ON THE TECHNOLOGICAL PROPERTIES OF WHEAT BREEDING THE KEMEROVO SCIENTIFIC-RESEARCH INSTITUTE OF AGRICULTURE

Руднев С.Д.¹, Пакуль В.Н.²

¹ORCID: 0000-0003-2506-6121, доктор технических наук, Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (университет); ²ORCID: 0000-0003-0681-6273, доктор сельскохозяйственных  наук, Кемеровский научно-исследовательский институт сельского хозяйства – филиал СФНЦА РАН

О ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВАХ ЗЕРНА ПШЕНИЦЫ СЕЛЕКЦИИ КЕМЕРОВСКОГО НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ИНСТИТУТА СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

Аннотация

В статье рассмотрены свойства семян пшеницы новых сортов селекции Кемеровского НИИСХ («Надежда Кузбасса», «Памяти Афродиты», «Сибирский Альянс» необходимые для последующей технологической переработки предприятиями пищевой промышленности.Проведены эксперименты по изучению набухания зерна в воде, определены усилия давления зерновок на опору при изменении влажности. Проведены эксперименты по высушиванию зерна радиационным способом. Использованы как оригинальные, так и стандартные методики и приборы.Результаты экспериментов показали, что зерно пшеницы сорта «Сибирский Альянс» при максимальном набухании, увеличении объема при замачивании, впитало наименьшее количество влаги. Это позволяет сделать вывод о том, что клейковина Сибирского Альянса обладает лучшими свойствами по сравнению с исследуемыми и по комплексу показателей качества зерна заслужено относится к «сильной» пшенице и более перспективна для возделывания и последующей переработки.

Ключевые слова:зерно пшеницы, технологические свойства, влажность, сушка.

Rudnev S.D.¹, Pakul V.N.²

¹ ORCID: 0000-0003-2506-6121, PhD in Engineering, the Kemerovo technological Institute of food industry (University); ² ORCID: 0000-0003-0681-6273, PhD in Agriculture, the Kemerovo research institute of rural economy - branch SFNZA RAN

ON THE TECHNOLOGICAL PROPERTIES OF WHEAT BREEDING THE KEMEROVO SCIENTIFIC-RESEARCH INSTITUTE OF AGRICULTURE

Abstract

The article deals with the properties of the new varieties of wheat seed breeding Kemerovo Agricultural Research Institute ("Hope of Kuzbass", "In memory of Aphrodite», «Siberian Alliance», necessary to follow technological processing food industry. Experiments were conducted to study the swelling grains in water, determined efforts to pressure when changing the caryopsides. Experiments on drying grain radiation manner. Used as original and standard techniques and devices. The results of the experiments showed that wheat varieties "Siberian Alliance" at the maximum swelling, increased when soaking, absorbed the least amount of moisture. This suggests that gluten «Siberian Alliance» has the best properties in comparison with tested and using a range of indicators of quality of grain deserved refers to "strong" wheat and more promising for cultivation and processing.

Keywords: wheat, technological properties, humidity, drying, strength.

Устойчивость и повышение производства зерна яровой мягкой пшеницы осуществляют совершенствованием технологии возделывания культур, создания и подбора отзывчивых на приемы агротехники высокоадаптивных к стрессам сортов, применения приемов интенсификации. Без знания морфологических и биологических особенностей культуры, сорта, условий, необходимых для роста и развития растений, невозможно получение их наивысшей продуктивности с высокими семенными и технологическими качествами[1]. Актуальным на современном уровне развития техники и технологии обеспечения населения продуктами питания является создание аграрно-пищевой технологии [2].

Для обеспечения высокой эффективности функционирования в системном комплексе должна быть обеспечена обратная связь, т. е. перерабатывающая часть аграрно-пищевой технологии должна выдвигать к аграрной технологии определенные требования к характеристикам ее выходной части - пищевому сельскохозяйственному сырью: стабильность свойств, в частности геометрических размеров, формы, массы, химического состава и др.; оптимальное соотношение содержания ценных и балластных веществ; простота разделения ценной и сопутствующих частей [3].

