Влияние СВЧ на хлебопекарные свойства хлебобулочных изделий

Зерновые продукты во время хранения, а также при переработке и перевозках повреждаются насекомыми, клещами, мышевидными грызунами и птицами.

При наличии благоприятных условий для развития вредителей хлебных запасов и отсутствии мероприятий, ограничивающих их доступ в хранилище, они развиваются, уничтожают и портят большие массы зернового сырья и продуктов.

Рост количества вредителей ухудшает качество зернопродуктов. В результате жизнедеятельности вредителей происходит загрязнение продуктов шкурками после линьки личинок, трупами погибших экземпляров. Кроме того, продукты обмена, выделяемые, некоторыми вредителями, обладают различными вирулентными или кумулятивными свойствами для здоровья человека и домашних животных.

В стандартах СанПин 0138-03 на муку и крупу указано, что в этих продуктах не должно быть даже следов заражения вредителями хлебных запасов.

Безопасность пищевых продуктов – состояние, обоснованное уверенностью в том, что пищевые продукты при обычных условиях их использования не являются вредными и не представляют опасности для здоровья нынешнего и будущих поколений.

Ежегодные потери зерновых приблизительно – 10% от общего производства, для некоторых менее развитых стран 30-50%. Основная причина этих потерь, особенно в развивающих странах, негерметичность хранилищ, допускающих свободное проникновение насекомых, грызунов, птиц и даже осадков, вызывающих развитие плесеней и создающих неблагоприятные условия хранения. Даже там, где зерно хранят в пригодных для этого силосах, потери могут происходить вследствие загрязнения, снижения качества и порчи [1].

При создании определенной температуры можно полностью обеззаразить продукцию. Охлаждение и промораживание зараженных объектов, в том числе зерна и продукции с применением естественного морозного и искус- ственного охлажденного воздуха – один из фи-зичеких методов дезинсекции. Герметические технологии: концепции и текущее состояние. Тепловая или термическая обработка подавляет активность липоксигеназы и ферментов липазы, тем самым снижая прогорклость и влажность зерна, увеличивая срок хранения. Термическая обработка зерен используется для денатурирования белков, изменения аромата, вкуса и структуры гранул крахмала, а также для снижения микробной нагрузки. В этом разделе рассматриваются различные термические методы, а именно микроволновое, радиочастотное, инфракрасное, омическое нагревание, осциллирующее магнитное поле и сушка, которые использовались для обеззараживания дезинфекции продовольственного зерна. [3,4].

Термическая дезинсекция основана на чувствительности насекомых и клещей к температуре [5].

Микроволны – это коротковолновые электромагнитные излучения, которые проявляют защитное действие на зерно от насекомых, полевые грибы и запасные грибы [6,7,8].

Материалы и методы иследований

Исследования воздействия микроволн на насекомых и микроорганизмы продолжаются в течение почти 50 лет в различных странах мира [9,10,11].

Однако микроволновая обработка неблагоприятно влияет на прорастание семян и может привести к снижению качества зерна. Негативный эффект микроволн из-за неравномерного нагрева, из-за разницы в температура холодных и горячих точек. Поскольку микроволновая печь работает на диэлектрический эффект, она только нагревает области, содержащие диэлектрические жидкости (например воду), вызывая области горячих точек. Негативное влияние микроволновой обработки можно преодолеть за счет оптимизации равномерности излучения и температуры горячих точек. Стратегия для преодоления неблагоприятного воздействия микроволн включает режим нанесения мешалки, перемешивающей частицы горячим воздухом, и точный контроль температуры поверхности и мощности микроволн [12,13,14,15].

Когда дезинфекция проводится с помощью микроволновой печи, содержание влаги в зернах играет важную роль. Повышение влажности во внешний зернистый слой по сравнению с внутренним приводит к интенсивному нагреву, вызывающему дезинфекцию.

Сообщили, что однородность тепла может поддерживаться за счет использования микроволнового псевдоожжиженного слоя для перемешивания зерна. СВЧ-сушка в псевдо-ожжиженном слое имеет ряд преимуществ по сравнению с обычной сушилкой в псевдо-ожжиженном слое, так как качество зерна в основном сохраняется.

