание общего крахмала в промытом зародыше должно быть не выше 8%. Потери крахмала с глютеном составляют 16—18% в пересчете на сухие вещества.

Контрольные вопросы:1. Какое сырье используется для производства крахмала.2. Какое оборудование используется для производства крахмала.3. Эффективность технологического оборудования.


1. Назарова Н.И. «Общая технология пищевых производств», М. «Легкая пищевая промышленность», 2000г, -360с.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


2. Михайлов А.Н. «Физико-химические основы технологии», М. «Легкая и пищевая промышленность». 1995г. -240с.3. Чеботарев О.Н. «Технология муки, крупы» М. Издательский центр «Март» 2004г. – 688с.

ЛЕКЦИЯ № 7Технология производства вермишели быстрого приготовления

Вермишель быстрого приготовления - сравнительно новый продукт для российского рынка, получивший широкое распространение и популярность за очень короткий срок. Нет ничего удивительного в этом явлении - быстро, вкусно и удобно. Если учесть еще и низкую стоимость продукта - причины популярности становятся вполне очевидны. Полная автоматизация процесса Основная привлекательность технологии производства вермишели быстрого приготовления - полная автоматизация процесса производства. Линию производительностью 8-12 тыс. упаковок в час обслуживает не более восьми человек. При этом, при условии точного соблюдения технологии, к обслуживающему персоналу не предъявляется никаких сверхтребований по квалификации. Второй благоприятный фактор - отсутствие специфических ингредиентов. Все сырье, материалы и ингредиенты, которые используются в современном производстве лапши быстрого приготовления, доступны на рынке и имеют устойчивую цену, позволяющую сохранять стабильную себестоимость продукции. К вопросу о себестоимости: полная себестоимость 55-60-граммового пакета готового, упакованного продукта составляет 1,03-1,07 руб., исходя из средних цен на сырье и материалы, сложившиеся в Москве и Московской области. Технология производства Технология производства вермишели быстрого приготовления включает в себя следующие этапы: замес теста, раскатка, продольная резка, пропаривание, поперечная резка, жарка, охлаждение, фасовка сухих и жидких специй, упаковка вермишели. Замес теста Узел замеса теста предназначен для непрерывного замеса просеянной муки на бульоне и последующей подачи его на раскатку. Бульон приготавливается в специальных бульонных баках путем размешивания ингредиентов в теплой воде до полного растворения. В баке тестомеса непрерывно смешиваются периодически поступающие мука и бульон. Образующееся тесто подается через люки на поддон, откуда специальная лопасть, вращающаяся с частотой 3-5 мин-1 подает его на раскаточную машину.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Раскатка и продольная резка Система раскатывания и продольной резки предназначена для формирования из теста плоской ленты и продольной нарезки ее в сырую фигурную вермишель. Плоская лента образуется из теста путем последовательной прокатки через раскаточные вальцы до достижения толщины и ширины ленты 2-3 мм. Сырая фигурная вермишель формируется из ленты при непрерывной продольной нарезке дифференциальными вальцовыми ножами. Пропаривание Система пропаривания предназначена для предварительной термической обработки сырой фигурной вермишели и состоит из ленточного конвейера, паровой камеры и вентиляционного устройства для удаления конденсата. Суть работы системы пропаривания состоит в следующем: сырая вермишель непрерывно подается в паровую камеру на ленточном конвейере и в процессе движения подвергается термической обработке водяным паром при температуре 105...110 °С. Остатки пара удаляются системой вентиляции, а конденсат стекает в поддон паровой камеры и удаляется в систему стока. Обработанная горячая вермишель охлаждается под потоками воздуха из охлаждающих вентиляторов.

Дозирование и резка

Агрегат порционной резки и раскладки предназначен для резки вермишели на порции заданной массы, складывания ее в ванночки для обжарки и транспортировки во фритюрную ванну для обжарки.

Во время этого процесса вермишель непрерывно подается на протягивающий вал агрегата и поперечно режется ударами вращающегося ножа, закрепленного на валу, частота которого регулируется в пределах от 25 до 45 срезов в минуту. Это позволяет формовать порции вермишели от 30 до 90 г (как правило - 55-60 г).

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Жарка Фритюрная система служит для окончательной температурной обработки и формирования брикетов вермишели. Прожаривание в масле обеспечивает практически полную готовность и быстрое разваривание продукта. При жарке рекомендуется использовать пальмовое масло, которое придает вермишели красивый золотистый оттенок, увеличивает срок хранения до 12 мес и избавляет от необходимости класть пакетик с маслом в упаковку. Во фритюрной системе поступающая нарезанная вермишель раскладывается в лотки, непрерывно подаваемые конвейером во фритюрную ванну. Температура масла должна составлять 160...180 °С Во время прохода во фритюре вермишель подвергается окончательной термической обработке. Вермишель формируется в брикеты по форме лотка. Охлаждение После обжарки брикеты вермишели по конвейеру поступают в охлаждающее устройство. Охлаждение производится потоком воздуха комнатной температуры до 25...28 °С. Упаковка Готовые брикеты вермишели подаются на конвейер упаковочного агрегата, где комплектуются пакетиками с сухими и жидкими специями и автоматически раскладываются модульным фасовочным автоматом на подающий ленточно-цепной конвейер.

Для упаковки рекомендуется использовать пленку толщиной 30~35 микрон. Упаковка производится путем термического запаивания пленки двумя швами. Использование металлизированной пленки, не пропускающей солнечный свет, создает благоприятные условия для увеличения срока хранения изделия. Фасовка брикетов вермишели возможна и в пенопластовые стаканчики. Как правило, большинство производителей применяют оба вида упаковки.

Фасовка специй Для фасовки специй используется модульный фасовочный аппарат. Самые популярные вкусы - курицы, говядины, свинины, бекона, грибов, креветки и пр. Обычно все специи покупаются в готовом виде - производить их самим дорого и нецелесообразно. Контрольные вопросы:

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


1. Какое сырье используется для производства вермишели.2. Какое оборудование используется для производства вермишели.3. Какая эффективность нового технологического оборудования.



ЛЕКЦИЯ № 8

Технология производства тапиокового крахмала, технология производства модифицированных крахмалов

План:1. Общие сведения о крахмаах.2. Технология производства картофельного крахмала.

Пищевая и перерабатывающая промышленность России - одна из стратегических отраслей экономики, призванной обеспечить устойчивое снабжение населения необходимыми по количеству и качеству продуктами питания. На пищевую и перерабатывающую промышленность, насчитывающих более 28 тысяч различных объединений, акционерных обществ, предприятий и цехов (количество которых за последние годы увеличилось в 3,5 раза) с численностью рабочих около 1,5 миллионов человек, приходящейся более половины продовольственного оборота.

Эти отрасли вырабатывают практически все необходимые для населения продукты питания, в том числе и производство продуктов из картофеля.

Свойства картофеля, как ценного продукта питания человека, в котором в оптимальном соотношении присутствуют органические и минеральные вещества, известные давно. В нем содержатся практически все химические элементы, необходимые человеку. Благодаря своим вкусовым, пищевым, и кулинарным качествам, картофель стал продуктом почти повседневного употребления в течении года. Таким образом картофель является необходимым ценным продуктом в рационе человека.

В настоящее время, на выращивании картофеля, в основном специализируются крестьянские и фермерские хозяйства. Сложившаяся ситуации в экономике, постоянный рост цен на материально-технические ресурсы, транспортные ресурсы, энергоресурсы и другие, а также малоэффективное вмешательство государства в развитие агропромышленного комплекса, вынуждает эта хозяйства реализовывать свою сельскохозяйственную продукцию оптом по минимальным ценам. Примером могут послужить следующие сведения: в 1999 году индивидуальными хозяйствами было выращено 92% общего сбора этой картофельной культуры.

1. Общие сведения о крахмале и крахмалопродуктах

Крахмал – сложный углевод, образующийся в растениях и откладываемый ими в качестве запасного питательного вещества. Химическая формула (C6H10O5)n. Он хорошо переваривается и усваивается организмом человека. Благодаря разнообразию своих свойств,

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


способности к их изменениям крахмал применяют в разных пищевых производствах (кондитерском, хлебопекарном, колбасном и др.), в кулинарии, для выработки крахмалопродуктов, в непищевых отраслях (парфюмерной, текстильной и др).

Калорийность 100г крахмала 350 ккал. В клетках растений крахмал находится в виде плотных образований, называемых крахмальными зернами. Крахмальные зерна разных растений характеризуются определенной формой, строением, размерами. По этим признакам можно установить вид крахмала.

Крахмал – природный полимер, молекула которого состоит из остатков глюкозы. При расщеплении молекулы крахмала образуются более простые углеводы – декстрины, мальтоза, глюкоза. Этот процесс называется осахариванием и может происходить под действием ферментов или минеральных кислот (HCl, H2SO4).

Крахмалу свойственно набухание – это способность медленно и в определенной мере впитывать холодную воду, не растворяясь в ней. Если набухание происходит при повышенной температуре, то образуется клейстер. Температура клейстеризации различных крахмалов находится в пределах 60-70°С. Наиболее вязким является клейстер из картофельного крахмала. Крахмал производят из различного растительного сырья. Наиболее распространен крахмал картофельный. Еще сырьем для изготовления крахмала могут служить кукуруза, пшеница, рис.

К крахмалопродуктам относятся саго, модифицированные крахмалы, патока, глюкоза. Саго это крупа в виде высушенных округлых комочков оклейстеризованного крахмала. Его применяют для приготовления супов, запеканок, начинок, каш. Модифицированные крахмалы предназначены для определенных производств. Модификация позволяет получать крахмалы жидкокипящие, набухающие, экструзионные и др. Например набухающие крахмалы при контакте с водой поглощают ее значительно больше чем обычный. Применяют их в производстве пудингов, сухих смесей кексов, производстве сбивных кондитерских изделий, мясных полуфабрикатов (как связующие вещества и стабилизаторы влажности). Патока продукт неполного кислотного или ферментативного гидролиза крахмала. Это густая, вязкая, бесцветная или с желтоватым оттенком жидкость сладковатого вкуса. Используется только для промышленной переработки как антикристаллизатор сахарозы, повышает вязкость сиропов, задерживает черствение и высыхание хлеба и пряников, уменьшает сладость. Патоку также используют при приготовлении карамели, халвы, варенья, ликеров. Виды патоки и доля содержания в них различных сахаров приведены в таблице 1.

Таблица 1. Виды патоки и содержание в ней различных сахаров

Виды патокиРедуцирующие вещества

Декстриныглюкоза мальтоза

Низкоосахаренная патока 11-12,5 % 19,6-21,5 % 66-69,5 %Нормальноосахаренная патока 19-21% 18-21% 55-60 %

Высокоосахаренная патока 50% 20 % 10 %Глюкозный сироп - 80-85 % -Высокомальтозная патока 5-6 % 45 % 25-30 %

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Глюкоза – продукт полного гидролиза крахмала. Она производится разной степени очистки: кристаллическая, медицинская, пищевая, техническая. Это продукт сладкого вкуса. Ее используют для производства витамина С, медицинских препаратов, добавляют в конфеты и другие кондитерские изделия.

Крахмал - основная часть важнейших продуктов питания: муки (75 - 80%), картофеля (25%), саго и др. Энергетическая ценность около 16,8 кДж/г.

Он является ценным питательным продуктом. Чтобы облегчить его усвоение, содержащие крахмал продукты подвергают действию высокой температуры, то есть картофель варят, хлеб пекут. В этих условиях происходит частичный гидролиз крахмала и образуются декстрины, растворимые в воде. Декстрины в пищеварительном тракте подвергаются дальнейшему гидролизу до глюкозы, которая усваивается организмом. Избыток глюкозы превращается в гликоген (животный крахмал). Состав гликогена такой же, как у крахмала, - (C6H10O5)n, но его молекулы более разветвленные. Особенно много гликогена содержится в печени (до 10%). В организме гликоген является резервным веществом, которое превращается в глюкозу по мере ее расходования в клетках.

В промышленности крахмал путем гидролиза превращают в патоку и глюкозу. Для этого его нагревают с разбавленной серной кислотой, избыток которой затем нейтрализуют мелом. Образовавшийся осадок сульфата кальция отфильтровывают, раствор упаривают и выделяют глюкозу. Если гидролиз крахмала не доводить до конца, то образуется смесь декстринов с глюкозой - патока, которую применяют в кондитерской промышленности. Получаемые с помощью крахмала декстрины используются в качестве клея, для загустения красок при нанесении рисунков на ткань.

Крахмал применяют для накрахмаливания белья. Под горячим утюгом происходит частичный гидролиз крахмала и превращение его в декстрины. Последние образуют на ткани плотную пленку, которая придает блеск ткани и предохраняет ее от загрянения.

Крахмал и его производные также применяются при производстве бумаги, текстильных изделий, в литейном и других производствах, а также в фармацевтической промышленности.

В нашей стране картофель имеет большое, разностороннее значение. Его используют как пищевую, техническую и кормовую культуру. В клубнях содержится около 25% сухого вещества, в том числе 12-22% крахмала, 1,4-3% белка и 0,8-1% зольных веществ. В их состав входят различные витамины — С, В (Вь 82, В6), РР, К и каротиноиды.

Велико значение картофеля и как технической культуры. Он служит сырьем крахмало-паточной, декстриновой промышленности, идет на производство глюкозы, спирта и др.

Картофель широко используют на кормовые цели. Особенно он ценен для свиней и молочного скота. Животным скармливают клубни, ботву и продукты промышленной переработки картофеля (барду, мезгу). Питательная ценность 100 кг клубней эквивалентна 20-30 корм, ед., силоса из ботвы— 8,5-9, свежей мезги— 13,2, свежей барды — 4 корм. ед. При урожае клубней 15 и ботвы 8 т/га общий выход кормовых единиц составляет около 5,5 тыс.

Как пропашная культура картофель служит хорошим предшественником яровых культур (яровая пшеница, кукуруза, свекла, ячмень, просо и др.). Ранние сорта его эффективны в занятом пару.

Картофель, как плодоовощная культура, неприхотливая, поэтому выращивается повсеместно, во всех регионах Российской Федерации, и является доступным сырьем, поэтому его переработка в промышленных условиях – прибыльный и выгодный бизнес, даже

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


для тех предприятий, которые сами картофель не производят. Повышенный спрос на продукты из картофеля делают эту отрасль привлекательной для инвестирования.

Свежий картофель, правильно обработанный, сам по себе является товаром. Производство свежего продовольственного картофеля, реализуемого через розничную торговую сеть, может быть очень выгодно, так как не требует затрат на оборудование, а технологический процесс ограничен чисткой, мойкой и хранением. Кроме того из свежего картофеля вырабатывается:

- картофель сульфитированный,-картофель сушеный,-картофель хрустящий- картофель замороженный (фри),- чипсы,- мука, пюре, крупка,- напитки,- консервированный,- крахмал,- пельмени,- котлеты,- спирт.Переработка картофеля способствует более полному использованию урожая и

становиться важным источником обеспечения населения продовольствием. По сравнению со свежим картофелем продукты его переработки значительно легче хранить, транспортировать, они удобны в употреблении, кроме того, в процессе переработки резко снижается содержание нитратов в картофеле продуктах.

На прилавках магазинов около 40 лет назад появился «хрустящий картофель», 10 лет назад – чипсы со вкусовыми добавками и ароматизаторами. С изменением ритма жизни в городах появился спрос на очищенный сульфитированный картофель в вакуумной упаковке и полуфабрикаты – порезанный и подвергнутый глубокой заморозке картофель «фри», клецки, картофельные биточки.

Большой популярностью пользуются картофельный крахмал и сухое картофельное пюре. Применение сухого картофельного пюре в хлебопечении и кондитерской промышленности позволяет расширить ассортимент выпускаемых изделий, придать им необычный приятный вкус, увеличить сроки хранения. Картофельное сырье добавляется непосредственно в тесто для хлеба и хлебобулочных изделий или в качестве начинки.

В мировой практике широкое применение нашли обжаренные картофеле продукты, которые вырабатываются из картофельного полуфабриката (пеллет). Пеллеты представляют собой обезвоженный до 10-12% влажности продукт из смеси картофельного пюре, картофельного и модифицированного крахмала, муки, соли, вкусовых добавок.

Способы хранения картофеля:Существуют полевой метод хранения и стационарный. Метод полевого хранения

включает хранение в типовых и модернизированных буртах и траншеях и на постоянных буртовых площадках.

Метод хранения в стационарных хранилищах более современен. Основные типы хранилищ следующие :

с естественной вентиляцией, охлаждаемые наружным воздухом, за счет тепловой конвекции;

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


с принудительной вентиляцией, охлаждаемые наружным воздухом, подаваемым вентиляторами, в том числе - через штабель продукции по методу активного вентилирования;

холодильники, т.е. хранилища с искусственным охлаждением; холодильники с контролируемой атмосферой.

Выбор способа хранения происходит в зависимости с его экономической оценкой.Различные способы полевого хранения используются главным образом для хранения

семенного картофеля, в основном в условиях сельскохозяйственного производства, Стационарных хранилищ для картофеля еще недостаточно. На городских

плодоовощных базах картофель сохраняют в основном в крупных хранилищах, а в весенний период - в холодильниках.

При загрузке картофеля в закрома стремятся не повреждать клубни. Недопустимо хождение непосредственно по насыпи, для этой цели применяют специальные трапы. Основной технологический недостаток хранения в закромах - образование значительного градиента температуры в результате отпотевания клубней в верхней зоне. Полностью предотвратить отпотевание можно, разместив клубни в мелкие ящики и сложив последние в продуваемые штабеля. Иногда клубни при этом опыливают сухим мелом.

Массовое хранение продовольственного картофеля выгоднее всего в хранилищах с активным вентилированием, загружаемых сплошным высоким слоем. При таком способе успешное хранение возможно только при условии загрузки здоровой, неповрежденной, стандартной продукции.

В стационарных хранилищах необходим повседневный контроль температуры и относительной влажности воздуха. Состояние картофеля в хранилищах определяют при отборе м товарном (клубневом) анализе проб. Такие анализы в зависимости от состояния продукции поводятся 1-3 раза в два месяца.

В весенне-летний период, когда среднесуточная наружная температура повышается до 8- 10 ‘ С и выше, удовлетворительно сохранить картофель можно только с применением холодильников. В них обычно загружают партии хорошо сохранившихся клубней для снабжения населения картофелем весной и летом, до поступления нового урожая. Картофель здесь размещают в ящиках или контейнерах. При выгрузке картофеля из холодильников клубни отепляют постепенно.

Завершающий этап хранения продовольственного картофеля - товарная обработка перед реализацией. Наиболее простой ее вид - ручная переборка с отбраковкой дефектных клубней. Разработаны совершенные механизированные линии по товарной обработке клубней с сортировкой, мойкой, сушкой и мелкой фасовкой, обеспечивающими высокое качество продукции. Такие линии устанавливают при группах из 8-12 хранилищ, в зависимости от их вместимости, в отдельном светлом и теплом цехе товарной обработки.

По объемам переработки картофеля на продукты питания первое место в мире занимают США. Где примерно 60 % валового сбора картофеля ежегодно подвергается переработке. Наибольшим спросом пользуются быстро-замороженные картофеле продукты - около 60 % всего объема производства. На долю готовых к употреблению обжаренных картофеле продуктов приходится 22 %, сушеных - 15% и консервированных - 3% объема производства.

Крупнейшим предприятием по производству картофельного пюре является фирма «Роллтон» на заводах «Ди Эйч Ви-С». Эти продукты являются высокоценным сырьем или полуфабрикатом не только для предприятий пищевой промышленности, но и для некоторых других отраслей (нефтяной, химической и др.)

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Переработка картофеля, особенно в хрустящий картофель, чипсы, замороженный, «фри», пюре и крупку приобретает все большую популярность в России.

Несколько десятилетий назад переработка картофеля часто базировалась на государственных предприятиях и была организована в крупных населенных пунктах. Разрабатывались промышленные технологии производства и переработки картофеля. В настоящее время в России, в странах ближнего зарубежья, новые технологии, в том числе и энергосберегающие, осваиваются небольшими предприятиями – производителями и поставщиками пищевого оборудования.

Опыт фирм – поставщиков пищевого оборудования показывает, что производство продуктов питания из картофеля – выгодный и прибыльный бизнес. Затраты окупаются примерно через 3-5 месяцев после начала выпуска продукции, при условии наличия дешевого сырья, гарантированного рынка сбыта готовой продукции, бесперебойного производства с высокой производительностью.

2. Технология производства картофельного крахмала

Как было сказано выше, крахмал можно изготовить, используя различное растительное сырье. При этом технология производства немного различна. В своей работе я подробно опишу технологию производства крахмала на примере картофельного.

От грязи и посторонних включений картофель отмывают на картофелемойке, потом подают на измельчение. Чем сильнее он будет измельчен, тем полнее будет выход крахмала из клеток, но при этом важно не повредить сами зерна крахмала. Сначала картофель двукратно измельчают на скоростных картофелетерках. Принцип их действия заключается в истирании клубней между рабочими поверхностями, образованными закрепленными на вращающемся барабане пилками с мелкими зубьями. На терках первого измельчения пилки выступают над поверхностью барабана на 1,5…1,7 мм, на терках второго измельчения - не более 1 мм. При втором измельчении дополнительно извлекают 3…5 % крахмала. Качество измельчения также зависит от состояния картофеля (свежий картофель измельчается лучше, чем мороженый или вялый).

После измельчения клубней, обеспечивающего раскрытия большей части клеток, получают смесь, состоящую из крахмала, почти полностью разрушенных клеточных оболочек, некоторого количества неразрушенных клеток и картофельного сока. Эту смесь называют картофельной кашкой. Крахмал, оставшийся в неразорванных клетках, теряется с побочным продуктом производства – картофельной мезгой. Этот крахмал принято называть связанным, а выделенный из клубней картофеля – свободным. Степень измельчения картофеля оценивают коэффициентом измельчения, который характеризует полноту разрушения клеток и количество извлечения крахмала. Его определяют отношением свободного крахмала в кашке к общему содержанию крахмала в картофеле. При нормальной работе он не должен быть меньше 90 %. Для повышения качества крахмала, его белизны и предупреждения развития микроорганизмов в картофельную кашку добавляют диоксид серы или сернистую кислоту.

В состав азотистых веществ сока входит тирозин, который под действием фермента тирозиназы окисляется с образованием окрашенных соединений, которые могут сорбироваться зернами крахмала и снижать белизну готовой продукции. Поэтому сок отделяют от кашки сразу же после измельчения. Для выделения песка из крахмальной суспензии и отделения мезги с картофельным соком используют гидроциклоны. Принцип их действия основан на возникающей при вращении центробежной силе. В результате обработки получают суспензию крахмала концентрацией 37…40 %. Ее называют сырым картофельным крахмалом.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Для высушивания крахмала наиболее часто используют непрерывно действующие пневматические сушилки разной конструкции. В основу их работы положен принцип сушки разрыхленного крахмала в движущемся потоке горячего воздуха. Выход готового крахмала зависит от содержания его в перерабатываемом картофеле и от потерь крахмала с побочными продуктами и сточными водами. В связи с этим содержание крахмала в картофеле, поступающем на переработку, нормировано стандартом и должно составлять не менее 13…15 %, в зависимости от зоны возделывания.

При производстве крахмала предусмотрен его выпуск в двух формах: сухой и сырой картофельный крахмал. Количество сырого картофельного крахмала определяют в соответствии с ОСТ 10-103-88. Различают сырой крахмал марки А и марки В с влажностью 38 и 50 % соответственно. В зависимости от качества (цвета, наличия вкраплении, постороннего запаха) сырой крахмал подразделяют на три сорта – первый второй и третий. Сырой крахмал – скоропортящийся продукт и длительному хранению не подлежит, для консервации можно использовать диоксид серы 0,05 %-ной концентрации.

Сухой крахмал фасуют в мешки и мелкую упаковку. Картофельный крахмал упаковывают в двойные тканевые или бумажные мешки, а также мешки с полиэтиленовыми вкладышами массой не более 50 кг. По качеству крахмал, в соответствии с требованиями ГОСТ 7699-78 «Крахмал картофельный» подразделяют на следующие сорта: «Экстра», высший, первый и второй. Влажность крахмала должна быть 17…20 %, содержание золы 0,3…1,0 %, кислотность 6…20 в зависимости от сорта. Содержание сернистого ангидрида не более 0,005 %. Важный показатель, характеризующий чистоту и белизну крахмала, - количество крапин на 1 квадратный дм при рассмотрении невооруженным глазом. Для «Экстра» - 80, для высшего – 280, для первого – 700, для второго не нормируется. Крахмал второго сорта предназначен только для технических целей и промышленной переработки. Гарантийный срок хранения крахмала 2 года со дня выработки при относительной влажности воздуха не более 75 %.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


3. Модифицированные крахмалы

Набухающий крахмал получают высушиванием клейстера на специальных сушилках с последующим измельчением пленки в порошок, частицы которого набухают при смачивании водой и увеличиваются в объеме. Набухающий крахмал используют в пищевой промышленности (продукты быстрого приготовления, стабилизаторы и загустители).

Окисленный крахмал получают путем окисления крахмала различными окислителями. В зависимости от способа окисления продукция имеет различную вязкость и желирующую способность. Ее применяют в бумажной промышленности для повышения прочности бумаги в качестве дубильного вещества, а при низкой степени окисления (до 2 %) в пищевой промышленности.

Желирующий крахмал - один из видов окисленного крахмала; получают обработкой крахмальной суспензии перманганатом калия в кислой среде. Применяют в качестве желирующего средства взамен агара и агароида.

У крахмала глюкозидные остатки содержат ряд реакционных групп у разных углеродных атомов. Способность этих групп вступать в реакции замещения используют для производства замещенных крахмалов. Монокрахмалфосфаты образуют стабильные клейстеры, отличающиеся повышенной прозрачностью, устойчивостью к замораживанию и оттаиванию. Дикрахмалфосфаты образуют клейстеры, устойчивые к нагреванию и механическому воздействию. Их используют при производстве майонезов, кондитерских изделий, салатных приправ, мясных изделий и др.

Ацетилинированный крахмал (ацетат крахмала) обладает способностью образовывать стабильные прозрачные клейстеры, при высыхании которых образуются прочные пленки. В пищевой промышленности их используют в качестве загустителей.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


4. Производство кукурузного крахмала

В общих чертах, процесс переработки кукурузы можно описать так: очищенная кукуруза размягчается в горячей воде, содержащей серу. При грубом помоле отделяется зародыш, а при тонком разделяются клетчатка и крахмал. Сход с мельниц очищается от глютена и многократно промывается в гидроциклонах для удаления последних следов протеина и получения качественного крахмала.

ОЧИСТКА. Сырьём для мокрого помола является обмолоченная кукуруза. Зерно проверяют и удаляют початки, солому, пыль и инородные материалы. Обычно очистка проводится дважды перед помолом. После второй очистки кукурузу делят на порции по весу и закладывают в бункеры. Из бункеров она гидравлически подаётся в замочные чаны.

ЗАМАЧИВАНИЕ. Правильное замачивание является необходимым условием высокого выхода и хорошего качества крахмала. Замачивание проводится в непрерывном противоточном процессе. Очищенная кукуруза загружается в батарею больших замочных ёмкостей (чанов), где она набухает в горячей воде около пятидесяти часов. Фактически, замачивание является контролируемой ферментацией, и добавление 1000-2000 ppm диоксида серы в замочную воду помогает управлять этой ферментацией. Замачивание в присутствии диоксида серы направляет ферментацию посредством ускорения роста благоприятных микроорганизмов, предпочтительно лактобактерий, с одновременным подавлением вредных бактерий, плесени, грибков и дрожжей. Растворимые вещества экстрагируются, а зёрна размягчаются. Зёрна увеличиваются в объёме более чем вдвое, содержание влаги в них возрастает примерно с15% до 45%.

ВЫПАРИВАНИЕ ЗАМОЧНОЙ ВОДЫ. Замочную воду сливают с зерна и конденсируют в многоступенчатой выпарной установке. Большинство органических кислот, образующихся во время ферментации, летучи и испаряются вместе с водой. Следовательно, конденсат с первой ступени выпарной установки необходимо нейтрализовать после утилизации тепла подогревом воды, поступающей на замачивание. Истощённая замочная вода, содержащая 6-7% сухих веществ, непрерывно отводится для последующей концентрации. Замочная вода конденсируется в самостерильный продукт – питательное вещество для микробиологической промышленности, или концентрируется приблизительно до 48% сухих веществ и смешивается и высушивается вместе с клетчаткой.

ПРОИЗВОДСТВО SO2. Для замачивания и размягчения кукурузного зерна и управления микробиологической активностью в течение процесса применяют сернистую кислоту. Диоксид серы получают, сжигая серу и поглощая образующийся газ водой. Абсорбция происходит в абсорбционных колоннах, где газ орошается водяными брызгами. Сернистая кислота собирается в промежуточные ёмкости. Диоксид серы можно также хранить в стальных баллонах под давлением.

ОТДЕЛЕНИЕ ЗАРОДЫША. Размягчённые зёрна разрушаются на абразивных мельницах для снятия оболочки и разрушения связей между зародышем и эндоспермом. Для поддержания процесса мокрого помола добавляется вода. Хорошее замачивание гарантирует свободное отделение неповреждённого зародыша от зёрен в процессе мягкого помола без выделения масла. Масло составляет половину веса зародыша на этой стадии, и зародыш легко отделяется центрифужной силой. Лёгкие зародыши отделяется от основной суспензии на гидроциклонах, предназначенных для отделения первичного зародыша. Для полного разделения поток продукта с остатками зародыша подвергается повторному помолу с последующей сепарацией на гидроциклонах, которая эффективно удаляет остаточный – вторичный - зародыш. Зародыши многократно промывают в противотоке на

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


трёхступенчатом сите для удаления крахмала. Чистая вода добавляется на последней ступени.

СУШКА ЗАРОДЫША. Поверхностная вода удаляется с зародышей на коническом червячном прессе. Обезвоженные и очищенные зародыши подаются на вращающийся осушитель с паровыми трубами, где высушиваются до влажности приблизительно 4%. Низкое содержание влаги увеличивает срок хранения. Оставшиеся волокна отделяются от высушенных зародышей с помощью пневматического сепаратора и поступают в элеватор для клетчатки. Зародыши пневматически транспортируются в элеватор для зародышей, готовые к упаковке или дальнейшей переработке.

КУКУРУЗНОЕ МАСЛО. Для выделения сырого масла из зародыша применяются отжим на механических прессах и экстракция растворителями. Сырое масло затем рафинируется и фильтруется. Типичный выход на тонну кукурузы составляет 27 кг масла. Во время рафинирования удаляются свободные жирные кислоты и фосфолипиды. Очищенное кукурузное масло находит применение как пищевое и кулинарное, или в качестве растительного сырья в производстве маргарина. Рафинированное кукурузное масло имеет приятный вкус и не распространяет неприятных запахов при приготовлении пищи и жарке. Высокое содержание полиненасыщенных жиров является преимуществом с диетической точки зрения. Остающийся после извлечения масла молотый зародыш служит кормом для скота.

ТОНКИЙ ПОМОЛ И ПРОСЕИВАНИЕ. После отделения зародыша сход с мельницы подвергается тонкому помолу на жерновых мельницах или ударных дробилках с целью извлечения крахмала и глютена из клеток эндосперма.

СУШКА КЛЕТЧАТКИ. Обезвоженная клетчатка после отжимного пресса может смешиваться с концентрированной замочной водой и высушиваться на роторной сушилке до влажности приблизительно 12%. Сухая клетчатка измельчается в молотковой дробилке и пневматически транспортируется в элеватор, готовая к упаковке. Сушка облегчается посредством рециклинга порошка. Клетчатка включается в качестве основного компонента в корма для животных.

ПЕРВИЧНОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ ГЛЮТЕНА И КРАХМАЛА. Сырое крахмальное молочко с обезвоживающего сита, предшествующего тонкой мельнице, и с первой ступени промывки клетчатки объединяют. Сырое крахмальное молочко содержит крахмал, глютен и растворимые вещества. Оно поступает в первичный сепаратор через тонкое сито и циклон. Разница в плотности делает возможным использование центрифужной силы для непрерывной сепарации. Глютен попадает в восходящий поток, а крахмал – в исходящий.

КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ И ОБЕЗВОЖИВАНИЕ ГЛЮТЕНА. Первичный восходящий поток из сепаратора, содержащий в основном протеин и растворимые вещества, концентрируют на непрерывном центрифужном сепараторе… Восходящий поток используется в качестве оборотной воды. Нисходящий поток, в котором содержится в основном протеин и небольшое количество крахмала, подаётся на участок обезвоживания глютена. Поток глютена содержит 60 и более процентов протеина. Оборотная вода из концентратора глютена и с фильтра собирается и используется для промывки зародышей и клетчатки, а также для замачивания.

СУШКА ГЛЮТЕНА. Глютеновая суспензия обезвоживается на вакуумном ленточном фильтре. Лента фильтра постоянно омывается фильтратом под высоким давлением. Обезвоженный глютен высушивается в роторной сушилке до влажности около 10% и измельчается в молотковой мельнице. Сушка облегчается посредством рециклинга порошка. Сухой глютен пневматически подаётся в элеватор, готовый к упаковке. Глютеновая мука содержит до 60% протеина. Она является важным источником метионина. Высокое

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


содержание ксантофилла, обычно 500 ppm, делает глютен эффективным пигментирующим ингредиентом в птицеводстве.

ОЧИСТКА КРАХМАЛА. Крахмальное молочко очищают, промывая чистой свежей водой. С помощью гидроциклонов можно уменьшить содержание клетчатки и растворимых веществ, включая растворимый протеин, до низких уровней при использовании минимального количества свежей воды. Для экономии воды промывка ведётся в противотоке, т.е. поступающая свежая вода используется на самой последней ступени, а восходящий поток с неё вторично поступает для разведения на предыдущую ступень, и так далее. Восходящий поток с первой ступени, содержащий в основном протеин, немного крахмала и другие примеси, поступает в первичный сепаратор. В сильных гравитационных полях циклона и центрифуги крахмал быстро оседает. Очистка основана на различии в плотности воды (1,0 г/мл), клетчатки (1,05 г/мл) и крахмала (1,55 г/мл). Несмотря на то, что некоторое количество примесей попадает вместе с крахмалом в нисходящий поток, это последняя возможность удалить более крупные частицы. Примеси, не удалённые этим путём, невозможно удалить никаким известным методом.

ЦЕНТРИФУГИ И ГИДРОЦИКЛОНЫ. В центрифуге гравитационная сила возникает при вращении барабана, и концентрация в исходящем потоке регулируется путём уравновешивания объёмов входящего и исходящего потоков. Входящий поток подбирается таким, чтобы в восходящем потоке достигалась необходимая концентрация. Количество и мощность форсунок регулируется исходящий поток. Объём исходящего потока и промывной воды весьма сильно зависят от ускорения, ограничивая, таким образом, кпд центрифуги. Пакет дисков, образующих узкие каналы, ограничивающие свободный пробег частиц в жидкости, делит внутреннее пространство барабана. Гидроциклон не имеет подвижных деталей, и разделение полностью зависит от разности давления по высоте циклона. Технологическое развитие и требования к качеству заставляют центрифуги уступить место гидроциклонам в процессе очистки кукурузного крахмала, однако центрифуги пока удерживают позиции на стадиях первичного разделения и концентрации глютена.

ОБЕЗВОЖИВАНИЕ КРАХМАЛА. Очищенное крахмальное молочко через переливную ёмкость сгружается в скребковую центрифугу для обезвоживания. Фильтрат после неё возвращается в цикл на стадию первичного разделения или на стадию очистки крахмала. Обезвоженный крахмал срезается порциями и сгружается под собственным весом в бункер мокрого крахмала.

СУШКА КРАХМАЛА. Из бункера мокрого крахмала крахмал поступает с помощью червячного конвейера с измерителем на установку быстрой сушки и высушивается горячим воздухом. Температура воздуха на входе в сушилку регулируется. Высушенный крахмал пневматически транспортируется в элеватор готовым к просеиванию и упаковке. Влажность кукурузного крахмала после сушки обычно составляет 12-13%. Перед поставкой потребителям крахмал просеивают на тонком сите для удаления чешуек, образующихся в червячном конвейере и т.п. Для защиты тонкого сита может быть установлено грубое с большими отверстиями.

5. Производство тапиокового крахмалаКАЧЕСТВО СЫРЬЯ. Как и все другие живые растения, клубневые нуждаются в

воздухе для дыхания и жизни. Находясь в земле, клубни используют небольшое количество их собственного крахмала для поддержания жизненных функций до прихода весны. Это требует некоторого количества свежего воздуха, а дыхание является причиной повышения температуры. Когда клубни получают тепло, дыхание ускоряется, и рост температуры продолжается. Все большее количество крахмала используется для дыхания, и клубни, в конце концов, гибнут от перегрева. Неблагоприятные условия хранения снижают

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


содержание крахмала и, в худшем случае, уничтожает сырье, делают его непригодным для производства. Следовательно, клубни должны в полном порядке быть доставлены на предприятие и переработаны в течение 24 часов после сбора урожая.

ПРИЁМ КЛУБНЕЙ. Первым этапом является взвешивание грузовиков на весовой платформе. Затем производят отбор проб образцов. Образцы клубней отмывают в лаборатории. Некоторые образцы взвешивают до и после мойки для определения процента механических загрязнений. Следующим этапом является определение содержания крахмала. Эти данные используются для расчета с фермерами и стимулирования поставки высококачественных клубней, богатых крахмалом. Клубни хранятся на приемном дворе, на бетонном полу. Двор может быть разделен на несколько бункеров, расположенных неподалеку от главного конвейера, выполняющего обработку в первую очередь клубней, прибывших ранее. На данном этапе клубни должны храниться в среднем в количестве 600-650 кг на м3. Главный конвейер представляет собой длинную горизонтальную ленту, находящуюся на 10-20 см ниже уровня пола. В больших хранилищах может быть несколько лент, питающих главный конвейер.

ОБРАБОТКА СЫРЬЯ. Во-первых, все стебли должны быть удалены. Это легче всего делать во время сборки урожая. Стебли будут помехой в процессе отделения крахмала, их наличие увеличивает массу волокон и неблагоприятно влияет на весь процесс. Земля, песок и гравий удаляются различными способами. Желательно использовать вращающийся колосниковый грохот для сухой очистки стеблей перед мойкой. Из бункера клубни поступают на колосниковый грохот. После очистки на грохоте стебли поступают на мойку. Может быть использована гребковая моечная машина, но ротационная машина показала свою эффективность в производстве картофельного крахмала. Окончательное удаление грязи является меньшей проблемой, чем удаление песка и камней. Земля обычно содержит значительное количество различных веществ, которые растворяются в воде во время мойки, что увеличивает расходы на очистку стоков.

ПРОМЫВКА ОБЛЕГЧАЕТ ПРОЦЕСС ОБРАБОТКИ. Земля и грязь, не удаленные на стадии промывки, создают в дальнейшем проблемы в производственном процессе. Следовательно, эта стадия очень важна. Высококачественная промывка улучшает очистку, так как многие примеси сходны с крахмалом по плотности и размеру, поэтому промывка является единственной возможностью избавления от них. Трение в промывочных машинах важный фактор, определяющий качество. Количество примесей, налипающих на поверхности во время доставки, в большой степени зависит от погодных условий и почвы, где произрастали клубни. Гребковая мойка проходит в двух отсеках – с поддерживаемым уровнем воды и без такового. В ротационных моющих машинах объединены поливка с низким уровнем воды и постоянное удаление грязи и шелухи. Промывные воды могут повторно использоваться после фильтрации шелухи на барабанном грохоте и отстоя песка в бассейнах. Это уменьшает потери промывочной воды. Вымытые клубни перемещаются по контрольной ленте к станку предварительной резки. Здесь они рубятся на куски для равномерной подачи на тёрки.

ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ. Измельчение является первой стадией в процессе извлечения крахмала. Цель измельчения - открыть все клетки клубней и извлечь зерна крахмала. Полученная суспензия представляет собой смесь мякоти (клеточных оболочек), плодового сока и крахмала. В современных высокоскоростных измельчителях процесс проходит в одну стадию. При этом важную роль играет равномерное перемещение скребков по плотному потоку лежащих клубней. После измельчения цианистый водород освобождается и уходит вместе с соком и отработанной водой. Эти отходы могут быть сброшены в почву.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СЕРЫ. Клеточный сок богат сахаром и протеином. Когда разрушаются клетки, сок немедленно реагирует с кислородом воздуха, образуя окрашенные компоненты, которые могут адгезироваться крахмалом. На данном этапе прибавляется высококачественные газообразная двуокись серы или раствор бисульфита натрия. Большая восстановительная способность сернистых соединений предотвращает изменение окраски. Должно быть добавлено достаточное количество серы, чтобы изменить цвет пульпы и сока на светло-желтый.

ВЫДЕЛЕНИЕ. Принцип работы экстрактора крахмала. Клетки, разрушенные на тёрке, образуют фильтрующий слой, который удерживает крахмал. Поэтому необходима мощная промывка для освобождения крахмальных гранул от клеток. Для этого можно использовать воду, но современные экстракторы представляют собой закрытые системы, позволяющие использовать картофельный сок или оборотную воду с процесса рафинирования. Извлечённый крахмал уходит с экстрактора вместе с плодовым соком. Клетчатка может концентрироваться в дальнейшем на осушающем сите. Пульпа в этом случае сходит с сит влажной, с содержанием около 10-15% сухого вещества. Экстракция проходит на вращающихся конических ситах. Этот процесс требует использования высококачественных фильтровальных пластин, сделанных из коррозионно-устойчивой стали, выдерживающей сильное трение и воздействие химикатов. Пластины имеют высокую перфорацию, около 125 микрон в диаметре. Экстракция экономичный процесс. На конических фильтрах отмываются тонкие волокна, которые затем соединяются с мякотью и могут использоваться как корм для крупного рогатого скота.

ВЫПАРИВАНИЕ ГРУБОЙ СУСПЕНЗИИ КРАХМАЛА. Максимальное количество сока отделяется на нескольких гидроциклонах или центрифуге с соплом. Жидкая суспензия крахмала имеет концентрацию около 21 °Ве. Плодовый сок является побочным продуктом. Он может быть использован как удобрение в близлежащих хозяйствах.

ОЧИСТКА. Теперь необходимо очистить сырую крахмальную суспензию и удалить оставшийся плодовый сок и другие примеси. Этот процесс в большей или меньшей степени напоминает удаление мыльной воды во время стирки - происходит многократное выжимание и замачивание в чистой воде. Процесс полоскания проходит в несколько приемов, пока вода после промывки не станет чистой. Таким образом, крахмальная суспензия несколько раз разбавляется и концентрируется снова и снова. Использование гидроциклонов делает возможным уменьшение концентрации волокон и сока с применением минимального количества чистой воды. При хороших расчетах можно сэкономить воду, используемую для полоскания. Для экономии промывочной воды процесс проходит во встречном потоке – то есть чистая вода поступает только на последнем этапе, а избыток воды используется для разведения на предыдущем и так далее. Увеличение количества ступеней очистки на гидроциклонах может значительно сэкономить чистую воду. Это одно из преимуществ использования гидроциклонов. Наилучшее решение – двойная линия очистки. В сильных гравитационных полях гидроциклона и центрифуги крахмал хорошо осаждается, в то время как оставшиеся волокна остаются взвешенными в воде. Волокна с налипшими пузырьками воздуха становятся легче воды и устремляются к переливному краю. Волокна, окруженные крахмальными гранулами, тяжелее, они устремляются к нижнему сливу и смешиваются с крахмалом. Плодовый сок разбавляется водой и уходит с водной фазой. Рафинирование основано на различии в плотностях между водой, волокнами и крахмалом: плотность крахмала 1,55 г/мл, волокон – 1,05; воды – 1,00; песка и почвы около 2 г/мл. При создании водяного потока, движущегося с крахмалом, большая часть волокон, плавающих в воде, может быть увлечена через верхний слив. Почва, песок, плесень имеют одну плотность или тяжелее крахмала, и невозможно отделить эти частицы от крахмала с помощью

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


центробежной силы. Поэтому так важно отделить как можно большее число загрязнений с поверхности клубней на стадии промывки. Если их начальная концентрация слишком большая, даже светлые и легкие частицы могут остаться и создать условия для закупорки потока. Так как некоторое количество примесей уходит вместе с крахмалом через нижний слив, используется сито для удаления самых крупных частиц. Примеси, не удаленные этим путем, не могут быть удалены никаким известным способом.

ГИДРОЦИКЛОНЫ. В гидроциклоне отсутствуют движущиеся части, и процесс разделения полностью зависит от различия давления в циклоне. Для удаления плодового сока гидроциклоны намного эффективнее центрифуг благодаря большому коэффициенту разведения, достигаемому в многоступенчатом процессе. Крахмал наиболее чистый среди всех сельскохозяйственных продуктов. На самом деле, чистота является важнейшим параметром при выборе продукции. Незначительное количество сока остается в крахмале.

СУШКА И ПРОСЕИВАНИЕ. Очищенное крахмальное молоко обезвоживается на непрерывно вращающихся вакуумных фильтрах или группе центрифуг. Сырой крахмал высушивается в быстрых сушилках горячим воздухом. Температура входящего воздуха должна быть умеренной. Высокая температура может увеличить растворимость крахмала в холодной воде. Влажность тапиокового крахмала после сушки находится в пределах 12-13%.

Растения, являющиеся источниками крахмала, всегда были важной частью рациона питания человека, дающей 70-80% потребляемых калорий. Благодаря широкой распространённости этих растений, а также из-за низкой стоимости, лёгкости модификации и возобновляемости источников неудивительно, что нашлось много способов непищевого применения крахмала. В настоящее время крахмал используется в адгезивах, связующих, покрытиях, пенах, наполнителях, флокулянтах, пластиках, клеях и модификаторах вязкости.

Крупнейшим потребителем крахмалов является бумажная промышленность, получающая более 60% всего производимого крахмала. Ещё 15% использует пищевая промышленность и столько же - все остальные, вместе взятые, потребители. Адгезивы на основе крахмала составляют приблизительно 60% от общего количества натуральных адгезивов. В последние два десятка лет пластики на основе крахмала нашли применение в качестве упаковочных материалов, плёнок для мульчирования и составов для изготовления одноразовых изделий.

Контрольные вопросы:1. Какое сырье используется для производства крахмала.2. Технология производства тапиокового крахмала.3. Технология производствакартофельного крахмала, преимущества новой

технологии.

Литература:1. Технология переработки продукции растениеводства / Под ред. Н.М. Личко. - М.:

Колос 2000 Серия «Учебники и учеб. Пособия для студентов ВУЗов».2. Г.Н. Кругляков; Г.В. Круглякова. Товароведения продовольственных товаров. Изд.

Центр «Март» Ростов на Дону 2000. 3. Товароведение пищевых продуктов / Под ред. В.Е. Михаленко. Издательство

«Экономика» 1989.4. Брозовский Д.И., Борисенко И.М. Основы товароведения. – М.: «Экономика», 1988.5. Е. П. Широков “Технология хранения и переработки плодов и овощей с основами

стандартизации”, М.: Агропромиздат, 1988 г.6. Основы технологии с/х производства – В.С. Никляев;7. Технология производства продукции растениеводства Фирсов.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


8. ЛЕКЦИЯ № 9

Производство сахарозаменителей

Поиск заменителей сахара, активно проводимый в настоящее время во многих странах, обусловлен в значительной степени необходимостью оптимизации питания здоровых людей, а также возможностью решения вопросов рационального питания людей, страдающих определенными заболеваниями. С незапамятных времен известно, что причиной развития целого ряда болезней становится неправильный образ жизни и, в частности, привычки питания. В настоящее время эти заключения получили научное подтверждение, особенно относительно злоупотребления сладкой и жирной пищей. Предлагая древнему человеку сладкие плоды, природа использовала сладкий вкус как приманку. Стремясь насладиться вкусом пищи, наш первобытный предок "заодно" потреблял витамины, микроэлементы, клетчатку — все, что чрезвычайно нужно организму. Однако человек научился выделять и употреблять сладкое в отдельности от других полезных ингредиентов. Привыкнув к сладкому с детства, люди с годами увеличивают свои потребности, не учитывая, что их организм не рассчитан на переработку такого количества сладких веществ. Поэтому, прежде чем начинать лечение наших пациентов, мы рекомендуем: "Если заболел и хочешь быть здоров — измени образ жизни". Существует выражение, высказанное американскими диабетологами: "Легче изменить религию человека, чем привычки питаться". Действительно, постоянно употребляя сладкую, жирную, соленую, острую пищу, не каждый человек имеет силу воли отказаться от привычек, которые складывались годами. Необходимость исключать или резко ограничить употребление сахара в питании создает у людей состояние дискомфорта. Особенно трудно переносят исключение сладостей дети и подростки. Стремление сохранить привычные вкусовые свойства пищи привело к необходимости разработать способы "обмана" вкусовых ощущений человека, когда, воспринимая привычный и приятный вкус, люди не наносят вред своему организму, как при употреблении избыточного количества вредных ингредиентов. В настоящее время предпринимаются попытки создания солезаменителей, жирозаменителей и сахарозаменителей. Учитывая негативные последствия, наступающие от неумеренного потребления сахаров, особое внимание уделялось созданию сахарозаменителей, которые можно было бы употреблять, удовлетворяя вкусовые чувства и не вызывая негативных последствий. Поэтому к сахарозаменителям предъявляются следующие требования:1. Приятный сладкий вкус.2. Безвредность.3. Отсутствие влияния на углеводный обмен.4. Хорошая растворимость в воде.5. Стойкость к кулинарной обработке (температуре).В последние десятилетия в экономически развитых странах ведется поиск и создаются производства новых, безвредных для человека, низкокалорийных подслащивающих веществ, способных удовлетворять потребности организма больных сахарным диабетом и лиц с избыточной массой тела (Я.Л. Герма- нюк, 1986, 1987; Г.А. Дунаевский и соавт., 1987). Потребляя эти продукты, можно четко регулировать поступление калорий и не чувствовать себя ущемленным в сладости. Необходимо отметить, что применение сахарозаменителей не является необходимостью с физиологической точки зрения. Их использование диктуется психологией человека, традициями и привычками употребления сладкой пищи.Многие заменители сахара различаются между собой по химическому составу, способам получения, долей участия в обмене веществ, их переносимостью. Одним из основных

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


показателей качества сахарозаменителей является интенсивность сладости. В настоящее время известно много подобных веществ, обладающих сладким вкусом, что требует их классификации по различным признакам. Реальное число практически используемых сладких веществ не так велико, поскольку большинство из них обладают либо слабовыраженным сладким вкусом, либо проявляют токсичность или нежелательные побочные эффекты.Один из принципов классификации подсластителей — раз деление их по степени сладости относительно сахарозы. Те подсластители, уровень сладости которых близок к сахарозе, называют объемными подсластителями, а вещества, во много раз слаще сахарозы — интенсивными подсластителями (B.J. Rolls, 1991; A. Drenowski, 1995).

Некоторые объемные подсластители для своего растворения требуют дополнительного количества теплоты, вследствие чего раствор охлаждается, а во рту возникает чувство "холодка". Эти свойства, в разной степени, выражены у ксилита, сорбита и

маннита. Поэтому их часто используют как увлажнители, для снижения карамелизации, для охлаждения ротовой полости в безалкогольных напитках. В некоторых видах мороженого объемные подсластители могут заменить сахарозу, благодаря их технологическим преимуществам — предотвращать образование зернистой структуры вследствие кристаллизации при низких температурах.

Важной с практической точки зрения является классификация подсластителей по калорийности. При этом различают калорийные подсластители, прием которых необходимо учитывать в диетах, направленных на снижение массы тела, и их возможное влияние на уровень

глюкозы крови, а также бескалорийные, не имеющие противопоказаний.Калорийные вещества со сладким вкусом называют также сахарозаменителями. Имея энергетическую ценность, близкую к сахарозе, они метаболизируются в организме более плавно, чем сахар, с меньшей потребностью в инсулине, а при умеренном потреблении не приводят к выраженной гипергликемии. Например, такие сахарозаменители: ксилит, сорбит, фруктоза. Бескалорийные вещества еще называют собственно подсластителями. Они не обладают или почти не обладают энергетической ценностью, поэтому их метаболизм не зависит от инсулина и не влияет на уровень глюкозы в крови. Однако на практике принято употреблять термины "калорийные" и "бескалорийные" сахарозаменители.Все известные сладкие вещества можно также разделить на две большие группы: природные и синтетические. К числу природных сладких веществ относятся моносахариды и олигосахариды, гидролизаты крахмала, сахаридные спирты и сладкие вещества несахаридного типа, а также подсластители растительного происхождения.Синтетические подслащивающие вещества, вследствие полного отсутствия у них калорийности, стали вытеснять природные "калорийные" сладкие вещества из некоторых

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


пищевых продуктов и из рациона питания диабетиков. В отличие от известных сладких углеводов, синтетические подслащивающие вещества универсально удовлетворяют требованиям диеты. При наличии сладкого вкуса эти вещества имеют совершенно отличный от углеводов путь обмена. Однако ряд авторов указывают и на отрицательные свойства синтетических подсластителей. Так, сахароза вызывает ощущение сладкого без дополнительного привкуса в широком интервале концентраций (от менее 0,5 % до более чем 100 %), в то время как у некоторых синтетических сахарозаменителей наблюдается переход от сладкого вкуса к иному при незначительных изменениях концентрации. Поэтому их рекомендуют применять в определенном диапазоне доз. Кроме того, сахароза, в отличие от синтетических сахарозаменителей, обладает консервирующими свойствами, что влияет на сохраняемость продуктов.Каждое из известных на данный момент веществ сахарозаменителей имеет свои преимущества и недостатки. Поэтому рекомендуют смешивать малые дозы сразу нескольких таких ве ществ. Такие смеси придают сладкий вкус в результате суммарного действия более низких доз отдельных ингредиентов, чем каждого в отдельности. При снижении количества каждого из компонентов нежелательный эффект уменьшается или стирается вовсе. В состав смесей иногда входят ограниченные количества натуральных простых сахаров, таких, как фруктоза, сорбит или ксилит, а также синтетические заменители, такие, как ацесульфам "К" или аспартам. Можно принять за основу совет использовать для смеси по меньшей мере два вещества. Кроме сахарозаменителей и подсластителей отдельно выделяют также группу веществ — модификаторов вкуса, изменяющихся вкусовые восприятия. Говоря о сахарозаменителях, необходимо от метить, что они относятся не к пищевым продуктам, а к пищевым добавкам. Поэтому целесообразно рассмотреть особенности этих веществ,

употребляемых человеком с пищей.Очень важным моментом для широкого внедрения сахарозаменителей является их безвредность. Каждое из известных на данный момент веществ сахарозаменителей имеет свои преимущества и недостатки. Поэтому рекомендуют смешивать малые дозы сразу нескольких таких веществ. Такие смеси придают сладкий вкус в результате суммарного действия более низких доз отдельных ингредиентов, чем каждого в отдельности. При снижении количества каждого из компонентов нежелательный эффект уменьшается или стирается вовсе. В состав смесей иногда входят ограниченные количества натуральных простых Сахаров, таких, как фруктоза, сорбит или ксилит, а также синтетические заменители, такие, как ацесульфам "К" или аспартам.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Можно принять за основу совет использовать для смеси по меньшей мере два вещества. Кроме сахарозаменителей и подсластителей отдельно выделяют также группу веществ — модификаторов вкуса, изменяющихся вкусовые восприятия. Говоря о сахарозаменителях, необходимо отметить, что они относятся не к пищевым продуктам, а к пищевым добавкам. Поэтому целесообразно рассмотреть особенности этих веществ, употребляемых человеком с пищей.Еще с доисторических времен люди обнаружили, что существуют определенные вещества, после добавления которых к пище ее вкусовые качества значительно улучшаются. Под термином "пищевые добавки" подразумевают природные или синтетические вещества, которые не имеют пищевой или биологической ценности, а специально вводятся в пищу для придания ей определенных свойств. Они могут придавать продуктам стойкость, органические, технологические свойства и, чаще всего, не применяются самостоятельно ( IJL Козярин, 2000).Все пищевые добавки принято условно подразделять на следующие группы.• Красители (самостоятельно или в смеси).• Консерванты (разрешается комбинация не более двух консервантов).• Регуляторы кислотности.• Антиоксиданты.• Эмульгаторы.

Сладкие вещества растительного происхожденияСолодка голая

Значительную группу природных сахарозаменителей составляют вещества растительного происхождения, среди которых наиболее известна с древнейших времен солодка голая (сладкое дерево, лакрица), Glycyrrhiza glabra. Это многолетнее травянистое растение, семейства бобовых, имеет народное название лакричник сладкий или солодовый корень. Его использование насчитывает несколько тысяч лет. Еще в клинописных табличках древнего Вавилона имеется упоминание о применении растертого корня "сладкого дерева" с маслом и пивом для лечения кашля. Росла она в саду Вавилонского царя Мардука-палиддина И. Описание этого растения встречается в египетских папирусах. Особенно большим почетом она пользовалась в китайской медицине. Сведения о солодке были записаны в книге "Бень-цао" ("Книга о травах"), которая появилась с изобретением письменности в Китае. Сами же сведения о пользе солодки были собраны "отцом медицины" Китая полулегендарным князем Шеньнунем (почти 3 тыс. лет до н.э.). В старых рецептах китайской медицины говорилось, что солодка облегчает боль, усиливает кровообращение, улучшает работу желудка, селезенки и легких, лечит лихорадку. По мнению китайских врачей, корень солодки омолаживает организм. Поэтому они ценили его так же, как женьшень, и старались добавить во все лекарства, считая, что он усиливает эффект других лекарственных средств.Применялась солодка и в тибетской медицине. Показательно, что в состав 40 из 150 рецептов тибетской медицины входит солодка. По частоте использования и по популярности она превосходила женьшень. В медицинском руководстве "Худ-ши" говорится, что солодка "придает цветущий вид", "упитывает" и "способствует долголетию". Очень широко она применялась у скифов Причерноморья, которые продавали корень в европейские страны, где он получил название "скифский корень". Известный греческий врач Диоскорид (I в. н.э.) назвал "скифский корень" за его сладкий вкус глицирризой, а римляне переделали это название в более созвучное их языку слово "ликвирица", отсюда возникло еще одно название сладкого корня — лакричный корень. Знали о свойствах солодки Гиппократ, Гален и Авиценна. Она упоминается во всех травниках и во всех фармакопеях мира.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Распространена солодка в Южной Европе, Средней Азии, Средиземноморье, на севере Индии, в Афганистане и на Кавказе. Всего насчитывается около 20 видов этого растения. Наиболее известны, кроме солодки голой, также солодка уральская, распространенная в южных районах Сибири и Средней Азии.Солодка оказывает выраженное отхаркивающее и противовоспалительное действие при заболеваниях верхних дыхателных путей, острых и хронических бронхитах, пневмониях, бронхиальной астме, в том числе в педиатрической практике. Важно, что она хорошо воспринимается и переносится детьми (О.Е. Алешинская и соавт., 1964; С.С. Никитина, 1966).Препараты корня солодки при приеме внутрь защищают слизистую оболочку желудка и способствуют быстрому заживляющему эффекту в случаях гиперацидного гастрита, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки. Учитывая спазмолитическое и мочегонное действие, солодка полезна при заболеваниях сердца и сосудов. Применяют ее также как легкое слабительное при хроническом запоре.Полезные свойства солодки были подробно описаны в Салернском кодексе здоровья Од о из Мена: "Истинно ведь говорится, что много имеет солодка свойств: ее жар невелик и сладка, и влажна она также; горлу поможет того, кто от кашля страдает, и лечит грудь, и глубины у легких, согрев, исцеляет солодка. Жажду целит и все то, что желудку вредит, изгоняет".Лечебные свойства препаратов солодки определяются химическими веществами, входящими в ее состав, главное из которых — глицирризин (калиевая или натриевая соль глицирризиновой кислоты).Это соединение из группы сапонинов — высокомолекулярных, безазотистых, гликозидоподобных веществ. Молекула сапонина состоит из сахара и несахарной части — агликона, или сапогенина. Сапонины солодки, раздражая слизистые оболочки, повышают секреторную деятельность желез, оказывают легкое слабительное, отхаркивающее и мочегонное действие (Э.Г. Степанова, 1966).При гидролизе глицирризин расщепляется на глицирретиновую кислоту, имеющую стероидную структуру и проявляющую свойства кортикостероидов, и две молекулы глюкуроновой кислоты. Известно, что глюкуроновые кислоты принимают активное участие при обезвреживании токсических продуктов в печени. Вот почему препараты солодки в старые времена часто использовали при отравлении грибами и других интоксикациях. Учитывая, что стероидная часть молекулы глицирризина близка к кортикостероидам (гормонам коры надпочечниковых желез), одна из ее солей, названная глицирамом, была предложена в качестве фармакологического препарата для лечения астмы и других болезней, при которых показаны кортикостероидные гормоны. Обнаружена способность глицирризиновой кислоты и продукта ее гидролиза глицирретиновой кислоты, подобно кортикостероидам, задерживать в организме ионы натрия и повышать выделение калия. Однако свойство препаратов солодки голой проявлять эффекты гормонов коры надпочечников (дезоксикортикостерона) в клинической практике не используется. Корни растения содержат также флавоновые гликозиды: ликвиритин, ликвиритозид, ликвиритигенин (4,7-диоксифлавон) и глюкозу. Содержится также цирризиновая горечь — до 8,1 %, ликвиритовая кислота, немного эфирного масла, от 11 до 30 мг аскорбиновой кислоты, желтый пигмент и аспарагин. Флавоноиды солодки обладают противовоспалительными свойствами, что позволило сотрудникам Харьковского научно-исследовательского химико-фармацевтического института на их основе разработать препараты "ликвиритон" и "флакарбин" для лечения язвы желудка и двенадцатиперстной кишки.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


В медицинской практике использовали следующие препараты солодки: "сироп солодкового корня", "экстракт солодкового корня густой", "экстракт солодкового корня сухой", "сложный порошок солодкового корня" (20 частей порошка корня солодки, 20 частей порошка из листьев сенны, 10 частей порошка плодов укропа, 10 частей серы очищенной и 40 частей сахара в прошке), эликсир грудной (экстракт солодкового корня 60 частей, анисового масла 1 часть, спирта 49 частей, раствора аммиака 10 частей, воды 180 частей).Многочисленные названия солодки, как народные, так и научные, подчеркивают характернейший признак: сладость ее корня. Эту сладость придают ей многие вещества. Главное из них — глицирризин. Кроме того, приторную сладость корней солодки дополняют глюкоза (до 3 %) и сахароза (около 5 %). Слегка раздражающий, "царапающий" привкус обусловлен содержанием сапонинов. Известно, что водные растворы сапонинов при встряхивании дают пену. В пищевой промышленности это свойство солодки используют для приготовления шипучих напитков, пива, кваса, для лучшего сбивания яичных белков.Глицирризин используют вместо сахара для подслащивания продуктов, предназначенных для диабетиков — например, в Японии, где запрещено применение сахарина. По интенсивности сладкого вкуса глицирризин в 50-100 раз превосходит сахарозу. Экстракты и сиропы из солодки добавляют в шоколад, карамель и пастилу, мелко нарезанные корни кладут в бочки при квашении капусты, солении огурцов и мочении яблок, а порошок из листьев и корней добавляют в некоторые сорта табака для улучшения его аромата. Глицирризин представляет собой бесцветное кристаллическое вещество, практически нерастворимое в холодной воде, но хорошо растворимое в горячей воде и этаноле. Наиболее выгодно на практике использовать аммонийную и другие соли глицирризиновой кислоты, которые применяются в качестве подсластителей и ароматизаторов для усиления вкусоароматических характеристик халвы, безалкогольных напитков, ликеров, пива, мучных кондитерских изделий, мороженого, молочных и других продуктов. Разработаны технологии получения лакричных конфет, с добавкой экстракта корня солодки. Одним из ограничений широкого распространения подсластителей на основе солодки голой является отсутствие сырьевой базы. До сих пор главным источником сбора солодки были природные заросли. Но они за последние 10-15 лет уменьшились в пять с лишним раз. Солодка даже попала в Красную книгу флоры СССР. Поэтому очень остро стоит вопрос о создании культурных плантаций солодки.Большую работу в этом направлении проделали сотрудники Донецкого ботанического сада АН Украины, доказав, что имеется реальная возможность культивирования солодки голой на больших площадях засоленных, песчаных, смытых, склоновых и других земель, практически не пригодных для выращивания традиционных сельскохозяйственных культур. В образцах корня солодки, выкопанных на юге Донецкой области, содержание глицирризиновой кислоты достигало 15-17 %, что соответствует лучшим образцам из Средней Азии.Огромный вклад в решение вопроса использования солодки голой внесли труды доктора технических наук В.В. Яременко, разработавшего технологические условия безотходной переработки корня солодки, которые дают возможность получить наряду с лекарственными препаратами ценные сахарозаменители. Подсчитано, что из 1 т корня солодки можно получить 160-200 кг подсластителя (заменителя сахара) с сахарозным эквивалентом 50; 10-25 кг флавоноидной фракции (лекарственного препарата антиоксиданта); 20-40 кг липидной фракции (лекарственного препарата) и 100-200 кг ценной кормовой добавки, содержащей белок, до 25 % крахмала и 30 % клетчатки. Однако следует отметить, что одним из ограничений для более широкого распространения глицирризина и подсластителей на основе солодки является их специфический привкус и аромат. Кроме того, учитывая, что он является аналогом кортикостероидов и проявляет их свойства, его не рекомендуют

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


применять без соответствующих показаний. Поэтому, прежде чем использовать эти вещества в быту и пищевой промышленности, необходимо провести тщательные экспериментальные исследования по их влиянию на эндокринную систему и разработать регламентирующие условия их применения.

Стевия медоваяСреди растений, продуцирующих сладкие вещества, значительный интерес представляет двулистник сладкий (Stevia rebaudiana Bertoni) — растение семейства сложноцветных. Его родина — Южная Америка, Парагвай. Впервые стевию обнаружили испанские конкистадоры в XVI в. вблизи деревни Рио Монде на северо-востоке Парагвая. Затем о ней надолго забыли. Интерес к этому растению возродился после появления в конце XVIII и начале XIX в. ряда статей парагвайского ботаника Moises Bertoni о "медовом листе" (М. Bertoni, 1905, 1911). "Когда впервые смотришь на растение, ничто не привлекает особого внимания, но если кладешь маленький листочек в рот, поражаешься его сладости. Достаточно небольшого фрагмента листа, чтобы ощущать чувство сладости во рту на протяжении часа". Эти слова, написанные в 1899 г. М. Bertoni, открыли и представили миру уникальное растение стевию, или "медовый лист", названное в честь автора Stevia rebaudiana Bertoni.Это травянистое растение имеет высоту 30-40 см и растет в болотистой местности на бескислотных и гумусных почвах. Его листья в течение столетий использовались жителями местных племен Гуарана и Гаучо, которые называли его Каа-хи ("сладкая трава") и добавляли для подслащивания горьких лекарственных средств и чаев (D. Kinghorn, D. Soejarto, 1991). В настоящее время в городе Баригуи растение настолько популярно, что чай из него продается почти во всех барах и ресторанах, а взбитое молоко, соки и кофе подслащиваются стевией.Другое народное применение стевии (в Латинской Америке и на Востоке) — для восстановления сил после нервного и физического истощения, для улучшения пищеварения и функции желудочно-кишечного тракта, печени, почек и поджелудочной железы. Применялась она также наружно.Stevia rebaudiana Bertoni — одна из членов рода Stevia, семейства Compositae. Она приходится родственницей подсолнечнику, ноготкам и т.п. Цветки небольшие, белые, с бледно-пурпурной сердцевиной. Цветочная пыльца может быть очень аллергенной. Стевия способна к самоопылению, и возможно, опыляется насекомыми. Семена маленькие и разносятся ветром через волосяной хохолок. Так как сложноцветные находятся в периоде филогенетической молодости, у них продолжается процесс видообразования, а существующие виды очень изменчивы, они довольно хорошо адаптируются к условиям внешней среды. В настоящее время стевию культивируют за пределами Парагвая — в Японии, Китае, Корее, США, Бразилии и Украине.Комплекс сладких веществ стевии состоит из восьми компонентов, различающихся между собой как по степени сладости, так и по количественному содержанию в листьях. По химическому строению сладкие вещества стевии являются тетрациклическими дитерпеновыми гликозидами, агликоном которых является стевиол, не имеющий вкуса. Ферментативный гидролиз стевиозида приводит к образованию 3 молей D-гдюкозы и 1 моля безвкусного агликона стевиола. При кислотном гидролизе стевиозида образуются D-глюкоза и агликон изостевиол. Структура стевиола подобна таковой стероидных гормонов и обладает слабой антиандрогенной активностью(P. Mazzei и соавт., 1968). Стевиозид представляет собой белый кристаллический гигроскопический порошок с температурой плавления 196-198 °С, легко растворимый в воде, устойчив к высокой температуре, поэтому может быть использован для приготовления

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


диетических и консервированных продуктов. Он в 300 раз слаще, чем 0,4 % раствор сахарозы, в 150 — чем 4 % раствор и в 100 раз превышает сладость 10 % раствора сахарозы (М. Bridel, R. Lavielle, 1931; В. Crammer, P. Jkan, 1986; E. Mosetting и соавт., 1963; Jr. Wood и соавт., 1955). Послевкусие сладкого у стевиозида понижается в присутствии сахарозы, фруктозы и глюкозы.Кроме стевиозида, листья стевии содержат и другие сладкие гликозиды — ребаудиозиды (А, В, С, Д и Е), дулиобиозид и стевиолбиозид с различной степенью сладости (от 50 до 450) по отношению к сахарозе. Наиболее сладким из них является ребаудиозид А (степень сладости 350-450). В сухих листьях стевии содержится около 3 % ребаудиозида. В отличие от стевиозида он более растворим в воде, а неприятное послевкусие его менее интенсивно, чем у стевиозида.Биосинтез дитерпеновых гликозидов в листьях стевии на начальных этапах имеет общие пути с биосинтезом важного растительного гормона, ускоряющего рост стеблей, прерывающего покой у семян и индуцирующего цветение, — гибберелиновой кислоты. Значение дитерпеновых гликозидов для стевии ещё не установлено. Некоторые учёные считают, что эти вещества отгоняют насекомых, другие предполагают, что они контролируют уровень гибберелиновой кислоты. Установлено, что верхние, более молодые, листья имеют меньшую сладость, чем старые, нижние.Наиболее широкое распространение в качестве сахарозаменителя получил стевиозид, так как его содержание в растении более высокое. Технология выделения стевиозида из листьев пока довольно сложная. Были попытки синтезировать это соединение, получены некоторые аналоги, обладающие сладким вкусом, но подробных сообщений на эту тему нет. Большой интерес к стевиозиду был проявлен в Японии, где первые растения были интродуцированы в 1970 г., а к 1978 г. продажей продукции, экстрагируемой из листьев, уже занималось 12 компаний. С 1984 г. все ведущие предприятия Японии по производству безалкогольных напитков начали применять стевиозид как полноценный заменитель сахара. В Японии выпускается несколько подсластителей, в состав которых входит стевия: "стевиозин" — практически чистый стевиозид и "стевикс" — смесь сладких гликозидов из листьев стевии. Стевикс обладает более приятным вкусом благодаря ребаудиозиду А, однако он менее сладкий, так как содержит другие менее сладкие гликозиды стевии. Кроме того, смесь стевиозида и глицирризина (экстракт корня солодки) применяется в Японии как подсластитель под названием "Марулерон А". По мнению специалистов Японии, стевиозид перспективен в качестве сахарозаменителя и в экономическом плане — он втрое дешевле сахара (М. Yabu и соавт., 1977).Очень важным является тот факт, что во многочисленных исследованиях была продемонстрирована низкая токсичность и безопасность стевиозида. В организме стевиозид и ребаудиозид А метаболизируются в стевиол, который выводится из организма. Наиболее ранние работы, подтверждающие безопасность стевиозида, проведены Ребауди в 1900 г. В 1915 г. Кобер, а в 1935 г. Помарет и Лавиелли подтвердили эти результаты. В исследованиях 1975 г. Н. Akashi и Y . Yokoyama сообщили, что ЛД50 для стевиозида составляет 15 г/кг при пероральном введении, а в 1976 г. Митсухаши установил, что ЛД50 при подкожном введении равняется 8,2 г/кг (ЛД50 является дозой, когда гибнет 50 % лабораторных животных). В 1982 г. Курахаши с соавторами подтвердили эти данные (Н. Fujita , T . Edahiro , 1979; М. Alvarez , 1986).Согласно данным Отдела сельского хозяйства США, в 1985 г. потребление сахара на одного человека составило 130 фунтов (1 фунт равен приблизительно 400 г), что равно 2,5 г/кг массы в день. Учитывая, что ЛД50 стевиозида, как указывалось, составляет 15 г/кг, а также то, что он в 300 раз слаще сахара, можно рассчитывать, что этот показатель токсичности

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


будет примерно в 1800 раз меньше, чем то количество сладкого, которое в среднем потребляется человеком в сутки и безопасно для его здоровья. Более 1 тыс. т экстракта стевии ежегодно потребляется в Японии без единого сообщения о токсичности.Комплексные медико-биологические научные исследования, проведенные сотрудниками ВНИИ химии и технологии лекарственных средств, НИИ гигиены питания МЗ Украины подтвердили данные мировой научной литературы о том, что гликозиды стевии не обладают токсическими, мутагенными, канцерогенными свойствами, не оказывают влияния на репродуктивную функцию (гонадотропное, эмбриотоксическое и тератогенное действие отсутствует) (В.И. Смоляр и соавт., 1992,1993).Большое количество исследований было проведено при использовании стевии с терапевтической целью. В нескольких предварительных исследованиях в Парагвае и Бразилии установлено гипогликемическое действие травы. Ученые установили, что стевия не оказывает сахароснижающего действия у людей, не больных диабетом ( R . Curi и соавт., 1986). Это адаптогенное действие обусловливает безопасность применения растения. При изучении гипогликемизирующего эффекта водного экстракта из листьев стевии (100 г листьев и 1500 мл воды), вводимого перорально животным с аллоксановым диабетом, был обнаружен дозозависимый эффект. Добавление в рацион крыс, содержащий большое количество углеводов, 0,1 % раствора стевиозида приводило к снижению уровня гликогена в печени, но не оказывало влияния на уровень глюкозы в крови ( R . Oliveira - Filho и соавт., 1986; Н. Akashi и соавт., 1977). Когда экспериментальным животным давали пищу с высоким содержанием жиров с добавлением 0,1 % раствора стевиозида, у них не выявили изменений тех показателей, которые наблюдались у животных, не получавших стевиозид. Добавление в рацион с высоким содержанием углеводов 10 % порошка из листьев стевии (что соответствует 0,5 % стевиозида в рационе) вызывало значительное снижение уровня глюкозы в крови и гликогена в печени в течение 4 нед введения ( A . Viana , J . Metivier , 1980).При изучении влияния стевиозида и стевиола на выделение инсулина изолированными клетками островков поджелудочной железы мышей установлено, что оба соединения стимулируют секрецию гормона ( P . Jeppsen и соавт., 1996). Внутривенное введение стевиозида (2 г на 1 кг массы животного) крысам с инсулиннезависимым диабетом приводило к повышению секреции инсулина (но не глюкозы) в крови ( P . Jeppsen и соавт., 1997).Следует отметить, что гипогликемическое действие стевии наблюдается не всегда, часто носит кратковременный характер и требует дальнейшего изучения. Однако уже сейчас ясно, что продукт полезен для больных сахарным диабетом. Сохраняя привычные вкусовые свойства пищевого рациона, стевия не приводит к повышению уровня сахара в крови даже в концентрации, в 10-15 раз превышающей ее среднесуточное потребление (С. Ovide и соавт., 1971; С. Maier и соавт., 1997; P . Jeppsen и соавт., 2000).В некоторых странах мира употребление стевии стало привычным. Сладкую медовую траву можно употреблять без ограничений, ориентируясь только лишь на потребность организма в сладких продуктах; 1 кг сухого листа заменяет 30 кг сахара (при полном отсутствии калорий).

Гипотензивное действие.Способность стевиозидов понижать системное артериальное давление была обнаружена в ряде экспериментальных исследований (Е. Воеск, 1978,1986; G . Humbold и соавт. 1978; F . Machado и соавт., 1986). Доказан также диуретический эффект стевиозидов (М. Melis , 1996). Длительное использование стевиозидов вызывает кардиотонический эффект, оказывая положительное влияние на функцию сердечно-сосудистой системы.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Противомикробное действие.Результаты исследований подтверждают, что питательная среда с содержанием стевии замедляет рост Streptococcus mutans , Pseudomonas aeruginosa , Proteus vulgaris и др. ( V . Yodyingyuand и соавт., 1977), а витамины и минералы, входящие в состав листьев стевии, необходимы для нормального функционирования иммунной системы. Для профилактики простудных заболеваний и гриппа рекомендуется употреблять чай со стевией. Установлена способность стевиозидов угнетать рост бактерий ( Streptococcus sorbinus ) в полости рта, благодаря чему стевиозиды можно использовать в качестве добавок к зубным пастам ( Aguiar и соавт., 1987). Бактерицидные свойства стевии проявляются и при заживлении ран. Если неглубокую рану помазать концентратом стевии, она заживает без рубцов.

Применение стевии при ожирении.Являясь бескалорийной и обладая комплексом биологически активных веществ, нормализующих углеводный обмен в организме, стевия — незаменимый пищевой продукт для людей с избыточной массой тела. Некоторые пациенты отмечают снижение желания употреблять сладости и жирную пищу. Продукты со стевией входят в рацион многих диет для похудения. Не изменяя привычного образа жизни, получая наслаждение от приема пищи, содержащей стевию, люди с избыточной массой тела постепенно и безопасно худеют.

Влияние на органы пищеварения.Установлено положительное влияние стевии на органы пищеварительной системы. Стевия оказывает благотворный эффект на функциию поджелудочной железы и печени ( A . Kinghom , D . Soejarto , 1991). В народной медицине Бразилии применяют чай со стевией при изжоге, усиленном газообразовании в кишечнике, снижении кислотности желудочного сока.

Влияние на кожу.Водный настой стевии является прекрасным косметическим средством для ухода за кожей, угнетает рост бактерий, вызывающих воспаление сальных желез и образование угрей. Маски из водного настоя стевии делают кожу мягкой, упругой, устраняют раздражение, препятствуют появлению морщин.Дезинтоксикационное действие. Содержащиеся в стевии вещества обладают антиоксидантными свойствами (витамин С, р-каротин, минералы, Zn , Se ). Мягкое диуретическое действие растения способствует выведению продуктов обмена, шлаков и солей тяжелых металлов из организма.

