Введение к работе
Актуальность темы. Создание новых сортов озимой тритикале вызывает необходимость изучения не только технологических характеристик зерна, но и способов получения наибольшего урожая высокого качества.
Тритикале - первая искусственно созданная зерновая культура, полученная скрещиванием ржи и пшеницы, обладающая рядом положительных биологических и хозяйственных признаков. Тритикале совмещает полноценность белков первой культуры с хлебопекарными свойствами второй, имеющей хорошо сбалансированный аминокислотный состав.
Широкое и быстрое распространение тритикале по всему миру произошло благодаря высокой урожайности, неприхотливости в возделывании (устойчивость к болезням, высокая зимостойкость), повышенному по сравнению с пшеницей содержанию лизина и универсальности в использовании.
Достижения в области физиологии растений, химии, растениеводства и других фундаментальных наук явились базой для теоретического обоснования гормональной регуляции растений, создания синтетических регуляторов роста. Применение регуляторов роста растений становится все более перспективным и быстро развивающимся направлением интенсификации современного сельского хозяйства.
Проблеме применения регуляторов роста посвящены многочисленные исследования Н.Г. Холодного, Д.Н. Нелюбова, Н.А. Максимова, MX. Чайлахя-на, Ю.В.Ракитина и других ученых. Однако в качестве объектов исследования служили в основном традиционные зерновые культуры. Тритикале остается практически не исследованной культурой с точки зрения применения регуляторов роста, изучения влияния регуляторов роста на урожайность и технологические качества современных сортов озимой тритикале, что определяет актуальность представленной работы.
Возделывание озимой тритикале в ЦЧР более экономично, чем озимой пшеницы, в отношении затрат энергии и ресурсов при размещении по занятым парам, зернобобовым на легких подкисленных почвах. Расширение посевов сортов тритикале Тальва 100, Привада, Доктрина ПО, Разгар, Рондо и других на легких подкисленных почвах ЦЧР (до 10 % озимого клина) будет способствовать стабилизации сборов зерна и улучшению его диверсификации на продовольственные и кормовые цели.
Проблеме селекции и возделывания тритикале посвящены многочисленные исследования А.И. Грабовца, В.П. Ермоленко, Н.И. Соколенко, A.M. Медведева, А.В. Крохмаль, В.Б. Тимофеева, В.Я. Ковтуненко, Н.М. Комарова, А.Ф. Мережко, Г.В. Щипак, В.Е. Шевченко, СВ. Гончарова, Н.Т. Павлюк, В.Н. Горбунова, Н.С. Орловой, Н.И. Лещенко, Л.И. Егорова, Л.К. Сечняк и др.
От количества и качества зерна зависит обеспеченность сырьем многих
отраслей пищевой промышленности, в частности мукомольной, хлебопекарной, крупяной и комбикормовой. В этой связи элеваторное хозяйство должно в короткие сроки осуществлять прием и поточную послеуборочную обработку зерна и обеспечивать его полную сохранность.
Важнейшее звено поточных комплексно-механизированных линий приема и послеуборочной обработки зерна - это сушка, так как большая часть заготовляемого зерна поступает, как правило, с повышенной влажностью и его сохранность зависит от работы зерносушильных установок.
Теоретические основы тепломассообмена в сушильных процессах и их аппаратурное оформление отражены в работах А.В. Лыкова, А.С. Гинзбурга, В.И. Муштаева, В.М. Ульянова, Б.М. Смольского, И.Т. Кретова, Б.И. Леончика, Ю.А. Михайлова, Р.И. Шаззо, В.М. Шляховецкого, В.И. Жидко, Н.В. Остапчука и др.
С учетом перспективных направлений использования в хлебопекарной, кондитерской, комбикормовой промышленности тритикале может занять достойное место среди основных зерновых культур, возделываемых в ЦЧР РФ.
Анализ рациона питания населения показал заметный дефицит полезных белков, жиров, витаминов, минеральных веществ. Белково-энергетическая недостаточность - один из важнейших аспектов мировой продовольственной проблемы. В этой связи фундаментальные и прикладные исследования проводятся по проблемам малоотходной, комплексной переработки сельскохозяйственного сырья и по созданию качественно новых пищевых продуктов, которые бы отвечали современным требованиям науки о питании и могли бы быть отнесены к «продуктам здоровья XXI века».
Значительный теоретический и практический вклад в разработку научных основ в создании хлебобулочных и мучных кондитерских изделий диетического и лечебно-профилактического назначения внесли отечественные ученые: Л.Я. Ауэрман, А.А. Покровский, В.А. Тутельян, Н.П. Козьмина, Л.Н. Казанская, Л.И. Пучкова, Р.Д Поландова, В.В. Щербатенко, Т.Е. Цыганова, В.И. Дробот, Р.К. Еркинбаева, Г.О. Магомедов, С.Я. Корячкина, Л.П. Пащенко, Л.Н. Шат-нюк, И.В. Матвеева, Г.Г. Дубцов и др.