В связи с этим в составе системного комплекса и каждой отдельной технологической системы необходимы фильтры, обеспечивающие контроль и ограничение колебаний входов в системы по значениям качества и количества. Одним из таких фильтров является всестороннее изучение качества и свойств получаемых селекцией новых сортов растений.

Целью исследования, изложенного в статье, являлось изучение технологических свойств зерна яровой мягкой пшеницы селекции Кемеровского НИИСХ и для сравнения изучалась яровая пшеница «Ирень»,выведенная на Красноуфимской  селекционной  станции.

Показатели исследуемых сортов представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Показатели качества зерна

Сорт зерна	Масса  1000 семян, г	Натурная масса зерна, г/л	Содержание белка, %	Содержание сырой клейковины, %
Надежда Кузбасса	34,0-36,0	760 – 790	15,1	30,0
Памяти Афродиты	32,8- 36,4	768 – 804	15,5	30,6
Сибирский Альянс (Лютесценс 639)	36,5-37,5	750-805	15,0-15,5	29-32
Ирень	32,0-42,4	750-770	14,5-15,5	30 – 33

Объектом исследований технологических свойств послужило зерноурожая  2014 года, сформированногов северной лесостепи Кузнецкой котловины (Кемеровский район).

На  первом этапе исследовался процесснабухания зерна пшеницы в воде. Исследование процесса набухания зерновки провели на экспериментальной установке (рисунок 1). В составе установки штатив (1), электронные весы (2),  чашка Петри (3). Для фиксирования и обработки результатов электронные весы подключены к персональному компьютеру (4). Методика эксперимента заключалась в следующем. В чашке Петри размещалась зерновка со средними геометрическими параметрами и видимым отсутствием повреждений, выбранная из массива зерен. Исходная влажность зерновки – 13,5 %. Добавлялось некоторое количество воды так, чтобы толщина ее слоя в чашке составляла около 1 мм. Чашка накрывалась полиэтиленовой пленкой для предотвращения высыхания. Держатель штатива приводился в контакт с зерновкой, причем создавалось некоторое предварительное усилие нагружения. На графике, представленном на рисунке 2, начальноенагружение составило 2,2 Н. Температура при проведении исследования – около 20 ^оС. Обработка массива данных проводилась в среде Excel 2010. Был построен график зависимости усилия давления зерновки при набухании на опору (рисунок 2).

Рисунок 1. Схема экспериментальной установки: 1 – штатив, 2 – весы электронные, 3 - зерновка, 4 – персональный компьютер

Рисунок 2. График зависимости усилия давления Р (Н) зерновки при набухании от времениt (c)

  По результатам эксперимента видно, что на начальном этапе происходит размягчение, пластификация зерновки, затем влага, проникающая под оболочку, начинает взаимодействовать с белками алейронового слоя, что вызывает резкое увеличение давления на чувствительный элемент весов, которое достигает 3,3 Н. Продолжение импорта молекул воды внутрь зерновки приводит сначала к ее постепенному, а затем резкому расслаблению.Последнее говорит о том, что в структуре зерна появилась свободная подвижная влага, и оно перешло в состояние пластичности, нагрузка снизилась ниже начальной на  1,2 Н. Конечная влажность, полученная экспресс-методом с помощью анализатора влажности МХ-50 (Япония), составила 43%. Из графика можно сделать вывод, что зерно пшеницы сорта «Сибирский Альянс» обладает наибольшей из сравниваемых водопоглощающей способностью. Необходимое и достаточное время замачивания с целью последующей пластификации зерновой массы для всех образцов составляет около 7 часов.

Одним из важнейших этапов подготовки зерна к хранению и дальнейшей переработке является их сушка. Однако, в силу высокой энергоёмкости, этот процесс по возможности стараются избежать. В то же время, при рациональном проведении процесса сушка может дать значительный экономический эффект. Процесс сушки исследовался в анализаторе влажности MX-50 (Япония).достоинствами прибора является следующее. Порция исследуемого продукта нагревается нагревается радиационно в широком спектре режимов. Точность измерений обусловлена применением супергибридного сенсора (SHS).Вычисления проводитпрограмма "WinCT-Moisture" для Windows, иллюстрирующая исследования графиками изменения влажности в реальном времени. Обработка результатов экспериментов проводилась при помощи прикладной программы Excel в среде WindowsXP.Анализатор влажности сертифицирован в Российской Федерации, соответствует ГОСТ 24104-01(госреестр средств № 24789-05).