Применили регрессионную модель для изучения зависимости мощности СВЧ, времени обработки и температуры (разница между поверхностью и центром влажных зерен). Наблюдали, что повышенная влажность зерна существенно повлияла на динамику нагрева различных частей посевного материала. При экспонировании микроволновой печи при низкой интенсивности, температура внутри семян остаётся выше, чем на их поверхности, даже если обеззараживание проводится при импульсном режиме. [16,17].

Во влажных зерновых, таких как пшеница, ячмень и канола, среднее содержание влаги во влажном состоянии составляет от 8 до 21%. Было обнаружено, что содержание влаги и крупность впоследствии снижают температуру поверхности зерна, вызванную воздействием микроволн (мощность и разное время выдержки вместе с небольшими изменениями в профиль питания зерна) [18].

При влажности зерновых ингредиентов 10…16% влажность бактерий и других паразитирующих в них организмов составляет 30…40%. Эффект стерилизации возрастает в связи с избирательным нагревом СВЧ энергией более влажной составляющий [19, 20].

Механизм нагрева микроволнами и радиочастотой. [21]. Было обнаружено, что микроволновое воздействие 400–600 Вт в течение 14–56 с сокращает время приготовления таких бобовых, как красная чечевица, нут, голубиновый горох, пегая фасоль и маш из-за скопления бета-листы. СВЧ-обработка зерна кукурузы: сообщалось, что 300 Вт при разном диапазоне температур 50–60◦C увеличивают содержание олеиновой кислоты в зернах до 29,0–29,4% при одновременном снижении содержания линолевой кислоты до

• 55,1 –54,8% без изменения цвета, содержания крахмала, сырого жира, сырого белка и свободных аминокислот, содержащихся в зерне.

Поэтому микроволновый нагрев ниже 60◦C стал многообещающим для контроля качества и дезинфекции на промышленном уровне. Есть разница в постоянной и импульсной микроволновой обработки. В постоянном режиме температура в центре семени больше, тогда как в импульсном режиме температура на поверхность семян больше. «Hymenomycetes pore-alternaria» комплекс грибков можно удалить с поверхности зерен, присвоив им 90 баллов. s воздействие импульсных микроволн при 60◦C. [16, 22, 23].

СВЧ-установка с использованием маломощных магнетронов с самонастраивающейся электродинамической системой и воздушным охлаждением для термообработки комбикорма и непрерывном режиме, обеспечивающим обеззараживание при сниженных эксплуатационных затратах. Применение бытовых микроволновых печей электромагнитных излучений СВЧ диапазона, в которых питание магнетрона осуществляется через инвертор, позволяет создать компактность узла излучения микроволн и увеличить объем полости и более эффективное преобразование потребляемой электроэнергии в энергию микроволн [24, 25, 26].

Эти методы являются одними из самых перспективных, экологичных, действующих непрерывно и позволяющих сократить расходы на дезинсекцию с повышением её эффективности.

Использовались лабораторные, лабораторно-производственные опыты. В опытах находилось зерно одной помольной партии. Из отобранных навесок отбирали пробы для определения исходных показателей качества. Объем пробы должен быть достаточным для проведения всех испытаний, согласно схеме исследования.

Результаты и их обсуждение

Навески зерна одинаковый массы помещали в химические стаканы одинакового размера и объема, в электромагнитное поле сверхвысокой частоты 2450 МГц и обрабатывали на заданных режимах в соответствии с выбранным планом эксперимента.

Физико-химические свойства зерновых продуктов оценивались по следующим показателем:

• -    проверялось содержание клейковины и её качество по ГОСТ 13586.1-68.

• -    Зерно пшеницы. Метод определения количества и качества клейковины. ГОСТ 13586.1-68. «Мука пшеничная хлебопекарная.

Метод определения количества и качества клейковины». Отмывание клейковины производилось вручную;

• -    кислотность мякиша определялась по ГОСТ 5670-90 «Мука и отруби пшеничные. Метод определения кислотности по болтушке».