Общетонизирующее действие.Народный опыт применения стевии свидетельствует о ее способности восстанавливать силы человека после нервного и физического истощения. Благодаря синергизму и потенцированию компонентов, содержащихся в листьях стевии, ее применение устраняет усталость, повышает силовые и динамические характеристики мышц ( D . Kinghorn , 1987). Все это делает стевию незаменимым продуктом для спортсменов и людей, занимающихся тяжелой физической или напряженной умственной работой. Стевия замедляет процессы старения.18 сентября 1995 г. FDA дало заключение, что стевия может использоваться как "добавка к пище" в диетическом питании, но не как "пищевая добавка" в виде подсластителя для широкого применения в пищевых продуктах. Это значит, что стевия может продаваться как добавка к диете, способствующей улучшению здоровья. Данное решение противоположно принятому ранее, когда FDA определило, что стевия может быть использована только как продукт для наружного применения. Для более широкого применения в США было рекомендовано провести долгосрочные исследования для подтверждения безопасности препаратов стевии. Обоснованием такого решения были результаты хронических токсикологических исследований.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


1. Через 6 мес введения экстракта стевии у самок наблюдалась протеинурия, а у самцов изменение количества эритроцитов. Через 12 мес такие изменения уже не наблюдались.2. Через 6 мес введения экстракта концентрация глюкозы крови у самцов и самок повышалась. Этот вопрос требовал тщательной проверки.3. Через 6 мес применения больших доз наблюдалось увеличение массы печени, почек, сердца, простаты и семенников у самцов и снижение массы яичников у самок. Через 12 мес значительной разницы между экспериментальными и контрольными группами не наблюдалось.4. Морфологические изменения по отношению к контрольной группе животных проявлялись в снижении сперматогенеза, пролиферации интестинальных клеток семенников, пролиферации медуллярных клеток надпочечников, атрофии тимуса, изменениями в почках и прочее.Необходимо отметить, что в перечисленных исследованиях экстракт стевии применялся в больших дозах. Одновременно был сделан вывод, что введение экстракта стевии самкам и самцам крыс F 344 на уровне 1 % с пищей на протяжении 2 лет (средний период жизни животных) не вызывает существенных нарушений. Поэтому в настоящее время сложно отрицать безвредность и полезные для здоровья свойства этого растения как пищевой добавки, которая, вероятно, будет зарегистрирована в США после завершения длительных исследований.В настоящее время продукты стевии зарегистрированы во многих странах мира, включая Японию, Парагвай и Бразилию, а также в качестве диетической добавки к пище в США. В 1999 г.Объединенный экспертный комитет по пищевым добавкам ВОЗ и Научный комитет по пищевым продуктам ЕС проанализировал имеющиеся данные по стевиозиду и определил, что он не мжет быть принят как сахарозаменитель до получения дополнительной информации, которая позволит определить суточную дозу потребления ( Acceptable Daily Intake ( ADI ).Перспективность применения сладких веществ стевии в пищевой и фармацевтической промышленности обусловлена тем, что среди других растительных подсластителей вкус стевии считается наиболее приятным и более близким ко вкусу к сахарозе, являясь при этом низкокалорийным продуктом. В 1991 г. Д.Г. Уванна писал, что "хотя вкус стевии приятен, он несколько отличается от вкуса сахара. Он больше напоминает вкус нектара дикой жимолости, слаще и несколько сильнее". При употреблении продуктов, в которых сахароза заменена стевиозидом, уменьшается поражаемость зубов кариесом, снижается масса тела у тучных людей, эти продукты можно употреблять людям, страдающим диабетом.В Украине стевия зарегистрирована и применяется как сахарозаменитель в виде различных форм.1. Как порошок из листьев для подслащивания чая, кофе или компотов.2. Как пищевая добавка при изготовлении фруктовых компотов и джемов в пищевой промышленности.3. Как пищевой подсластитель "сахарол", который был разработан ГНЦЛС (г. Харьков). Он представляет собой продукт с содержанием суммы дитерпеновых гликозидов не менее 70 %. Выдано разрешение для применения его в пищевой промышленности в качестве интенсивного подсластителя в виде столовых препаратов для больных сахарным диабетом или алиментарным ожирением, а также при изготовлении диетических продуктов.4. Путем очистки сахарола для пищевых целей в ГНЦЛС разработана также технология получения сахарола для медицинских целей, представляющего собой продукт с содержанием дитерпеновых гликозидов не менее 90 %. Показатели качества этого продукта находятся на

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


уровне лучших зарубежных образцов.При изучении мутагенной активности сахарола в 4 тест-системах (на клетках костного мозга крыс, на плодовой мушке дрозофиле, в тесте Эймса и с помощью метода доминантной летальности в зародышевых клетках крыс) не было обнаружено отрицательных эффектов. Препарат не оказывал отрицательного влияния на репродуктивную функцию животных, не проявил эмбриотоксического действия. Введение крысам сахарола с пищей в течение 2,5 года не вызывало бластомогенного действия. Коммерческие препараты из стевии удобны для применения в пищевой промышленности; они достаточно термоустойчивы, не темнеют под воздействием высокой температуры, растворы препаратов не подвержены брожению, хорошо сочетаются с другими сахарами и органическими кислотами: лимонной, уксусной, молочной, яблочной, винной. Химические и микробиологические исследования показали исключительную стабильность стевиозида и ребаудиозида А в шипучих напитках.Некоторые препараты из листьев стевии широко применяют для приготовления самых разнообразных продуктов питания: различных десертов, мороженого, вафель, жевательных резинок, газированных напитков, соусов, рыбных паст, диетических продуктов. Японские и бразильские потребители используют экстракт стевии как безопасный и бескалорийный естественный подсластитель в качестве пищевых добавок ко всем соусам сои, рассолам, кондитерским изделиям, спиртным напиткам. Традиционно стевия используется в виде измельченного травяного порошка, настойки, настоя, чая из самого растения или добавки к другим травяным чаям. Порошок листа стевии можно добавлять во все блюда, где обычно применяется сахар — каши, супы, напитки, чай, молоко, кефир, йогурты, кондитерские изделия и др. Для приготовления настоя берут 1 чайную ложку травяного порошка, заливают 250 мл кипятка и нагревают на водяной бане 15 мин, охлаждают при комнатной температуре, процеживают. Для приготовления чая берут 1/3 ложки травяного порошка, заливают 200 мл кипящей воды и настаивают 5-10 мин. Его используют как напиток на протяжении суток для утоления жажды.Несмотря на детальную разработку получения сладких веществ из стевии и их промышленный выпуск, оснований для их медицинского применения как лекарственных средств, в частности для лечения диабета, недостаточно. Первые исследования, которые были проведены в 1993 г. в отделении лечебного и профилактического питания Украинского института гигиены питания (15 больных сахарным диабетом, 21 день), показали, что включение сахарола в диетическое питание положительно влияет на состояние больного. Но непосредственно сахароснижающий эффект не был зафиксирован. Аналогичные результаты были получены и в Институте эндокринологии и обмена веществ АМН Украины в отделении клинической фармакологии (30 больных, 30 дней). Стевия не проявляла лечебных свойств при сахарном диабете, но положительно влияла при включении в рацион диетического питания.Таким образом, вышеизложенное свидетельствует о том, что дитерпеновые гликозиды стевии удовлетворяют требованиям, предъявляемым к заменителям сахара: имеют высокий коэффициент сладости, низкую энергетическую ценность, устойчивы при нагревании, легко растворяются и дозируются, утилизируются без включения инсулина, не оказывают вредного воздействия на организм. Однако говорить о применении гликозидов стевии как лекарственных средств еще преждевременно, так как для этого нет достаточно аргументированных оснований. Решение вопроса требует проведения дополнительных исследований.

МонеляинСамые сладкие из всех известных плодов — это ягоды растения Dioscoreophyllum cumminsii Diets , которое растет в Западной Африке и имеет длинные волосяные вьющиеся стебли, как

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


у виноградной лозы. Впервые оно было описано в 1895 г. Иглоподобная косточка плодов этого растения заключена в слизистую мякоть, обладающую сверхсладким вкусом. Поэтому эти плоды еще называют "ягоды радостной неожиданности". Установлено, что сладкий вкус обусловлен белковым веществом, которое авторы, открывшие его, назвали Монеллин в честь своего института ( Monell Senses Center ). Это был первый случай открытия в природе сладких белков. Для изучения свойств нового вещества из 1 кг фруктовой массы удалось выделить 3-5 г чистого мо-неллина. Его сладость в 2500 раз превосходила вкус сахарозы. Молекула монеллина состоит из двух белковых субъединиц, каждая из которых в отдельности сладким вкусом не обладает. В дальнейшем при изучении последовательности аминокислот обнаружено, что на N -конце цепи А находится фенилаланин. Особенностью молекулы является полное отсутствие гистидина. Также установлено, что человек и млекопитающие по-разному воспринимают сладкий вкус монеллина. Это вещество не токсично и не устойчиво к термической обработке. Сложность выделения монеллина ограничивает возможности его промышленного производства.

ТауматинВ 1839 Даниэль обнаружил белок со сладким вкусом в "чудодейственных фруктах" растения Thaumatococus daniellii (Benth ), растущего в Западной и Центральной Африке. Установлено, что ярко-красные плоды треугольной формы содержат сладкие белки в мембранной части семян. Они получили название тауматины ( I и II ). Отличие между ними заключается в разном строении амидного заместителя. Выход таумати-нов из 1 кг фруктов составляет 6 г. Сладость тауматинов в 1600 раз превышает сладкий, вкус сахарозы ( J . D . Higginbotham , Hough , 1977, 1979). Обнаружено, что интенсивность сладкого вкуса значительно возрастает, когда молекулы тауматинов взаимодействуют с катионами алюминия. Компания Gale and Lyle Ltd разработала технологию получения такого соединения, которое назвали "талин", и начала его выпуск под торговым названием "тауматин-А1". В настоящее время талин, вероятно, является самым сладким веществом. Сладкий вкус вещества в 35 000 раз превышает вкус сахарозы, что делает его конкурентоспособным при промышленном производстве. Отрицательным свойством тауматинов и талина является их термолабильность. Они нашли применение при производстве соевых соусов, рыбных консервов, пикантных острых закусок, а также йогуртов, жевательных резинок, зубных паст и других продуктов.

Сладкие вещества из цитрусовыхБыло установлено, что флавоноиды цитрусовых после каталитического гидрирования приобретают сладкий вкус, а горечь исчезает. Оказалось, что в разных цитрусовых обнаруживаются различные флавоноиды: гесперидин — в апельсинах и лимонах, наригин — в грейпфрутах, а неогесперидин — в севильских апельсинах.Модифицированные флавоноиды цитрусовых получили название дигидрохалконов. Они обладают сладким вкусом с ментоловым "холодком". Сладость гесперидина в 100 раз выше, чем у сахарозы, а у наригина — в 1000 раз. Неогесперидин слаще сахара в 1500-1800 раз. Установлено, что эти соединения менее токсичны, чем сахарин и цикламаты — дозы 0,2-1 г/кг не оказывали токсического эффекта.Высокая сладость дигидрохалконов, их безвредность и низкая калорийность послужили основанием для широкого при менения в пищевой промышленности ряда стран. Так, в США неогесперидин использовали при изготовлении зубных паст, жевательных резинок, пищевых продуктов и безалкогольных напитков (Н. Beerens , Ann Fals . — Exp . Chem ., 1968, 16, 108; R . T . Settzer - J . Chem . Eng News , 1975, 34, 27). В Венгрии их применяют при изготовлении фруктовых консервов, варенья и джемов для больных сахарным диабетом.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Исходное веществоНеогесперидин (горький)Наригин(горький)Гесперидин(безвкусный)

Растительный источникСевильский апельсин ( Citrus aurantum )Грейпфрут ( Citrus paradisi )Сладкий апельсин (Citrus sinensis), лимон (Citrus Limon)

Конечный продуктНеогесперидин дигидрохалкон (сладкий)Наригин дигидрохалкон (сладкий)Гесперидин дигидрохалкон (сладкий)

ОсладинЖители Европы, Азии и Америки более тысячи лет знают о сладком вкусе корней папоротника Polypodium vulgare L , который широко распространен в лесах. Исследователям удалось выделить из этого растения вещество, обладающее сладким вкусом и имеющее строение стероидного сапонина. Его содержание в корнях очень незначительно (0,03%), однако по сладости оно превосходит сахарозу в 3000 раз. По строению осладин относится к двойным гликозидам, в молекуле которых стероидная структура соединена с одного конца с моносахаридом, а с другого — с дисахаридом. Такое строение напоминает структуру стевиозида ( Gizbaj и соавт. — Chem . Ber , 1971, 104:837-846). При гидролизе осладина в кислой среде образуется a - L -рамнопираноза, p - D -глюкопираноза и агликон. В настоящее время свойства осладина изучены мало, а его низкая концентрация в корнях является препятствием для широкого использования.Малоизученные сладкие вещества. Целый ряд соединений неизвестной ранее структуры (дитерпины), обладающие сладким вкусом, выделены японскими исследователями из канифоли сосны ( Pinus ). Некоторые из них в 1500-2000 раз слаще сахара. Безвредность этих веществ еще не изучена ( Tahara A . et al . — Nature , 1971, 233, 619).Из листьев чая ( Hydrangea macrophylla ) японскими исследователями Асахиро и Асано выделено сладкое вещество филодульцин, которое в 200-300 раз слаще сахарозы ( Asahiro Y ., Asano J ., Chem . Ber ., 1929, 62, 171). В 1978 г. описано получение аналога этого соединения. В дальнейшем эти исследования не получили развития.В масле растения Perilla nanmnensis обнаружено вещество перилальдегид, обладающее в 12 раз более сладким вкусом, чем сахароза. Производное этого соединения, перилартин, по сладости превосходит сахар в 2000 раз. Однако оно обладает высокой токсичностью и не нашло применения в пищевой промышленности.Плоды фруктов "Ло Хан" имеют дыневидную форму и распространены в Южном Китае. Их еще называют "трепало" ( Swingle ). Они имеют темно-коричневый цвет, тонкую кожуру и коричневато-серую волокнистую мякоть. В сушеном виде эти фрукты используются на протяжении многих лет в китайской народной медицине для лечения гриппа, воспаления горла, болезней желудка и кишечника, при отравлениях. Зеленые фрукты заготавливались в Китае в количестве более 1 тыс. т ежегодно. Вещество, обладающее сладким вкусом, удалось выделить из этих фруктов путем экстракции водой и 50 % этиловым спиртом. Его вкус напоминает сладость стевиозида, глицирризина или дигидрохалконов и сохраняется долго после 5-часового нагревания в воде. По интенсивности сладкого вкуса оно в 400 раз превосходит сахарозу. При изучении структуры этого вещества было установлено, что оно относится к тритерпеновым гликозидам с 5 или 6 глюкозными единицами ( Lee С. Н., - Experientia , 1975,31, 533).

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Известны также и другие сладкие продукты, свойства которых изучены еще недостаточно. Среди них можно назвать эрнандульцин — вещество не идентифицированной пока структу-ры, которое выделено из "сахарной травы", растущей в Мексике. Оно в 1000 раз слаще сахарозы. Потребление эрнандульцина в качестве сладости не приводит к тучности и является безвредным при сахарном диабете. Механизм его действия не изучен.Представляет интерес также "морской" сахар, получаемый из морских растений. Он выпускается за рубежом в виде прутиков желто-зеленого цвета величиной со спичку. Считается превентивным средством развития атеросклероза.

Растительные модификаторы вкусаК модификаторам вкуса относятся вещества, которые изменяют вкусовые ощущения. Наиболее известным из таких веществ является миракулин, выделенный более 100 лет назад из овальных фруктов красного цвета, растущих в Западной Африке на кустарнике Synsepalum duldficum Danielli . Он способен изменять вкусовые ощущения кислого. При этом лимон приобретает сладкий вкус, а уксус — вкус вина. Такой эффект сохраняется довольно долго. Поэтому плоды данного растения полумили название "чудодейственные" (англ. Miraculous — сверхъестественный, чудотворный, удивительный). Это растение было известно давно местным жителям Африки, которые жевали ягоды перед употреблением кислых фруктов.Выделить миракулин в чистом виде было трудно, так как его содержание в плодах очень низкое и он чрезвычайно чувствителен к изменению рН среды. В настоящее время миракулин является наиболее изученным веществом белковой природы, способным вызывать изменение вкусового восприятия. Установлено, что это вещество относится к гликопротеидам и белковая часть молекулы играет существенную роль в восприятии сладкого вкуса. Изменение в белковой части молекулы ведет к потере специфических свойств. Сладкий вкус кислых продуктов наблюдался при концентрации миракулина 5-10~ 8 М и достигал максимума при 4-10~ 7 М, медленно убывая в течение 2 ч.Высказано несколько предположений относительно механизма действия миракулина. Одни авторы считают, что он способен одной частью молекулы блокировать рецепторы, воспринимающие кислый вкус, а другой — вызывать восприятие сладкого вкуса ( Dzendocet E ., — Percept Psychophys , 1969, 6, 187). Другие — что в кислой среде белковая молекула этого вещества изменяется таким образом, что участки, содержащие ксилозу и арабинозу, получают возможность взаимодействовать с рецепторами сладкого вкуса ( Kurihara К., Beidler L . М„ — Nature , 1969, 222, 1176). Высказано также предположение, что миракулин обладает свойством усиливать сладкий вкус (А. Крутошикова, М. Угер, 1988).В 70-х годах американская фирма Miralin Corporation освоила промышленное выращивание растения, содержащего миракулин, и начала производить концентрат из его фруктов. Применяли его перед приемом продуктов или включая в продукты питания. Однако в 1977 г. регламентирующие органы США запретили выпуск любых продуктов, содержащих миракулин.

Артишок ( Cynara scolymus )— многолетнее растение из семейства сложноцветных. По внешнему виду он напоминает чертополох, но имеет более крупные соцветия синего цвета. В пищу употребляют мясистое цветоложе и нижние части чешуи молодых, еще не раскрытых соцветий с удаленными цветками. По вкусу сырой артишок напоминает недозрелые грецкие орехи и считается деликатесом. В диком виде артишок встречается в Африке, на юге Европы и в Южной Америке. Как питательное и целебное растение он был известен еще 5 тысячелетий тому назад в Древнем Египте и очень ценился в Древнем Риме.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Впервые культивировать этот овощ начали в Италии, оттуда в XV в. он распространился по всей Западной Европе. Особенно понравился артишок населению Франции. В питании артишок используют в сыром, вареном и консервированном виде. В народной медицине его применяют для лечения атеросклероза, нарушений желчеотделения и работы почек, сахарного диабета. Артишок стимулирует аппетит, по-видимому, за счет сахароснижающего эффекта, применяется при снижении аппетита у стариков и детей. В научной медицине артишок рекомендуют как диетическое средство при сахарном диабете, атеросклерозе, заболеваниях печени и почек, при истощении.Давно было отмечено, что артишок обладает способностью модифицировать вкусовые ощущения, подобно миракулину. Если предварительно прополоскать рот экстрактом из артишока, то растворы поваренной соли, сахара, лимонной кислоты и хинина вызывают одинаковые ощущения сладкого, которое сохраняется в течение 4-5 мин ( Bartoshuk L . M ., Lee C . H ., Scarpellino R ., — Science , 1972, 178, 988). При изучении химического состава растения было установлено, что он содержит 2 % белка, инулин, витамины С и В, а также хлорогеновую кислоту и синарин, которые обусловливают эффект модификации вкуса.Благодаря описанным свойствам при добавлении к пищевым продуктам артишок улучшает их вкусовые качества. Однако эти свойства не нашли пока широкого применения и он не используется в пищевой промышленности.К модификаторам вкуса также относится растение Gymnema sylvestris R Br ., которое распространено в южных странах и издавна используется в народной медицине для лечения сахарного диабета как сахароснижающее средство. Эти эффекты подтверждены в настоящее время экспериментально. Местные жители давно заметили, что если пожевать листья этого растения, то пропадает восприятие вкусовых ощущений. Любая пища (горькая, соленая, сладкая или кислая) становится безвкусной, напоминая вкус мела. Однако терпкий и острый вкус не изменялись.Веществом, ответственным за этот эффект, оказалась гимнемовая кислота, которую удалось выделить из листьев растения. Свойства растения и гимнемовой кислоты не нашли практического применения. У нас возникала идея использовать вещество, после предварительного изучения, при проведении глюкозотолерантного теста, когда исследуемому приходится выпивать относительно большой объем жидкости приторно-сладкого вкуса. Однако эта идея из-за отсутствия сырьевой базы не была реализована.Имеются сведения и о других малоизвестных растениях — модификаторах вкуса. Так, в Средней Азии, Закавказье, Индокитае, Индостане, Иране и Северной Африке встречается растение Zyzyphus jujuba Mill , унаби, семейства крушиновых. Это кустарник с красно-коричневыми ветвями в узлах и острыми шипами длиной около 3 см. Он обладает съедобными красно-коричневыми плодами с косточкой, которые в виде отвара прменяются в народной медицине как слизистое и обволакивающее средство при кашле, бронхите и коклюше. Если пожевать лист этого растения, а потом положить на язык сахар, то последний станет безвкусным. Даже если попробовать сахарин, который в 500 раз слаще сахара, ощущение сладкого не возникнет. Было установлено, что кроме сладкого пропадает восприятие горького, кислого, соленого и острого, а чувствительность к болевым воздействиям сохраняется. Модификатором вкуса является гликозид, присутствующий в листьях зизифуса и нейтрализующий вкусовые ощущения.Известно также африканское растение дика, или ассаа, которое не только притупляет вкус кислого, но способно усиливать аппетит, делая пищу вкусной. Такое действие сохраняется в течение часа.Необходимо отметить, что все описанные модификаторы вкуса еще не нашли широкого практического применения и редко используются в пищевой промышленности.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Сладкие спиртыСахаридные спирты (полиолы) содержатся в некоторых растениях, а для промышленных целей их получают искусственно из восстанавливающих моносахаридов. При восстановлении как альдоз, так и кетоз образуются одинаковые полиолы, однако из кетоз дополнительно получается стереоизомерный спирт. В частности, восстановление D -глюкозы приводит к образованию D -сорбита, а восстановление D -фруктозы — к одновременному образованию D -сорбита и D -маннита. Описаны различные методы восстановления моносахаридов в полиолы. Согласно женевской номенклатуре, названия спиртов производятся от названий углеводородов с присоединением окончания "ол". Кроме того, спирты имеют также эмпирические названия.Важной особенностью действия многоатомных спиртов (полиолов) является их медленное всасывание в кишечнике (в 5-6 раз медленнее, чем глюкозы). Это связано с тем, что они адсорбируются путем простой диффузии за счет разницы градиента концентрации в кишечнике и крови, а не с помощью переносчиков и активаторов. Медленно всасываясь, многоатомные спирты создают высокое осмотическое давление в кишечнике, обусловливая прилив и задержку жидкости, что, в свою очередь, вызывает разжижение кишечного содержимого и усиление перистальтики ("осмотический понос"). Поэтому их суточная доза не должна превышать 30 г (для лиц пожилого возраста — 15-20 г), более высокие дозы оказывают послабляющий эффект, вызывают тошноту и даже рвоту ( P . Peters , R . Look , 1958).В 2002 г. Американская диабетическая ассоциация в опубликованных рекомендациях по диетическому питанию констатировала, что сахарные спирты вызывают менее выраженный постпрандиальный подъем глюкозы, чем фруктоза, сахароза и глюкоза, а также имеют более низкую энергетическую ценность ( Diabetes Care , 2002, 25 ( suppl . l ): S . 50-60).Употребляя эти вещества, необходимо выполнять следующие правила:1) при использовании ксилита и сорбита следует начинать с небольших доз (10-15 г в сутки) для определения индивидуёальной переносимости, в том числе и послабляющего эффекта;2) применение полиолов рекомендуется на фоне компенсации или субкомпенсации сахарного диабета;3) нужно учитывать калорийность сахарозаменителей;4) при появлении тошноты, вздутия живота, изжоги доза сахарозаменителя должна быть уменьшена до 10-15 г или его нужно отменить.

СорбитСреди шестиатомных спиртов, имеющих сладкий вкус, наиболее широкое применение получил сорбит. Он был открыт французским химиком Boussingault в 1868 г. при исследовании ягод рябины. Ему удалось выделить вещество, сходное с маннитом и дульцитом, которое автор подробно описал и присвоил ему название сорбит (по-французски le sorb — рябина, а по-латыни — Sorbus aucuparia L ). В последующем сорбит был обнаружен в небольших количествах и в других ягодах и фруктах. Наибольшее его количество обнаружено в ягодах рябины и терна (от 0,5 до 10 %), а также боярышника (4,7-7,6 %) и кизильника (3,6-5,1 %). При созревании плодов содержание сорбита увеличивается, а при хранении он превращается во фруктозу. Кроме того, сорбит обнаружен в листьях как низших, так и высших растений. Он является промежуточным продуктом при синтезе крахмала, целлюлозы, фруктозы, сорбозы и аскорбиновой кислоты. Его выявили в отходах сахарного производства (Т. Dalkowski и соавт., 1966).В 1929 г. Thannhauser и Meyer показали, что при введении сорбита экспериментальным животным не наблюдается повышения концентрации глюкозы в крови, и предложили использовать его как заменитель сахара. По сравнению с сахарозой, интенсивность сладкого

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


вкуса сорбита составляет 0,6, калорийность близка к сахарозе — 3,54 ккал/г, а энергетическая ценность 16,3 кДж/г. Поэтому его следует ограниченно рекомендовать больным с избыточным весом.Сорбит представляет собой бесцветные кристаллы сладкого вкуса, хорошо растворимые в воде, горячем и холодном спирте. Получают сорбит путем каталитического восстановления D -глюкозы. Он является промежуточным продуктом при синтезе аскорбиновой кислоты.При пероральном применении до 3 % сорбита выводится с мочой в неизмененном виде. С калом сорбит не выделяется или выделяется в незначительном количестве ( L . H . Adcock , С.Н. Gray , 1956; N . Ertel и соавт., 1983). Метаболизируется сорбит в печени под действием фермента сорбитолдегидрогеназы, превращаясь во фруктозу, которая затем включается в общий цикл обмена углеводов (рис). Как указывалось выше, при сахарном диабете наблюдается эндогенное образование сорбита из глюкозы при помощи фермента альдозоредуктазы, что связывают с развитием ангио- и нейропатий, ретинопатии и катаракты (А.С. Ефимов и соавт., 1984).Показано, что содержание сорбита, глюкозы и фруктозы в тканях периферической нервной системы повышается при гипергликемии. Другие авторы установили, что у больных диабетом с почечной недостаточностью уровень сорбита и маннита в сыворотке крови повышен. Кроме того, ряд авторов обнаружили у больных диабетом повышение экскреции с мочой сорбита, галактита и маннита, что коррелировало со степенью глюкозурии.В связи со сложившимися представлениями о роли сорбитолового шунта в развитии осложнений диабета, возникли опасения применения субстратов полиолового пути обмена Сахаров, в особенности сорбита и фруктозы. При этом высказывалось мнение, что опасен сорбит, образующийся эндогенно, а введенный продукт хорошо усваивается организмом и не опасен. В то же время имеются сообщения, заставляющие отнестись с осторожностью к этому утверждению. Так, при скармливании крысам пищи, содержащей 30 % сорбита, через 40 дней в их печени наблюдалось снижение активности сорбитолдегидрогеназы на 50 %. При этом отмечалось усиление синтеза гликогена на фоне угнетения гликолиза и активности полиолового пути.В других исследованиях при введении крысам сорбита, меченного радиоактивным изотопом, в ежедневной дозе 100 мг наблюдалось значительное повышение его концентрации в хрусталиках глаза. Одновременно обнаруживалось также повышение содержания глюкозы и фруктозы, что свидетельствует о возможности их образования из сорбитола ( E . Loten и соавт., 1966). Однако на основании этих данных окончательные выводы делать преждевременно, так как в описанных случаях применялись высокие дозы сорбита. Необходимо учитывать их при составлении диеты и не рекомендовать больным прием этого заменителя длительное время. Показано, что прием сорбита в дозе 100 г вызывает у здоровых людей незначительное повышение гликемии, а прием 25 г 3 раза в день не приводил к существенным изменениям этого показателя (Л.Г. Шерман, 1967; А.Н. Карамышев, 1972).Было установлено, что сорбит обладает целым рядом положительных свойств. Доказано, что у больных диабетом он усваивается лучше, чем глюкоза, так как, превращаясь во фруктозу, не требует для этого инсулина и способствует накоплению гликогена в печени (но не мышечной ткани). Кроме того, он обладает антикетогенным действием, что представляет практический интерес в связи со склонностью больных сахарным диабетом к кетоацидозу. По данным некоторых авторов, внутривенное введение ксилита и сорбита детям при лечении кетонемии не требовало увеличения дозы инсулина, в то время как применение обычных углеводов сопровождалось ее повышением.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Сорбит благоприятно влияет на деятельность желудочно-кишечного тракта, стимулирует выделение желудочного сока и обладает желчегонной активностью. Последнее свойство также имеет определенное значение при назначении сорбита больным сахарным диабетом, так как при этом заболевании в некоторых случаях наблюдается тенденция к атонии желчных путей (П.Н. Майструк, Я.Л. Германюк, 1983). Улучшение оттока желчи, устранение ее застоя значительно облегчает состояние больного. Сорбит с успехом применяли при острых и хронических заболеваниях печени. При его употреблении отмечается значительное улучшение уже на 2-3-й день. Исчезают или уменьшаются боли, чувство давления в правом подреберье, горечь во рту, тошнота, нормализуется стул, улучшаются аппетит, сон. Разработаны рекомендации приема сорбита при хроническом запоре. Как желчегонное и послабляющее средство его следует принимать до еды или через 1-2 ч после нее по 5-10 г 2-3 раза в день. Обычно максимальная доза в сутки составляет 20-30 г. Если начинается понос, нужно уменьшить либо дозу сорбита, принимаемую в один раз, либо число приемов. Иногда предпочитают принимать сорбит в растворенном виде (50 г пищевого сорбита растворяют в 0,5 л воды). В стакане такого раствора будет находиться 20 г пищевого сорбита. Принимать его можно по 1/4-1/2 стакана 2-3 раза в день. Готовить его лучше не больше чем на 2 дня. В результате многократного применения сорбита установлено, что у больного человека имеется слабительный порог, который индивидуален у каждого. Так, у многих лиц доза 7-10 г вызывала послабляющий эффект, в то время как другие не реагировали на дозу в 50 г (П.Ф. Крышень, Ю.И. Рафес, 1979). Необходимо отметить, что желчегонные и послабляющие свойства у сорбита выражены в меньшей степени, чем у ксилита.Сорбит нашел применение при диагностических исследованиях, в частности для определения функции опорожнения желчного пузыря (Т.А. Куклина, 1967; В.В. Китаев, 1968). Обычно с этой целью используют в качестве раздражителей различные вещества: яичный желток, оливковое масло, сернокислую магнезию и др. Они раздражают слизистую оболочку двенадцатиперстной кишки, вызывают повышение секреции гормона холецистокинина, который расслабляет сфинктер Од-ди и сокращает желчный пузырь. Сорбит использовали в бариево-сорбитной смеси при рентгенологическом исследовании желудочно-кишечного тракта для ускорения перистальтики и прохождения рентгеноконтрастного вещества, что значительно сокращало время процедуры. Сорбит также применяли с целью проведения слепого зондирования. При этом продемонстрированы его преимущества перед сернокислой магнезией (Ю.И. Рафес, 1968).Интересно свойство сорбита уменьшать потребность организма в витаминах группы В, что, вероятно, связано с повышением их синтеза в кишечнике вследствие изменения бактери-альной флоры (К. Okuda , 1961).Так как сорбит не всасывается почечными канальцами и во время кругооборота в организме "забирает" воду из межклеточных пространств, то благодаря осмотическому действию проявляет диуретический эффект ( A . Leimdorter , 1954), который может быть использован для обезвоживания и дезинтоксикации при отеке легких, остром серозном плеврите, уремии. Противоотечное действие сорбита было использовано и в глазной практике у больных глаукомой, так как отмечено, что при внутривенном введении препарата наблюдается снижение внутриглазного давления.Многократное клиническое применение сорбита выявило также целый ряд его недостатков. Так, длительное употребление в больших количествах может в редких случаях вызвать тошноту, вздутие живота, изжогу, легкое головокружение и даже появление сыпи. В таких случаях следует отказаться от его использования.К недостаткам сорбита как сахарозаменителя относятся его более низкая сладость по сравнению с сахарозой и специфический "металлический" привкус. При замене сахара,

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


чтобы сохранить сладость, сорбит необходимо добавлять в двойном количестве, что приводит к увеличению калорийности. У больных сахарным диабетом после применения сорбита иногда наблюдается повышение уровня молочной кислоты в крови, а при средней и тяжелой формах этого заболевания — значительное повышение глюкозы крови. При рекомендуемом добавлении сорбита в пищу в количестве 30 г его энергетическая ценность составляет 120 ккал, что необходимо учитывать при расчете суточной калорийности пищевого рациона.Пищевой сорбит находит применение в кондитерской промышленности. Его используют вместо сахара в печенье, вафлях и других продуктах, предназначенных для больных сахарным диабетом. Высокая гигроскопичность сорбита, его способность удерживать воду очень ценна в кондитерском производстве для сохранения свежести изделий. Конфеты, помадки, мармелад, к которым добавлено 5-15 % сорбита, практически не высыхают. Благодаря свойству задерживать воду сорбит является прекрасным стабилизатором влажности в продуктах питания при разных климатических условиях в течение длительного времени. Особое значение в этом отношении приобрел жидкий сиропообразный раствор сорбита, который не теряет свойств при варке, улучшая качество и стабилизируя концентрацию фруктовых соков, конфет, варенья.При употреблении сорбита и содержащих его кондитерских изделий следует учитывать содержание в них муки, жиров и других добавок, которые могут повлиять на гликемический профиль и калорийность диеты. Считается, что применение сорбита может быть длительным, однако целесообразно делать месячные перерывы через каждые 3-4 мес после его употребления. Желательно чередовать прием сорбита с другими некалорийными сахарозаменителями.

