Обогащение перловой и овсяной крупы микроэлементами

Введение . Питание является основным условием существования и развития любого живого организма. Правильно построенное (рациональное) питание обеспечивает нормальную жизнедеятельность человеческого организма, нормальное его развитие, повышает сопротивляемость против различных вредных воздействий окружающей среды. Пища, которую мы потребляем ежедневно, является строительным материалом для нашего организма, а также служит источником энергии. Основные питательные вещества, составляющие пищу, – белки, углеводы и жиры. Кроме того, в состав пищи входят вода, минеральные соли и витамины.

В последнее время предприятия, выпускающие продукты питания, вплотную занимаются проблемой полноценного питания, предлагая широкий ассортимент изделий с повышенными теми или иными свойствами: так, например, йодированное молоко и соль, витаминизированные соки, газированные воды и т.д.

Пригодность продукта для «улучшения» определяется научными специалистами не только по фактической возможности улучшить продукт (например, практически невозможно добиться сочетаний аскорбиновой кислоты и металлов с переменной валентностью, таких как медь, железо, цинк и др.), но и тем, что обогащать следует продукты массового потребления. Несомненно, овсяная и перловая крупа относятся к данному виду пищи.

На сегодняшний день обогащенная пищевая продукция, сходящая с конвейеров как отечественных, так и предприятий по всему миру, обогащается различными способами: от чисто физических – смешивания продукта с добавкой (йодирование соли) до сложного биологического процесса проращивания. Мы же предлагаем относительно новый метод обогащения – обогащение крупы в ультразвуковом поле. Впервые технологию внедрения минерального вещества предложил российский ученый С.Д. Шестаков. Его работа относилась к мясной промышленности и заключалась в кавитационной обработке рассолов при посоле мяса, позднее работы в данной области проводили И.А. Рогов, Т.В. Шленской, В.И. Богуш, Т.П. Волохова, Е.В. Горбылева и др. [1–5].

Методика проведения эксперимента . Предложенная нами технология заключается в обработке круп из овса и ячменя в слабых естественных и искусственных растворах солей различных микроэлементов с целью прогнозируемого повышения определенных характеристик готового продукта. В кратком варианте технологическая линия представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Краткий вид обогатительной технологической линии

Разбавленная минеральная добавка или же минеральная вода (в случае использования натуральных минеральных вод она должна быть с известными показателями) вместе с крупяной составляющей поступает в кавитационный реактор, где под действием ультразвуковых волн происходит процесс насыщения. Под действием акустических микропотоков жидкость, а следовательно, и растворенные в ней вещества проникают в глубь зерен. После воздействия ультразвуком крупа проходит процесс сушки, в ходе которой уходит лишняя влага, а минеральные вещества навсегда остаются внутри.

В лабораторных условиях был проведен эксперимент с различными наборами составов обогащающей жидкости при различных температурах, частотах и продолжительности воздействия. Результатом эмпи- рических исследований стали данные, доказывающие возможность процесса обогащения круп микроэлементами под действием ультразвука.

Результаты исследований . Рассмотрим зависимость насыщения от температуры, частоты ультразвука и времени обработки на примере обогащения перловой и овсяной крупы цинком, при постоянной концентрации ионов металла в рабочем растворе. Для анализа берем пару частот с разницей в 7 кГц при шаге температур в 5 ⁰С от 40 до 60 ⁰С и времени в интервале от 10 до 30 минут с периодом в 5 минут. Полученные данные отображены на рисунках 2, 3.

■ Время, мин -   ■ Время, мин 10

■ Время, мин 15

■ Время, мин 20   ■ Время, мин 25

■ Время, мин 30

Рис. 2. Результаты обогащения перловки

При рассмотрении сводной диаграммы обогащения перловой крупы цинком наглядно видно, что при повышении времени обработки содержание металла неуклонно растет при обработке в ультразвуковом поле с частотой 1 при 40 0С через 10 минут обработки концентрация составляет 56,15 мкг/кг; при 15 же минутах – 57,525 мкг/кг; далее при повышении времени воздействия на 5 минут содержание металла увеличивается еще на 4,148 мкг/кг и составляет 61,773 мкг/кг; далее при повышении времени обработки еще 2 раза по 5 минут концентрации цинка составляли 63,169 и 64,031 мкг/кг соответственно.

Если же рассматривать обработку крупяных продуктов при повышении температуры среды, то также наблюдается уверенный рост концентраций при повышении данного показателя от 65,589 мкг/кг при частоте 2 и времени обработки 10 минут при той же длительности процесса и частоте, но при увеличении температуры на 5 градусов конечный результат уже равняется 69,396 мкг/кг; наибольший же скачок концентраций при данных неизменных условиях наблюдается при повышении температуры от 50 до 55 0С почти на 7 мкг/мг; наибольший же результат нашего исследования достигается при температуре 60 0С.

Повышение частоты обработки также увеличивает эффект обогащения при одних и тех же условиях. Так, при повышении частоты на 7 кГц прирост составляет более 11 мкг/кг (56,15–65,589 мкг/кг).

Рис. 3. Результаты обогащения овсяной крупы цинком

При анализе сводной диаграммы обработки овсяной крупы также наблюдается повышение содержания металла при любом увеличении основных показателей (как одного, так и их совокупности).

Рассматривая обе диаграммы повышения концентраций цинка при обработке ультразвуком при различных условиях, наглядно видим, что при повышении любого показателя увеличивается и содержание металла в крупе, следовательно, при их уменьшении данный эффект будет противоположным. Также видно, что при обработке разных крупяных изделий – овсяной и перловой круп – при прочих одинаковых условиях эффект различен, что говорит о том, что для продуктов с их индивидуальными характеристиками обогащение микроэлементами в ультразвуковом поле различно. Например: при воздействии частотой 1 при температуре в 60 0С и времени обработки 30 минут для перловой крупы содержание составляет 99,635 мкг/кг, а для овсянки – 107,266 мкг/кг. И это при том, что изначальное содержание данного элемента отлично и разница составляет 3,62 мкг/кг в пользу перловой крупы.

Выводы

• 1.    Полученные данные являются прямым доказательством возможности обогащения крупяных продуктов микроэлементами в ультразвуковом поле.

• 2.    С помощью математических закономерностей можно создавать продукты с заданными характеристиками.

• 3.    С увеличением основных показателей, таких как частота, температура рабочей жидкости, время воздействия (по отдельности или всех вместе), насыщение продуктов минеральными веществами увеличивается.

• 4.    При рассмотрении температурно-временной зависимости видно, что рост концентрации цинка идет прямолинейно.

• 5.    Кроме физических характеристик воздействия немаловажную роль играет сама структура обогащаемого продукта, а также его предварительное состояние (разная морфологическая структура при прочих равных условиях дает разный прирост содержания микроэлемента).