Диссертационная работа выполнена в рамках НИР кафедры технологий хранения, переработки и стандартизации сельскохозяйственной продукции ФГОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки» - Раздел 5. «Совершенствование производства, техники и технологии хранения и перереработки продукции растениеводства» (№ г.р. 01.200.1 003983), и гранта Российского Гуманитарного научного фонда «Технико-экономическое обоснование новых технологий хлеба и мучных кондитерских изделий на основе районированных и перспективных для ЦЧР сортов тритикале» (проект № 07-02-003 68а).
Цель диссертационной работы: научное и практическое обоснование приемов повышения продуктивности озимой тритикале и комплексного использования зерна в технологии муки, хлеба, мучных кондитерских изделий повышенной пищевой и биологической ценности.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
установить особенности роста, формирования урожая и качества зерна различных сортов озимой тритикале с учетом влияния изучаемых регуляторов роста;
выявить эффективность действия регуляторов роста на урожайность и качество зерна озимой тритикале в зависимости от доз препаратов и фазы развития растений;
изучить процесс сушки зерна тритикале в шахтной и барабанной сушилках;
исследовать хлебопекарные свойства муки;
оценить влияние тритикалевой муки на биотехнологические процессы в жидкой закваске;
разработать рецептуры хлеба, мучных кондитерских изделий на основе тритикалевой муки и различных обогатителей;
определить химический состав, исследовать реологические свойства полуфабрикатов, физико-химические и структурно-механические показатели готовой продукции;
разработать нормативную документацию на новые виды продуктов питания;
провести опытно-промышленную апробацию и внедрение основных результатов исследования;
определить экономическую эффективность применения регуляторов роста на посевах озимой тритикале;
дать экономическое обоснование производства продуктов питания с использованием тритикалевой муки.
Научная концепция - комплексная разработка современных технологий выращивания и переработки новых сортов озимой тритикале в ЦЧР.
Научная новизна исследований.
Впервые в условиях Центрально-Черноземного региона проведена комплексная оценка влияния современных регуляторов роста на формирование элементов продуктивности и урожайность, физико-химические, биохимические показатели качества и технологические свойства зерна новых сортов озимой тритикале. Определены показатели безопасности зерна тритикале.
Разработана математическая модель процесса сушки тритикале в подвижном слое дисперсного материала при перекрестном движении зернового слоя и сушильного агента в условиях прямоточной шахтной зерносушилки.
Впервые проведена оптимизация процесса сушки зерна тритикале в экспериментальной барабанной сушилке с профильной канальной насадкой. Найдены оптимальные режимы сушки тритикале.
Исследованы технологические характеристики 12 сортов и 1 линии тритикале. Разработаны и утверждены в установленном порядке технические условия ТУ 9293-001-00492894-2002. Мука тритикалевая хлебопекарная. Технические условия. Установлены особенности белково-протеиназного и углевод-но-амилазного комплексов тритикалевои муки с обогатителями в виде муки из цельносмолотого низкоалкалоидного зерна люпина и нута.
Произведена оценка механизма и кинетических параметров процесса удаления воды из образцов тритикалевои муки. Впервые описаны кинетические уравнения для каждой из пяти ступеней процесса дегидратации.
Развиты научные и методологические основы технологии функциональных хлебобулочных и мучных кондитерских изделий на основе тритикалевои муки и различных обогатителей.
С учетом требований нутрициологии обоснована целесообразность внесения в рецептурный состав хлеба наиболее содержательных по функциональным составляющим ингредиентов. К ним отнесены хлопья на основе тритикале, ферментированные хлопья амаранта, соевая дезодорированная мука, пектин из сахарной свеклы, очищенный Na-ЭДТА, биологически активная добавка «Свекла», мука из цельносмолотого зерна люпина, мука из соевых проростков.
Разработан способ производства хлеба диетического с добавлением зерновых хлопьев тритикале. Проведен подбор оптимальных параметров обработки хлопьев раствором ферментного препарата глюкоаваморин ГЮх. Разработан способ получения ферментированных хлопьев амаранта. Оптимизирована рецептура хлеба. Установлена взаимосвязь между изменением физических свойств теста и массовой доли глутатиона в нем.
Предложена технология производства новой полифункциональной биологически активной добавки (БАД) «Свекла» из высушенного гидролизованно-го свекольного пюре. Исследовано влияние БАД на предварительную активацию прессованных дрожжей. Выявлено положительное влияние новой биологически активной добавки на хлебопекарные свойства тритикалевои муки, структурно-механические свойства теста и качество хлеба, а также на потребительские свойства хлеба, сроки сохранения свежести. Исследовано влияние высококачественного свекловичного пектина на качество хлеба на основе муки тритикалевои обдирной и муки пшеничной 1-го сорта.