КсилитКсилит относится к пятиатомным спиртам. Он представляет собой белые кристаллы без запаха, хорошо растворяется в воде и по сладости не отличается от сахара. По сравнению с сахарозой интенсивность его сладкого вкуса составляет 0,85-1,2. Ксилит обнаружили в березовом соке, малине, клубнике и других ягодах и фруктах. Калорийность ксилита равна около 4,0 ккал/г, а энергетическая ценность — 16,98 кДж/г. Кристаллический ксилит вызывает холодящее ощущение на языке, которое объясняется отрицательной теплотой его растворения. Впервые ксилит был получен в виде сиропа Бертраном и Фишером в 1891 г. путем восстановления ксилозы амальгамой натрия, поэтому он долгое время характеризовался в литературе как сироп, и только в 1960 г. одна из американских фирм начала выпуск кристаллического ксилита.В настоящее время ксилит получают путем гидролиза из хлопковой шелухи или кукурузных кочерыжек. В Финляндии ксилит получают из березовой коры. Процесс состоит из двух стадий —гидролиза полисахаридов сырья до образования ксилозы и восстановления последней до ксилита. Его производство возможно на действующих сахарных заводах без изменения технологического процесса.Вкус ксилита ощущается большинством людей как приятный, не отличающийся от вкуса сахарозы. При введении в организм он всасывается более медленно, чем глюкоза, составляя 15-20 % скорости всасывания последней. Поэтому при употреблении больших доз ксилита он длительное время задерживается в кишечнике, в результате чего в нем накапливается большое количество жидкости, усиливается перистальтика и возникает понос.Иногда в первые дни употребления ксилита отмечается незначительный метеоризм (вздутие живота), расстройство кишечника. Если это продолжается несколько дней, надо уменьшить дозу ксилита. Введенный ксилит почти полностью всасывается в кишечнике, выведение его с калом и мочой незначительно. У здоровых людей количество выделенного с мочой ксилита

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


после приема внутрь 40 г составило 0,1-1,2 г, т.е. не более 3 % принятой дозы. Содержание ксилита в крови, как правило, очень невысоко и колеблется в пределах 0-16 мг%. Его концентрация в крови может повышаться после введения в организм некоторых веществ. Так, более резкое и длительное увеличение содержания ксилита в крови и выделения его с мочой наблюдалось после приема этанола. Уже через 3 ч после введения 60 г спирта уровень ксилита в крови достигал 0,15-0,38 мг%, а выделение с мочой — 18-63 мг. При внутривенном введении этанола эти показатели увеличивались в крови до 0,25-0,6 мг%, а в моче — до 17,5-83 мг. Механизм этого явления не изучен.По мнению ряда авторов, быстрота и большее пространство распределения ксилита (примерно 40 % массы тела) по сравнению с глюкозой свидетельствуют о том, что его поступление в клетки не связано с транспортными механизмами, в частности, инсулин не оказывает влияния на его проникновение в клетку.Большая часть введенного ксилита метаболизируется в печени ( S . Segal , В. Foley , 1959; М. Spitzl и соавт., 1970). На втором месте стоят почки, затем сердце, р*-клетки поджелудочной железы, надпочечники и головной мозг. В жировой ткани ксилит может превращаться в липиды. В печени он окисляется в ксилозу. У людей пожилого возраста ксилит усваивается несколько хуже, чем у молодых.Следует подчеркнуть, что ксилит является естественным промежуточным продуктом углеводного обмена у людей и животных. Эта пентоза после фосфорилирования включается в пентозофосфатный шунт, где в сочетании с рибулезо-5-фосфа-том образует седогептулезо-7-фосфат, затем фруктозо-6-фосфат и фосфоглицеральдегид, которые вступают в гликолитический путь. Было установлено, что в организме наряду с пентозофосфатным циклом, в котором окисляется ксилит, существует гексозофосфатный цикл, называемый еще циклом "глюкуроновая кислота — ксилулоза". В этом цикле ксилит занимает промежуточное положение, а конечным продуктом его окисления является углекислый газ. В процессе окисления ксилита образуется 35 эквивалентов АТФ, что на 10 % больше, чем при метаболизме глюкозы. Установлено, что при экспериментальном диабете скорость обмена ксилита возрастает пропорционально тяжести заболевания. При тяжелой форме она увеличивается в 4 раза, что свидетельствует о возможности использования ксилита в качестве источника энергии.Несколько слов следует сказать о ксилозе, которая в организме может превращаться в ксилит, а последний может метаболизироваться в ксилозу, которая обнаруживается в моче при пентозурии. При введении в организм большая часть ксилозы, в отличие от ксилита, выводится, с мочой. В природе ксилоза встречается преимущественно в виде D -изомера. Она обнаруживается в составе полисахаридов древесины (в частности, в ксилане древесины), в различных гликозидах и олигосахаридах. В организме человека и животных D -изомер ксилозы входит в состав гликозаминогликанов соединительной ткани. Поэтому, вероятно, избыточное поступление или накопление ксилозы в организме может приводить к нарушению ее функции. Установлено, что введение ксилозы в больших количествах молодым экспериментальным животным вызывало развитие катаракты. Интересно было бы изучить, не оказывает ли влияние этот моносахарид на возникновение катаракты при сахарном диабете.Ксилит, не являясь чужеродным веществом для организма, обладает низкой токсичностью и хорошей переносимостью. По данным литературы, ксилит не оказывает заметного влияния на содержание сахара в крови у здоровых и больных сахарным диабетом. Наибольший подъем уровня глюкозы в крови у здоровых лиц после приема 40 г ксилита внутрь составлял 20 мг%. При пероральном введении ксилита (16-20 г в день) или после внутривенного введения не обнаружено значительного подъема уровня глюкозы в крови и отсутствия

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


глюкозурии в моче. Кроме того, при глюкозурии 20-40 г в сутки введение ксилита приводило к снижению содержания сахара в моче. Нагрузка 30 г ксилита с последующим определением гликемии каждые 30 мин не вызывала у людей подъема уровня сахара в течение 3 ч (М.Н. Егоров, Н.М. Цирюльников).В экспериментальных исследованиях было доказано, что сорбит и ксилит равноценны в качестве предшественников гликогена в печени здоровых крыс и животных с экспериментальным диабетом. Доказать синтез гликогена в мышцах из ксилита и сорбита не удалось.По данным некоторых авторов, ксилит способствует выработке инсулина. Подобный эффект получен в опытах in vitro , однако он был выражен слабее, чем при действии глюкозы. Установлено, что при внутривенном введении животным ксилита (собаки, коровы, козы, крысы, кролики, лошади) наблюдается стимуляция выработки инсулина, выраженность которой зависит от вида животного и дозы препарата (Т. Kuzuya и соавт., 1969, 1971). Подобный эффект некоторые авторы наблюдали и у людей. При этом уровень сахара крови изменялся незначительно. Кроме того, удалось установить, что ксилит обладает способностью снижать уровень неэстерифицированных жирных кислот.Отмечено выраженное антикетогенное действие ксилита. Ксилит усиливал поглощение кислорода и подавлял образование ацетоуксусной кислоты тканью печени (В.Р. Клячко и со-авт., 1968). Известно, что антикетогенное действие связано с уменьшением образования в печени ацетил-Ко А, являющегося источником образования кетоновых тел.Высказано несколько предположений о возможном механизме этого эффекта.1. Метаболизируясь по пентозофосфатному пути, ксилит способствует образованию глицерофосфата, принимающего участие в синтезе триглицеридов, и вовлекает в этот процесс свободные жирные кислоты. При этом их окисление в ацетил-КоА снижается.2. При метаболизме ксилита по пентозофосфатному пути повышается образование НАДФН, который стимулирует синтез жирных кислот из ацетил-Ко А, снижая его содержание.3. Повышая интенсивность гликолиза, ксилит способствует усилению образования пировинградной кислоты, которая превращается в щавелевоуксусную, способствующую окислению ацетил-Ко А в цикле Кребса.4. Ксилит (а также сорбит и глицерин), в отличие от глюкозы, уменьшает окисление свободных жирных кислот, которое повышено при сахарном диабете вследствие снижения интенсивности метаболизма углеводов.5. Антикетогенный эффект ксилита и сорбита может быть обусловлен усилением гликогенообразования в печени, что снижает распад жиров и их поступление с периферии.Изучение свойств ксилита показывает, что его применение не может быть ограничено только использованием в качестве заменителя сахара для больных диабетом. Имеется опыт его применения с диагностической и лечебной целью при заболеваниях желчевыводящих путей как средства, способствующего рефлекторному сокращению желчного пузыря при тюбаже и рентгенологическом исследовании желчного пузыря и желчных путей (холеграфия и холецистография). Анализ рентгенологических исследований свидетельствует о том, что ксилит может широко использоваться в клинике как холекинетическое средство, вызывающее интенсивное сокращение стенок желчного пузыря без побочных явлений. В этом его преимущество перед общепринятыми физиологическими раздражителями (яичные желтки, сметана и т.д.) (П.Ф. Крышень, Ю.И. Рафес, 1979).Способность ксилита повышать образование гликогена в печени и желчегонные свойства послужили основанием для его применения при заболеваниях печени. При этом у больных холециститом исчезают или уменьшаются боли и чувство давления в правом подреберье, горечь во рту, тошнота, нормализуется стул, улучшаются аппетит, сон. Как желчегонное и

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


послабляющее средство ксилит назначают по 10-20 г на прием. Лучше всего употреблять эту дозу натощак, тогда эффект более выражен. Доза не должна превышать 0,5 г на 1 кг массы т-ла, что примерно составляет 30-35 г (П.Ф. Крышень, Ю.И. Рафес, 1979). Можно применять ксилит для так называемого гуманного тюбажа, широко распространенного метода "промывания" желчных путей. В 1/2 стакана теплой воды растворяют 10-15 г ксилита, дают больному, после чего он лежит на правом боку с грелкой в течение 1-1,5 ч.Являясь прекрасным источником энергии и обладая к тому же независимым от инсулина метаболизмом, антикетогенным и липотропным действием, ксилит получил широкое применение в качестве средства для парентерального питания у больных, особенно перенесших операции на желудочно-кишечном тракте.Отмечено стимулирующее влияние ксилита на функцию коры надпочечников, когда содержание 11-оксикортикостероидов под влиянием преднизолонотерапии было значительно сниженным (М. Onuki , 1971). Положительные результаты были также получены при внутривенном введении 10 % раствора (30 г в сутки) больным нефрозом, гипертиреозом, ревматизмом, эритродермией (Н.В. Ким, 1971).Э.М. Кречетникова (1970) на фоне атеросклеротической диеты назначала 40 г ксилита ежедневно 36 больным с выраженным атеросклерозом и коронарной недостаточностью. Автор отмечала исчезновение болевых симптомов, особенно у больных с частыми и упорными приступами стенокардии. Другие авторы, применяя 10 % раствор ксилита (50 мл внутрь 3 раза в день) для лечения 32 больных с коронарным атеросклерозом, обнаружили статистически достоверное снижение содержания холестерина и липопротеидов (А.Б. Шахназарова, Н.В. Лукаша, 1970, Л.И. Чунакова, 1971). В некоторых исследованиях у лиц с вегетативно-сосудистой дистонией и склонностью к гипертензии наступало ухудшение состояния, сопровождавшееся повышением артериального давления. Поэтому автор не рекомендует назначение ксилита лицам с сопутствующей гипертонической болезнью. Кроме того, пожилым людям не рекомендуют в течение длительного времени ежедневно употреблять ксилит. Он может усилить атеросклеротические изменения в кровеносных сосудах. Его следует применять в течение коротких промежутков времени и сочетать с другими сахарозаменителями. Употреблять ксилит не рекомендуется при колитах со склонностью к поносам.В исследованиях, проведенных на добровольцах, получавших на протяжении 2 лет диету с ксилитом, констатировано, что данный нутриент не вызывал в крови изменений концентрации глюкозы, инсулина, триацилглицерина, холестерина, липопротеидов, белков, урата, лактата, креатинина, активности аминотрансфераз и аминопептидаз. Кроме того, не обнаружено отклонений от нормы в содержании ряда ингредиентов в моче. При этом ксилит в 9 раз снижал заболевание кариесом.С учетом того, что ксилит не оказывает выраженного гипергликемического эффекта, способствует накоплению гликогена в печени, метаболизируется независимо от инсулина, используется организмом в качестве источника энергии, обладает антикетогенным действием и относительно приятным вкусом, он имеет определенные преимущества перед другими калорийными заменителями сахарозы. Кроме того, послабляющее и желчегонное действие дополняют его положительные свойства (И.В. Домарева, 1967; М.И. Мартынов и соавт., 1971; М.В. Милишникова, 1969).Наблюдения показали, что под влиянием курсового лечения ксилитом значительно улучшалось общее состояние больных диабетом. Большинство из них отмечали прилив сил, бодрость, уменьшение или полное исчезновение общей слабости, в том числе и мышечной скованности, головной боли, головокружения. Уменьшались или полностью исчезали диабетические жалобы: сухость во рту, жажда и в ряде случаев кожный зуд. Лечение

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


ксилитом способствовало улучшению аппетита, уменьшению или полному исчезновению болей и тяжести в правом подреберье, а также ряда диспептических жалоб (горечи во рту, тошноты).Ксилит применяется больными сахарным диабетом в чистом виде, а также в виде кондитерских изделий (конфет, шоколада, вафель и др.). Пищевые продукты, содержащие ксилит, не плесневеют. В то же время их применение должно учитываться у больных сахарным диабетом в соответствии с калорийностью диеты (Л.С. Маримьян, 1961). Многие больные сахарным диабетом готовят варенье и джемы на ксилите, которые сохраняют вкусовые качества ягод и фруктов. На ксилите приготавливаются фруктовые воды, мороженое и другие изделия. Но ксилит в 10 раз дороже обыкновенного сахара, у него нет столь обильных источников сырья, как сахарная свекла и сахарный тростник, что затрудняет его широкое распространение.Комитет по продуктам питания ЕС рассмотрел результаты исследований по метаболизму, острой, субхронической и хронической токсичности ксилита на крысах и собаках, проанализировал возможные отклонения в развитии на трех поколениях крыс, а также данные тератогенности и мутагенности ( in vitro и in vivo ). Учтены также выводы проведенных широкомасштабных исследований по толерантности к ксилиту, принятому внутрь. При этом было констатировано, что ксилит не обладает генотоксичностью. Данные, полученные при применении его у людей, не дают оснований ожидать вредных последствий от выведения с мочой оксалатов. Однако употребление ксилита в дозе более 50 г в день может вызвать понос. Поэтому комитет считает нецелесообразным устанавливать среднесуточную дозу потребления ( Average Daily Intake ) для этого полиола, но не возражает против применения ограничений, связанных с его послабляющим действием.

МаннитМаннит является шестиатомным спиртом и обнаружен впервые Проутсом в так называемой манне. Это название дано лишайнику Lecanora ( Aspicillia ) escubenta и другим близким видам, которые встречаются в степях южных стран, имеют вид небольших бугорчатых комочков, неприкрепленных к почве, легко переносятся на большие расстояния ветром. При необходимости они применяются в пищу. Манной также называют засохший сок некоторых растений, который скапливается в месте укусов насекомых или надрезов на коре. Особенно много манны на ветвях ясеня манного и ясеня круглолистного. Богаты манной также верблюжьи колючки. Было установлено, что в состав манны, наряду с другими сахарами, входит маннит, содержание которого зависит от исходного продукта. Так, например, в манне из ясеня манного и ясеня круглолистного содержание маннита достигает 40-50 %. Наибольшее его количество обнаружено в австралийской манне из растения Myoporum pla - ticapum — до 90 %. Кроме манны, маннит обнаружен в листьях, стеблях, корнях и клубнях ятрышника, сельдерея, цветной капусты, турецких бобов, сирени, жасмина, в ржаном хлебе, высушенных грибах и некоторых морских водорослях. Наиболее распространенной изомерной формой является D -маннит.В природных условиях маннит синтезируется из других сахаров при помощи специфических бактерий: например, он легко образуется в соке спаржи при длительной экспозиции на холоде. В промышленности его получают из морских коричневых водорослей или каталитическим гидрированием сахарозы. При этом происходит ее инверсия с образованием глюкозы и фруктозы, восстанавливающихся соответственно в сорбит и маннит. Разработаны также методы химического синтеза маннита.Калорийная ценность маннита ниже ксилита и составляет 8,5 кДж/г. Он не нашел применения как сахарозаменитель, так как его сладость по сравнению с сахарозой составляет 0,4-0,7. Благодаря специфическим свойствам, маннит используется в медицинской практике

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


в качестве желчегонного и диуретического средства осмотического типа. Он оказывает дегидратаци-онное действие, выраженное влияние на водносолевой обмен, а также детоксикационный эффект. Введенный внутривенно маннит значительно повышает осмотическое давление плазмы крови, что вызывает приток интерстициальной жидкости в сосудистое русло, увеличивает объем циркулирующей жидкости и снижает показатель гематокрита. Попадая в просвет проксимальных канальцев, он повышает осмотическое давление, что препятствует реабсорбции воды и увеличивает ее выведение (Л.В. Ленцер и соавт., 1967).Маннит не токсичен, однако, не проникая в клетки, он может накапливаться в межклеточном пространстве и вызывать нарушение баланса электролитов (так называемую водную интоксикацию). Поэтому лечение маннитом рекомендуют проводить под контролем содержания натрия в плазме крови.Основными показаниями для введения раствора маннита являются острая почечная недостаточность в результате шока, обширные массивные травмы, тяжелые ожоги, резкая гипотония и другие состояния, сопровождающиеся олиго- и анурией. Кроме того, абсолютными показаниями для его применения являются гемотрансфузионные осложнения и другие состояния, сопровождающиеся гемолизом. Он используется для предупреждения острой почечной недостаточности, при операциях с искусственным кровообращением, отеке мозга и других неотложных неврологических случаях ликворной гипертензии, операциях на головном мозге, при повышении внутриглазного давления, отравлениях и интоксикациях, а также для определения скорости клубочковой фильтрации. Благодаря свойству маннита оказывать раздражающее действие на слизистую оболочку двенадцатиперстной кишки, происходит выделение гормона холецистокинина, который вызывает сокращение желчного пузыря и оказывает желчегонный эффект.Маннит также применяют для профилактики и лечения нарушений водно-солевого обмена, возникающих в результате избыточного введения жидкости при операциях с использованием экстракорпорального кровообращения с гемодилюцией. Его не рекомендуют вводить при сердечной недостаточности с выраженной внеклеточной гидратацией, повышенной кровоточивостью, внутричерепных гематомах, а также в случае органических изменений в почках. Обычно маннит вводят внутривенно капельно (Ф.В. Баллюзек и соавт., 1967). Суточная доза не должна превышать 140-180 г.Комитет по продуктам питания ЕС не обнаружил противопоказаний для длительного применения маннита в качестве сахарозаменителя, без установления "среднесуточной дозы потребления". Однако его применение в этом качестве не нашло широкого распространения в силу низкой сладости по отношению к сахарозе.

МальтитолМальтитол имеет приятный сладкий вкус, подобно сахару, и по интенсивности составляет примерно 90 % его сладости. Его производят путем гидрогенизации мальтозы, которую получают из крахмала. Как и другие полиолы, он не приобретает коричневого цвета и не карамелизируется, как сахар. В настоящее время его производят мощные компании Cerestar , Roquette , SPI Polyols Inc . и Towa Chemical Industry Co LTD . По сравнению с другими полиолами мальтитол оказывает незначительный "холодящий" эффект во рту. Его применяют не только как сахарозаменитель, но и как заменитель жира, в связи с его свойством придавать "сливочный вкус" пище ( J . Lederer и соавт., 1974).Практически под названием "мальтитол" рассматриваются продукты, полученные путем ферментативного гидролиза крахмала с последующей каталитической гидрогенизацией для связывания свободных альдегидных групп. Содержание собственно мальтитола в этих продуктах колеблется от 50 до 95%.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Было доказано, что мальтитол не подвергается метаболизму бактериями ротовой полости, которые, расщепляя сахар или крахмал, выделяют кислоты, способствующие нарушению зубной эмали и развитию кариеса.Мальтитол медленно абсорбируется в кишечнике, поэтому подъем глюкозы и инсулина в крови происходит более редуцированно по сравнению с приемом сахарозы. В организме он медленно, но полностью разлагается на глюкозу и сорбит, особенно кишечной флорой. Кроме того, учитывая, что энергетическая ценность мальтитола составляет 2,1 кал/г (сахара — 4,0 кал/г), он может применяться в диетах для снижения массы тела. Согласно положению FDA , действующему в США, продукты могут обозначаться как "снижающие калории", если они обеспечивают их уменьшение, по меньшей мере, на 25 %. Поэтому мальтитол соответствует такому обозначению. В ЕС, согласно Национальной маркировочной директиве, все полиолы, включая мальтитол, оцениваются по энергетической ценности в 2,4 кал/г.Мальтитол является безопасным продуктом для здоровья и всеми регламентирующими органами США и Европы разрешен к применению без ограничений.Учитывая, что, подобно другим полиолам, мальтитол может оказывать в больших дозах послабляющий эффект, его не рекомендуют применять более 100 г в день. Послабляющий эфект наблюдается и при более низких дозах (30-50 г в день).Мальтитол разрешен к применению как вещество, обладающее не только свойством сахарозаменителя, но и другими качествами пищевых добавок (стабилизаторов, загустителей, наполнителей и др.). Он может применяться при изготовлении шоколада и шоколадных покрытий, так как, в отличие от других полиолов, имеет безводную, низкогигроскопическую стабильную кристаллическую форму с низкой точкой плавления.

Гидрогенизированный гидролизат крахмала

Это общее название объединяет следующие продукты: гидрогенизированный сироп глюкозы, сироп мальтитола, сироп сорбита. Впервые технология получения таких продуктов была разработана в 60-х годах в Швеции, путем частичного гидролиза кукурузного, пшеничного или картофельного крахмала и последующей гидрогенизации при высокой температуре и давлении. В зависимости от условий проведения технологического процесса, образуются конечные продукты с преимущественным содержанием мальтитола, сорбита и высокогидрогенизированных сахаридов (малтитритола и др).Термин "гидрогенизированный гидролизат крахмала" может быть применим к любым полиолам, которые получают путем гидрогенизации сахаридных продуктов крахмального гидролиза. Однако на практике этот термин чаще применяется при описании группы полиолов, содержащих определенное количество гидрогенизированных олиго- и полисахаридов в дополнение к любым мономерным и димерным полиолам (сорбит/маннит или мальтит). Продукты, не содержащие специфических полиолов как преимущественного компонента, обозначаются общим термином "гидрогенизированный гидролизат крахмала". Он имеет приятный сладкий вкус, интенсивность которого составляет от 40 до 90 % сладости сахарозы, и хорошо сочетается в смесях с другими сахарозаменителями, маскируя" горький привкус некоторых из них.Каковы положительные свойства гидрогенизированного гидролизата крахмала? Он медленно всасывается в пищеварительном тракте и медленно расщепляется до простых полиолов. Поэтому гидролизованный гидрогенизированный крахмал вызывает подъем уровня глюкозы и инсулина крови в значительно меньшей степени, чем сахароза. Это качество позволяет рекомендовать его больным сахарным диабетом, однако с обязательным учетом изменения гликемического профиля.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Кроме того, полиолы, входящие в гидролизат крахмала, резистентны к воздействию микроорганизмов ротовой полости и не повреждают зубную эмаль. В многочисленных исследованиях была доказана безвредность этого продукта для организма животных и человека. Этот сахарозаменитель относится к продуктам со сниженной калорийностью. Его энергетическая ценность не превышает 3 кал/г (калорийность сахара — 4 кал/г). Как уже отмечалось, согласно утвержденному положению ЕС, все полиолы, включая и "гидрогенизированный гидролизат крахмала", имеют калорийность, равную 2,4 кал/г.В настоящее время этот сладкий продукт применяется во многих странах при изготовлении различных кондитерских изделий. Установлено, что он не только придает пище сладкий вкус, но также улучшает текстуру продукта, ингибирует кристаллизацию, снижает "пригорание" при выпечке, повышает его стабильность.

ЛактитолРассматриваемый сахарозаменитель обратил на себя внимание своей стабильностью, растворимостью и сладостью. Лактитол был открыт в 1920 г., а впервые использован в качестве пищевой добавки в 1980 г. Интенсивность его сладкого вкуса составляет 40 % сахарозы.В отличие от молочного сахара (лактозы), этот полиол не гидролизуется лактазой и плохо всасывается в тонкой кишке. Он метаболизируется бактериями в толстой кишке, превраща-ясь в биомассу, органические кислоты, двуокись углерода и водород. В дальнейшем органические кислоты усваиваются организмом и обеспечивают энергетическую ценность, равную 2 кал/г. Суммарная энергетическая ценность лактитола равна 2,4-2,6 кал/г (в отличие от углеводов — 4 кал/г). Лактитол имеет чистый сладкий вкус без послевкусия, не гигроскопичен, стабилен к действию кислот и щелочей, хорошо сочетается с интенсивными сахарозаменителями. Пища, приготовленная с использованием лактитола, не вызывает повышения уровня глюкозы и инсулина в крови, поэтому может применяться больными сахарным диабетом с учетом энергетической ценности. Этот сахарозаменитель не вызывает кариеса.В 1984 г. Научный комитет по пищевым продуктам ЕС установил ежедневную дозу полиолов, включая лактитол, равную 20 г в день. В дальнейшем эти ограничения были отменены. Доказано, что лактитол относится к безопасным продуктам и его ежедневная доза не ограничивается. Научный комитет по пищевым продуктам ЕС считает нецелесообразным вводить "среднесуточную дозу потребления" для лактитола, однако считает необходимым учитывать его свойство оказывать диарейный эффект в дозе 50 г в день и выше. В настоящее время лактитол разрешен к применению также в Канаде, Японии и Израиле. С 1993 г. он разрешен к применению в виде пищевой добавки в США.

ЭритритолСахарозаменитель эритритол употреблялся людьми на протяжении тысячелетий. Он входит в состав некоторых фруктов (сливы, дыня, виноград), грибов и продуктов, подвергнутых ферментации (вино, соевый соус). Эритритол относится к полиолам и с 1990 г. применяется в качестве подсластителя при изготовлении некоторых видов пищи и напитков. Этот сахарозаменитель — белый порошок с чистым сладким вкусом, подобным сахарозе, по интенсивности равен 70 % ее сладости. Как и другие полиолы, он не вызывает кариеса и безопасен для больных сахарным диабетом, не оказывая влияния на подъем глюкозы и инсулина в крови. Однако в отличие от других полиолов, он обладает очень низкой энергетической ценностью (0,2 кал/г), которая составляет примерно 7-13 % их калорийности и около 5 % калорийности сахарозы.Так как эритритол быстро абсорбируется в тонкой кишке и быстро выводится из организма с мочой (более 90 %) — в течение 24 ч, послабляющий побочный эффект, иногда

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


возникающий при избыточном потреблении полиолов, становится маловероятным при употреблении пищи, в состав которой входит эритритол. Учитывая, что только около 5 % эритритола достигает толстой кишки, где он подвергается метаболизму под действием кишечных бактерий, газообразование происходит в незначительной степени.С 1997 г. эритритол разрешен к употреблению в США, а с 1990 г. применяется в Японии как пищевая добавка ко многим японским блюдам. Эритритол является одним из наилучших сахарозаменителей, применяемых в диетотерапии, направленной на снижение массы тела. Напомним, что, согласно принятым положениям, к таким продуктам относятся вещества, способствующие снижению энергетической ценности пищи на 25 %.При введении эритритола крысам со стрептозотоциновым диабетом в дозах 100, 200 и 400 мг/кг массы в течение 10 дней, наблюдалось значительное снижение концентрации глюкозы в крови, печени и почках, а также уровня 5-гидроксиметилфур-фурола, как индикатора оксидативного стресса. Кроме того, обнаружено дозозависимое снижение продуктов взаимодействия с тиобарбитуровой кислотой в сыворотке и митохондриях, печени и почках. Авторы сделали заключение, что эритритол оказывает положительное влияние на углеводный обмен и нормализует показатели оксидативного стресса (Т. Yokozawa и соавт., 2002).Клинические исследования показали, что ежедневное потребление эритритола в дозе 1 г/кг массы тела взрослых людей отлично переносится по сравнению с пищей, содержащей сахарозу. Он хорошо сочетается с низкокалорийными сахарозаменителями, такими, как аспартам и ацесульфам К, что позволяет повысить интенсивность сладкого вкуса при снижении количества входящих компонентов. Кроме того, добавление эритритола к другим сахарозаменителям позволяет избавиться от горького привкуса, присущего некоторым сладким веществам.

ИзомальтЭтот сладкий продукт был получен в 1960 г. из сахара. Он является смесью двух дисахаридных спиртов — глюкозоманнитола и глюкозосорбитола. Обычно этот сахарозаменитель получают в две стадии: сначала нарушают связь между глюкозой и фруктозой в молекуле сахарозы, а затем присоединяют два атома водорода к кислороду во фруктозной части дисаха-рида (рис.). При этом примерно половина фруктозной части природного дисахарида превращается в маннит, а другая половина — в сорбит. Поэтому изомальт содержит два дисахаридных спирта. Описанные молекулярные изменения делают структуру изомальта более стабильной к химическому и ферментативному воздействию. Он представляет собой белые кристаллы без запаха, стоек к температурному влиянию, не теряет своих свойств при кипячении и выпечке. Изомальт абсорбирует воду в незначительных количествах, что положительно сказывается на хранении продуктов, его содержащих. Он не разрушается в пище, не растворяется во рту и не имеет "холодящего" послевкусия, в отличие от других полиолов.Сладость изомальта зависит от концентрации, температуры и особенностей продукта, в котором он используется. При отдельном применении проявляет от 45 до 65 % сладости сахарозы. Поэтому для интенсификации сладкого вкуса изомальт часто используют в комбинации с интенсивными подсластителями. Кроме того, он маскирует горьковатый привкус некоторых из них.Благодаря своим специфическим свойствам изомальт, как и другие полиолы, усваивается в желудочно-кишечном тракте в незначительном количестве, а неусвоившаяся часть метаболизируется кишечными бактериями. Это является нормальным физиологическим процессом, который у отдельных людей может вызывать размягчение кала и увеличение газообразования, подобно пище с высоким содержанием пищевых волокон. Но даже у

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


чувствительных лиц не возникает проблем, если они начинают употребление изомальта в небольших дозах, а затем постепенно их увеличивают.Положительным свойством изомальта является его низкая энергетическая ценность — 2 кал/г. Поэтому его рекомендуют применять для лечения больных с излишней массой тела. Кроме того, известно, что полиолы вызывают значительно более низкий гликемический ответ, чем сахароза или другие углеводы, и это — основное преимущество использования изомальта в диетическом питании больных сахарным диабетом. В многочисленных исследованиях доказано, что прием изомальта незначительно влияет на уровень глюкозы и инсулина у здоровых людей и больных диабетом 1-го и 2-го типа ( G . Siebert и соавт., 1975; W . Bachmann и соавт., 1984; D . Thiebaud и соавт., 1984; М. Drost и соавт., 1980). Установлено, что этот сахарозаменитель не подвергается воздействию кислообразующих бактерий ротовой полости и тем самым предотвращает развитие кариеса. Наоборот, повышая саливацию, он снижает кислотность и увеличивает содержание кальция в поверхностной части зуба, что способствует восстановлению зубной эмали. Если пищевой продукт не снижает рН ротовой полости ниже 5,7 в течение 30 мин после его приема, то он может, согласно положению FDA , применяться с обозначением "не вызывает кариеса". Такое обозначение имеют продукты, содержащие изомальт. Он признан безопасным продуктом и получил разрешение на использование в США с 1990 г. Объединенный комитет экспертов по пищевым добавкам ВОЗ также признал его безвредность и одобрил его ежедневное употребление без ограничений. В настоящее время изомальт используется более чем в 40 странах мира.

Глицерин (масляный сахар)В 1779 г. химик и фармацевт Карл Вильгельм Шееле при омылении оливкового масла окисью свинца (метод получения свинцового пластыря) выделил неизвестное вещество сладкого вкуса, которое затем, обрабатывая азотной кислотой, можно было превратить в щавелевую кислоту. Он назвал это вещество "масляным сахаром". В дальнейшем Шееле обнаружил его в коровьем масле и свином жире. Оно отличалось от сахара тем, что не кристаллизовалось и не подвергалось брожению. Повторно это вещество было открыто в 1813 г. Шеврелем, который дал ему название "глицерин" ( glycerinum от греческого " glykeros ", что означает сладкий). Он показал, что все жиры являются соединениями глицерина с кислыми веществами. В 1854 г. Вюрц установил, что глицерин — трехатомный спирт, а в 1857 г. получил его методом, применяемым при синтезе гликолей. Правильную структурную формулу "масляного сахара" впервые определил Бутлеров в 1859 г.Глицерин является достаточно стойким соединением при нагревании, замораживании, а также при смешивании с водой и многими органическими растворителями. Он обладает высокой гигроскопичностью и может поглощать до 40 % воды по отношению к первоначальному объему. При обезвоживании глицерина образуется акролеин — вещество с неприятным раздражающим запахом, напоминающим кухонный чад при жарении жирных продуктов.В организме глицерин образуется как при распаде жиров (триглицеридов) и глицерофосфолипидов, так и при анаэробном распаде глюкозы, являясь, таким образом, связывающим звеном жирового и углеводного обмена.В силу слабовыраженного сладкого специфического вкуса глицерин не нашел широкого применения в пищевой промышленности. Его применяют для подслащивания вин, ликеров и лимонадов. Гигроскопические свойства глицерина используют в текстильном производстве, а также в полиграфии для приготовления невысыхающих красок.В фармации он входит в состав мазей, паст и лосьонов для смягчения кожи. Растворы глицерина применялись в медицинской практике как противоотечное средство. Учитывая,

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


что глицерин при проникновении в клетку ослабляет эффект кристаллизации воды, его используют в качестве криопротектора для сохранения живых тканей в условиях низких температур.Более широкое применение получило производное глицерина — нитроглицерин, который известен как кардиологический препарат, а также как взрывчатое вещество при производстве динамита.

Синтетические сахарозаменителиСахарин

История использования сахарина начинается с 1879 г., когда два американских химика из Университета Джона Гопкинса Фахльберг и Ремсен случайно его синтезировали. Сначала он использовался как антисептик и консервант, тормозящий ферментацию пищи Однако вскоре были обнаружены его сладкие свойства, и он на долгие годы вошел в качестве сахарозаменителя в питание людей.Сахарин является наистарейшим синтетическим сахарозаменителем. Его сладость превышает таковую сахарозы в 300 раз, а сладкий вкус может ощущаться в разведении 1 часть на 100 000. Однако в концентрации, превышающей 0,1 %, его вкус ощущается как горький.Франция была первой страной, которая в 1880 г. запретила употребление, импорт и производство сахарина как вредного продукта. Аналогичные решения приняли и другие европейские страны.Начиная с 1884 г., в США Фахльберг наладил производство сахарина. В это время доктор H . Wiley , руководитель отделения химии Отдела сельского хозяйства США попытался приостановить употребление этого соединения в стране. Он сформировал "токсикологическую группу" из 12 волонтеров для оценки отдельных ингредиентов пищи, некоторые из них в том числе и сахарин, были признаны токсическими. После проведения исследований H . Wiley рекомендовал президенту Теодору Рузвельту запретить использование сахарина, так как он "высоко вредный для здоровья". Однако президент раздраженно ответил: "Вы говорите, он вреден для здоровья? Почему же доктор Рикси дает мне его каждый день? Любой, кто говорит, что сахарин вреден для здоровья, является идиотом" ( F . C . Morris , 1980). Для того чтобы получить научное подтверждение опасности сахарина, Рузвельт в 1907 г. сформировал комиссию для исследования его влияния на питание и здоровье людей. При этом он возглавил Совет научных экспертов. После рассмотрения имеющихся данных Совет признал возможным применение сахарина как пищевой добавки (М. Allen , 1973).В Европе заметное повышение потребления сахарина стало наблюдаться в течение второй мировой войны в связи с недостатком сахара. Однако его применение, особенно при изготовлении пищи, ограничивалось горьким послевкусием и лабильностью к температуре ( M . F . Cranmer , 1980).Сахарин является имидом о-сульфобензойной кислоты и представляет собой бесцветные кристаллы без запаха, хорошо растворимые в горячей (1:28) и плохо — в холодной воде. В продажу обычно поступает натриевая соль сахарина, которая лучше растворяется в воде и была известна ранее под названием " кристаллоза". При кипячении в водном растворе сахарин образует о-сульфамидбензойную кислоту, обладающую не сладким, а горьким вкусом.Поступая в организм, сахарин всасывается не полностью. Около 6-8 % введенного вещества выделяется с калом, а около 90 % —с мочой в неизмененном виде. Период полувыведения составляет 20-30 мин. Примерно 1 % сахарина метаболизируется в организме до о-сульфамидбензойной кислоты и о-сульфобензойной. После введения он накапливается

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


больше всего в мочевом пузыре, в меньшей степени — в почках, печени, легких и селезенке. Сахарин проникает через плацентарный барьер и накапливается в органах плода, выделяясь более медленно, чем из организма матери.В течение длительного периода применения сахарина были отмечены лишь единичные побочные явления — он повышал диурез (что заставило ограничить дозу до 0,01-0,05 г в день), в редких случаях наблюдалась фотосенсибилизация. Полулетальная доза сахарина для мышей и крыс составляет 175 г/кг.Однако в 70-х годах прошлого столетия возникли сомнения относительно безвредности сахарина, так как было обнаружено, что его употребление может способствовать развитию рака мочевого пузыря у экспериментальных животных. Так, G . Bryan (1970) обнаружил рак мочевого пузыря при инстилляции или введении сахарина в корм крысам. Затем эти данные подтвердили и другие исследователи ( G . R . Howe и соавт., 1977; R . N . Hoover , P . H . Strasser 1980; A . S . Morrison , J . E . Buring , 1980). Показано, что в больших дозах сахарин также приводит к развитию опухолей у животных второго поколения. Кроме того, доказано его коканцерогенное действие, когда он способствовал ускоренному развитию опухолей мочевого пузыря у крыс при введении нитрозомочевины. Злокачественное перерождение наблюдалось, если доза сахарина составляла от 1 до 10 % общей массы корма, а при внутрибрюшинном введении — от 50 до 200 мг/кг. Некоторые исследователи при внутрибрюшинном введении сахарина наблюдали повышение содержания ДНК в печени и почках, что может являться следствием разрыва спирали молекулы ( R . M . Hicks и соавт., 1973).Безопасность сахарина оценивал Объединенный комитет экспертов FAO / BO 3 по пищевым добавкам на 11-й и 18-й сессиях в 1968 и 1974 гг. соответственно. В то время были установлены уровни безусловно допустимого суточного потребления сахарина (ДСП) — до 5 мг на 1 кг массы тела — и условно допустимого потребления (в диетических целях) — 15 мг на 1 кг массы тела. На совещании в Женеве в апреле 1977 г. Объединенный комитет экспертов рассмотрел данные трех исследований канцерогенности сахарина, в которых наблюдалось значительное повышение частоты возникновения опухолей мочевого пузыря у поколения Fj крыс-самцов, пищевой рацион которых содержал 5 % или более сахарина. В этих исследованиях, отличавшихся от предыдущих долгосрочных экспериментов, животные получали сахарин с молоком матери, а затем в течение всей жизни (О.М. Jensen , С. Kamby , 1982). Гипотеза о том, что о-толуолсульфонамид — основная примесь сахарина — может быть канцерогеном, была исключена, поскольку это соединение само по себе не вызывало опухолей мочевого пузыря у крыс ( D . L . Arnold и соавт., 1980). Кроме того, опухоли мочевого пузыря наблюдались и при использовании сахарина, не содержащего этой примеси. Сахарин не вызывал опухолей мочевого пузыря во многих других стандартных долгосрочных исследованиях, в ходе которых этот продукт давали нескольким видам животных. Изучение мутагенности сахарина дало как положительные, так и отрицательные результаты. Эта несогласованность объяснялась присутствием какой-то еще не идентифицированной примеси, являющейся сильным канцерогеном. Возможно, что сахарин действует как вещество, способствующее развитию опухолей (коканцероген).Принимая во внимание озабоченность по поводу возможного вредного действия сахарина на человека, Объединенный комитет экспертов заменил ранее установленное безусловное для человека ДСП 5 мг/кг на 2,5 мг/кг и отменил прежнее условное ДСП 15 мг/кг.Целесообразно описать подробные исследования канцерогенности сахарина, которые были проведены в Институте питания АМН СССР на крысах и мышах (А.С. Ивашкина, Г.Н. Архипов, 1980). При этом изучался основной путь введения сахарина в организм животных — с кормом в дозе 2500 мг/кг (1/10 ЬД5о). Кроме того, сахарозаменитель в парафино-

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


сахариновом депо инокулировали под кожу крыс и в 13 Уо ацетоновом растворе апплицировали на кожу мышей. Также изучали действие сахарина, вводимого с кормом, на развитие индуцированных бензпиреном кожных опухолей у мышей и на процесс спонтанного канцерогенеза.В опыте на крысах при введении препарата с кормом на фоне контрольных животных, содержащихся на стандартном рационе, канцерогенность сахарина была очевидной. У крыс, получавших сахарин, возникли опухоли в тех органах и тканях, в которых у контрольных животных они не наблюдались совсем или наблюдались в единичных случаях. Так, опухоли развились в мочевом пузыре и предстательной железе у 7 подопытных животных, тогда как у контрольных крыс опухоли этой локализации отсутствовали. У подопытных животных развилось также 12 опухолей подкожной клетчатки, в контроле — только 1 опухоль. Суммарный выход опухолей у подопытных животных почти втрое (31 животное с опухолями) превышал этот показатель в контроле (опухоли у 11 крыс). В других опытах (инокуляция под кожу, кожная аппликация, сочетание с бензпиреном) не было выявлено ни бластомогенной активности, ни способности сахарина модифицировать опухолевый процесс. На основании проведенных исследований авторы сделали вывод, что сахарин обладает канцерогенной активностью и не может быть рекомендован в качестве пищевой добавки.В отличие от экспериментальных исследований, подтверждающих канцерогенные свойства сахарина, при изучении его влияния на людей получены разноречивые результаты. В основном проводились исследования, направленные на освещение двух типов.1. Насколько часто люди, у которых обнаружены опухоли мочеполовой системы, употребляли сахарин.2. Как часто возникают опухоли мочевого пузыря среди популяции людей, применяющих различные продукты.В 1980 г. опубликованы данные исследований (592 больных раком нижнего отдела мочевыводящих путей и 536 здоровых лиц), в которых установлено, что для людей, регулярно потреблявших сахарин в течение десяти лет, опасность заболеть раком мочевого пузыря была на 10 % выше, чем у людей, не употреблявших сахарина ( New Scientiste , 1980, 85, 1198, 816). Эти результаты заставляют задуматься, несмотря на то, что такая степень риска является невысокой и не возрастает при увеличении количества потребляемого сахарина ( New England J . Med ., V . 302, P . 538).Ранее эпидемиологи Американского фонда здоровья не выявили увеличения риска заболевания раком мочевого пузыря для лиц, потребляющих сахарин. Кроме того, в других эпидемиологических исследованиях, проведенных среди больных сахарным диабетом, также не обнаружили повышенного риска в отношении возникновения рака мочевого пузыря. Однако эти исследования были несовершенными (недостаточные масштабы выборки, неоднородность изучаемых групп населения, неизбежные статистические ограничения). В то же время, обе группы исследователей пришли к заключению, что нецелесообразно исключать сахарин из числа веществ, обладающих потенциальным канцерогенным эффектом, поскольку для проявления его отрицательного действия, возможно, необходим значительный промежуток времени, например 40-50 лет.Учитывая, что в пище сахарин употребляется в дозах, намного меньших (в 50-100 раз), чем те, которые использовали в экспериментах на животных, а также то, что не были получены убедительные доказательства как отсутствия его канцерогенного эффекта и абсолютной безопасности, так и способности вызывать развитие опухолей у людей, во многих странах он применяется с определенными ограничениями. Так, в СССР, согласно ГОСТу, его количество в готовом продукте не должно было превышать 0,015-0,020 % и потребителя необходимо было поставить в известность о том, что отпускаемый продукт приготовлен на