• -    хлебопекарные свойства муки, обработанной по плану эксперимента, определялись по пробной выпечке ГОСТ 27842-88. Количество воды на замес теста определялось, исходя из фактической влажности муки. Влажность теста выдержана в пределах 44,5%.

Качество хлеба оценивали не ранее чем через 4 часа после выпечки, но не позднее чем через 24 часа. Для оценки брали формовой хлеб большого объема.

Высоту и диаметр подового хлеба определяли с помощью измерителя линейкой с миллиметровыми делениями.

Органолептическую оценку выпеченного хлеба проводили по ГОСТ 27669-88.

Эластичность мякиша определяли путем надавливания на него пальцами на глубину не менее 1 см. Эластичность признавали «хорошей» при полном восстановлении деформации мякиша, «средней» - при почти полном восстановлении деформации мякиша и «плохой» -при заминаемости мякиша.

Вкус и хруст хлеба определяли путем разжевывания. Объемный выход хлеба в сантиметрах кубических из 100 граммов муки в пересчете на влажность 14,5 для муки высшего, первого и второго сортов определяли по ГОСТ 27669-88.

В соответствии с требованиями стандартов основными физико-химическими показателями качества хлебобулочных изделий являются: влажность; кислотность; пористость мякиша. Цель исследования заключалась в изучении влияния на хлебопекарные свойства муки, полученной из зерна, обеззараженного СВЧ, против вредителей хлебных запасов.

В качестве объекта исследования использовали формовой и подовой хлеб, выпеченный пробной по ГОСТ 27842-88 из муки 1-го сорта выработанного из зерна, обеззараженного СВЧ. Использовали зерно, обработанное при мощности 180 Вт, продолжительность времени 100 сек.; мощности 180 Вт, продолжительность времени 120 сек.; мощности 180 Вт, продолжительность времени 140 сек. и мощности 180 Вт. продолжительность времени 160 сек.

Физико-химические показатели качества готовой продукции определяли по общепринятым методикам. Результаты исследования приведены в таблице 1.

Основными физико-химическими показателями качества хлебобулочных изделий в соответствии с требованиями стандартов являются: влажность, кислотность и пористость мякиша. Изучен мякиш хлеба, полученный из зерна, обезвреженного обработкой электромагнитными волнами сверхвысокой частоты от вредителей зерновых запасов на хлебопекарные свойства. В качестве объекта исследования выбрали формовой и подовой хлеб. Из муки 1-го сорта выработанной из зерна, обеззараженного ЭМП СВЧ диапазона. Использовали зерно, обработанное при мощности СВЧ излучения W=180 Вт/м² , время обработки τ=100, 120, 140, 160 с . Хлебопекарные показатели качества готовой продукции определяли по общепринятым методикам.

В табл. 1 приведены значения пористости мякиша хлеба в зависимости от режимов обработки.

Таблица 1. Показатели пористости мякиша хлеба (полученной муки из обеззараженного зерна пшеницы с применением ЭМП СВЧ излучения при мощности - 180 Вт/м2)

№	Образцы	Время воздействия, с
		120	140	160
1	Образец-1	73,2 %	72,6 %	71,2 %
2	Образец-2	72,8 %	71,9 %	71,0 %
3	Образец-3	71,4 %	71,4 %	69,8 %
4	Контроль	68,0 %	68,0 %	68,0 %
5	Среднее значение	72,5 %	71,97 %	70,67 %

Из табл. 1 видно, что показатели качества пористости мякиша хлеба из обезвреженного зерна с применением ЭМП СВЧ-излучения, обработанного в режиме продолжительности от

120 до 160 с, при мощности - 180 Вт/м2, пористость хлеба незначительно уменьшилась 71,2 -73 %, но хлеб по объему получился не меньше контрольного образца. Пористость развитая, а также не выявлено увеличение продолжительности технологического процесса в сравнении с контрольным образцом у данных вариантов.