Оптимизирована рецептура кекса с добавлением муки из цельносмолотого зерна люпина и кураги. Изучена динамика биохимического состава сои в процессе проращивания и получения муки из проростков. Предложена рецеп-
тура печенья на основе тритикалевой, овсяной муки и муки из соевых проростков. Исследованы адгезионные свойства сдобного теста, показатели качества печенья в процессе хранения.
Практическая ценность работы.
- определены оптимальные дозы и сроки применения современных регуляторов роста на посевах озимой тритикале, что позволило дать научно обоснованные рекомендации производству, направленные на совершенствование технологии возделывания культуры (акт производственной проверки от 15.09.2007 г. в крестьянско-фермерском хозяйстве «Вектор» Таловского района Воронежской области);
разработаны оптимальные режимы сушки зерна тритикале в прямоточной шахтной и барабанной зерносушилках;
разработаны рецептуры и технологии хлебобулочных и мучных кондитерских изделий с применением тритикалевой хлебопекарной муки, позволяющие повысить пищевую и биологическую ценность продукции, улучшить показатели ее качества, расширить ассортимент изделий лечебно-профилактического действия.
Разработан и утвержден в установленном порядке пакет нормативной документации на следующие виды продукции:
хлеб Степной (РЦ, ТИ, ТУ 9113-002-00492894-2004);
хлеб Воскресеновский (РЦ, ТИ, ТУ 9113-003-00492894-2009);
хлеб Зареченский - (РІД, ТИ, ТУ 9113-004-00492894-2009);
хлеб «Амарантовый» - (РЦ, ТИ, ТУ 9113-005-0049894-2009)
хлеб Таловский Свекольный (РЦ, ТИ, ТУ 9113-006-00492894-2009);
хлеб Таловский с пектином (РЦ, ТИ, ТУ 9113-001-00668591-2004);
кекс «С курагой» (РЦ, ТИ, ТУ 9113-007-00492894-2009);
печенье «Полезное» (РЦ, ТИ, ТУ 9113-008-00492894-2009). Реализация результатов работы:
разработан способ производства зернового хлеба (патент РФ № 2167529);
- разработан способ производства хлеба с ферментированными хлопьями
амаранта (патент РФ № 2305941).
Экономическая и технологическая целесообразность, социальная значимость предложенных рецептур и технологий обогащенных хлебобулочных и мучных кондитерских изделий подтверждена их промышленной апробацией.
Проведены пробные выпечки хлеба Воскресеновского, хлеба Заречен-ского, хлеба «Амарантового» в условиях ООО «Эко-хлеб» г. Воронежа (акты производственных испытаний от 30.06.2009 г.).
Хлеб Степной, хлеб Таловский с пектином, хлеб Таловский Свекольный, кекс «С курагой», печенье «Полезное» апробированы на ОАО «Хлебозавод №7» г. Воронежа (акты производственных испытаний от 14.07.2009 г.).
Мука тритикалевая хлебопекарная по разработанным ТУ 9293-001-00492894-2002 вырабатывается на таких предприятиях Российской Федерации, как СПК «Приморский» с. Семибалки Азовского района Ростовской области, ОАО «Казаньзернопродукт» г. Казань, ОАО «Риат-Энерго» г. Иваново.
Хлеб Степной (ТУ 9113-002-00492894-2004) производится на следующих предприятиях РФ: СПК «Приморский» с. Семибалки Азовского района Ростовской области, ОАО «Казаньзернопродукт», ОАО «Риат» г. Иваново.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на многочисленных международных и межрегиональных конференциях. Разработки экспонировались на межрегиональных научно-технических выставках, были отмечены дипломами и медалями.
Научные положения, выносимые на защиту
Характер изменения урожайности, технологических свойств и химического состава зерна в зависимости от сроков обработки посевов тритикале регуляторами роста.
Математические модели сушки зерна тритикале.
Результаты исследований хлебопекарных свойств тритикалевой муки из зерна разных сортов.
Новый способ приготовления жидкой закваски.
Новые способы производства хлеба функционального назначения.
Новые рецептуры мучных кондитерских изделий повышенной пищевой ценности.
7. Экономическая оценка новых рецептур хлеба, кекса, печенья.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 82 работы, в том числе
1 монография, 33 статьи в изданиях, рекомендованных по списку ВАК РФ, 25 статей в других изданиях, 66 тезисов докладов, 2 патента РФ, 3 технических условия, 2 изменения к техническим условиям.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературных источников, экспериментальной части из 6 глав, списка использованной литературы, приложений. Список использованной литературы включает 434 источника российских и зарубежных авторов. Диссертационная работа изложена на 386 страницах основного текста, включает 90 рисунков и 119 таблиц. Приложения содержат нормативную документацию на новые хлебобулочные и мучные кондитерские изделия, акты производственных испытаний и проверок, патенты, дипломы.
Результаты диссертационной работы являются обобщением научных исследований, проведенных в период с 1992 по 2009 г. лично автором, а также при непосредственном участии автора в качестве ответственного исполнителя госбюджетных НИР и гранта Российского Гуманитарного научного фонда (проект № 07-02-00368а).