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


сахарине (указание на этикетке). Отмечалось, что постоянное его применение нежелательно. При этом он ограниченно использовался в производстве некоторых диетических напитков, кондитерских и хлебобулочных изделий, а также особых зубных паст. Продукты с добавлением сахарина должны были относиться к категории диетических. Однако в настоящее время он употребляется редко. Сахарин если и применяется, то добавляется в незначительных количествах к другим заменителям сахара и редко — самостоятельно. В некоторых странах Западной Европы на столах рядом с сахаром находятся пакетики, содержащие смесь 40 мг одного из безопасных сахарозаменителей и 4 мг сахарина. Сочетание двух сахарозаменителей позволяет усилить сладкий вкус, значительно снизить их дозу и неприятный привкус.Учитывая, что сахарин практически не метаболизируется в организме, применение его было противопоказано при почечной недостаточности и склонности к образованию камней в почках и мочевом пузыре (более 90 % поступившего в организм сахарина выводится в неизмененном виде через почки). Поэтому его нельзя безоговорочно рекомендовать больным сахарным диабетом, у которых одним из осложнений заболевания часто является почечная недостаточность.Институт питания РАМН также не рекомендовал применять сахарин в питании беременных женщин и детей, поэтому данный продукт нельзя регистрировать как "подсластитель для детских лекарственных форм".Благодаря своей высокой сладости он нашел применение также в качестве диагностического средства при исследовании транспортной функции мерцательного эпителия. Разработчики этого метода предлагают помещать крупинку натриевой соли сахарина диаметром 0,6 мм на верхнюю поверхность нижней носовой раковины, отступя 5 мм от места прикрепления ее переднего конца, при этом время появления вкусового ощущения у здоровых лиц равняется в среднем 14 мин 55 с. Исследователи дают высокую оценку этому тесту и рекомендуют использовать его не только для диагностики синдромов цилиарной дискинезии, но и дифференциации различных форм ринита. Данный метод оказался наиболее простым и таким же информативным, как регистрация движения радиоактивных частиц, что позволило рекомендовать его для использования в широкой клинической практике. Единственным недостатком пробы является невозможность ее применения у детей младшего возраста (Г.В. Лавренова, 1987).Возвращаясь к теме о безвредности сахарина, необходимо отметить, что, по мнению специалистов, ни одно вещество не может считаться безопасным для человека, если в опытах оно оказалось канцерогенным или бластомогенным (вызывающим рак или другие опухоли) для какого-либо вида животных, причем в любой дозе при одном или различных путях введения. Поэтому после того как Канадский отдел здравоохранения сообщил о том, что рак мочевого пузыря был обнаружен во второй генерации крыс-самцов, конгресс США объявил мораторий на его использование до получения дополнительных данных о его безопасности. В апреле 1983 г. президент Р. Рейган подписал это решение и определил термин моратория до 22 апреля 1985 г. Были проведены дополнительные исследования, в одном из которых анализировались гистологические изменения в срезах мочевого пузыря людей, у которых зафиксированы клетки с нетипичными ядрами. Всего было исследовано 6503 среза от 282 пациентов. При этом не было обнаружено взаимосвязи между изменениями эпителия мочевого пузыря и употреблением искусственных сахарозаменителей. Эти работы были опубликованы Аурбахом и Горфинкелем в 1989 г. Кроме того, опубликованы также результаты еще одного исследования, проведенного группой врачей, которые ранее, в 1977 г., обнаружили повышение риска от употребления сахарина у мужчин (фактор вероятности 1,6), но не у женщин (проанализированы данные 480 мужчин и 152 женщин). В 1988 г. эта

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


группа исследователей представила в печать результаты анализа 826 случаев гистологически подтвержденного рака мочевого пузыря. При этом относительный риск его развития, по мнению авторов, не имел связи с употреблением синтетических сахарозаменителей, включая сахарин.После проведенного широкомасштабного эпидемиологического исследования причин возникновения рака мочевого пузыря в Канаде один из руководителей этих работ, доктор С. Миллер, высказал заключение, что риск возникновения данного заболевания при употреблении сахарина в 2 раза меньше, чем "при посещении доктора или употреблении кофе. Риск развития рака мочевого пузыря почти в 10 раз выше у женщин, курящих сигареты, и в 25 раз выше, если при этом также употреблять кофе" ( G . R . Nujem и соавт., 1982; S . A . Miller , V . P . Frattal , 1989; R . W . Morgan , M . G . Jain , 1974).Удалось также определить наиболее вероятные причины канцерогенного действия высоких доз сахарина у крыс. Установлено, что гиперплазия и стимуляция активности эпителия мочевого пузыря наблюдается при введении сахарина выше 5 % в диете на фоне повышения концентрации натрия и рН. Эта реакция организма является неспецифической, но именно она, как считают исследователи, ответственна за негативные эффекты сахарозаменителя. Известно, что высокие концентрации других неорганических ионов в диете стимулируют канцерогенез в мочевом пузыре в аналогичных условиях. Поэтому органическая часть молекулы натриевой соли сахарина, по мнению экспертов, в данном процессе не принимает участия.Исходя из противоречивости всех данных, полученных за весь период применения сахарина, главная регламентирующая организация США, Администрация по пищевым продуктам и лекарствам ( FDA ), в 1993 г. разработала положение о применении этого сахарозаменителя, обязав производителей на упаковке продуктов делать следующую надпись: "Использование этого продукта может быть опасным для вашего здоровья. Этот продукт содержит сахарин, который, как установлено, может вызывать рак у лабораторных животных". С такой надписью американская компания " Sweet ' n Low " выпускала сахарин в продажу, пока не заменила его на другие, более безопасные вещества.В Западной Европе было принято несколько другое решение. В 1993 г. Объединенный экспертный комитет по пищевым добавкам FAO / BO 3 в 41-м докладе признал недостаточными результаты проведенных ранее исследований для утверждения о канцерогенной опасности сахарина для человека. При этом комитет установил дозу ежедневного применения сахарина 0-5 мг/кг вместо принятой ранее 0-2,5 мг/кг, исходя из максимальной дозы, не вызывающей токсических явлений при назначении крысам в двух поколениях и равной 500 мг/кг с учетом фактора безопасности, равным 100. Особо подчеркивалось, что сахарин может применяться только в диетическом питании.Следует отметить, что сахарин не является жизненно необходимым лекарственным средством, чтобы обсуждать возможности его применения при спорных вопросах его повышенной опасности для здоровья. Особенно это касается людей, живущих в неблагоприятной экологической среде. Сахарин без особого труда может быть заменен. Какой смысл использовать потенциально сомнительные пищевые добавки, когда есть безвредные? Поэтому в Фармакологическом комитете Украины было принято решение: учитывая неблагоприятную экологическую обстановку в Украине, не проводить регистрацию сахарина и продуктов, его содержащих (сукразид, сукравит и др.). Одновременно Ученый совет НИИ эндокринологии и обмена веществ АМН Украины не рекомендовал применение сахарина в качестве сахарозаменителя у больных сахарным диабетом. В тоже время, специалисты считают возможным его использование для широкого применения в смеси с другими безопасными сахарозаменителями в соотношении 40:4

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


(сахарозаменитель:сахарин) только в диетических продуктах как "добавку к пище", но не "пищевую добавку".

ЦикламатыЦикламатами называют натриевую соль и кальциевую соль циклогексилсульфамовой кислоты. Впервые их сладкие свойства обнаружены в 1937 г. Сведом в Иллинойском университете при изучении производных аминосульфокислот. Было замечено, что если цикламаты попадали на сигареты, последние приобретали сладкий вкус. Практическое их использование как сахарозаменителей началось в США с 1950 г. Вначале использовали натриевую соль, которая обладала более приятным сладким вкусом. Кальциевая соль имела незначительный горьковато-металлический привкус и нашла применение в консервной промышленности в силу ее более выраженной устойчивости к нагреванию. Кроме того, кальциевую соль рекомендуют лицам, которым противопоказано употребление натрия.Натриевая соль цикламовой кислоты представляет собой белый кристаллический порошок, хорошо растворимый в воде (1:5). Водные растворы имеют нейтральную реакцию. Она в 30-50 раз слаще сахарозы и обладает более приятным сладким вкусом, чем сахарин. В присутствии органических кислот, например, во фруктовых соках, сила сладости по сравнению с сахаром повышается в 80 раз. Сладость растворов цикламата натрия возрастает до концентрации 1%, а в дальнейшем не изменяется. Цикламаты относятся к бескалорийным сахарозаменителями.При исследовании обмена цикламата у экспериментальных животных и человека обнаружено, что коэффициент его абсорбции невелик (около 37%). По-видимому, этим можно объяснить послабляющее действие, которое большинство авторов связывают с повышением осмотического давления в кишечнике (Т. Friedmann и соавт., 1972; P . G . Branton и соавт., 1973; W . Low , 1979; К. Hwang , 1966). Резорбированный цикламат обнаруживается главным образом в крови, почках, печени, сердце и легких. Он переходит также в молоко и проникает через плацентарный барьер. Цикламат на 70 % связывается с белками крови, которые взаимодействуют с различными лекарствами, эндогенными гормонами, пищевыми продуктами и другими веществами. Установлено, что резорбция цикламата натрия угнетается фенобарбиталом, а повышается кофеином и лимонной кислотой. Большое влияние на резорбцию оказывает значение рН. Большая часть принятого цикламата (60 %) выделяется в неизмененном виде кишечником, около 35-40 % — почками. С помощью меченного изотопом цикламата было установлено, что он может проникать через плаценту. Его вводили внутривенно пяти женщинам, которые планировали прерывание беременности. После этого цикламат был обнаружен в крови и тканях плода ( R . M . Pitkin и соавт., 1970).Основными метаболитами, которые обнаруживаются в моче человека, являются циклогексиламин и дициклогексила-мин. В дальнейшем циклогексиламин в организме метаболизируется незначительно. Его обмен идет через гидроксилированные кольца циклогексана (у крыс), путем дезаминирования (у человека), гидроксилирования кольца и дезаминирования (у морских свинок и кроликов). Степень превращения цикламата в циклогексиламин в организме человека составляет 30 % ( A . Suenaga и соавт., 1983; A . Collings , 1989). Отмечалось, что при сахарном диабете обмен цикламата замедлен.При одновременном приеме цикламата и антибиотиков выделение циклогексиламина уменьшается. Поэтому сделан вывод, что флора кишечника в основном отвечает за его метаболизм. В поддержку этого предположения свидетельствует еще тот факт, что у животных в гомогенате печени ни в одном из опытов не было обнаружено образования циклогексиламина. Другие вещества также оказывают влияние на метаболизм цикламата и соответственно на выделение его метаболитов. Так, фенилбутазон и фенобарбитал

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


способствуют повышению выделения циклогексиламина, циклогексанола и циклогексанона, в то время как толбутамид только увеличивает выделение циклогексиламина.Опыты на крысах показали, что LD 50 для цикламата при пероральном введении равно 12 г/кг, при внутривенном — 3,5 г/кг. В хронических исследованиях токсичности цикламата на экспериментальных животных выявлено заметное влияние препарата на снижение их массы ( Sabrim и соавт., 1969). Введение цикламата до или во время беременности уменьшает у крыс и морских свинок число имплантаций и величину плодов ( J . Sultemeier , 1969). Рассасывание и число погибших плодов повышалось до отмены препарата. В опытах на мышах установлено, что сахарин, дульцин и цикламат оказывали тератогенное действие и были токсичны для эмбрионов ( R . Tanaka , 1964). В последующем эти эксперименты были повторены и их результаты подтверждены, поэтому не рекомендуют применять цикламат во время беременности и в питании детей.На основании опытов с крысами, которые ежедневно получали цикламат в дозе 20 мг/кг, сделан вывод об изменении поведения потомства, которое заключалось в гиперактивности. Этот факт послужил основанием для опроса 975 женщин со здоровым потомством и 247 женщин с детьми, имеющими замедленное развитие. При этом была установлена четкая и явная зависимость между потреблением цикламата и рождением детей с нарушением поведения. Но так как не были изучены и учтены другие сопутствующие факторы, как, например, возрастная структура матерей, полученные данные следует оценивать критически ( D . Stone и соавт., 1970,1971).В 1968 г. в опытах на животных установлено, что цикламат может вызывать повреждение печени и изменения в системе кроветворения (Е. Gottinger и соавт., 1968; А. Ассате, 1970). В 1969 г. в экспериментах на морских свинках отмечено, что повреждения паренхимы эпителия печени и почек, а также увеличение а-клеток поджелудочной железы наступают в результате гепатотоксического действия цикламата (К. Hagmuller и соавт., 1969). Определенный интерес представляют сообщения о том, что цикламат в опытах на животных уменьшал гипогликемическое действие толбутамида и хлорпропамида, что указывает на не вполне выясненное действие цикламата на поджелудочную железу ( R . Lockwood , R . Dixon , 1969).Наиболее важным из открытий явилась способность цикламата вызывать у опытных животных нарушение развития и рак мочевого пузыря ( J . Price и соавт., 1970). В исследованиях на крысах была установлена прямая связь между введенной дозой циклогексиламина и процентом поломок хромосом в клетках спермы и костного мозга. Установлено, что кальциевая соль циклогексиламино-К-сульфоновой кислоты, подобно сахарину, стимулирует появление опухолей мочевого пузыря у крыс (до 60 %), которым предварительно вводили не канцерогенную метилнитрозомочевину. В опытах на хомяках, которые получали циклогексиламин в дозе 200 мг/кг, установлено статистически достоверное увеличение аберрации хромосом ( G . T . de Went и соавт., 1975). Показано, что цикламаты индуцируют разрыв хромосом лейкоцитов и мононуклеаров человека ( D . Stone и соавт., 1969).На основании экспериментальных данных, приведенных выше, и в соответствии с предписанием о мерах предосторожности FDA издала распоряжение всем производителям и промышленным потребителям в США прекратить к концу 1969 г. призводство и продажу цикламата. 18 октября 1969 г. ВОЗ опубликовала решение о запрещении продажи пищевых продуктов и напитков, содержащих цикламат, после 1 февраля 1970 г. ( G . T . Bryan , E . Erturk , 1970; J . M . Price и соавт., 1970). Сходные запреты были опубликованы и в других странах: Франции ( V . Borcaru , 1970), Швеции, Финляндии, Канаде, Японии, Великобритании и Польше. Подобный запрет был и в СССР.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Однако в дальнейшем эти решения начали пересматривать. Так, на Международном симпозиуме, посвященном сладким веществам, который состоялся в 1973 г. в Ганновере, данные о канцерогенном действии цикламата были признаны сомнительными на том основании, что в экспериментах применяли слишком высокие дозы, превышающие обычные в 500 раз, тогда как при меньших дозах препарата у крыс и мышей не выявили развития опухолей ни в мочевом пузыре, ни в других органах.В 1984 г. Cancer Assessment Committee США и Администрация по лекарствам, а в 1985 г. Национальная Академия Наук США подтвердили безопасность цикламата. К такому же решению пришел в 2000 г. научный комитет по пищевым продуктам ЕС. Максимальное потребление цикламата, безопасное для здоровья, согласно рекомендациям Объединенного экспертного комитета по пищевым добавкам FAO / BO 3 (с учетом 100-кратного коэффициента безопасности), в пересчете на цикламовую кислоту составляет 11 мг/кг, а согласно рекомендациям научного комитета по пищевым продуктам Европейской комиссии — 7 мг/кг.В настоящее время употребление цикламата разрешено более чем в 50 странах мира, несмотря на то, что у некоторых специалистов отношение к нему продолжает оставаться настороженным.

АспартамСреди пептидов, обладающих сладким вкусом, наибольшее распространение получил метиловый эфир L -аспартил-Ь-фенилаланина. Он был открыт в 1965 г. при синтезе противоязвенных препаратов ( R . H . Mazur , 1979). Аспартам является структурным аналогом С-концевых фрагментов и физиологически активных веществ пептидной природы, таких, как гаст-рин, холецистокинин и церулеин ( L . R . Johnson , 1977; G . F . Rehfeld и соавт., 1980).По степени сладости аспартам превосходит сахарозу в 200 раз и не имеет послевкусия. Интересно, что каждая из аминокислот, входящих в его состав, сладким вкусом не обладает.При использовании аспартама снижается калорийность продуктов. Так, 1 г этого сахарозаменителя содержит 4 ккал (16,5 кДж), но принимаемая доза в 200 раз меньше, чем для сахарозы. Поэтому, например, калорийность чашки сладкого кофе уменьшается с 168 кДж при использовании сахарозы до 0,81 кДж после добавления аспартама. Однако надо учитывать, что он теряет сладость в сильнокислых и слабощелочных средах, например в чае с лимоном.Как сахарозаменитель аспартам начал применяться в Англии и США с 1974 г. В настоящее время аспартам широко используется во всем мире. Так, его потребление в США в 1984 г. составило 1540 т, что эквивалентно 308 тыс. т сахара. Таблетки, содержащие аспартам, выпускаются под разными названиями: "Нейге Свит", "Санпа", "Кандерел", "Шугар Фри", "Сластилин" и др.Доказано, что аспартам не влияет на секрецию инсулина и не обладает инсулинотропным действием (Н.В. Садовникова и соавт., 1984). При назначении добровольцам в дозе 80 мг он не вызывал повышения концентрации глюкозы и инсулина, в отличие от сахарозы. Не было также обнаружено изменения повышенного уровня жирных кислот после введения кофеина ( Suzuki , 1984). Поэтому его без опасений можно применять при сахарном диабете и ожирении. В настоящее время его используют в качестве подсластителя при изготовлении джемов, пудингов, соков, жевательной резинки, некоторых видов хлеба, мороженого, йогурта, горячего шоколада ( S . Colagiuri и соавт., 1989; D . Horwitz и соавт., 1988; В. Kanders , 1991; J . Nehrling и соавт., 1985).Аспартам усиливает сладкий вкус сахарозы, глюкозы, цикламатов и сахарина, снижая их дозу и подавляя неприятный привкус. Препятствием широкому внедрению аспартама в

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


качестве подслащивающего агента служит его гидролиз в водной среде (при температуре 196 С 0 ), приводящий к потере сладкого вкуса. При этом он превращается в безвкусный дикетопипе-разин. В коммерческих препаратах дикетопиперазин обнаруживается в количестве 1 % ( Jost , 1982). Аспартам не теряет сладкого вкуса при температуре 150 °С в течение 45 мин, поэтому он не пригоден для изготовления пищевых продуктов, требующих термообработки, например, мороженого и кремов. Он практически не разлагается в сухих видах пищи, а в газированных напитках, хранящихся в течении 8 нед при температуре 20 °С, сохраняется 84-89 % сахарозаменителя, при 30 °С — 69 %. Процесс гидролиза можно затормозить, добавляя в раствор органические кислоты, или путем снижения температуры хранения. В сухом порошке растворимого кофе содержание аспартама за 260 дней снижается на 6-8 %.При поступлении в желудочно-кишечный тракт аспартам расщепляется на составляющие его аминокислоты, обмен которых осуществляется обычным физиологическим путем ( L . Filler , L . Stegink , 1989). Беспокойство вызвали сведения о том, что при расщеплении аспартама образуется метанол, который может оказывать токсическое действие на организм ( L . Stegink и соавт., 1983). Однако в дальнейшем было доказано, что его содержание значительно меньше, чем в естественных продуктах питания. Так, в одной дозе аспартама (18-20 мг), которая соответствует 1 чайной ложке сахара, содержится 7,6 мг аспарагиновой кислоты, 9,5 мг фенилаланина и 1,9 мг метанола. В то же время, для сравнения, 100 г бананов содержат 134 мг аспарагиновой кислоты, 49 мг фенилаланина и 21 мг метанола. При суточной дозе аспартама 40 мг/кг массы тела образуется 4,4 мг метанола на 1 кг массы, тогда как отравление наступает при дозе метанола 200-500 мг/кг массы.В 1994-1995 гг. появились сообщения о негативных явлениях, которые якобы могут возникать при использовании аспартама. Отмечалось, что наблюдались случаи развития парадоксального повышения аппетита, появления мигрени, изменения настроения, депрессии и других психических расстройств. Комитет по пищевым продуктам рассмотрел вопрос о возможном изменении поведения и настроения при введении аспартама и пришел к выводу, что те незначительные биохимические изменения, которые наблюдаются при одновременном его введении с глюкозой, не могут вызвать вышеуказанных нарушений (К.А. Lappier и соавт., 1988; Saravis и соавт., 1990; L . de Sonneville и соавт., 1991).Обнаружено, что при введении аспартама в высокой дозе (200 мг/кг) вместе с глюкозой в моче крыс наблюдается повышение содержания фенилаланина в 2 раза и тирозина в 3 раза по сравнению с животными, которым вводили только глюкозу ( R . Wurtman , 1983). Однако тщательные исследования не подтвердили эти наблюдения. Кроме того, было также рассмотрено влияние фенилаланина, который образуется при метаболизме аспартама, на состояние больных с резким генетическим заболеванием фенилкетонурией ( R . Koch и соавт., 1976; K . L . Stegin и соавт., 1980), а также лиц с легкой формой этой болезни — гиперфенилаланинемией. При этом было установлено, что уровень фенилаланина в крови у обследованных людей повышался незначительно, так как содержание этой аминокислоты в ас-партаме существенно ниже, чем в некоторых пищевых продуктах (табл.). Кроме того, было показано, что аспартам не влияет на общее состояние беременных женщин, на течение родов и развитие плода. Не обнаружено также влияния на эмбрион у беременных женщин с фенилкетонурией. Для доказательства безвредности продуктов метаболизма аспартама изучались свойства основного его метаболита дикетопиперазина. На основании результатов биохимического анализа крови и мочи, а также гистологических исследований органов и тканей был сделан вывод об отсутствии токсического действия аспартама в сочетании с дикетопиперазином ( Ishiu и соавт., 1981). Установлено, что доза дикетопиперазина, не вызывающая негативных явлений, равна 4000 мг/кг. Таким образом, безопасность аспартама

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


была подтверждена в опытах на животных и на людях (при ежедневном применении в течение длительного времени в количествах, значительно превышающих 200 мг). FDA в очередной раз признала безопасность аспартама в ноябре 1986 г. В письме, отвергающем ограничения использования аспартама, отмечалось: "Данные и информация, подтверждающие безопасность аспартама, исчерпывающи. Похоже, ни один пищевой продукт не был так тщательно исследован на безопасность. Более того, решение агенства одобрить применение аспартама было принято, согласно самым высоким требованиям обычного процесса рассмотрения" (АМА, 1985).3 ноября 1987 г. уполномоченный FDA Фрэнк Янг свидетельствовал перед сенатским комитетом, что "нет никаких медицинских или научных подтверждений, подрывающих нашу уверенность в безопасности аспартама. Эта уверенность базируется на годах изучения, анализе побочных явлений и научных исследований, включая исследования, поддерживаемые FDA ".27 июня 1996 г. FDA в 26-й раз одобрила употребление аспартама в качестве "подсластителя общего применения", подразумевая, что он может добавляться к любой пище, в которой индивидуальные особенности продуктов не препятствуют его использованию. Отмечалось, что безопасность применения аспартама подтверждается отсутствием серьезных побочных явлений, зарегистрированных за последние 23 года его применения. "Редкие соединения подверглись такому детальному тестированию, скрупулезным тщательным исследованиям, и эти исследования предоставляют общественности дополнительную уверенность в его безопасности".Безопасность аспартама как пищевой добавки признана ВОЗ, Научным комитетом пищевой промышленности ЕС и соответствующими учреждениями более чем в 100 странах мира (А.В. Куликова и соавт., 1999). Он разрешен к применению в качестве пищевой добавки решением Европейского парламента (директива 94/35 ЕС) 30 июня 1994 г. Рекомендуемая ежедневная доза составляет 40 мг/кг.В настоящее время аспартам является одним из наиболее часто употребляемых сахарозаменителей с приятным вкусом, который рекомендуется больным сахарным диабетом, беременным и кормящим женщинам, а также детям. Установлено, что употребление этого сахарозаменителя препятствует развитию кариеса. Однако, несмотря на официальное мнение, некоторые специалисты не рекомендуют его принимать беременным женщинам и детям до 7 лет. Он противопоказан при гомозиготной фенилкетонурии, о чем необходимо указывать на этикетке.

НеотамСладкое вещество неотам состоит из двух аминокислот: L -аспарагиновой кислоты и L -фенилаланина, соединенных двумя органическими функциональными группами: метилэфирной и неогексиловой. Этот сахарозаменитель примерно в 30 раз слаще аспартама. Он быстро метаболизируется и полностью выводится из организма путем естественных физиологических процессов. Неотам имеет чистый сладкий вкус, подобный сахарозе. Он может применяться при выпечке и варке, так как более стоек к температуре, чем аспартам.Проведенные исследования продемонстрировали безвредность и безопасность неотама для организма. Эти данные были обобщены FDA , и в 1997 г. выдано разрешение на его применение в качестве столового сахарозаменителя.

АлитамК синтетическим пептидным веществам, обладающим чистым сладким вкусом, относится алитам, состоящий из аспарагиновой кислоты, аланина и амида. Разработан он компанией " Pfizer " и выпускается под торговым названием " Aclame TM ".

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Этот сахарозаменитель в 2000 раз слаще сахара, обладает очень низкой калорийностью, которую можно не учитывать в диетическом питании, хорошо растворяется в воде, не разрушается при кипячении, безопасен для зубной эмали. Рекомендуется больным сахарным диабетом. Проведенные исследования подтвердили безопасность алитама для людей и животных. Он разрешен к применению в целом ряде стран и находится на рассмотрении в США и Научном комитете по пищевым продуктам ЕС.Объединенный экспертный комитет по пищевым добавкам ВОЗ определил среднесуточную дозу потребления ( ADI ) в 1 мг/кг массы тела.

Ацесульфам КВ настоящее время во многих странах одним из наиболее популярных сахарозаменителей является ацесульфам К (ацесульфам калия), который был синтезирован в лабораториях немецкой компании " Hoechst A . G " в 1967 г. По химическому строению он является производным оксатиазина (3,4-дигидро-6-метил-1, 2, 3-окситиазин-4-ОН-2, 2-диоксид-калиевая соль) и известен под коммерческим названием "отизон". Ацесульфам К представляет собой белый кристаллический порошок без запаха, хорошо растворимый в воде (30 г на 100 мл при температуре 20 °С), обладает сладким вкусом, подобным глюкозе (без привкуса) и по интенсивности превышает сахарозу в 200 раз ( Askar и соавт., 1981). После употребления в больших дозах он оставляет легкое послевкусие.Этот сахарозаменитель стоек к высокой температуре (при рН 3,8 и температуре 40°С сохраняет стабильность в течение месяца), поэтому он может применяться при изготовлении горячей пищи, требующей кипячения, или кондитерских изделий, которые производятся при высокой температуре. Его растворы можно стерилизовать и пастеризовать. Ацесульфам К применяется в промышленности как самостоятельно, так и в комбинации с другими подсластителями при изготовлении холодных и горячих напитков, мороженого, фруктовых консервов, жевательной резинки, маринада для рыбных консервов и других продуктов, а также в фармацевтической промышленности для изготовления зубной пасты, таблеток и различных лекарственных форм. Он не повреждает зубную эмаль и предотвращает развитие кариеса. В десертах ацесульфам К можно применять в качестве единственного подсластителя. В пересчете на сахарозный эквивалент он в 3,6 раза дешевле сахара.Доказано, что ацесульфам К является нетоксичным веществом — LD 501 при пероральном приеме составляет 7,4 г/кг массы тела. Он практически не включается в обменные процессы, не кумулируется, полностью всасывается в кишечнике и быстро выводится почками в неизмененном виде в течение 24 ч (Л.С. Припутина и соавт., 1990; Н.Ю. Тютюнник, 1990), поэтому его употребление рекомендуют ограничивать при сниженной функции почек и заболеваниях, при которых требуется уменьшить потребление калия.Исследования анальгетического, психотропного, диуретического и бронхолитического действия, а также изучение влияния его на сердечно-сосудистую систему и липидный обмен доказали, что ацесульфам К оказался "инертной субстанцией" в фармакологическом отношении. Длительные и тщательные исследования на экспериментальных животных не выявили мутагенных, канцерогенных, тератогенных и эмбриотоксических свойств. Кроме того, установлено, что продукты термического распада ацесульфама К (ацетоацетоамид и ацетоацетоамид-Ы-сульфоновой кислоты) также не обладают токсическими свойствами (С. Freeze , 1995; М. Wanless , 1996).На сегодня доказано, что ацесульфам К является идеальным сахарозаменителем для больных сахарным диабетом, ожирением и людей, применяющих диетические продукты, так как не оказывает влияния на уровень глюкозы, инсулина и холестерина крови.30 июня 1994 г. ацесульфам К был утвержден Европейским парламентом (директива 94/35/ЕС) как сахарозаменитель для употребления в пищу. В 1998 г. FDA разрешило его

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


применение в США в безалкогольных напитках. Научный комитет по пищевым продуктам ЕС определил ежедневную дозу потребления ацесульфама К в 9 мг/кг (март 2000 г.), а Объединенная экспертная комиссии FAO / BO 3 по пищевым добавкам и FDA — в 15 мг/кг.

СукралозаПри изучении сладости различных производных сахарозы в 1976 г. было установлено, что более выраженным сладким вкусом обладает одно из хлорированных производных, которому в дальнейшем присвоили название сукралоза. Получают ее путем замены трех гидроксильных групп в сахарозе на хлор ( J . Knight , 1994; S . Wiet , P . Beyts , 1992). При этом интенсивность сладкого вкуса становится в 600 раз выше исходного продукта.В промышленных масштабах этот сахарозаменитель выпускается под названием "спленда". Он хорошо растворяется в воде, стабилен к температуре при изготовлении пищи и напитков. Применяется в виде таблеток или порошка вместо сахара, используется для приготовления напитков, сладостей, молочных продуктов, различных сухих растворимых смесей.Сукралоза не обладает энергетической ценностью, так как не метаболизируется в организме. Она может использоваться всеми людьми, включая беременных, кормящих женщин и детей любого возраста. Этот сахарозаменитель не влияет на уровень глюкозы и инсулина крови, так как не расщепляется в организме, в отличие от сахарозы, поэтому может без опасений применяться при сахарном диабете ( N . Mezitis и соавт., 1994,1997).Изучение влияния сукралозы на различные физиологические показатели у экспериментальных животных и людей (более 100 исследований на протяжении 20 лет) продемонстрировали ее безопасность и безвредность. Доказано, что сукралоза не оказывает повреждающего действия на эмаль зубов, не вызывает генетических и иммунологических повреждений, не обладает канцерогенными и тератогенными свойствами.Впервые разрешение на ее применение выдано в 1991 г. правительством Канады. В 1999 г. FDA после тщательного изучения разрешила использование этого сахарозаменителя как пищевой добавки в различных продуктах питания без ограничений. Научный комитет по пищевым добавкам ЕС также утвердил положение о применении сукралозы в питании людей (директива 94/35/ЕС). Согласно рекомендациям Объединенного экспертного совета по пищевым продуктам и Объединенного комитета по пищевым добавкам FAO / BO 3, ежедневная доза потребления сукралозы не должна превышать 15 мг/кг массы тела.

ДульцинВ 1883 г. было описано получение вещества, обладающего сладким вкусом и имеющим химическое название 4-этоксифе-нилмочевина. В дальнейшем оно получило название дульцин, или сукрол. По своему вкусу это вещество в 150-200 раз слаще сахарозы.Дульцин использовался для подслащивания напитков в сочетании с сахарином или сахаром. Однако при экспериментальном изучении его безвредности было установлено, что он обладает канцерогенными свойствами и вызывает развитие цирроза печени у крыс. Длительный прием его сопровождался анемией, задержкой роста и повышением смертности ( R . Tanaka , 1964; P . Fabiani , 1981). В связи с этим его применение запрещено.Известно также вещество филодульцин, которое было выделено в 1916 г. из листьев чая Hydrangea macrophylla путем экстракции этиловым спиртом. Это вещество относится к изокумаринам и имеет сладкий вкус, в 200-300 раз превосходящий вкус сахарозы. Филодульцин не нашел практического применения.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Коды некоторых пищевых добавок, принятые в ЕС Е412 гуаровая смола Е414 Гуммиарабик (смолаакации) Е420 сорбит Е421 маннит Е422 глицерин Е440 пектины Е460 целлюлоза Е461 метилцеллюлоза Е463 гидроксипропилцеллюлоза Е464 гидроксиметилцеллюлоза Е466 карбоксиметилцеллюлоза Е636 мальтол Е950 ацесульфам К Е951 аспартам Е952 цикламатнатрия Е953 изомальт Е954 сахарин Е957 тауматин (только как усилитель аромата) Е959 неогеспередин DC Е965 мальтитол Е966 лактол Е967 ксилит

Контрольные вопросы

1. Какие сахарозаменители вам известны.2. Какую функцию выполняют сахарозаменители.

3. Натуральные сахарозаменители.



Лекция № 10

НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ ЗЕРНА НА СПИРТ. ТЕХНОЛОГИЯ ЭТИЛОВОГО СПИРТА. КОРМОПРОДУКТЫ

План:1. Проблема качества спирта.2. Проблема утилизации послеспиртовой барды

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


3. Брожение под вакуумом

1. Проблема качества спирта.

За последние годы промышленное производство пищевого этилового спирта в России характеризуется значительным повышением требований к физико-химическому и органолептическому качеству спирта. Большое внимание уделяется модернизации ректификационных установок, обеспечивающих глубокую очистку спирта от примесей, образующихся в ходе технологических процессов. Дальнейшее повышение физико-химического и органолептического качества спирта может быть достигнуто на основе технологических решений, направленных на предотвращение или существенное снижение образования примесей при его получении. Как известно, в анаэробных условиях дрожжевая клетка Saccaromyces cerevisiae получает энергию для размножения и роста путем превращения глюкозы в этиловый спирт. Кроме собственно пластического обмена, часть этой энергии расходуется в так называемом метаболизме поддержания, связанном, в том числе, с работой систем активного транспорта против градиента осмотического давления окружающей среды. Поскольку спирт является сильнейшим фактором осмотического давления, его накопление в процессе брожения приводит постепенно к энергетическому голоду клеток, прекращению роста и биосинтеза спирта, и их гибели. Процесс подавления жизнедеятельности и гибели дрожжей начинает заметно проявляться уже при содержании спирта в среде 6-8 % об. и сопровождается целым рядом метаболических сдвигов и, соответственно, резким увеличением количества загрязняющих метаболитов. В этой связи, при подборе промышленных штаммов-продуцентов этилового спирта одним из важнейших признаков является их осмотолерантность. Наряду с примесями, интенсивно образуемыми спиртовыми дрожжами в конце периода брожения, примеси образует и загрязняющая микрофлора. Например, изопропанол - одна из наиболее трудно отделяемых браго-ректификацией примесей, образуется клостридиями, попадающими в сусло с остатками почвы и сорной примесью зерна. Повышение уровня асептики процессов брожения и дрожжегенерации также приводит к снижению содержания примесей в спирте и повышению его органолептического качества.Бражная колонна, в которой происходит кипячение бражки под атмосферным давлением, также является мощным генератором примесей. Содержание некоторых примесей в бражном дистилляте, например, уксусного альдегида, увеличивается в разы по отношению к исходной бражке. Добавляются также новообразования, не содержавшиеся в бражке. Применение вакуума при дистилляции бражки, как известно, существенно снижет образование примесей на этой стадии.

2. Проблема утилизации послеспиртовой бардыПри получении спирта из зерна практически только крахмал, составляющий 52-54 % сухого вещества зерна, используется для биосинтеза спирта. Остальное выводится с бардой. Сухое вещество барды содержит примерно 28% сырого протеина, в котором до 40 % особо ценных для КРС байпасных белков. Поэтому зерновая барда спиртовых заводов является в принципе весьма ценным кормовым ресурсом.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Однако, этот ресурс в настоящее время далеко не всегда эффективно используется. Для многих заводов это скорее проблема загрязнения окружающей среды, постоянно угрожающая остановкой производства. Организация при спиртовом заводе получения сухой зерновой барды или так называемых сухих кормовых дрожжей (СКД), получаемых путем обогащения барды биомассой дрожжей рода Candida за счет частичного использования ими сухого вещества барды (пентозы и органические кислоты) требует серьезных капитальных вложений на оборудование по дрожжегенерации, обезвоживанию и сушке. Такое производство характеризуется также высокой энергоемкостью. Кроме того, если процессы дистилляции бражки, а также выпарки и сушки барды или СКД проводятся при температурах выше 80 оС, питательная ценность продукта падает. Так, при 100 оС переваримость протеина снижается вдвое.

3. Брожение под вакуумом.

Важнейшей особенностью новой технологии спирта является проведение процесса брожения под вакуумом. Нашими исследованиями установлено, что протекание брожения в условиях вакуума характеризуется целым рядом отличительных особенностей, делающими эту технологию весьма привлекательной, особенно для получения высококачественного спирта:

В условиях вакуума дистилляция спирта происходит непосредственно в бродильном чане при температуре брожения, и он отводится из жидкой фазы сразу по мере его образования. Таким образом, брожение протекает практически при нулевой концентрации спирта в бражке.

Скорость образования спирта (следовательно, и производительность оборудования) повышается в 2-3 раза.

Жизнеспособность дрожжей и их активность сохраняется на первоначальном

уровнеуровне, на протяжениепротяжении всего цикла брожения. Выход спирта на тонну крахмала сохраняется в пределах не ниже установленных

норм. При этом, накопление биомассы дрожжей увеличивается в раза. Гидромодуль замеса становится возможным увеличить до уровня 1:1. В бродильном чане, при работе с такими гидромодулями, посторонняя микрофлора

практически отсутствует. Отсутствуют примеси, характерные для загрязняющей микрофлоры, например изопропанол.

На выходе из бродильного чана концентрация спиртового дистиллята составляет 35 %, что дает возможность направить его непосредственно на эпюрацию, исключив из состава установки ректификации бражную колонну.

В конце цикла брожения, за счет испарения воды содержание сухих веществ в жидкой фазе бродильного чана возрастает до 3026-3530%. Такая сметанообразная, сохраняющая текучесть, жидкость, содержащая 4232-4336% сырого протеина (в пересчете на а.с.в.), по существу, является сконцентрированной бардой, готовой для окончательной сушки. Культура Sacharomyces cerevisiae остается на сегодняшний день самым используемым

микроорганизмом в спиртовой отрасли и важнейшим организмом, применяемым при производстве фактически всего пищевого этилового спирта. Таким образом, этанол, количественно и экономически является самым распространенным продуктом биотехнологии. Производство пищевого этилового спирта является многоотраслевым

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


процессом, основанным на процессах биохимии и микробиологии исходного сырья, дрожжевого брожения и технологических процессах выделения этанола, утилизации послеспиртовой барды и вторичных продуктов производства. И если этапы концентрирования и выделения спирта, а также утилизации барды достаточно проанализированы, то этап микробиологической ферментации (брожение) заслуживает особого пристального внимания, так как представляет собой наименее изученный участок процесса производства спирта. Понимание своеобразного «черного ящика» спиртового брожения дает возможность сократить производственные затраты и по-новому обрисовать перспективы уже изученных технологий спиртовой отрасли.

Когда дрожжи помещаются в пригодную микробиологическую среду при благоприятных температуре и рН, они растут и развиваются до тех пор, пока не истощатся питательные вещества или не произойдет накопление летального уровня токсичных метаболитов. Причем рост дрожжевой культуры при анаэробных условиях тесно связан с накоплением этанола. Следовательно, максимального производства спирта дрожжами можно достичь, обеспечив им идеальные условия обитания при постоянном отборе ингибирующего метаболита. Новая технология по производству спирта (ТПОС), разработанная сотрудниками ЗАО НПК Экология, основана на поддержании дрожжевых клеток в активном состоянии, способными легко усваивать доступные углеводы и оставаться жизнеспособными на протяжении всего процесса ферментации.