 На рисунке 3  представлены кривые сушки зерна, полученные с помощью анализатора влажности МХ–50. Эксперименты осуществлялись в режиме «ускоренная  сушка» при температуре процесса 200 ºС.

 Анализ полученных кривых показывает особенности кинетики сушки, обусловленные химическим составом и формами связи влаги в зернах. В периоде постоянной скорости сушки влажность продукта изменяется линейно, что обусловлено испарением свободной влаги. Этот период для зерен всех видов весьма кратковременен, в зависимости от температуры он составляет от 35 до 95 с. Это демонстрирует присутствие физико-механической формы связи воды. Далее кинетика процесса сушки носит убывающий характер, что говорит о наступлении второго периода сушки.Во втором периоде сушки влага удаляется за счет диффузии из внутренних слоев материала, скорость убывает и начинается период падающей скорости сушки. Изменяется механизм перемещения влаги.

Рисунок 3.  Графики сушки зернапри влажности, соответствующей максимальному усилию при набухании

Результаты эксперимента по высушиванию образцов показали,что зерно пшеницы сорта «Сибирский Альянс» при максимальной набухаемости, увеличении объема при замачивании, впитало наименьшее количество влаги.Это позволяет сделать вывод о том, что клейковина Сибирского Альянса обладает лучшими свойствами по сравнению с исследуемыми ипо комплексу показателей качества зерна заслужено относится к «сильной» пшенице и более перспективна для возделывания и последующей переработки.

 

Литература

1. Пакуль, В.Н. Потенциальные возможности яровой пшеницы в северной лесостепи Западной Сибири / В.Н. Пакуль, Н.А. Лапшинов, В.П. Буренок, М.А. Пазин,  Л.В. Новикова, Р.А. Горяев // Вестник  Российской Академии сельскохозяйственных наук, №1, 2008 г. С. 46-48
2. Панфилов, В.А. Аграрно-пищевая технология: эффект системного комплекса / В.А. Панфилов // Техника и технология пищевых производств. 2014. № 4 (35). С. 5-12.
3. Панфилов, В.А Системный комплекс «аграрно-пищевая технология» / В.А. Панфилов // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2015. № 4. С. 6-9.
4. Руднев, С.Д. Термодинамический подход к определению прочности взаимодействия биологических дисперсных структур / С.Д. Руднев, О. С.Карнадуд // Хранение и переработка сельхозсырья. – 2009. – № 4. – С. 12–15.

References

1. Pakul', V.N. Potencial'nye vozmozhnosti jarovoj pshenicy v severnoj lesostepi Zapadnoj Sibiri / V.N. Pakul', N.A. Lapshinov, V.P. Burenok, M.A. Pazin,  L.V. Novikova, R.A. Gorjaev // Vestnik  Rossijskoj Akademii sel'skohozjajstvennyh nauk, №1, 2008 g. S. 46-48
2. Panfilov, V.A. Agrarno-pishhevaja tehnologija: jeffekt sistemnogo kompleksa / V.A. Panfilov // Tehnika i tehnologija pishhevyh proizvodstv. 2014. № 4 (35). S. 5-12.
3. Panfilov, V.A Sistemnyj kompleks «agrarno-pishhevaja tehnologija» / V.A. Panfilov // Vestnik Rossijskoj akademii sel'skohozjajstvennyh nauk. № 4. S. 6-9.
4. Rudnev, S.D. Termodinamicheskij podhod k opredeleniju prochnosti vzaimo-dejstvija biologicheskih dispersnyh struktur / S.D. Rudnev, O. S.Karnadud // Hranenie i pererabotka sel'hozsyr'ja. – 2009. – № 4. – S. 12–15.