Таблица 2. Показатели влажности мякиша хлеба (муки из обеззараженного зерна пшеницы с применением ЭМП СВЧ излучения при мощности - 180 Вт/м2)

№	Образцы	Время воздействия, с
		120	140	160
1	Образец-1	43,5 %	43,0 %	43,2 %
2	Образец-2	43,3 %	42.8%	43,0 %
3	Образец-3	43,0 %	42,5 %	42,0 %
4	Контроль	45,0 %	45,0 %	45,0 %
5	Среднее значение	43,3 %	42,8 %	42,7 %

Из табл. 2 видно, что влажность продукта после обработки в ЭМП СВЧ-излучения различная. Во всех вариантах выдержана 45 % влажность теста. Этот момент положительно влияет на ход технологического процесса при- готовления хлеба, так как увеличивается его формоустойчивость, газоудерживающая способность и выход хлеба.

Таблица 3. Показатели кислотности мякиша хлеба (муки из обеззараженного зерна пшеницы с применением ЭМП СВЧ-излучения при мощности - 180 Вт/м2)

№	Образцы	Время воздействия, с
		120	140	160
1	Образец-1	1,80	1,60	1,50
2	Образец-2	1,50	1,30	1,40
3	Образец-3	1,30	1,20	1,20
4	Контроль	3,00	3,00	3,00
5	Среднее значение	1,50	1,40	1,40

Приведенные данные в табл. 3 показывают, что в период контроля от 120-160 с происходит уменьшение титруемой кислотности на 1,2,3 градуса, при 180 Вт/м². Для муки первого сорта нормативный уровень кислотности составляет не более 3,0 градуса.

Таким образом, обоснована целесообразность диапазона подаваемой мощности W=180 Вт/м² время τ=160 с является оптимальной для предотвращения вредителей хлебных запасов, но этот диапазон не влияет на хлебопекарные свойства муки, обеззараженной ЭМП СВЧ-излучением. Установлено, что обработка зараженного зерна ЭМП СВЧ не оказывает отрицательного воздействия на качественные и хлебопекарные свойства хлебных изделий.

Установлено, что в экспериментальных образцах органолептические показатели: цвет, запах, вкус соответствуют требованиям нормативно-технических документов. В обеззараженной муке при мощности 180 Вт в течении 100 сек, 120 сек, 140 сек, 160 сек. пористость, влажность, кислотность соответствовали требованиям ГОСТ 5669-96 «Метод определения пористости», ГОСТ 21094-75 «Метод определения влажности» и ГОСТ 5670-90 «Метод определения кислотности».

Таким образом, обоснована целесообразность диапазона подаваемой мощности при 180 Вт продолжительностью 160 сек. (так как при этом диапазоне 100%-ное обеззараживание) является оптимальной для предотвращения вредителей хлебных запасов, но этот диапазон не влияет на хлебопекарные свойства муки, выработанной обеззараженной СВЧ.

Данные выпечек подтвердили эффективность применения СВЧ при обеззараживании. Это позволит снизить себестоимость расходов на дезинсекцию зерна в мукомольном производстве. Применение СВЧ при обеззараживании зерновой массы позволит исключить из производства применения дорогостоящих зарубежных химических препаратов и является экономически целесообразным, учитывая относительно высокую себестоимость данного метода.

Заключение, выводы

Установлено, что обработка зараженного зерна СВЧ не оказывает отрицательного воз- действия на качественные и хлебопекарные свойства хлебных изделий. Анализом экспериментальных исследований выявлены оптимальные параметры обработки зараженного зерна СВЧ-облучением. Таким образом, сырьевую пшеницу, закладываемую на хранение, целесообразно предварительно подвергнуть воздействию СВЧ-облучения с целью обезвреживания её от комплекса амбарных вредителей. Выполненные в данном направлении исследования могут служить теоретической базой для создания и внедрения микроволновых установок, способных обеззараживать зерно от всего многообразия амбарных вредителей, и при хранении, и в потоке его погрузки на транспортные средства. Преимущество такой технологии в её экологической чистоте, безопасности и экономичности.