Технология прямой отгонки спирта (ТПОС) позволяет вести процесс брожения при непрерывном отборе спирта и сопутствующих метаболитов из сбраживаемой среды под вакуумом с последующей их конденсацией и дистилляцией. Одним из основных факторов технологии , который не позволяет посторонней микрофлоре вмешиваться в дрожжевой метаболизм через конкуренцию за питательные вещества, является высокая исходная концентрация сухих веществ сусла. Практически полное отсутствие в технологическом процессе посторонней микрофлоры и продуктов ее метаболизма, позволяет сохранить исходную чистоту, высокую активность и жизнеспособность дрожжевой культуры на протяжении не только всего технологического процесса, но и в самой послеспиртовой барде.

Получаемая в классических технологиях послеспиртовая барда (фильтрат) содержит дрожжевую культуру, дезактивированную теплом бражной колонны. Таким образом, происходят значительные потери дополнительных для кормопродуктов источников витаминов, микроэлементов, углеводов, жиров и др. клеточных компонентов. Использование же новой технологии (ТПОС) с сохранением биологически активной микробной биомассы в послеспиртовой барде, позволяет производить полную утилизацию вторичного продукта и дополнительно использовать полученную культуру в производстве высокоэффективных кормовых концентратов, белково-витаминных комплексах и сбалансированных кормах.АППАРАТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОЦЕССАПредлагаемая аппаратурно-технологическая схема включает в себя следующие операции:Измельчение зерна и приготовление замеса;Гидроферментативная обработка зернового замеса, полученного при гидромодуле 1:1;Сбраживание полученного сусла в бродильной батарее под вакуумом, с одновременной отгонкой водноспиртовых паров с последующей их конденсацией в спирт-дистиллят;Сушка послеспиртовой барды.

Аппаратурное оформление процесса (рис. 1) включает:

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


дробилку, смеситель, аппарат ГДФО, систему емкостей для сбраживания полученного сусла под вакуумом, конденсатор-теплообменник для охлаждения отогнанныхконденсации водноспиртовых паров, вакуумный насос, сушка.

Рис. 1 Функциональная схема установки для комплексной переработки зерна на спирт и кормопродукты

Для проведения исследований предлагаемойотработки технологических режимови была создана опытно-промышленная установка, фотография которой приведен на рис. 2.

Рис. 2. Опытно-промышленная установка ТПОС

Ниже рассмотрены некоторые результаты испытаний, проведенных на опытно-промышленной установке ТПОС в период 2001-2004 гг.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Во время проведения одного из этих испытаний объектом переработки служило зерно тритикале, крахмалистость которого составляла – 58, 14%, влажность – 12,0%. На стадии приготовления замеса соотношение количества воды и помола (гидромодуль) составляло 1:1. Температура используемой воды не превышала 20°С. Содержание сухих веществ в замесе – 44 % абс.с.в. Обработку Процесс приготовления сусла замеса проводили механико-ферментативным способом в аппарате ГДФО с использованием концентрированных ферментных препаратов фирмы «Alltech», по дозировкам, рекомендуемым фирмой. При этом в процессе приготовления сусла осуществлялось непрерывное перемешивание и его рециркуляция через выносной контур аппарата. На первой стадии механико-ферментативной обработки использовали бактериальную термостабильную α-амилазу Хай-Т. Поскольку температурный оптимум равный 80-85°С был достигнут через 2 часа от начала процесса приготовления сусла, общая продолжительность стадии разваривания составляла 3 часов. При этом в процессе приготовления осуществлялось непрерывное перемешивание замеса и его рециркуляция через выносной контур аппарата. Процесс охлаждения замеса проводили в том же аппарате гидродинамической ферментативной обработки сырья до температуры 61-58°С, затем в аппарат задавали концентрированный ферментный препарат глюкоамилазы – Алькоголазы 400 с последующим охлаждением сусла для подготовки его к задаче дрожжей. Одновременно в сусло задавался комплексный антибиотик Лактозид, а также комплексный ферментный препарат Ризозайм (производство фирмы «Alltech»). Дозировки препаратов рассчитывали из норм, рекомендуемых фирмой-производителем.В качестве засевных дрожжей использовали сухие спиртовые дрожжи Суперстарт-Ист, производимые фирмы «Alltech». Количество задаваемых дрожжей задавали из рассчитывали расчета также исходя из рекомендуемой15 млн./мл сусла . дозировки и составляющей 250 гр./ 1 м3 среды. Предварительно готовили суспензию дрожжей, разводя их водой в соотношении 1:4, после чего вносили их параллельно в систему емкостей брожения-отгонки, где тщательно перемешивали со средой при помощи мешалок. Линию емкостей брожения-отгонки подключали к вакуумувакуум-системе, поддерживая постоянное разряжение в системе. Водноспиртовые пары и пары углекислого газа, образовавшиеся в процессе брожения в системе, направлялись в два последовательно работающих конденсатора, один из которых охлаждался водой, в другом хладагентом являлся испаритель холодильной машины.Динамика процесса оценивалась путем пробоотбора и визуального контроля над количеством образовавшегося спирта, которое определялось по объему образовавшегося конденсата и по содержанию безводного спирта в нем.

Задачей проводимых испытаний было определение эффективности работы опытно-промышленной установки по производству этилового спирта из крахмалосодержащего сырья с использованием прямой отгонки спирта под вакуумом при совмещении процессов брожения и отгонки.Поскольку предлагаемая технология является двухпродуктовой, то и ее эффективность корректно рассматривать по двум продуктам – спирту и послеспиртовой барде. Именно поэтому эффективность технологии прямой отгонки спирта определялась по следующим показателям:

выход спирта из одной тонны условного крахмала сырья, содержание сухих веществ в остатке массы после отгонки спирта (послеспиртовой

барде),

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


остаточное количество углеводов в массе после отгонки спирта, продолжительность процесса брожения, состав примесей в получаемых дистиллятах, качество спирта ректификата из получаемого дистиллята, состав высушенной послеспиртовой барды, аминокислотный состав протеина высушенной послеспиртовой барды, а также по эффективности использования высушенной послеспиртовой барды в

качестве кормовой добавки при откорме свиней.

1. Определение выхода спирта

Количество введенного в процесс сырья составила 188 кг.определялось взвешиванием измельченного сырья, используемого на испытание. Всего было взято 6 навесок, общая масса которых составила 188 кг. Крахмалистость сырья имела показатель, равныйсоставляла 58,14 %, поэтому общее количество условного крахмала сырья составило 109,3 кг.Выход спирта из одной тонны условного крахмала тритикале составляет 65,5 дал, а с учетом надбавки в 0,7 дал за счет использования ферментных препаратов – 66,2 дал.ПлановоеПлановый количество выход безводного спирта, которое должно быть получено при испытаниях 7,23 дал, а фактически получено 7,22 дал.Поскольку количество безводного спирта определялось суммарно по часовым пробам, то погрешность в таких пределах такого рода определений в таких размерах допустима. Таким образом, в результате испытаний получен плановый выход спирта, при общей продолжительности брожения 46 (сорок шесть) часов.

2. Динамика процесса брожения

Динамика процесса брожения оценивалась также по образованию спирта. Эти данные представлены в табл. 1 и на рис. 3 и 4.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Таблица 1Динамика процесса сбраживания

Продолжительностьброжения, час

Получено безводного спирта Скорость образования (накопления) спирта, дм3/ч

Интервал времени сбраживания, чдм3 % к max

000 0 0 0 0

4 3,44 4,8 0,86 от 0 до 4

8 7,58 10,50 1,03 от 4 до 8

12 13,69 19,00 1,52 от 8 до 12

16 28,50 39,50 3,70 от 12 до 16

20 39,20 54,25 2,67 от 16 до 20

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


24 47,30 65,20 2,02 от 20 до 24

28 58,67 81,30 2,84 от 24 до 28

32 65,01 90,04 1,58 от 28 до 32

36 67,81 93,92 0,70 от 32 до 36

40 70,77 98,02 0,74 от 36 до 40

44 71,54 99,08 0,19 от 40 до 44

46 (стяжка) 72,2 100 % 0,16 46 (стяжка после 46 часов)

Процесс накопления спирта заканчивался к 46 часам с минимальным приростом образования его в период от 40 до 46 часов. Максимальная скорость сбраживания и накопления спирта наблюдается в период с 16 до 24 часов процесса. Достаточно активно процесс проявляет себя до 32 часов, после чего наблюдается снижение скорости образования и накопления спирта, что свидетельствует об окончании сбраживания основного количества углеводов бродящей массы. Таким образом, проведение процесса брожения в условиях вакуума не снижает бродильной активности дрожжей, а наоборот способствует интенсификации данного процесса, так как одновременно происходит удаление летучих веществ (продуктов метаболизма) из среды, которые могут ингибировать жизнедеятельность дрожжей и вести к снижению их активности.

3. Характеристика остатка массы послеспиртовой барды после окончания процессов брожения и отгонки и содержания примесей дистиллята

После окончания процесса отгонки спирта из системы бродильных емкостей, отбиралась проба оставшейся массы послеспиртовой барды, которая подвергалась анализу на наличие в ее составе остаточных углеводов и сухих веществ. Эта же барда высушивалась на установке ЗАО НПК «Экология» и в сухой массе барды повторяли ту же последовательность измерений с дополнительным определением на наличие азота.

Данные результатов определений приведены в таблице 2.Таблица 2 Характеристика сухого и влажного остатка барды после окончания процесса брожения

Наименование продукта, %

Содержание сухих веществ,

%

Остаточные углеводы,

г/100 г

Углеводы, % на сухое

веществоОбщий азот, %

Влажный остаток 18,6 2,20 11,8 -

Сухой остаток 91,0 10,4 11,4 32,6

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Контроль 3,7 0,421 11,4 -

Для оценки состава примесей и их количественного соотношения проводили газохроматографический анализ конденсатов, полученных на опытно-промышленной установке ЗАО НПК «Экология»; и контрольных, полученных при переработке той же партии сырья по режиму, аналогичному механико-ферментативной обработке, с использованием сухих дрожжей Суперстарт-Ист, но по традиционной технологии .

В таблицах 3 и 4 приводится количество примесей по их основным группам, а также расшифровывается состав сивушного масла и летучих кислот, которые в основной своей массе влияют на конечную органолептическую оценку продукта. Таблица 3 Содержание отдельных групп примесей в дистилляте при сбраживании под вакуумом и

по традиционной технологии

Наименование групп примесей

Содержание примеси, мг/дм3

сбраживание под вакуумом

сбраживание по традиционной

технологии (контроль)

Альдегиды 3801,836 497,325

Эфиры 1989,144 382,853

Ацетон 0,661 15,520

Сивушное масло (высшие спирты) 4312,996 3132,453

Летучие кислоты 208,633 6209,525

Фенил-алкоголь (ароматический спирт) 58,386 223,624

Таблица 4 Количественный состав сивушного масла и летучих кислот в дистиллятах

Наименование примесей в отдельных группах Брожение под вакуумом Контроль

Сивушное масло (высшие спирты)

Содержание компонентов

мг/дм3 % мг/дм3 %

4312,996 100 3132,453 100

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


2-пропанол нет нет 1,305 0,05

2-бутанол нет нет 2,922 0,17

1-пропанол 192,734 4,68 438,800 15,81

изобутанол 921,364 20,25 666,508 20,04

1-бутанол 9,627 0,22 29,763 1,06

изоамилол 3187,368 74,80 1972,486 62,49

1-пентанол нет нет 2,057 0,09

гексанол 1,896 0,045 8,514 0,40

Летучие кислоты 208,633 100% 6209,525 100%

уксусная 149,522 73,73 2177,331 37,73

пропионовая 39,307 16,86 3929,272 60,07

изомасляная 7,560 3,49 36,643 0,82

масляная 4,266 2,52 18,284 0,51

изовалериановая 5,106 2,31 34,033 0,57

валериановая 2,871 1,08 13,964 0,30

Суммарное количественное

содержание сивушного масла и летучих кислот

4521,629(меньше в 2

раза по сравнению с контролем)

100% 9341,978 100%

Как следует из представленных данных, при технологическом процессе, разработанным ЗАО НПК «Экология», отмечается изменение состава отдельных групп примесей в сивушном масле и, прежде всего, содержания 2 и 1-пропанола, т.е. числа наиболее трудно удаляемых примесей. При брожении системы под вакуумом в составе сивушного масла снижается содержание 1-пропанола и отмечается полное отсутствие 2-пропанола. Основная часть примесей данной технологии представлена в сивушном масле изоамилолом (74,80 %).

В контрольном образце имеется в небольшом количестве (0,05 %) 2-пропанол, количество же 1-пропанола в 4 раза превышает его показатель по сравнению с вариантом

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


брожения под вакуумом. При сравнительном анализе состава летучих кислот отмечаются различия в контрольном и опытном вариантах. В составе летучих кислот опытного варианта преобладает уксусная, а в контрольном варианте – пропионовая.

Таким образом, эти результаты косвенно подтверждают, что имеет место изменение процессов метаболизма в дрожжевых клетках при их размножении и жизнедеятельности (брожении) в условиях вакуума.

4. Качество спирта ректификата из полученного дистиллятаВ табл. 5 приведены сравнительные физико-химические показатели спирта ректификата, получаемого по технологии прямой отгонки спирта и спирта «Альфа» по ГОСТ Р 51652-2000.Таблица 5

Сравнительные физико-химические показатели спирта ректификата, получаемого по технологии прямой отгонки спирта

ПоказательСпирт ректификат

Альфа ГОСТ Р 51652-2000

По технологии прямой отгонки спирта

Массовая концентрация (в пересчете на безводный спирт) мг/дм3, не более

альдегидов 2 0,3

сивушного масла 1-пропанол, 2- пропанол, изобутанол и изоамилол, 1-бутанол

6 0,4

изоамилола и изобутанола 2 0

Содержание метанола в пересчете на безводный спирт, об.%, не более

0,03 0,001

Массовая концентрация в безводном спирте эфиров мг/дм3, не более

10 0

5. Состав и характеристики сушеной послеспиртовой барды

В процессе обработки ни на одной из стадий технологического процесса обрабатываемое сырье не подвергается воздействию температуры превышающей 850С. А такие мягкие термические режимы, в свою очередь, обеспечивают минимум потерь аминокислот в послеспиртовой барде.

Результаты анализа сушеной послеспиртовой пшеничной барды, полученной в одном из испытаний, и ее аминокислотного состава (табл. 6 и 7) показали, что по своим кормовым свойствам она не уступает сушеной послеспиртовой барде из кукурузы (международный номер корма 5-28-2360).

Таблица 6Результаты анализа сушеной послеспиртовой пшеничной барды

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Показатель Результаты анализа сушеной барды

Документ, регламентирующий метод

испытанийпшеничной кукурузной

(международный номер корма 5-28-

236)

Массовая доля, %влагипротеинаклетчаткижиразолыкрахмаласахаракальцияфосфора

7,930,225,119,456,231,253,270,071,05

9,0279,14,55

---

0,140,66

ГОСТ 13496.3-92 п.2ГОСТ 13496.4-93 п.2ГОСТ 13496.2-91ГОСТ 13496.15-97ГОСТ 26226-95 п.1ГОСТ 26176-91ГОСТ 26176-91ГОСТ 26570-95 п.2ГОСТ 26657-97 п.2.2

Токсичность не установл. не токс. МУ от 14.05.69 г.

Витамины, тыс. МЕ / кгADE

4,5отс.18,8

---

СТБ 1079-97Методич. рекоменд.Москва, 1994 г.

Витамины группы В, мг / кгВ1

В2

В4

В5

7,33417072

----

СТБ 1079-97СТБ 1079-97СТБ 1079-97СТБ 1079-97

Обменная энергиядля свиней, МДж / кгдля КРС, МДж / кгдля птицы, ккал / кг

9,78,3

2280

---

расчетным путем

Таблица 7Аминокислотный состав протеина сушеной пшеничной барды

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Аминокислота Содержание аминокислот протеина сушеной барды, г / кг

пшеничной кукурузной(международный номер

корма 5-28-236)

Лизин 9,87 7

Метионин 7,83 4,9

Изолейцин 16,3 13,8

Лейцин 25,2 22,1

Аргинин 14,1 9,6

Фенипаланин 16,3 14,7

Гистидин 7,83 6,4

Валин 12,7 14,8

Треонин 10,4 9,2

Степень перевариваемости протеина in vitro, % 91 -

6. Эффективность использования сухой послеспиртовой барды в качестве кормовой добавки при выращивании свиней

С целью установления пригодности использования полученной сушеной барды в качестве кормовой добавки для сельскохозяйственных животных, на физиологическом скотном дворе Всероссийского научно-исследовательского института животноводства был проведен комплексный научно-хозяйственный опыт по откорму боровков породы крупная белая, составляющей 87% общего поголовья свиней у нас в стране. Опыт проводился на трех группах животных, содержащих по 5 голов свиней. Животные контрольной группы получали полнорационный комбикорм марки СК-5 в количестве, соответствующем детализированным нормам кормления молодняка свиней. В рационах 1-ой и 2-ой опытных групп соответственно 10% и 20% этого комбикорма заменялось сушеной бардой, полученной в качестве отхода переработки пшеницы на спирт по ТПОС.

Основные результаты данного опыта приведены в табл. 8.Таблица 8

Результаты научно-хозяйственного опыта в условиях физиологического двора ВИЖ по откорму свиней породы крупная белая

Показатель Ед. Группы 1 опытн. 2 опытн.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


изм. к контр.,%

к контр.,%

контр. 1 опытн. 2 опытн.

Продолжительность опыта сут 91 91 91

Средняя живая масса

к началу опыта кг 44,04 44,08 44,00 100,1 99,9

к концу опыта кг 104,52 110,44 106,40 105,7 101,8

Прирост живой массы за время опыта кг 60,48 66,36 62,40 109,7 103,2

Суточный прирост г 665 729 686 109,7 103,2

Затраты комбикорма кг 258 232,2 206,4 0,9 0,8

Затраты сушеной барды кг 0 25,8 51,6

Масса

парной туши кг 72,23 76,47 74,47 106 103

охлажд. туши кг 70,23 74,90 72,57 107 103

Масса

сала кг 25,57 24,83 23,70 97 93

мяса кг 32,28 37,37 36,70 116 114

костей кг 8,86 9,03 8,77 102 99

внутр. жира кг 2,43 2,00 1,80 82 74

Отношение мякоти (мяса) к костям - 3,64 4,14 4,18 114 115

Анализ результатов опыта показал, что включение в состав рационов сухой барды, полученной по технологии прямой отгонки спирта, положительно отразилось в первую очередь на динамике роста и суточных приростах откармливаемых свиней, которые оказались на 9,7 % больше во 2-ой опытной группе по сравнению с контрольной. При этом отношение мяса к костям увеличилось с 3,64 в контрольной группе до 4,28 и 4,18 в 1-ой и 2-ой опытных группах соответственно.ВЫВОДЫ

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


1. Результатом проведенных исследований явилась разработанная сотрудниками компании ЗАО НПК Экология новая технология (ТПОС), основанная на использовании вакуума на стадии брожения, позволяющая осуществлять несколько процессов одновременно: - осахаривание осуществляется в процессе брожения;- отгонка водноспиртовых паров и СО2 с последующей конденсацией и ректификацией полученного спирта-дистиллята;- исключение из состава оборудования бражной колонны на стадии брагоректификации, декантеров и выпарных установок - на стадии утилизации барды; - обезвоживание бражки в процессе брожения;- сохранение активной жизнеспособной дрожжевой культуры в послеспиртовой барде;

2. Новая технология обеспечивает высокую эффективность переработки сырья, сохраняя нормативный выход спирта из 1 тонны условного крахмала перерабатываемого сырья.

3. Процесс брожения под вакуумом изменяет состав примесей в дистилляте, полученном при перегонке. Отмечено заметное снижение или полное отсутствие ряда примесей, удаление которых весьма затруднено при процессе ректификации. Суммарное количество фракций сивушного масла и летучих кислот, полученных при брожении под вакуумом, в 2 раза меньше содержания аналогичных фракций в контроле.

4. Полученный на базе дистиллята спирт-ректификат имеет хорошие органолептические показатели.

5. Концентрация сухих веществ в послеспиртовой барде по новой технологии (ТПОС) составляет 26-2830%.

6. Получаемая по новой технологии послеспиртовая барда является ценной белковой витаминной добавкой, которая в высушенном виде включает не менее 3032% протеина, содержащего полный сбалансированный набор незаменимых аминокислот.

7. Использование получаемой по данной технологии высушенной послеспиртовой барды в качестве кормовой добавки при выращивании свиней позволяет увеличить суточные привесы на 9,7% при одновременном улучшении качества получаемой продукции.

8. Сокращение общего выхода послеспиртовой барды с высокой концентрацией сухих веществ позволяет решить актуальную проблемы экологии, последующей утилизации и упростить дальнейшую переработку вторичного продукта.

Таким образом, технология прямой отгонки спирта (ТПОС) является новым этапом в развитии технологий спиртовой промышленности, решающим ряд весьма актуальных проблем отрасли - в первую очередь утилизацию и использование послеспиртовой барды; интенсификацию процесса брожения; сокращение производственных расходов.Контрольные вопросы:

1. Какое сырье используется для производства спирта.2. Какое оборудование используется для производства спирта из зерна пшеницы.3. Преимущества новой технологии.

Литература1. Красницкий В.М., Арсеньев Д.В., Ежков А.В., Ежков А.А., Кузмичев А.В.,

Технология комплексной безотходной переработки зерна на спирт и

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


кормопродукты для сельскохозяйственных животных // Ликероводочное производство и виноделие.- 2001.- №11(23).- С. 4-5.

2. Арсеньев Д.В., Красницкий В.М., Кузмичев А.В., Ежков А.А., Ежков А.В., Пекарев В.Я. Новые технологии для спиртовой отрасли и кормового производства // Производство спирта и ликероводочных изделий.- 2001.- №4.-С. 24-25.

3. Двалишвили В.Г., Арсеньев Д.В., Ежков А.А., Кузмичев А.В. Сухая барда в комбикормах для свиней // Зооте

ЛЕКЦИЯ № 11

ГИДРОТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗЕРНА РИСА

Основной целью гидротермической обработки зерна в крупяном производстве является направленное изменение исходных технологических свойств зерна в заданном направлении для стабилизации их на оптимальном уровне.Отличительной особенностью предлагаемой нами технологии при переработке риса является использование модуля (водно-тепловой) гидротермической обработки (ГТО) риса-сырца после зерноочистительного отделения крупозавода перед его шелушением.Модуль ГТО выполняет следующие технологические операции: увлажнение риса, отлежку в бункерах, предварительный наружный подогрев, пропаривание водяным насыщенным паром и высушивание.Каждая технологическая операция вносит свою определенную долю в достижение конечного результата - производство «рисовой крупы, обработанной паром».Схема проведения процесса приведена на рисунке

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Фаза 1. Увлажнение и отволаживание способствует извлечению водой и накоплению между цветочной оболочкой и ядром водного раствора, обогащенного витаминами, ароматическими веществами, макро- и микроэлементами.Фаза 2. Пропаривание позволяет активизировать процессы извлечения полезных веществ из цветочных оболочек и поверхностных слоев ядра, начатые в первой фазе, за счет частичной конденсации пара на поверхности зерна, а также перенести растворенные полезные вещества вглубь ядра за счет действия избыточного давления пропаривания.При проникновении влаги-конденсата вглубь ядра и воздействии температуры пара и конденсата происходит клейстеризация крахмала и денатурация белков, что, в свою очередь, приводит к склеиванию внутренней трещиноватости в ядрах риса. Этому также способствует то, что в трещины более активно проникает горячий конденсат от пара.Фаза 3. Процесс высушивания зерна после пропарки кроме доведения его до необходимой влажности позволяет продлить время гидротермической обработки и завершить процессы «утрамбовки крахмала» (клейстеризации), что способствует получению более прочного зерна.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Таким образом, крупа, полученная из зерна, обработанного паром, позволяет сохранить витамины и минеральные вещества, присутствующие в верхнем слое зерна, которые по обычным технологиям теряются в результате очистки и шлифовки.Очень важно знать, что рис, обработанный паром:

Выглядит желтым, апосле приготовления становится ослепительно белым ирассыпчатым.

Крупинки риса, обработанного паром, не слипаются во время приготовления, рис становится более воздушным ирассыпчатым, чем обычное полированное зерно «белого» риса.

Такой рис сохраняет более 80% витаминов иминеральных веществ, которые обычно теряются врезультате обычных методов очистки риса - при удалении внешней оболочки иполировки.

Согласно технологической схеме обработки риса-сырца, зерно из зернохранилища норией поз.1.1 подается на увлажнитель зерна поз.13, где увлажняется до влажности 22?28%. Степень увлажнения в первую очередь зависит от сорта и трещиноватости риса-сырца. После увлажнителя через делитель поз.18 зерно поступает в бункера для отволаживания поз.14.1 и 14.2. В бункерах происходит процесс перераспределения влаги, в результате чего вызывается набухание полимеров ядра и соединение трещин. Дальнейшая тепловая обработка приводит к «склеиванию» трещин вследствие клейстеризации крахмала.Для обеспечения нормальной выгрузки зерна в нижней части бункеров установлены виброднища поз.15.1 и 15.2. Через задвижки реечные поз.16.1 и 16.2 рис-сырец винтовым конвейером поз.17 подается в норию поз.1.2, и далее в бункер предварительного подогрева зерна поз.2. Внутри бункера установлены подводящие и отводящие короба агента сушки, а в конце шахты по всей её высоте находится разгрузочная камера для вывода легковесных отходов. Агент сушки нагнетается в устройство вентилятором поз.12.3, отсасывающим из паровых сушилок по высоте шахты смесь паров влаги и воздуха, которая для дополнительного подогрева до температуры 90-100ºС нагнетается в паровые калориферы поз.8.2-8.7. Пар в калориферы подают от центральной магистрали паропровода, а отработавший конденсат через ресивер поз.4.2 и конденсатный бак поз.19 возвращают в котельную. Агент сушки с указанными параметрами нагнетается в устройство вентилятором поз.12.3 через подводящие короба, что обеспечивает его равномерное распределение по объёму шахты, за счёт чего происходит подогрев зерна до температуры 35-45ºС.Предварительно подогретое зерно загружают в пропариватель, где в зависимости от сортовых характеристик исходного риса-сырца производят пропаривание при давлении пара 0,2-0,35 МПа в течение 6-15 мин. Предварительный подогрев зерна интенсифицирует процесс пропаривания, приводит к ускорению набора заданного давления пара и снижению расхода пара на эту операцию на 12-18%. Режимы пропаривания устанавливают в зависимости от влажности зерна: чем выше влажность зерна, тем меньше значения параметров пропаривания. Установлена закономерность, что с повышением давления пара улучшаются не только технологические свойства зерна, но и потребительские достоинства крупы. Давление пара и экспозиция пропаривания являются взаимозаменяемыми параметрами по эффективности воздействия на зерно в соотношении 1:3. Одним из нежелательных моментов является возможность подачи в пропариватель перенасыщенного водяного пара из котельной, что приводит к переувлажнению зерна и ухудшению не только технологических свойств, но и к повышению энергетических затрат на сушку. Для устранения этого недостатка предлагается перед подачей в пропариватель насыщенного

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


водяного пара использовать специальный буферный сосуд очистки пара поз.4.1, проходя через который пар очищается от избытка капельной влаги.После пропаривания зерна отработавшую паро-конденсатную смесь из пропаривателя непрерывного действия сбрасывают в канализацию и исключают выброс пара в производственное помещение или в атмосферу.Пропаренное зерно из пропаривателя поступает в надсушильный бункер. В надсушильном бункере поз.6 происходит непродолжительная выдержка пропаренного зерна, предназначенная для перераспределения и выравнивания градиентов температуры и влаги внутри объёма зерна и по сечению каждой зерновки в отдельности. Перераспределение влаги и температуры в ядре зерна приводит к протеканию в нём физико-химических процессов, направленных на улучшение технологических свойств зерна. Так как из пропаривателя выходит нагретое и влажное зерно, его следует отволаживать в бункере, имеющем теплоизолированные стенки и днище. В противном случае интенсивное испарение влаги из горячего и влажного зерна вызовет значительную конденсацию влаги на стенках бункера, что затруднит истечение из него зерна.Сушка зерна является важной стадией ГТО. В паровых сушилках поз.7.1 и 7.2 зерно нагревается, испарившаяся влага уносится с агентом сушки, пронизывающим зерно. В сушилке зерно движется плотным слоем, и сушка осуществляется комбинированным кондуктивно-конвективным способом: от контакта зерна с тепловыми трубами, в которых циркулирует пар под давлением 0,3-0,6 МПа, и от агента сушки, нагнетаемого вентиляторами поз.12.1 и 12.2. Вентилятор поз.12.1 отсасывает тёплый воздух из охладительных колонок поз.10.1 и 10.2 и нагнетает в калориферы поз. 8.6 и 8.7 для дополнительного подогрева до температуры 70-1000С. Вентилятор поз.12.2 отсасывает горячий воздух от секций паровых сушилок и через калориферы поз.8.2-8.5 нагнетает в верхние секции с температурой 100-1200С.Подведённая конвективным путём теплота расходуется не только на испарение влаги, но и на подогрев её до температуры испарения, перегрев образующегося пара и нагрев самого зерна. Образующиеся водяные пары поглощаются воздухом и выводятся из сушильных шахт. Нагретый воздух, таким образом, выполняет функции не только теплоносителя, но и влагопоглотителя, поэтому его называют агентом сушки. При использовании известных сушилок, например ВС-10?49М, используется кондуктивный способ сушки, где теплота передаётся зерну от нагретой поверхности тепловых труб, в которых циркулирует пар под давлением. Это не только приводит к длительной сушке, но и не обеспечивает равномерного подвода теплоты ко всей массе зерна, требует значительных энергозатрат, так как «бросовая теплота» из сушилок не утилизируется на технологические цели.При сушке быстро высыхают оболочки, ядро теряет влагу значительно медленнее. Поэтому в процессе сушки и после неё оболочки всегда имеют более низкую влажность, чем ядро. При низкой влажности оболочки очень хрупкие, легко раскалываются и отделяются от ядра. Более влажное зерно сохраняет свою пластичность и сравнительно меньше дробится при шелушении зерна.Конструктивной особенностью применяемой нами паровой сушилки является расположение в нижней части сушилки охладительной секции. По высоте шахты сушилки в двух точках установлены коллекторы подвода агента сушки (по всей ширине шахты), который предварительно подогревают в паровых калориферах, запитанных от центральной паровой магистрали. Чистый конденсат после вышеуказанных калориферов направляется в котельную. По мере продвижения зерна по вертикальной шахте сушилки к выходу происходит удаление влаги, а на выходе из сушильной зоны зерно охлаждается в охладительных колонках. Охлаждение сопровождается дальнейшим подсушиванием

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


оболочек, и в меньшей мере - ядра, поэтому холодное зерно шелушится легче. Вместе с охлаждением зерна происходит самоиспарение влаги в объёме 1,2-1,5%. Влажность зерна после высушивания не должна превышать14,5-15%. Охлаждение просушенного зерна производят до температуры, не превышающей температуру воздуха производственного помещения на 6-80С. Высушенное зерно ленточным конвейером поз.11 подают далее на переработку в шелушильное отделение.Контрольные вопросы:1. Какое зерно риса пригодно для гидротермической обработки.2. Как производится гидротермическая обработка риса.3. Преимущества гидротермической обработки.

Литература4. Красницкий В.М., Арсеньев Д.В., Ежков А.В., Ежков А.А., Кузмичев А.В., Технология

комплексной безотходной переработки зерна на спирт и кормопродукты для сельскохозяйственных животных // Ликероводочное производство и виноделие.- 2001.- №11(23).- С. 4-5.

5. Арсеньев Д.В., Красницкий В.М., Кузмичев А.В., Ежков А.А., Ежков А.В., Пекарев В.Я. Новые технологии для спиртовой отрасли и кормового производства // Производство спирта и ликероводочных изделий.- 2001.- №4.-С. 24-25.

6. Двалишвили В.Г., Арсеньев Д.В., Ежков А.А., Кузмичев А.В. Сухая барда в комбикормах для свиней // Зооте

Лекция № 12

Новые виды технологического оборудования и технологии для их реализации

Новая технология производства пшена, гречневой, ячневой и гороховой круп по взаимозаменяемой схеме с использованием специальной конструкции моечной машины, которая имеет особое значение при наличии в зерновой массе трудноотделимой примеси (дикой редьки, ячменя, пшеницы, овса, овсюга, испорченных зерен и др.). Кроме того, моечная машина позволяет выделить минеральную примесь, не удаляемую на камнеотборочной машине, в виде песка и комочков грязи, которые растворяются в воде, а также смывать с поверхности зерна до 90% микроорганизмов. Новая конструкция моечной машины может использоваться, как для гидросепарирования зерна крупяных культур, так и пшеницы с технологической эффективностью очистки 87 - 95% и удельным расходом воды 0.40 - 0.55 м3 на 1 т зерна, а с учетом рециркуляции и использования аэротенка для очистки отработанной воды, удельный расход воды снижается на 70%. Применение моечной машины имеет важное значение при обработке маранного проса, что позволяет использовать его на пищевые цели. При этом создаются условия для выработки до 15 - 20% пшена высшего сорта. При применении разработанных нами новых схем рассевов для гречезавода производительностью 50 - 65 т/сут., предусматривается установка всего лишь 3 рассевов. При этом для улучшения качества крупы и расширения ассортимента продукции по специальной технологической схеме возможен, наряду с крупой, параллельный выпуск гречневой муки из мелких (IV-VI) фракций зерна. Нами разработаны технические условия (ТУ) на производство макаронных изделий и хлеба с введением гречневой муки в смеси с пшеничной, что не только повышает пищевую


УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


ценность, но и позволяет улучшить особенно важные для потребителя вкусовые свойства этих изделий. В технологическую схему гречезавода включены пропариватели периодического действия новой конструкции с очистителем пара от капель воды и утилизатором отработавшей теплоты, паровые сушилки, вальцедековые станки. Пропариватели периодического действия А9-БПБ, выпускаемые Калужским турбинным заводом, имеют ряд существенных недостатков, к основным из которых следует отнести: ненадежность работы пробковых затворов, что приводит к существенной утечке пара в производственное помещение и требует частой их замены или восстановления; отсутствие эффективного управления работой пропаривателя в связи с ненадежной работой системы запорной арматуры и датчиков уровня. Как показывают теплотехнические расчеты, после проведения операции пропаривания до 53% теплоты выбрасывается с отработавшим паром в атмосферу. Кроме этого, выброс отработавшего пара приводит к образованию ударной шумовой волны, захвату и выбросу в окружающую среду зерна, лузги. конденсата и т.п., что загрязняет производственную среду и нарушает требования экологии. Все эти недостатки устраняются при использовании предлагаемой нами новой конструкции пропаривателя периодического действия. Предлагаемая новая конструкция паровой сушилки (типа ВС) с комбинированным кондуктивно-конвективньм способом сушки имеет целый ряд преимуществ в сравнении с известной конструкцией ВС-10-49М. Применение комбиниро-ванного способа сушки повышает в 2.0 - 2.5 раза производительность работы сушилки, за счет утилизации отработавшей теплоты на 35 - 40% снижаются удельные энергетические затраты, обеспечивается равномерность сушки по всей зерновой массе, что приводит к выработке крупы с равномерным цветом по всей ее массе. К особенностям сушилки относится наличие встроенной в нижней секции шахты охладительной колонки, которая выполняет не только технологические функции, но и сокращает транспортные перемещения зерна после сушки. Применение в технологическом процессе новых конструкций вальцедековых станков повышает коэффициенты шелушения зерна до 63 - 72% при снижении колотого ядра в 2 раза и на 18 - 22% удельных энергозатрат в сравнении с известными станками 2-ДШС-З. При этом сроки службы рабочих органов (вальца и деки) существенно увеличиваются в связи с более эффективной системой регулировки зазора между декой и вальцом и возможностью ее изменения в трехмерном измерении. Вальцедековые станки изготавливаются разных типоразмеров и производительности, что позволяет не только более эффективно и равномерно по длине вальца загружать продукт, но и использовать электродвигатели меньшей мощности для тех фракций зерна (особенно мелких), содержание которых незначительное в общей массе зерна. Кроме этого, вальцедековые станки на приеме зерна в верхней части оснащены встроенными магнитными колонками. Обобщение данных с предприятий, работающих по данной технологии показало, что общий выход крупы достигает 71.5 - 72.5%, в том числе 1.5 - 2.0% продела, при этом количество колотого ядра в крупе не превышает 0.8 - 1.2%, содержание сорной примеси 0.05 - 0.08%, нешелушеных зерен 0.05 - 0.08%. При применении моечной машины минеральная и сорная примесь в крупе отсутствуют. Высокие показатели качества крупы достигаются также за счет использования на контроле крупы новой конструкции трехъярусной падди-машины, которая эффективно выделяет необрушеные зерна, как в гречневой крупе, так и в других видах круп (овсяной, рисовой, ячневой, пшене и др.). В проектируемых крупозаводах лузгу используют в качестве топлива для производственных котельных.





http://www.simo.com.ua/about/about.aspx?l=ru&id=4&c=10

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Также нами разработана новая конструкция пропаривателя непрерывного действия, который является одним из основных видов технологического оборудования для пропаривания трудносыпучих материалов, особенно зерна овса, риса, гороха и др. С использованием новой конструкции пропаривателя непрерывного действия разработана и реализована на многих предприятиях новая технология производства различных видов круп (ячневой, пшеничной, гороховой, овсяной и кукурузной) по взаимозаменяемой схеме. Весь этот комплекс оборудования применим также для производства толокна. Использование указанных новых видов технологического оборудования — пропаривателя непрерывного действия, паровой сушилки, падди-машины и другие особенности позволили на действующих предприятиях увеличить выход крупы на 7.0 - 11.0% и существенно улучшить ее качество, пищевую ценность и потребительские достоинства, сократить продолжительность варки в сравнении с существующей традиционной технологией. Так, например, применение пропаривателя непрерывного действия позволяет удалить из гороховой крупы характерный неприятный запах бобовых; из овсяной крупы — горький привкус, что особенно важно при производстве хлопьев; эффективное пропаривание кукурузы улучшает выделение в более чистом виде зародыша, который используется для получения масла и т.д. В существующей технологии производства рисовой крупы возможно применение разработанных видов оборудования для гидротермической обработки (ГТО) зерна риса. Пропаривание зерна риса повышает прочность ядра, что исключает его последующее дробление в процессе шелушения, шлифования, полирования и приводит к увеличению выхода крупы на 18 - 22% за счет снижения выхода дробленки, при этом существенно улучшается пищевая ценность крупы в связи с миграцией витаминов и минеральных веществ из оболочек в ядро в процессе ГТО зерна. Длительность варки крупы сокращается, каша из такой крупы имеет рассыпчатую консистенцию, высокий коэффициент привара и отбеливается в процессе варки (крупа по показателям качества аналогична поставляемой американской фирмой «Анкл-Бенс»), Использование плющильного станка новой конструкции, пропаривателя непрерывного действия, аэрофонтанной сушилки и трехъярусной падди-машины (в странах СНГ эти виды технологического оборудования не выпускается) обеспечивает полный технологический цикл производства высококачественных хлопьев (овсяных, пшеничных, ячменных, ржаных, гороховых и др.).

Технологическая линия для производства экструдированных комбикормов из зерна и соломы 50/50 производительностью до 0,350 т/ч.

Сырьё: солома, сено в рулонах (50%), зерно (тритикале, рожь, другое зерно, зерносмесь) (50%).

Экструдированные корма из соломы с зерном (50/50) – это корма нового поколения, сочетающие в себе:1. Стерильный корм;

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


2. Кальциево – белковая добавка;3. Ингибитор микотоксикозов;4. Гуминовый стимулятор роста.

Это не волшебство: в экструдере идет осахаривание соломы, лигнин из соломы выходит в виде растворимых гуминовых кислот, а известь служит катализатором осахаривания и одновременно кальциевой добавкой, кальций поступает в организм в виде солей органических кислот и усваивается по всей протяженности желудочно-кишечного тракта.

Привесы повышаются на 50-100%, . Откорм бычков на экструдате зерно с соломой 50/50 даёт привесы у бычков мясной породы до 2 кг в сутки., надои – до 5 литров на корову в пересчёте на стоимость молока высшего сорта.Время откорма бычков мясной породы (до 500 кг) при кормлении только кормами нового поколения сокращается с 1,8 года до 1,2 года. И что главное, что корма так действуют при любой культуре производства.

Порода – чёрно-пёстрая;Возраст телят – 4 месяца;Слева – обычное кормление;Справа – экструдат рожь/солома 50/50.

Разница в суточных привесах – 60-78%.

Описание продукта. Продукт, с приятным хлебным вкусом и запахом, служит основой комбикорма.

Из экструдера выходит пористый продукт, с объемной массой 140-250 г/дм³ и влажностью 7-9%. Содержание сахаров в готовом продукте составляет не менее 12%. После тепловой обработки исходного продукта улучшаются вкусовые качества корма, образуются различные ароматические вещества, значительно возрастает активность ферментов в перевариваемости кормов, а также происходит нейтрализация некоторых токсинов и гибель их продуцентов.

Наряду с термической обработкой происходят глубокие деструктивные изменения в питательных веществах. Так, крахмал расщепляется до декстринов и сахаров, протеины подвергаются денатурации. В результате такой комплексной переработки получают продукт с приятным хлебным вкусом и запахом, практически удваивается питательная ценность корма. Полученный продукт может храниться 4-6 месяцев, не теряя при этом своих вкусовых качеств.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Технология. Солома ленточным транспортёром подаётся в измельчитель ИМ-200, где измельчается до фракции 10-20 мм и подаётся в смеситель СЛ-2. Регулирование массы соломы контролируется механическими весами, на которых установлен смеситель. После того, как в смесителе находится определённое количество соломы, подачу её в измельчитель прекращаем. Открываем заслонку в накопительном бункере над измельчителем, в котором находится зерно, зерносмесь. Аналогично загружаем в смеситель данное сырьё. Смешивание компонентов в смесителе начинается ещё в начале цикла загрузки зерна в измельчитель. Смешивание компонентов происходит за счёт вращающихся лопастей в течение 15-20мин. Качество смеси до 98%. Далее смесь выгружается через выгрузной патрубок смесителя при включенном двигателе. Полученная смесь подаётся ленточно-скребковым транспортёром в приёмный бункер экструдера с ворошителем. Зерно перерабатывают в экструдере под давлением 40 - 60 атмосфер и температуре 110-170 С0, вследствие данной комплексной обработки зерна, из экструдера выходит вспученный пористый продукт в виде жгута (стренг). При выходе из экструдера стренг мельчится отсекателем стренга на хлопья диаметром до 30 мм., которые попадая на ленточно-скребковый транспортёр, направляются в склад готовой продукции.

Перечень основного оборудования для производства экструдированных кормов производительностью до 350 кг/ч.

№ п/п Наименование Мощность, кВт1 Ленточный транспортёр L=2м 0,752 Шнековый транспортёр ТШ-1, L=4м 33 Накопительный бункер над измельчителем V=1м³ 04 Измельчитель ИМ-200 225 Циклон 0

6 Циклон с шлюзовым затвором и пылевым бункером, воздухопроводы

0

7 Ленточно-скребковый транспортёр (закрытый) L=4м 0,758 Смеситель 2-х шнековый 119 Весы механические 010 Ленточно-скребковый транспортёр (закрытый) L=6м 0,7511 Накопительный бункер экструдера с ворошителем V=1,2м³ 3

12 Экструдер ЭТР-500/30КС (кольцевая фильера, отсекатель стренга) 31,55

13 Ленточно-скребковый транспортёр (закрытый) L=6м 0,75 Итого: 73,55

Производственное помещение. Производственный процесс требует наличия площадей для размещения оборудования и складирования готовой продукции и хранения запасов сырья. Высота помещения должна быть не менее 5 метров, площадь, занимаемая непосредственно основным оборудованием – 120 кв.м. Площадь помещения со складом материала и складом готовой продукции - от 200 кв.м. Производственные помещения должны быть отапливаемыми (не ниже +5º С).

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Технологическая линия для производства экструдированных комбикормов производительностью до 1 т/ч.

Экструдированные корма из соломы с зерном (50/50) – это корма нового поколения, сочетающие в себе:1. Стерильный корм;2. Кальциево – белковая добавка;3. Ингибитор микотоксикозов;4. Гуминовый стимулятор роста.

Это не волшебство: в экструдере идет осахаривание соломы, лигнин из соломы выходит в виде растворимых гуминовых кислот, а известь служит катализатором осахаривания и одновременно кальциевой добавкой, кальций поступает в организм в виде солей органических кислот и усваивается по всей протяженности желудочно-кишечного тракта.

Привесы повышаются на 50-100%, . Откорм бычков на экструдате зерно с соломой 50/50 даёт привесы у бычков мясной породы до 2 кг в сутки., надои – до 5 литров на корову в пересчёте на стоимость молока высшего сорта.

Время откорма бычков мясной породы (до 500 кг) при кормлении только кормами нового поколения сокращается с 1,8 года до 1,2 года. И что главное, что корма так действуют при любой культуре производства.

Порода – чёрно-пёстрая;Возраст телят – 4 месяца;Слева – обычное кормление;Справа – экструдат рожь/солома 50/50.

Разница в суточных привесах – 60-78%.

Описание продукта. Продукт, с приятным хлебным вкусом и запахом, служит основой комбикорма. Из экструдера выходит пористый продукт, с объемной массой 140-250 г/дм³ и влажностью 7-9%. Содержание сахаров в готовом продукте составляет не менее 12%. После тепловой обработки исходного продукта улучшаются вкусовые качества корма, образуются различные ароматические вещества, значительно возрастает активность

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


ферментов в перевариваемости кормов, а также происходит нейтрализация некоторых токсинов и гибель их продуцентов. Наряду с термической обработкой происходят глубокие деструктивные изменения в питательных веществах. Так, крахмал расщепляется до декстринов и сахаров, протеины подвергаются денатурации. В результате такой комплексной переработки получают продукт с приятным хлебным вкусом и запахом, практически удваивается питательная ценность корма. Полученный продукт может храниться 4-6 месяцев, не теряя при этом своих вкусовых качеств.

Сырьё: зерно, зерносмесь – 50%, солома, сено – 50%

Технология. Подаем рулон в бункер измельчителя ИРС-800. Подача может осуществляться гидравлической задней крышкой, ленточным транспортером, эстакадой и др. механизмами, подобранными под конкретного потребителя и оговоренными в договоре. Рулон ложится на транспортер измельчителя, который постоянно прижимает его к ротору. Ротор имеет сменные ножи, с помощью которых происходит резка и подача материала далее в швырялку. Из швырялки выходит продукт сечкой 100-300 мм. В зоне измельчения расположены ротор и противорежущие пластины, которые помимо измельчения удерживают рулон в плоскости резанья. По измельчению рулона оператор останавливает работу измельчителя, подает новый рулон в бункер на транспортер и процесс начинается снова. Вся зона швырялки закрыта кожухом, выход из которого стыкуется с дополнительным оборудованием (дробилками ИМ-200) для дальнейшего доизмельчения. В дробилках происходит дополнительное измельчение соломы фракции до 10 мм (зависит от диаметра решета). Готовый продукт транспортируется в смеситель СЛ-2. Регулирование массы соломы в смесителе контролируется механическими весами, на которых установлен смеситель. После того, как в смесителе находится определённое количество соломы, подачу её в измельчитель прекращаем. Открываем заслонку в накопительном бункере над измельчителем, в котором находится зерно, зерносмесь. Аналогично загружаем в смеситель данное сырьё. Смешивание компонентов в смесителе начинается ещё в начале цикла загрузки зерна в измельчитель. Смешивание компонентов происходит за счёт вращающихся лопастей в течение 15-20мин. Качество смеси до 98%. Далее смесь выгружается через выгрузной патрубок смесителя при включенном двигателе. Полученная смесь подаётся ленточно-скребковым транспортёром в приёмный бункер экструдера с ворошителем. Зерно перерабатывают в экструдере под давлением 40 - 60 атмосфер и температуре 110-170 С0, вследствие данной комплексной обработки зерна, из экструдера выходит вспученный пористый продукт в виде жгута (стренг). При экструзионной переработке зерна и зерноотходов, половина работы желудка животного выполняется экструдером и поэтому энергия корма целиком идет на строительство организма животного, эффективность кормления возрастает на 50%. Белок и крахмал зерна переходит в более доступную для организма животных форму. Сложные

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


структуры белков и углеводов распадаются на более простые, клетчатка - на вторичный сахар, крахмал – до простых сахаров. За короткое время обработки сырья белок не успевает коагулировать, то есть сохраняются витамины и питательные свойства полученного корма, а бактерии, инфекционные палочки и грибки, уничтожаются. Крахмал частично переходит в сахарозу. Токсичные материалы разлагаются на неактивные и перестают быть опасными. Улучшаются вкусовые качества корма (приятный хлебный вкус и запах). При выходе из экструдера стренг мельчится отсекателем стренга на хлопья диаметром до 30 мм., которые попадая на ленточно-скребковый транспортёр, направляются в склад готовой продукции.

Перечень основного оборудования для производства комбикормов из зерна и соломы 50/50 производительностью до 0,5 т/ч..

№ п/п Наименование Мощность, кВт1 ИРС-800 162 Дробилка ИМ-200 223 Шнековый транспортёр ТШ-1, L=4м 2,24 Накопительный бункер над измельчителем V=1м³ 05 Циклон 0

6 Циклон с шлюзовым затвором и пылевым бункером, воздухопроводы

0

7 Ленточно-скребковый транспортёр (закрытый) L=4м 0,758 Смеситель 2-х шнековый 119 Весы механические 010 Ленточно-скребковый транспортёр (закрытый) L=4м 0,7511 Накопительный бункер экструдера с ворошителем V=1,2м³ 3



14 Ленточно-скребковый транспортёр (закрытый) L=6м 0,75 Итого: 149,95

Производственное помещение. Производственный процесс требует наличия площадей для размещения оборудования и складирования готовой продукции и хранения запасов сырья. Высота помещения должна быть от 4 метров, площадь, занимаемая непосредственно основным оборудованием - 160 кв.м (без учета технологических проемов и проездов). Площадь помещения со складом материала и складом готовой продукции - от 250 кв.м. Производственные помещения должны быть отапливаемыми (не ниже +5º С).

Технологическая мини-линия для производства экструдированных комбикормов для рыб, птиц, кроликов, свиней производительностью до 100 кг/ч.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Сырьё: зерно (тритикале, рожь, пшеница, зерносмесь).

Описание продукта. Однородная масса, измельченная до состояния крупки; гранулы размером 3-8 мм.

Продукт, с приятным хлебным вкусом и запахом, служит основой комбикорма.

Из экструдера выходит пористый продукт, с объемной массой 140-250 г/дмм³ и влажностью 7-9%. Содержание сахаров в готовом продукте составляет не менее 12%.

После тепловой обработки исходного продукта улучшаются вкусовые качества корма, образуются различные ароматические вещества, значительно возрастает активность ферментов в перевариваемости кормов, а также происходит нейтрализация некоторых токсинов и гибель их продуцентов.

Наряду с термической обработкой происходят глубокие деструктивные изменения в питательных веществах. Так, крахмал расщепляется до декстринов и сахаров, протеины подвергаются денатурации. В результате такой комплексной переработки получают продукт с приятным хлебным вкусом и запахом, практически удваивается питательная ценность корма. Полученный продукт может храниться 4-6 месяцев, не теряя при этом своих вкусовых качеств.

Технология. Шнековой подачей зерно подается в смеситель, где в течение 2-3 минут происходит перемешивание смеси с необходимыми минералами и витаминами до однородного состояния. Далее сбалансированная смесь также шнековым транспотрртёром подается в бункер экструдера, а затем дозировано в экструдер, где под давлением 2-4 МПА и t=120°С «взрывается». Наряду с термической обработкой происходит глубокое изменение в питательных веществах. Крахмал расщепляется до декстринов и сахаров. Взорванная смесь выходит из экструдера в виде непрерывного жгута и сразу измельчается до фракции не более 30-70 мм (крупка, мука), далее продукт пакуется в тару или идёт непосредственно на корм животным.

Перечень основного оборудования для производства комбикормов производительностью до 100 кг/ч.

№ п/п Наименование Мощность, кВт1 Шнековый транспортёр ТШ-1, L=4м 2,22 Смеситель СЛ-2 11

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


3 Шнековый транспортёр ТШ-1, L=4м 2,24 Накопительный бункер над экструдером 05 Экструдер ЭТР-100/11-К 116 Отсекатель стренга 0,55 Итого: 26,95

Производственное помещение. Производственный процесс требует наличия площадей для размещения оборудования и складирования готовой продукции и хранения запасов сырья. Высота помещения должна быть от 3 метров, площадь, занимаемая непосредственно основным оборудованием - 20 кв.м. Площадь помещения со складом материала и складом готовой продукции - от 40 кв.м. Производственные помещения должны быть отапливаемыми (не ниже +5º С).

Энерго- и ресурсосберегающие технологии термовакуумной сушки дисперсных материалов

Сушение влажного материала представляет собой перенесение влаги из внутренних пластов материала к его поверхности и удаление этой влаги с поверхности в окружающую среду. Теплофизические процессы переноса энергии и массы вещества являются важнейшими физическими основами технологий сушения дисперсных материалов. С целью повышения надежности и экономичности сушильных установок изучена теплоэнергетика процессов, которые используются в сушильных установках для получения высококачественных высушенных материалов.Исследования проводились на актуальных для народного хозяйства Украины примерах вакуумного сушения зерна, дерева, крупногабаритных керамических изделий, а также гидроксида циркония Zr(OH)4 с целью получения из него диоксида циркония ZrO2. Исследование показали, что для каждого вида продукта нужно разрабатывать специфические условия сушения и оснащение (в частности, нагревательные элементы сушильных установок), что обеспечивает высокое качество конечного продукта. Сушка зерна При сушении зерна использовалось два режима. Сушение фуражного зерна

происходит при температуре до 70°C, а семенного зерна - при температуре не выше 50°C, при этом время сушения увеличивается.Эксперименты показали, что зависимость между коэффициентом диффузии влаги в зерне пшеницы, его влагосодержанием и температурой может быть представленная в виде

,

где T – температура в вакуумной камере; u – относительная влажность (массовая доля Н 2O). Для ряда материалов – зерно, керамики, Zr(OH)4 – найдены коэффициенты A, B, C, k.

Максимальная допустимая температура нагревания зерна определяется термостойкостью его белкового содержимого и зависит от первоначальных свойств клейковины. Зерно быстро нагревается до предельно допустимой температуры, но медленно отдает влагу. Для сушения зерна нужно применять осциллирующий режим сушения, когда после нагрева зерно подвергают промежуточному охлаждению, а потом цикл сушения повторяется. Такой режим сушения сохраняет питательные вещества в зерне, и оно остается жизнеспособным (Рисунок 1). При повышении

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


температуры сушения (см. Рисунок 1(б)) жизнеспособные клетки зерна гибнут, и зерно может использоваться лишь как фуражное.

Рисунок 1 – Микроструктура зерна, высушенного при температуре T = 50°С (а) и T = 70°С (б)

ЗСК «Барс» - это зерносушильный комплекс (стационарный или самопередвижной), предназначенный для сушки зерна различного типа культур (см. ниже) без ограничения исходной влажности. При этом с увеличением исходной влажности зерна улучшаются экономические показатели процесса сушки. ЗСК «Барс» работает на открытых токах или в складских помещениях во всех климатических зонах страны. Подача зерна в самопередвижном исполнении осуществляется скребковым транспортером самостоятельно из бурта с последующей выгрузкой просушенного (разогретого) зерна в бурт. Охлаждение зерна производится в самопередвижном бункере-аэраторе с загрузочным скребковым транспортером, который осуществляет выгрузку зерна в бурт или автотранспорт. Зерносушильный комплекс комплектуется двумя самопередвижными аэраторами. Бункер–аэратор является самостоятельным агрегатом, предназначенным для удаления очаговых увлажнений зерна и вентилирования зерна на токах, в складских помещениях во избежание самосогревания зерна. Производительность аэратора 25-30 т/ч. При вентилировании зерна в аэраторе происходит уменьшение влажности зерна до 2%. Обработка зерна в ЗСК «БАРС» является высокоэффективным способом борьбы с вредителями зерна!

ПРЕИМУЩЕСТВА ЗСК "БАРС"(в сравнении с предлагаемой на рынке зерносушильной техникой)

Низкая себестоимость сушки (в 2-3 раза ниже, чем у предлагаемых на рынке отечественных и импортных шахтных сушилок)

Конструктивные особенности сушилки не требуют затрат топлива в период "отлежки" зерна в нагретом состоянии (период переноса влаги из центра зерновки к ее периферии)

Наличие самопередвижного варианта с работой из бурта

ЗСК "БАРС" не имеет аналогов в мире. Является самопередвижным с электроприводом хода, с устройством загрузки из бурта и выгрузкой в бурт или автомобиль.

Возможность сушки без ограничения исходной влажности

Конструктивные особенности сушилки исключают налипание продукта сушки и примесей на рабочие

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


(чем больше исходная влажность, тем выше экономические показатели)

поверхности сушильного модуля. Наличие большего количества свободной влаги в зерновке требует меньших затрат тепловой энергии на удаление влаги.

Высокая равномерность сушки Активное перемешивание зерна в процессе сушки приводит к усреднению влажности зерна

Процесс сушки является эффективной мерой борьбы с зараженностью зерна

Т.к. нагрев зерна происходит скоротечно при высоких температурах теплового агента, это обеспечивает полную гибель вредителей во всех формах развития, чего невозможно добиться в шахтных сушилках.

Возможен нагрев зерна до больших температур без ухудшения качества зерна

В существующих шахтных сушилках нагрев зерна происходит неравномерно, поэтому во избежание перегрева максимально нагреваемого зерна, приходится уменьшать среднюю температуру зерна, что приводит к уменьшению влагосъема за один проход зерна.

Возможность привязки стационарного варианта к уже существующим конструкциям

При установке стационарного варианта ЗСК "БАРС" специалисты ООО "Кумир" изучают имеющиеся коммуникации, выдают рекомендации по их реконструкции и модернизации и, в короткие сроки, производят монтаж и пуско-наладку оборудования, и обучение персонала.

Модульность комплексаЗСК "БАРС" имеет модульную конструкцию. Предусмотрена установка зерносушильных комплексов производительностью до 120 и более т/ч.

Возможность сушки семенного материала без уменьшения производительности сушилки

В ЗСК "БАРС" предусмотрен широкий диапазон регулировки температуры теплового агента и времени нахождения продукта сушки в нагретом состоянии, поэтому при сушке семенного материала происходит не уменьшение, а увеличение производительности сушилки.

Переход с культуры на культуру в течение 1-го часа.

Процесс сушки происходит "в потоке", период освобождения сушилки от продукта сушки не превышает 10 мин, зачистки - 30 мин, прогрева сушильного модуля - 5 мин, поэтому переход с культуры на культуру происходит в течение 1 часа.

Возможность сушки широкой гаммы продуктов

Широкий диапазон настроек и регулировок процесса сушки.

Прошла испытания Ростовской МИС

ЗСК "БАРС" в 2006 году прошел испытания Ростовской МИС, показаны результаты работы, подтверждающие заявленные в паспортных данных. ЗСК рекомендован для широкого использования в АПК.

Большая суточная Процесс сушки происходит "в потоке", нет потерь

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


производительность. рабочего времени на загрузку выгрузку продукции и разогрев сушилки.

Наличие блокировок, повышающих безопасность процесса сушки

Установлены необходимые блокировки, предупреждающие возгорание и поломку сушилки из-за ошибочных действий обслуживающего персонала.

Повышенная пожаробезопасность

Сушильный модуль не имеет в своей конструкции горючих материалов, количество зерна, находящегося в сушилке не превышает 500 кг, предусмотрены блокировки, отключающие горелку в случае выхода из строя рабочих агрегатов сушилки.

Простота конструкции и монтажа Монтаж и пуско-наладка сушильных модулей выполняется в течение 3-4 дней.

Наличие гарантийных обязательств, сервисного обслуживания

ООО "Кумир" несет гарантийные обязательства на поставляемое оборудование в течение 12 месяцев, выполняет сервисное обслуживание.

Предлагаем комплексные решения послеуборочной обработки зерна

ООО "Кумир" имеет 10-летний опыт работы в сфере послеуборочной обработки зерна, является производителем различного рода транспортеров, норий, запчастей, ведет анализ работы оборудования для послеуборочной обработки зерна, выпускаемых отечественными и зарубежными производителями, предлагает оптимальные решения при строительстве и реконструкции комплексов.

Малые габаритные размеры. Возможность доставки автотранспортом.

Невысокая цена при большой реальной производительности, быстрая окупаемость оборудования

Себестоимость процесса сушки сопоставима со стоимостью доставки зерна на элеватор. Анализ эксплуатации ЗСК "БАРС" в хозяйствах показывает, что при условии работы сушилки в режиме 20 часов в сутки, она окупается в течение 25-48 дней, а при условии осуществления ранней уборки колосовых при влажности 25-30% с последующей сушкой продукции - в течение 20 дней, при возможности иметь меньший комбайновый парк и уменьшении потерь продукции в результате естественного осыпания по количеству, и потерь качества продукции в результате оттока пластических масс зерна, вымывания клейковины зерна осадками повреждения зерна вредителями.

Возможность работы на открытых площадках, крытых токах возможность быстрого перемещения с тока на ток (самопередвижной вариант).

Это один из редких случаев, когда "Гора" идет к "Магомеду", и единственный, когда сушилка идет к зерну.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА ЗСК "БАРС"Показатели при сушке пшеницы

Расход топлива, 1т/%

Расход эл. энергии, кВт на 1т/%

Себестоимость 1т/%, руб.

Потребное кол-во топлива для просушки 1 план.т.

Потребное кол-во топлива для просушки 300 пл.т. (суточная производит. БАРС)

Диз. топливо (кг)

Газ, м3

Диз. топливо(кг)

Газ,м3 Диз. топливо (кг)

Газ,м3 Диз. топливо (кг)

Газ,м3

"БАРС", (Россия) "КУМИР" 0,3-0,6 0,3-

0,7 0,55 7 1,8 2,7 3 810 900

Р1-СГ/Ж30Р, (Россия-Германия) "Мельинвест"

1,3 1,4 0,63 20,8 5 7,8 8,4 2340 2400

С-30, (Россия) "Агропром- техника"

1,4 2 0,69 22,4 7,2 8,4 12 2400 3600

СК-20, (Россия) "Брянск-Агромаш"

1,2 1,4 0,62 19,2 5 7,2 8,4 2160 2400

DP-4530-40, (США) "DELUX" 1,2 1,2 0,4 19,2 5 7,2 7,2 2160 2160

СЗК-30, (Россия) "САД" 1 1,4 0,6 15,2 3,16 НД 8,4 НД 2400

ДСП-50, (Украина) 1,2 1,5 0,4 19,2 5,4 7,2 9 2160 2700

SD-16 AG-PROEKT, (Польша)

1,3 НД НД 20,8 НД 7,8 НД 2340 НД

МЕХА, (США) 1,2 НД НД 20,8 НД 7,2 НД 2160 НД АВГ, (США-Германия) 1,2 НД НД 20,8 НД 7,2 НД 2160 НД

ARA S-628, (Польша) 1,2-1,5 НД НД 20,8-24 НД 7,2-9 НД 2160-

2700 НД

RIELA, (Германия) 1,2 НД НД 20,8 НД 7,2 НД 2160 НД

АЕС, (Дания-США) 1,2 НД НД 20,8 НД 7,2 НД 2160 НД

ПЕТКУС, (Германия) 1,4 НД НД 22,4 НД НД 8,4 НД 2400

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Вывод: по критерию цена/окупаемость "Барс" имеет 2-3 кратное преимущество перед традиционными моделями при сушке базовой культуры (продовольственная пшеница), свежеубранного зерна, кукурузы, подсолнечника, риса, сои, рапса.

ОКУПАЕМОСТЬ "БАРС"Окупаемость "БАРС" в режиме просушки

Культура

Средняя цена просушки 1т/% на элеваторах, руб.

Себестоимость 1т/% "БАРС" с накладными расходами, руб.

Доход с 1 т/% на пл.т, руб

Суточный доход (20 часов), тыс. руб.

Срок окупаемости, дней

Пшеница 35,5 10 25,5/153 45,9 48Подсолнечник 65 15 50/300 90 25Кукуруза 57,5 10 47,5/285 85,5 26Рис 80 15 66/264 79,2 28

Применение технологии ранней уборки дает увеличение урожайности пшеницы на 3-10 ц/га и повышение качества пшеницы на 10% (за счет уменьшения потерь при осыпании и уменьшения оттока пластических масс зерна), уменьшает риск потери качества зерна за счет "вымывания" клейковины осадками.

Таким образом, 1га х (0,5т увеличения урожайности) х 4000 руб.= 2000 руб/га дополнительной прибыли. 1 ЗСК "БАРС" при производительности 300 т/сутки в течение 10 дней обеспечивает просушку пшеницы при урожайности 50 ц/га на площади 600га.

Окупаемость "БАРС" в режиме обеспечения технологии ранней уборки

Культура

Стоимость дополнительного урожая, в руб. до кондиции тонны

Затраты на просушку 1 пл. т, руб.

Затраты на просушку урожая, тыс. руб.

Прибыль, тыc. руб.

Сроки окупаемости, дней

Пшеница 600га х 2000 = 1200000 60 180 1020 22

Вывод: Система "БАРС" в режиме просушки окупается в зависимости от просушиваемых культур за 25-48 дней, а в режиме обеспечения технологии ранней уборки за 22 дня.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗСК "БАРС"

Назначение изделияСушка зерна колосовых, бобовых, масличных и крупяных культур, семян трав и других сыпучих материалов.

Тип сушилки Самопередвижная, каскадно-конвейерная непрерывного действия с двумя вертикальными барабанами сушильного модуля и бункером-

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


аэратором

Конструктивная масса в тоннах, не более 6,5

Плановая производительность (по пшенице), пл.т/ч (за час основного времени в зависимости от влажности и назначения культуры)

до 10

Установочная мощность приводов вентиляторов, сушильных барабанов, транспортеров, хода, теплогенератора, кВт

Модуль–35 Аэратор–20

Напряжение тока в электросети, В 380

Теплопроизводительность (регулируется) жидкостного теплогенератора ТЖ-0,6 , кВт

600 (паспорт и инструкции прилагаются)

Отклонение влажности зерна на выходе из сушилки, % ұ 1

Расход дизельного топлива на плановую производительность агрегата, кг 25-50

Удельный расход дизтопливал / тонна продуктал / тонна продукта / % снимаемой влажности

В зависимости от вида культуры и Т°С воздуха1,7-3,30,33-0,6

Себестоимость процесса сушки (на 01.04.09г., учитываются только затраты на топливо и электроэнергию) руб/т продукта/% снимаемой влажности

8-14 руб.

Плановое снижение влажности за один проход зерна пшеницы, % до 5

Масса сорной примеси в зерне не должна превышать, % (в том числе соломинистых частиц длиной до 50 мм)

3,0 (возможна просушка влажного бункерного сбора)

Дробление зерна в камере не более, % 0,25

Зерновая вместимость самопередвижного бункера-аэратора, кг 8 000

Количество рабочих, необходимых для обслуживания и управления 1 оператор и 1 рабочий

Коэффициент технической готовности сушилки, не менее 0,96

Габаритные размеры в мм, не более:высота ширина, без подборщика зернадлина от линии подбора зерна до точки

4 3203006 600

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


выгрузки Вышеуказанные технические сведения в соответствии с общепринятыми стандартами приведены для пшеницы при понижении влажности зерна с 20% до 14% (температура окружающего воздуха от 20°, влажность воздуха – до 80%). При сушке других культур, а также при начальной влажности, отличающейся от плановой, показатели корректируются. Контрольные вопросы:1. Какое технологическое оборудование используется для сушки зерна.2. Преимущество и недостатки нового оборудования для сушки зерна.3. Экономическая эффективность нового оборудования.


ЛЕКЦИЯ № 13

Переработка зерна в зерновые хлопья и крупы, не требующие варки

Каждое предприятие выполнено по нетиповому проекту, в различных существующих зданиях, с использованием различных технологических схем и технологического оборудования. Так специалистами «АГРО-СИМО-МАШБУД» разработаны более 15 видов оборудования различных типоразмеров, а именно: моечная машина, установка для очистки сточных вод, сушилка для отходов, два типа вальцедековых станков, пропариватель непрерывного действия двух модификаций, пропариватель периодического действия четырех модификаций, паровая сушилка, аспирационная колонка, варочный аппарат, плющильные станки с охлаждением и без охлаждения вальцов, аэровибрационная сушилка для крупы и хлопьев, фильтра для очистки запыленного воздуха различной производительности, применение пневмотранспорта на гречезаводах для транспортирования 4-5 фракции, при незначительном увеличении продела (до 3%). Оборудование закупают Молдавия, Россия, Белоруссия, страны Балтики. Одним из прогрессивных технологических приемов является мойка зерна перед пропариванием. Использование моечной машины, разработанной НПО «АГРО-СИМО-МАШБУД» позволяет выделять трудноотделимые примеси, легковесное и испорченное зерно, удалять головню, спорынью, картофельную и сенную палочки, микроорганизмы. Разработано оборудование для очистки сточных вод, что дает возможность рециркулировать до 60% сточной воды в производство. Гидротермическая обработка зерна выполняется на пропаривателях периодического и непрерывного действия, конструкции которых разработаны «АГРО-СИМО-МАШБУД», при различных режимах обработки крупяных культур. Параметрический ряд пропаривателей: 0.25, 0.3, 0.5, 1.0 м3. Эти пропариватели снабжены затворами, которые предотвращают выброс пара в производственное помещение, величина давления пара в пропаривателе сохраняется без














УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


изменения в процессе обработки в нем зерна, при этом обеспечивается равномерность обработки зерна по всему объему пропаривателя. Конструкция паровой сушилки с комбинированным кондуктивно-конвективным способом сушки позволяет увеличить производительность в 2 раза по сравнению с аналогичной сушилкой ВС-10-49М. Также снижаются удельные энергетические затраты на 35%, при этом обеспечивается равномерность сушки зерна. Применение вальцедековых станков СГР-400 и СГР-600 позволяет повысить коэффициенты шелушения зерна до 63 - 72% при снижении количества колотого ядра в 2 раза. Удельные энергозатраты уменьшаются на 25 - 35% по сравнению со станками 2ДШС-3. Специально разработанные схемы рассевов позволяют эффективно выполнять процессы фракционирования гречихи и сортировки продуктов шелушения при максимально ограниченном их количестве. Так на гречезаводах производительностью 55 т/сут, это Трикратский КХП, гречезавод фирмы «Подольский Смак», г. Хмельницкий и Курский гречезавод использовано всего 3 рассева РК-4. Расширена возможность применения взаимозаменяемых схем по производству ячневой, перловой, пшеничной, кукурузной и гороховой круп. Это позволяет эффективнее использовать технологическое оборудование, увеличить его загрузку в течении года, расширить ассортимент выпускаемой продукции. Особо стоит отметить, что применение процессов гидротермической обработки зерна при производстве вышеперечисленных круп позволяет увеличить их выход на 6 - 8%, и значительно улучшить потребительские достоинства - вкус, аромат, рассыпчатость и др. Для выполнения операций ГТО в универсальных крупоцехах, мы используем пропариватель непрерывного действия и паровые сушилки. Одной из важных разработок является производство гречневой крупы и одновременно гречневой муки, что дает возможность использовать муку в детском питании, производстве макарон и хлебных изделий. Гречневая мука производится из 4,5 и 6 фракций гречки. Как известно, гречневая крупа не имеет ГОСТ на высший сорт. Предложенная нами технология позволяет получать гречневую крупу с общим выходом до 73% и с качеством в 3-4 раза превосходящем требования ГОСТа. В настоящее время выработались перспективные направления развития производства крупы и муки. В частности более глубокая переработка круп в хлопья и крупы, не требующие варки. Разработаны и внедряются различные схемы таких производств. Согласно традиционной технологии в производстве хлопьев используются крупы высшего и первого сорта, первого и второго номеров крупности. Однако, более перспективным и экономически целесообразным является выработка хлопьев из шелушенного ядра прошедшего гидротермическую обработку. Такая технология значительно увеличивает выход готовой продукции (хлопьев) по отношению к исходному зерну, поскольку исключает все потери при переработке зерна в крупу, а также использует невостребованные традиционной технологией третий-пятые номера крупности. Очень важным является то, что в шелушенного ядре сохраняется алейроновый слой, а также часть семенной оболочки и зародыша, содержащих в своем составе витамины, минеральные и др. биологически активные вещества. Это позволяет вырабатывать хлопья повышенной пищевой ценности. Применение предлагаемой схемы позволяет увеличить выход хлопьев практически почти до теоретического содержания ядра. Применение технологического приема, который заключается в двукратном пропаривании (сначала не шелушенного зерна, а затем шелушенного ядра) с последующей обработкой в варочно-обжарочном аппарате, позволяет вырабатывать зерновые хлопья и крупы не требующие варки.









УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Зерновые хлопья вырабатывают из гречневой, рисовой, ячменной, овсяной, пшеничной, гороховой и др. видов круп. Предварительно крупу подвергают (ГТО) гидротермической обработке (увлажнению, отволаживанию, пропариванию, сушке и т,д,) для повышения вязкости и придания ей пластических свойств. Способствует этому денатурация белка, клейстеризация крахмала и особенно образование декстринов в результате нагрева продукта до 68 - 78°C в пропаривателе. Вследствие такой обработки улучшается пищевая ценность и потребительские свойств а продукта, время варки плющенных круп составляет 3 - 10 мин, при этом степень денатурации белка и клейстеризации крахмала оказывает существенное влияние на усвояемость плющенных круп и хлопьев. При производстве хлопьев применяют более жесткие режимы ГТО. Плющение крупы при производстве плющеных круп и хлопьев осуществляют на вальцовом станке с гладкими и рифлеными вальцами или на плющильных станках. Эта операция оказывает одно из решающих влияний на качество хлопьев, особенно для производства очень ценных тонколепестковых хлопьев. Использование вальцовых станков для производства хлопьев позволяет достичь стабильности режимов плющения, что не обеспечивает заданный выход крупной фракции хлопьев. В настоящее время на Украине, а также в странах СНГ не производят плющильные станки. Нами разработаны новые конструкции плющильных станков, промышленный выпуск которых налажен на Бердичевском станкостроительном заводе. Производственная проверка показала высокую эффективность плющения, как при производстве плющеных круп, так и хлопьев. Особенностью плющильного станка является возможность регулировать величины зазора между вальцами в широком диапазоне от 0.1 до 1.0 мм, где высокое качество плющения обеспечивается большим диаметром вальцов и относительно большим удельным давлением на продукт при плющении (более 25 мПа). Новая конструкция пропаривателя непрерывного действия отвечает вышеуказанным требованиям, который может использоваться, как для пропаривания любых видов зерна, в том числе и трудносыпучих материалов, так и крупы для ее плющения и производства зерновых хлопьев. Производительность предлагаемого пропаривателя непрерывного действия составляет 1.0 - 6.0 т/ч, который оснащен утилизатором отработавшей теплоты на технологические цели и устройством стабильного поддержания давления пара в рабочей зоне в пределах 0.03 - 0.25 МПа. Используя технологические возможности пропаривателя - широкий диапазон регулирования его производительности (1 - 6 т/ч) и наличие избыточного давления пара, появляется возможность управлять изменением технологических и физико-химических свойств получаемого продукта — степенью денатурации белка и гидролиза крахмала. А, при необходимости, возможно, доводить получаемый продукт до полной готовности. Такой вариант возможен при двойной гидротермической обработке, вначале зерна, а затем ядра или крупы. После пропаривания и плющения важным этапом является сушка, особенно это относится к хлопьям. Режимы сушки (температура агента сушки, длительность и скорость подачи агента сушки) оказывают одно из решающих влияний на прочность хлопьев, их крошимость и выход целой крупной фракции. Для сушки хлопьев нами разработана новая аэровибрационная конвективная сушилка. В настоящее время сушилка прошла производственные испытания и рекомендована к серийному производству. Ее отличительной особенностью есть простота регулирования и настройки. В сравнении с сушилкой фирмы «Бюллер», в которой один и тот же поток воздуха одновременно выполняет 3 функции и как агент сушки и как аэратор по созданию кипящего слоя хлопьев и как транспортный агент.






УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Все это создает определенные неудобства. Таким образом, на сегодняшний день НПО «АГРО-СИМО-МАШБУД» предлагает полный комплект промышленного оборудования и технологии для переработки всех видов зерна в крупы, хлопья и крупы не требующие варки. Очень важным моментом для Заказчика, который следует отметить, особенно это то, что все работы наше объединение выполняет под ключ: проектирование, изготовление оборудования, монтаж, пуско-наладка. Естественно и вся ответственность ложится на одно лицо. Гарантией качества наших работ являются действующие заводы работающие на всей территории СНГ, где их продукция признана одной из лучших и экспортируется в Канаду, США, Германию, Израиль, Голландию. В Украине это сегодня уже признанные торговые марки такие как «Благо», Трикратский КХП, «Подольский Смак», г. Хмельницкий, «Озерянка», г. Житомир и др. Сама же продукция НПО «АГРО-СИМО-МАШБУД» отмечена знаком качества «Вища проба».Контрольные вопросы:

1. Какое оборудование используется для производства крупы не требующей варки.2. Как меняется химический состав круп.3. Преимущества новой технологии.


ЛЕКЦИЯ № 14

Хранение зерна в полиэтиленовых рукавах

Многослойные полиэтиленовые мешки - особый, новый для Европы вид хранения зерна. В сегодняшних условиях этот метод является успешной альтернативой силосным зернохранилищам (прежде всего из-за минимальных предварительных затрат) и отжившим свой век складам.Технология хранения зерна в полиэтиленовых мешках появилась около 20 лет назад в Канаде и Северной Америке, но развитие получила в Аргентине.

http://simo.com.ua/clients.shtml

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Зерно в полиэтиленовых мешках хранится длительный период. При герметичной упаковке качественного, нормальной влажности зерна условия хранения практически идеальны: в течение первых 2-х недель насекомые, вредители и грибки деактивируются, поскольку нет условий для роста популяции вредных организмов. Соответственно, зерно не надо обрабатывать инсектицидами. Кроме того, технология позволяет отправлять на хранение зерно с несколько завышенной влажностью, чем при традиционной системе хранения.

Наша компания является официальным представителем аргентинской компании PLASTAR San Luis, которая предлагает полиэтиленовые мешки, изготовленные по классической технологии, основанной на изготавливлении продукта из полиэтилена высокой прочности в 3 слоя плотностью 240 мкм, методом соэкструзии, с добавлением красителей и стабилизаторов, благодаря которым плёнка не стареет под воздействием ультрафиолета, и способна отражать до 80 % солнечного света.Наиболее конкурентным предложением перед другими производителями полиэтиленовых мешков для хранения зерна и других продуктов сельскохозяйственного комплекса является недавно запатентованная компанией PLASTAR San Luis, технология Poli-Close Lock. Эта технология представляет собой специальную систему клапанов и направляющих многоразового использования для герметизации полиэтиленовых мешков.Система состоит из:

Направляющая Plstar Zip - предназначена для герметизации мешков по краям.

Клапан Close Lock (системы "ниппель") - предназначен для стравливания избыточных газов при хранении зерна.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Характеристики полиэтиленовых мешков:Длинна - 60 м;Диаметр - 2,7 м;Вместимость - 200 т зерна;Плотность (три слоя) - 240 мкм.

Суть технологии

Суть технологии - хранение зерна в герметичной среде, что достигается с помощью прессования зерна в специальном полиэтиленовом рукаве и плотном закрытии его концов. Респираторный процесс компонентов, попадающих с потоком зерна в рукав - грибков, насекомых, и т.д., поглощает кислород (О2) и генерируют углекислый газ (СО2). Эта новая атмосфера, насыщенная СО2 и обедненная О2, прекращает, инактивирует или сокращает способность к воспроизведению и развитию насекомых и грибков, а также собственную активность зерна и позволяет хранить его, в зависимости от влажности, до 18 месяцев.

Преимущества технологии:1. Инвестиционные:

http://liliani.ru/product/agrinplex/

http://liliani.ru/netcat_files/Image/techno/2b.jpg

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


экономная система с небольшими вложениями. Все инвестиции – это покупка недорогого оборудования и подготовка площадки для закладывания рукавов с зерном;

нет необходимости в строительстве стационарных зернохранилищ;2. Технологические: Позволяет избежать процесса вынужденной остановки уборки, которое зачастую

имеет место из-за отсутствия свободной площади на токах, хранение сухого зерна или зерна с повышенной влажностью; отсутствие необходимости транспортировки зерна на элеватор; высвобождение автомобильной и другой сельскохозяйственной техники; хранение отсортированного зерна;3. Финансовые: исключение расходов по хранению на элеваторе (15-35% от стоимости зерна); сокращение транспортных расходов; отсутствие обезличивания и заниженной оценки элеваторами качества зерна (потеря в

цене); получение на выходе зерна более высокого качества (выигрыш в цене) за счет

послеуборочного дозревания в рукавах; возможность предоставления упакованного в мешки зерна банкам или сюрвейерам в

качестве залога для получения кредита;

Необходимое оборудование и материалыДля осуществления упаковки зерна необходимы: Трехслойные гибкие полиэтиленовые рукава; Машина для упаковки зерна (бэггер); Трактор (категория МТЗ-80(82)); Зернопогрузчик или бункер-перегрузчик с трактором;Автомобильный перегрузчик (АП-250);Машина для выгрузки зерна из рукавов.

Особенности технологииПрименение технологии предполагает использование некой технологии подвоза, загрузки в рукава и последующей выгрузки зерна из нее. Для этих целей в Аргентине используются:1. Для подвоза – накопительные бункера – перегрузчики зерна, работающие в прицепе с тракторами, обеспечивающие отвоз зерна от комбайнов к месту загрузки и выгрузку непосредственно в зерноупаковочную машину;2. Для загрузки зерна непосредственно в рукав – специальные зерноупаковочные машины (беггеры), работающие от ВОМ трактора, позволяющие обеспечить плотное набивание рукава зерном;3. Для загрузки зерна в приемную воронку беггера – шнековый механизм выгрузки бункера – перегрузчика;4. Для выгрузки зерна из рукава – специальная шнековая выгрузная машина, обеспечивающая разрезание рукава с одновременной боковой выгрузкой и укладыванием использованной пленки в рулон. Для адаптации технологии хранения к условиям оснащенности отечественных сельхозпроизводителей и сокращения инвестиционных расходов потребителей компания «Лилиани» разработала автомобильный перегрузчик АП-250 - модификацию зернопогрузчика с производительностью 250 т/час, которая обеспечивает приемку зерна с

http://liliani.ru/product/mashine/

http://liliani.ru/product/zerno/lik2509/


http://liliani.ru/product/bunker/

http://liliani.ru/product/mashine/



http://liliani.ru/product/agrinplex/

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


самосвальных автомашин боковой и задней выгрузки и загрузку в воронку беггера. С помощью автоперегрузчика также можно осуществлять загрузку зерна в вагоны типа "хоппер".Автомобильный перегрузчик позволяет загружать рукава зерном, используя имеющийся автотранспорт и значительно увеличив его производительность. Для загрузки зерна в рукав мы предлагаем производимые компанией «Лилиани» зерноупаковочные машины (беггеры) GrainBagger.9 для рукавов диаметром 9 футов.Для подачи и загрузки зерна в беггер мы предлагаем нашу новинку – бункер-перегрузчик Maestro, серийное производство которого начато в марте 2009 года.

Экономическая эффективность Экономическая выгода хранения в рукавах:1. по сравнению с выручкой, полученной с зерна после хранения в элеваторе, валовая выручка увеличивается:· свыше 27%-ов – если зерно в процессе хранения не улучшает свои качественные характеристики до уровня качества 3-го класса; · свыше 50%-ов - если зерно в процессе хранения улучшает свои качественные характеристики до уровня качества 3-го класса;2. достижение окупаемости инвестиций в течении 1-го дня! Достаточно упаковать всего 700 тон! Расчеты приведены в приложении. Благодаря математической модели можно провести многофакторный анализ при 2-х способах хранения – в элеваторе и в рукавах, и оценить эффективность вышеуказанных технологий. Помимо преимуществ инвестиционного (отказ от строительства стационарных зернохранилищ с большим сроком окупаемости) и технологического характера, данная технология напрямую обеспечивает получение дополнительных доходов, вполне сопоставимых с доходностью от растениеводства, т.е. основного вида сельхозбизнеса! В моделировании применены следующие исходные условия:

1. тип хранения – на элеваторе или в рукавах; 2. срок хранения – с июля 2008 года по апрель 2009 года; 3. хранимая культура при закладке на хранение – пшеница 4-го класса 2-й группы с

влажностью и сорностью согласно ГОСТ; 4. возможность улучшения класса (3-й класс 2-я группа) за счет послеуборочного

дозревания зерна; 5. условия покупки: цены и условия, предлагаемые Компанией «Юг Руси» (Ростовская

область) в 3-й декаде 2009 года; 6. условия приемки и хранения на элеваторе – данные Старощербиновского

элеватора Краснодарского края на апрель 2009 года; 7. съем веса – уменьшение веса зерна при выдаче с элеватора за счет усредненного

показателя влажности, очистки и т.д. Съем принят в размере 2%. 8. условия по доставке на элеватор – средние цены доставки на плечо до 20 км,

которые имели место на рынке авто услуг Ростовской области в период уборки 2008 года;

9. условия по доставке покупателю при продаже – рассчитывается доставка собственным транспортом, который в этот период не задействован на других работах;

10. инвестиционные затраты – стоимость минимального комплекта оборудования, обеспечивающая среднечасовую производительность загрузки около 80-100 тон.




УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Опыт примененияРодиной технологии хранения зерна в рукавах является Аргентина. Существующие структуры хранения (элеваторы, токи, амбары, и т.д.) не всегда были доступны большинству фермеров из-за требуемых начальных инвестиций и отсутствии кредитов. С конца 90-х годов для разрешения существующей проблемы фермеры адаптировали традиционную систему хранения влажного зерна для хранения сухого зерна. В настоящее время по этой технологии в Аргентине ежегодно хранится зерна пшеницы, кукурузы, сои и подсолнечника в количестве 25 млн. и более тонн.Благодаря усилиям Компании «Лилиани», технология все больше и больше распространяется в России и Казахстане. Динамика развития продаж позволяет предполагать, что в 2009 году по этой технологии на постсоветской территории будет обеспечено хранение зерна в количестве не менее 1,5 млн. тонн.Нашими клиентами являются многие крупные российские и казахстанские зерновые компании. География наших продаж - Краснодарский и Ставропольские края, Ростовская, Воронежская, Орловская, Пензенская, Оренбургская области, республика Татарстан и др., Казахстан.

Рекомендации по хранению сухого зерна в рукавах

Требования к площадке под хранение и уходу

Площадка для хранения мешков должна быть ровной и твердой, чтобы мешок имел постоянную форму (это сводит к минимуму риск его разрыва или других повреждений при наполнении). Следует избегать мест с рытвинами или мест с большим количеством торчащей соломы. Желательно изолировать территорию с мешками от животных (крупного рогатого скота, кошек, собак).Необходимо периодически проветривать мешки с зерном высокой влажности (>15%) путем специальных небольших надрезов в верхней части мешка, который затем заклеивается скотчем. Успех этой технологии связан с уходом за мешком, для чего необходимо периодически контролировать его и сразу, после обнаружения разрывов, которые могут иметь место, заклеивать их.

Уровень риска сохранности качества зерна в зависимости от влажности зернаТип зерна Низкий* Низкий-средний Средний-высокий

Соя-кукуруза-зерно До 14% 14-16% Более 16%Подсолнечник До 11% 11-14% Более 14%* Для семян данный показатель должен быть меньше на 1-2%

Уровень риска сохранности качества зерна в зависимости от продолжительности хранения

Тип зерна Низкий* Низкий-средний Средний-высокийСоя-кукуруза-пшеница 6 месяцев 12 месяцев 18 месяцев

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


14%Подсолнечник

11%Соя-кукуруза-пшеница 14%-16%

Подсолнечник 11%-14%

2 месяца 6 месяцев 12 месяцев

Соя-кукуруза-пшеница > 16%Подсолнечник > 14%

1 месяц 2 месяца 3 месяца

* Пшеницу с влажностью выше 14% не рекомендуется хранить в течение длительного времени. Риск измеряется с учетом влажности зерна, нормального старения рукава и возможности ее повреждения по внешним причинам. Данные оценки риска ориентировочные, а не абсолютны, и могут варьироваться в различных ситуациях. Как правило, можно утверждать, что с увеличением температуры окружающей среды степень риска увеличивается и наоборот.Богатый опыт производителей, использовавших данную систему для хранения семян, пригодных к севу, подтверждает сохранность их качеств после нескольких месяцев хранения.

Уход за рукавами с зерномУспех этой системы очень связан с уходом за рукавом, для этого необходимо периодически контролировать его и немедленно заклеивать разрывы, которые могут случаться.Начало хорошего использования и ухода за рукавами – это выбор места, сочетающего вышеописанные характеристики, хороший дренаж, отсутствие сорных примесей, проволоки, камней и стерни, которые могут быть причиной разрыва.Могут возникать различные проблемы, но каждую из них можно предвидеть или проконтролировать. Вот наиболее эффективные методы, основываясь на опыте:

Защита от грызунов:Необходимо избегать рассыпания зерна по земле, так как это очень привлекательно для животных.Периодический контроль очень важен и для его осуществления рекомендуется оставлять между рукавами около 4 метров, чтобы могла проехать машина, что является очень практичным и быстрым способом.В случае обнаружения разрывов, они должны быть заклеены немедленно. Рекомендуется, чтобы ответственный за контроль рукавами, при обходе всегда имел с собой ленту для их латания.В настоящее время на рынке существуют довольно эффективные самоклеющиеся ленты. Их необходимо применять на земле и в нижней части рукава, но у них ограничения годности от одного месяца до 45 дней в нормальных условиях и, сильный дождь их смывает.Есть разные средства различной эффективности – собаки, ловушки и др., но возможно лучший – уничтожение нор при их обнаружении.Также важно содержать площадку в чистоте от сорняков. Для этого рекомендуется опрыскивать ее Глифосатом.При нашествии грызунов, не рекомендуется применение серосодержащих препаратов, так как они могут способствовать распаду рукавов.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Проволочные ограждения из трех уровней под напряжением эффективны для защиты как от грызунов, так и от других диких животных. Проволока должна располагаться на высоте 5, 10, 15см.

Порча скотом.Рукав необходимо окружить проволокой под напряжением во избежание контакта с животными.Рукава должны находиться на расстоянии не менее 2 метров от проволочного ограждения, чтобы не позволить животным дотянуться до них и укусить.Необходимо проследить, чтобы птицы, собаки и кошки не повредили рукав.

Град:Крупный град может прорывать рукава. После его выпадения, необходимо как можно скорее осмотреть рукава и, если ущерб очень высок, пересыпать в новый рукав или продать.Если рукав, во время заполнения чрезмерно растягивается, риск повреждения градом увеличивается. Поэтому при наполнении необходимо тщательно следить за растяжением.В случае легкого ущерба, возможно заклеивание специальной лентой. Другой способ починки при большом ущербе – использование старого рукава. Он расстилается параллельно поврежденному и разрезается с целью получения отрезка в виде простыньи. Этот отрезок растягивается поверх поврежденного и закрепляется так, чтобы воссоздать анаэробные условия.Важно, чтобы старый рукав был растянут как можно сильнее. Частота забора проб в этом месте должна быть выше, чтобы проконтролировать, как эволюционирует качество хранимого зерна.

Опасность пожара:Стерня пшеницы очень пожароопасная, поэтому рекомендуется удалить ее вокруг рукавов, чтобы предупредить распространение огня. Также этому препятсвует распыление Глифосфата, который уничтожает сорняки, которые также могут распространять пламя.

Кражи и преднамеренное вредительство:До настоящего момента не было отмечено случаев воровства. Предпринимая минимальные меры предосторожности в отношении месторасположения рукавов, можно обезопасить себе от данной проблемы.Контрольные вопросы:1. Расскажите технологию хранения зерна в полиэтиленовых рукавах 2. В чем преимущества и недостатки хранения зерна в полиэтиленовых ркавах.3. При каких режимах хранят зерно в рукавах.

Литература:1. Вобликова Е.М. Технология хранения зерна - М. - 2003 г -448с.2. Вобликова Е.М. Послеуборочная обработка и хранение зерна - М.-2001 г . - 240 с.3. Вобликова Е.М. Технология элеваторной промышленности –М. – 2003г.4. Хосни К. Зерно и зернопродукты – М. - 2003 г.

ЛЕКЦИЯ № 15

НОВЫЕ ПРОДУКТЫ ПЕРЕРАБОТКИ ЗЕРНА БОБОВЫХ И КРУПЯНЫХ КУЛЬТУР. ЛУЧЕВАЯ ОБРАБОТКА ЗЕРНА. ВНЕДРЕНИЕ СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ

ЗАГОТОВКИ, ЪХРАНЕНИЯ СКАРМЛИВАНИЯ ВЛАЖНОГО ЗЕРНА

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


План:1.НОВЫЕ ПРОДУКТЫ ПЕРЕРАБОТКИ ЗЕРНА БОБОВЫХ И КРУПЯНЫХ КУЛЬТУР. 2.ЛУЧЕВАЯ ОБРАБОТКА ЗЕРНА. ВНЕДРЕНИЕ СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ЗАГОТОВКИ, ЪХРАНЕНИЯ СКАРМЛИВАНИЯ ВЛАЖНОГО ЗЕРНА

Уровень и качество питания основных групп населения в нашей стране в последние десять лет резко снизились. Общая питательность среднесуточного рациона людей уменьшилась в 1.5 раза, достигнув 2000…2300 килокалорий. Особенно низким стало потребление белковых продуктов. Ежегодный дефицит белка в России сейчас превышает 2.5 млн. тонн. Общая потребность страны в пищевом и кормовом белке по данным специалистов оценивается почти в 53 млн. тонн. Её удовлетворение осуществляется за счёт использования белков растительного и животного происхождения, примерно до 50 % каждого. Животные белки биологически наиболее ценны, однако их производство очень высокозатратно. В мире ведутся поиски путей частичной замены животных белков растительными и способов их эффективного совместного использования. Приоритетным источником растительных белков при производстве продуктов питания в мировой практике является соя. В целях повышения функциональных свойств соевых белков и продуктов её зерно подвергают глубокой безотходной переработке. Технология такой переработки хорошо отработана и широко апробирована. В России соя производится в ограниченных объёмах (до 0.3 млн. тонн) и не может играть решающей роли в решении белковой проблемы. Хорошим источником биологически ценного растительного белка у нас является горох и другие зернобобовые и крупяные культуры. Однако в нативном состоянии они обладают низкими функциональными и потребительскими достоинствами. Кроме того, их белки содержат антипитательные вещества – ингибиторы трипсина и химотрипсина, снижающие активность протеолитических ферментов и переваримость белков. Поэтому для пищевого и кормового использования все зернобобовые культуры (включая сою) нуждаются в предварительной технологической обработке. Аналогичная обработка необходима и крупяным культурам при использовании их для производства быстро разваривающихся круп или готовых закусок, называемых обычно сухими завтраками. В связи с этим, разработка технологий, обеспечивающих устранение негативных функциональных и потребительских характеристик белковых продуктов переработки семян гороха и производство на их основе недорогих комбинированных изделий приобретает особую актуальность и может способствовать увеличению объёмов производства полноценных белоксодержащих продуктов питания, в том числе специального назначения. Технологическая переработка зернобобовых и крупяных культур представляет собой совокупность различных операций, с помощью которых исходное зерно превращается в изделия с заранее заданными пищевыми, биохимическими, микробиологическими качественными свойствами и формой. Совместными исследованиями Государственного научного центра ВНИИ ЗБК и соисполнителей (ВНИИ крахмалопродуктов, завод Арсенал) установлено, что для повышения биологической ценности, питательности и потребительских свойств белков и полисахаридов бобовых и крупяных культур наибольший интерес представляет экструзионная гидротермомеханическая и термолучевая обработки зерна. Экструзионная гидротермомеханическая обработка позволяет получать белково-полисахаридное сырьё без антипитательных веществ, использование которого в чистом виде и в сочетании с животными белками даёт возможность производить большой ассортимент продуктов питания (более 100 видов) повышенной биологической ценности. Термолучевая обработка не только улучшает питательную ценность продуктов, но в зависимости от

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


режима работы, дает продукцию, аналогичную экструзионной или сырье для быстрого приготовления блюд. Созданы экспериментальные установки для экструзионной гидротермомеханической и термолучевой обработки зерна. Проведено их испытание и отработка режимов работы. Разработаны обоснование параметров пилотной установки по переработке зернобобовых и крупяных культур и технические условия на неё. Проведены исследования по разработке новой технологии производства высокобелковых продуктов-заменителей компонентов изделий мясо-молочной и кондитерской промышленности из зернобобовых и крупяных культур. В лабораторных условиях изучены и испытаны элементы этой технологии. Сырьём для переработки по новой технологии является зерно гороха, других зернобобовых культур, гречихи и проса. Перед переработкой оно прежде всего подвергается очистке от посторонних примесей, если таковые в нём имеются, на серийно выпускаемых зерноочистительных машинах. Если сырье используется для детского питания, зерно подвергается шелушению – освобождению от оболочек. При использовании сырья на другие цели шелушение не нужно, так как оболочки содержат волокнистые вещества, полезные для пищеварения. В мировой практике широко применяется экструзионная переработка зерна. В основу её положено совмещение процессов смешивания, уваривания, формования изделий в одном экструдере – одно- или двухшнековом и кратковременное высокотемпературное экструдирование предварительно раздробленного обрушенного зерна (крупы). Очищенное от примесей зерно может обрабатываться на электронно-лучевых (термолучевых) установках, что позволяет получать продукцию, аналогичную экструзионной или сырьё для быстрого приготовления блюд. В результате проведенных исследований установлено, что в зависимости от типа используемого экструдера подготовка гороха для экструдирования осуществляояния частиц типа манки. При изготовлении горохового полуфабриката на экструдере типа КМЗ горох не дробится, а направляется непосредственно в приемный бункер экструдера в виде целых частиц. Выявлено, что на режим экструдирования влияет форма готового продукта. Она может быть шаровой, в виде продолговатых палочек, колец и т.д. Форма экструдированного продукта зависит от типа матрицы, устанавливаемой на любой из видов экструдера, и определяется дальнейшим использованием экструдата. Если он используется как готовый продукт, то может иметь разнообразную геометрическую форму: в случае его использования в качестве технологической добавки, например, в колбасные изделия – только в форме продолговатых палочек, в плавленых сырах типа колбасного – в виде муки. Влажность продукта определяет его потребительские свойства. Так, палочки бобовые имеют влажность не более 8%, а гороховый полуфабрикат используемый в плавленых сырах в виде муки должен иметь влажность не более 12%. Путём экструзионной и термолучевой обработки зерна зернобобовых и крупяных культур произведено белково-полисахаридное сырье (полуфабрикат). Изучены его функциональные и потребительские свойства и биологическая ценность. Полуфабрикат, полученный из зерна гороха, представляет собой сыпучий продукт с массовой долей сухих веществ – 92…94%. Он имеет приятный желтоватый цвет, не обладает характерным бобовым вкусом и запахом, содержит 20…29% белка и до 30% крахмала. Как показали исследования, этот полуфабрикат является высокофункциональным белковым сырьём. К его важнейшим функциональным достоинствам относится высокая жиро-, водопоглотительная, эмульгирующая, пено- и гелеобразующая способность.

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


Таблица 1. Химический состав зерна и палочек.

ПродуктСодержание, в % на абс.-сухой вес

протеина крахмала жира клетчатки золы влаги

Зерно гороха 22.32 60.07 1.43 6.54 3.23 12.9

Гороховые палочки 18.03 70.56 0.8 1.36 2.79 12.4

Зерно чечевицы 29.14 55.89 - - - -

Чечевичные палочки 26.67 69.44 - - - -

Гречневая крупа 16.63 78.44 2.94 0.97 2.47 14.7

Гречневые палочки 12.34 63.93 1.42 7.58 2.33 14.0

Путём смешивания экструдата с пищевыми добавками и придания продукту необходимой формы из него получены гороховые, чечевичные и гречишные крупяные палочки. Как видно из таблицы 1, в них содержание белка несколько ниже, чем в исходном зерне, но по всем другим показателям качества они представляют собой ценный готовый продукт питания и пользуются спросом у потребителей. Белково-полисахаридный полуфабрикат из гороха испытан при производстве колбасных изделий, плавленых сыров и кондитерской продукции на предприятиях Орловской области и на Минском мясоперерабатывающем заводе (Беларусь). Продукты, полученные с его использованием, а также готовые сухие изделия (палочки и т.п.) получили высокую оценку на выставке ГНЦ Российской Федерации. Таким образом, разработана новая технология производства белково-полисахаридных продуктов из зерна бобовых и крупяных культур, характеризующаяся пониженной трудо- и энергоемкостью. Получены белково-полисахаридные полуфабрикаты и готовые сухие изделия типа палочек, сухих завтраков и т.д., изучены их функциональные и потребительские достоинства и биологическая ценность. На основе полуфабриката произведены новые продукты питания: сыры, колбасы и др. Разработаны технические условия на пилотную установку для комплексной переработки зернобобовых и крупяных культур и на полуфабрикат на основе гороха.

ЛУЧЕВАЯ ОБРАБОТКА ЗЕРНА. ВНЕДРЕНИЕ СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ЗАГОТОВКИ, ЪХРАНЕНИЯ СКАРМЛИВАНИЯ ВЛАЖНОГО ЗЕРНА

Радиобиология (от радио... и биология), наука о действии всех видов ионизирующих излучений на живые организмы, их сообщества и биосферу в целом. Р. граничит с научными

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


дисциплинами, исследующими биологическое действие электромагнитных волн инфракрасного, видимого и ультрафиолетового диапазонов и радиоволн миллиметрового и сантиметрового диапазонов. Специфика Р. обусловлена -частиц, электронов, позитронов, протонов,большой энергией квантов и частиц ( нейтронов и др.), значительно превосходящей энергию ионизации атомов, и способностью частиц проникать в глубь облучаемого объекта, воздействуя на все его структуры, составляющие их молекулы и атомы. История появления, а также цели и задачи. Исследование биологического действия ионизирующих излучений началось почти тотчас за открытием этих излучений В. К. Рентгеном (1895), А. Беккерелем (1896) и открытием радия М. Склодовской-Кюри и П. Кюри (1898). В 1896 русский физиолог И. Р. Тарханов опубликовал работу о возможном влиянии рентгеновских лучей «на ход жизненных функций». В начале 20 в. в России влияние ионизирующих излучений на живые организмы изучал Е. С. Лондон, опубликовавший в 1911 монографию «Радий в биологии и медицине». В Германии в 1904 Г. Петерс обнаружил нарушение деления в облученных клетках, а П. Линзер и Э. Хельбер в 1905 — появление токсических веществ в крови облученных животных. В 1906 французские исследователи Ж. Бергонье и Л. Трибондо обратили внимание на зависимость радиочувствительности клеток от интенсивности и длительности их делений (митозов), а также степени дифференцировки. К 20-м гг. накопилось много разрозненных наблюдений о действии рентгеновского и гамма-излучений на разные биологические объекты. Однако эти исследования проводились различными специалистами — физиологами, зоологами, ботаниками, медиками—в рамках своих наук. 20—30-е гг. принесли ряд крупных открытий и новых идей, ускоривших становление Р. как науки. В 1925 сов. учёные Г. А. Надсон и Г. С. Филиппов открыли на низших грибах мутагенное действие рентгеновских лучей; работы по радиационному мутагенезу осуществили в США в 1927 Г. Меллер (на дрозофиле) и в 1928 Л. Стедлер (на высших растениях). Эти открытия легли в основу радиационной генетики. Общий закон фотохимиисогласно которому химическую реакцию в веществе может вызвать только поглощённая часть падающего на него света, распространяется и на ионизирующие излучения. В конце 20 — начале 30-х гг. Дж. Кроутер, а также Ф. Хольвек и А. Лакассань, анализируя кривые зависимости эффекта (гибель клеток) от дозы облучения, для объяснения его вероятностного характера вводят представление о наличии в клетке особого чувствительного объёма — «мишени»; попадание ионизирующей) частицы в «мишень» и вызывает наблюдаемый эффект. Мишени теория как формальное обобщение многих наблюдаемых явлений была окончательно сформулирована английским учёным Д. Ли (1946), Н. В. Тимофеевым-Ресовским и немецким учёным К. Циммером (1947). В 40-е — начале 50-х гг. благодаря быстрому развитию ядерной физики и техники, а также в результате радиоактивного загрязнения окружающей среды вследствие испытаний ядерного оружия резко возрос интерес к последствиям биологического действия ионизирующих излучений. Именно в эти годы Р. формируется как самостоятельная область науки. Актуальными для Р. становятся такие практические задачи, как изыскание различных средств защиты организма от излучений и путей его пострадиационного восстановления от повреждений, прогнозирование опасности для человечества повышающегося уровня радиации окружающей среды, изыскание новых путей использования ионизирующих излучений в медицине, сельском хозяйстве, пищевой и микробиологической промышленности. 50—60-е гг. характеризуются глубоким проникновением в Р. биофизических и биохимических методов исследования. В связи с интенсивными испытаниями ядерного

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


оружия и повсеместным загрязнением Земли радионуклидами, в первую очередь долгоживущими нуклидами 90Sr и 137Cs, перед Р. встают новые задачи изучения особенностей действия проникших внутрь организма излучателей с их специфическим распределением по тканям, различной длительностью выведения из организма и хроническим облучением клеток. Строительство ускорителей ядерных частиц, применение в медицине плотноионизирующих излучений, проникновение человека в космос поставили перед Р. ряд новых проблем, в том числе исследование относительной биологической эффективности нейтронов и протонов больших энергий, многозарядных ионов, пи-мезонов; изучение одновременного действия радиации и др. факторов космического полёта (невесомости, вибрации и т.п.); исследование действия радиации на высшую нервную деятельность человека в условиях космоса и др. Интенсивно развивающаяся ветвь Р. — космическая Р. — решает эти вопросы как в земных условиях (эксперименты с использованием современных ускорителей, специальных стендов и т.д.), так и при полётах в космос. Преимущества работы с микроорганизмами при проведении радиобиологических исследований способствовали быстрому развитию и оформлению др. самостоятельной ветви Р. — радиационной микробиологии, основы которой были заложены в 20-е гг. 20 в. работами Г. А. Надсона. Исследования по радиочувствительности микроорганизмов, показавшие поразительную устойчивость некоторых из них к облучению, значительно изменили наши представления о возможных границах существования жизни в экстремальных радиационных условиях. Конец 50-х — 60-е гг. ознаменовались в Р. открытием явлений восстановления — репарации — облученных клеток, осуществляемых специальными ферментными системами, которые быстро ликвидируют радиационные повреждения молекул ДНК. Эти открытия побудили пересмотреть прежние выводят о формировании радиационных эффектов, об опасностях поражения при хронических облучениях в малых дозах, а также по-новому оценить причины устойчивости генетического аппарата клетки. Многогранность задач, стоящих перед современной Р., привела к развитию радиоэкологии, радиационной генетики и др. разделов Р. Исследования в области Р. лежат в основе практического применения ионизирующих излучений в лучевой терапии злокачественных новообразований; на их базе разработаны эффективные методы лечения лучевой болезни, они послужили теоретическим фундаментом для использования ионизирующих излучений в борьбе с с.-х. вредителями, для выведения новых сортов с.-х. растений (радиационная селекция), повышения урожая путём предпосевного облучения семян, продления сроков хранения с.-х. сырья, для лучевой стерилизации медицинских препаратов. Радиобиология изучает реакции, происходящие в организме, облученном ионизирующей радиацией. Радиобиологи установили, что биологическое действие ионизирующей радиации в большой степени зависит от вида частиц и их энергии, поглощенной в живом веществе. Вот почему в радиобиологии уделяется большое внимание точному измерению интенсивности и дозы ионизирующих излучений. Таким образом, перед радиобиологией стоят важные задачи: во-первых, точно измерить дозу ионизирующего излучения, попадающую в организм; во-вторых, изучить само действие ионизирующих лучей на живые организмы; в-третьих, найти средства и методы для защиты живых организмов (в особенности людей) от повреждающего действия радиации; в-четвертых, изыскать способы для использования ионизирующих излучений в народнохозяйственных и лечебных целях. Радиобиологи обнаружили, что облучение вызывает различные изменения в организме животных, растений и микроорганизмов. Причем большое значение имеет длительность

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


облучения, его энергия, а также физиологическое состояние организма (будут ли это семена или проростки растений, молодые или взрослые животные). В основе биологического действия ионизирующей радиации лежит ее способность вызывать образование ионов в организме. При этом в клетках и тканях организма, и в особенности в их генетических структурах — хромосомах ядра, происходят большие изменения . Ученые установили, что чувствительность организмов к радиации очень различна. Так, средняя доза, при которой организм погибает, у животных составляет 200— 1000 рад (у насекомых —1000 — 100000), у растений — 1000 — 150000, у микроорганизмов — до 1000000 рад. Под действием радиации изменяются клетки и ткани организма, нарушается обмен веществ, в результате чего подавляется рост, появляются организмы, отличные от нормальных, называемые мутантами. Большая часть мутантов погибает, но у оставшихся в живых могут наблюдаться свойства, полезные для человека . Очень важно, что ионизирующая радиация используется для борьбы с вредителями сельскохозяйственных растений. Оказалось, что взрослые насекомые-вредители устойчивы к облучению и смертельные дозы радиации для них составляют сотни тысяч рад. Однако их яйца и личинки погибают при значительно меньших дозах облучения. Например, если зерно перед загрузкой в элеватор на хранение облучить дозой 10 000 рад, то яйца и личинки амбарного долгоносика не будут развиваться и зерно можно хранить без потерь. Облученное зерно безопасно для человека, и его можно использовать в пищу, но для посева оно не годится. В радиобиологии используются не только большие, но и малые дозы ионизирующей радиации. Оказалось, что малые дозы радиации в некоторых случаях ускоряют рост растений и животных, т. е. оказывают стимулирующее влияние. Имеются данные, что у растений в результате стимуляции увеличивается содержание витаминов, ускоряются процессы обмена, повышается урожайность, сокращаются сроки созревания плодов. Стимулирующие дозы радиации для различных видов и сортов сельскохозяйственных растений не одинаковы и колеблются от 100 до 4000 рад. Все эти явления еще требуют тщательного и всестороннего изучения. Стимулирующее действие небольших доз радиации отмечается не только для растений, но и для других организмов. Но животные очень чувствительны к облучению, и поэтому стимулирующие дозы для них в сотни раз меньше, чем для растений. Например, при облучении яиц, находящихся в инкубаторах птицефабрик, дозой 1—2 рада уже отмечается положительный эффект: увеличивается количество вылупившихся цыплят, а выросшие из них куры обладают большей яйценоскостью — за год они дают больше яиц, чем необлученные. Особое значение в радиобиологии имеют меченые атомы, или изотопные индикаторы. Такое название дано изотопам, главным образом радиоактивным, потому что, распадаясь, они как бы сами себя обнаруживают, отмечают свой путь. Если радиоизотоп в составе какого-либо вещества ввести в организм, то по частицам, испускаемым во время распада изотопа, можно узнать о превращениях и перемещениях в организме данного вещества. При помощи радиоизотопов удалось изучить многие процессы, совершающиеся в живом организме. Например, было установлено, что при фотосинтезе кислород выделяется не из углекислого газа, как думали раньше, а в результате разложения молекул воды. При этом было обнаружено, что фотосинтез идет с большой скоростью, так как углекислота, меченная углеродом, сразу же обнаруживается в десятках различных органических соединений. Удалось установить, что скорость передвижения органических веществ в клетках зеленого листа тоже очень велика — до 100 мм/ч. Радиоизотопы широко используются в медицине для постановки диагноза и лечения некоторых заболеваний.

Внедрение современной технологии заготовки, хранения и

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


вскармливания влажного зерна

Согласно разработанной технологии уборка зерновых начинается в стадии восковой спелости зерна при влажности 30-40 % имеющимися в хозяйстве комбайнами. Зерно привозится с поля автотранспортом или тракторными прицепами и выгружается на асфальтированную площадку возле плющилки или в приемный бункер питающего устройства плющилки. Это зависит от соотношения производительности комбайнов и плющилки, а также типа хранения консервированной массы. При закладке в траншею (приложение 1) зерно от комбайнов выгружается в приемный бункер питателя-загрузчика, а из него — в плющилку ПВЗ-10. Плющилки работают как от вала отбора мощности (ВОМ) трактора, так и от электродвигателя. После плющения и ввода консервантов консервируемая масса направляется в траншею или отвозится в нее мобильными средствами. Затем плющеное зерно равномерно распределяется по траншее и уплотняется трактором. Перед загрузкой траншея застилается пленкой и после наполнения ее плющеным зерном укрывается так, чтобы внутрь массы не мог поступать воздух. Если консервируемое влажное зерно заготавливается в полимерный рукав (приложение 2), то плющеное консервированное зерно после плющилки, установленной на стационаре, направляется в бункер упаковщика, которым производится набивка плющеной массы в полимерный рукав. Привод упаковщика производится от вала отбора мощности трактора. Это вызвано тем, что упаковщик в процессе набивки осуществляет поступательное движение. Хранение массы в полимерном рукаве осуществляется на том же месте, где произведена его набивка. Для плющения пригодны все виды злаковых и бобовых культур (овес, ячмень, пшеница, тритикале, рожь, горох), а также зерно кукурузы (приложение 3). Толщина плющеного зерна должна составлять: злаковых и бобовых культур — 1,1-1,8 мм, кукурузы — до 2,5 мм. При влажности зерна выше 40 % возникают потери при комбайнировании, а зерно влажностью ниже 20 % плющить экономически нецелесообразно, так как его необходимо увлажнять и увеличивать дозировку консерванта. Потери плющеного зерна можно снизить до минимума с помощью химических препаратов. В настоящее время в хозяйствах применяют финские консерванты АIV-3+ и AIV-2000 в количестве 3-5 л/т стоимостью 1000-1500 у.е. за 1 т, что в общих затратах заготовки плющеного зерна составляет около 50 %. В связи с этим в республике разработан новый консервант из местного сырья НВ-2, стоимость которого значительно ниже импортного. После хранения консервированного плющеного зерна производится его скармли-вание скоту. Для этого используется загрузчик-раздатчик, который обеспечивает самостоятельную загрузку консервированного зерна из рукава или траншеи, транспортировку и нормированную выдачу животным. Кроме этого, на основе консервированного плющеного зерна производится приготовление полноценных кормосмесей. В состав кормосмеси для сельскохозяйственных животных и птицы вводится до 50 % плющеного зерна. Одновременно со склада через норию и накопительные бункеры подаются в смеситель другие виды сухого зерна и зерно-бобовые, пропущенные предварительно через плющилку производительностью 3 т/ч. Для балансирования рационов используются белково-витаминно-минеральные добавки (БВМД), которые в определенном количестве, в зависимости от рецепта, подаются через норию и накопительные бункеры в смеситель.

Контрольные вопросы:

http://belagromech.basnet.by/img/machines/fodder3.jpg



УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


1. Что изучает радиобиология.2. Каким образом влияют радиологические лучи на зерно.3. Каким образом перерабатывают влажное зерно.

Литература:1. Вобликова Е.М. Технология хранения зерна - М. - 2003 г -448с.2. Вобликова Е.М. Послеуборочная обработка и хранение зерна - М.-2001 г . - 240 с.3. Вобликова Е.М. Технология элеваторной промышленности –М. – 2003г.4. Хосни К. Зерно и зернопродукты – М. - 2003 г.

4 СОДЕРЖАНИЕ СРМ

СРМ Количество часов

1. Анализ расхода теплоты на сушку зерна 12. Анализ теплового баланса зерносушилки 13. Анализ структуры затрат и потерь на сушку зерна 14. Анализ влажности зерна 1

5. Основные пути интенсификации процесса сушки 16. Мероприятия по снижению расхода топлива 17. Мероприятия по снижению расхода электроэнергии

1

8. Мероприятия по снижению потерь теплоты 19. Мероприятия по совершенствованию конструкции зерносушилок

1

10. Уменьшение неравномерности нагрева и сушки зерна.

1

11. Стабилизация по влажности зерна. 1

12.Эффективность различных вариантов охлажденного просушенного зерна.

1

13. Рациональное использование теплоты, пошедшей на нагрев зерна.

1

14. Кинетика сушки зерна.1

15. Современное оборудование для сушки зерна 116. Активное вентилирование зерна17.Изменение составных частей зерна под действием температуры

1

18. Новые методы сушки кукурузы. 1

УМКД 042-18.7.1.28/03-2014 Редакция № 1

от 11.09.2014г.


19. Использование инфракрасного излучения в сушке макаронных изделий

1

20. Использование электромагнитного излучения в перерабатывающей промышленности

1

21. Использование токов высокой частоты в перерабатывающей промышленности

1

22. Гидротермическая обработка при производстве гречневой крупы

1

23. Использование гамма лучей при хранении зерна. 124. Использование пластиковых рукавов при хранении зерна.

1

25. Методы хранения и уборки влажного зерна. 126. Интенсификация процессов при производстве сахара 127. Использование новых упакочных материалов в производстве крахмалопродуктов

1

28. Технология производства декстринов 129. Технология производства мальтозной патоки. 130. Современные способы хранения зерна, пути интенсификации процесса хранения.

1

1итого 30

Documents

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИedu.semgu.kz/ebook/umkd/2fc0f0d7-417c-11e4-973d... · Web viewНовое оборудование и технологии