Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Обзор литературы 12
1.1 Общие сведения, о зерне ячменя 12
1.2 Химический состав и пищевая ценность зерна ячменя и продуктов его переработки 22
1.3 Требования к качеству и безопасности зерна ячменя 32
1.4 Физические свойства зерна ячменя 33
1.4.1 Критерии оценки селекционных форм ячменя 38
1.5 Ассортимент и качество продукции, вырабатываемой из зерна ячменя 42
1.6 Технология крупы и крупяных продуктов из ячменя 44
1.6.1 Производство ячменной крупы 44
1.6.2 Производство продуктов быстрого приготовления 46
1.7 Заключение по обзору литературы, цель и задачи исследования 55
Глава 2 Материалы и методы исследований 59
2.1 Материалы исследований 59
2.2 Методы исследований 60
2.2.1 Методы технологических исследований 60
2.2.2 Методы биохимических исследований 65
Глава 3 Результаты исследований 69
3.1 Физические свойства селекционных форм ячменя 69
3.1.1 Линейные размеры, крупность, выравненность и содержание мелкого зерна 70
3.1.2 Физико-механические свойства 79
3.2 Технологические свойства 87
3.2.1 Лабораторная технологическая схема переработки зерна ячменя в перловую крупу 87
3.2.2 Исследование технологических свойств 89
3.3.3 Влияние физико-механических свойств зерна ячменя на выход перловой крупы 95
3.3. Потребительские достоинства перловой крупы 100
3.4. Пивоваренные свойства селекционных форм ячменя 106
3.5. Биохимические свойства 117
3.5.1 Химический состав селекционных форм зерна ячменя 117
3.5.2 Углеводный комплекс 124
3.5.3 Характеристика ферментного комплекса 127
3.5.4 Белковый комплекс 129
3.5.5 Минеральный состав 133
3.5.6 Кислотность 136
3.6. Оценка безопасности селекционных форм ячменя 138
3.6.1 Содержание тяжелых металлов 139
3.6.1.1 Сорбционная способность и физико-технологические свойства зерна ячменя, выращенных на фонах с тяжелыми металлами 141
3.6.2 Содержание микотоксинов 155
3.6.3 Содержание пестицидов 156
3.6.4 Содержание радионуклидов 157
3.7. Исследование и разработка способа получения не требующего приготовления крупяного продукта 159
3.7.1 Эксперментальная лабораторная установка для взрывания крупы 159
3.7.2 Разработка лабораторной технологической схемы получения крупяного продукта 161
3.7.3 Исследование процесса получения крупяного продукта 163
3.7.3.1 Влияние давления сжатого воздуха на выход и изменение физических свойств продукта 166
3.7.3.2 Влияние температуры и продолжительности термической обработки на выход и физико-химические свойства продукта 167
3.7.3.3 Влияние степени увлажнения крупы и продолжительности отволаживания на выход продукта 171
3.7.3.4 Математическая обработка экспериментальных данных 174
3.7.4 Экспериментальная проверка способа получения крупяного продукта, не требующего приготовления 197
3.7.5 Производственная проверка способа получения не требующего приготовления крупяного продукта 199
3.7.6 Оценка качества крупяного продукта 202
3.7.7 Получение не требующего приготовления крупяного продукта из селекционных форм 203
3.7.8 Исследование стойкости крупяного продукта при хранении 207
Глава 4 Оценка эффективности и риска инвестиций производства крупяного продукта, не требующего приготовления 214
4.1 Резюме 214
4.2 План маркетинга 215
4.3 Инвестиционный план 216
4.4 План производства 217
4.5 Смета затрат на производство 221
4.6 Финансовый план 221
4.7 Анализ прибыльности предприятия 227
Общие выводы и рекомендации 229
Список использованных источников 232
Приложение 1 263
Приложение 2 280
Приложение 3 282
Приложение 4 283
Приложение 5 290
Приложение 6 298
Приложение 7 301
Приложение 8 302
- Физические свойства зерна ячменя
- Влияние физико-механических свойств зерна ячменя на выход перловой крупы
- Исследование стойкости крупяного продукта при хранении
- Финансовый план
Физические свойства зерна ячменя
Объективная и достоверная оценка физических свойств зерна имеет большое значение для правильной организации и ведения технологического процесса [13, 19, 20, 21, 53, 55, 56, 72, 119, 124, 143].
Физические свойства зерна оказывают решающее влияние на построение технологических процессов очистки, подготовки и размола зерна, выбор режимов сепарирования, хранения, гидротермической обработки, измельчения, плющения и в конечном итоге на качество вырабатываемой продукции.
К физическим свойствам зерна относятся следующие показатели: форма, линейные размеры и крупность, объем, плотность, прочность, выравненность по крупности, масса 1000 зерен, натура, стекловидность, пленчатость и др. [13,19,20,21, 53, 55, 56, 72,119,124, 143, 208, 209].
Важное значение имеют также состояние поверхности зерна, его сыпучесть, гигроскопичность. Все эти показатели находятся в сложной зависимости от другой группы показателей: цвета, запаха, влажности, засоренности, зараженности вредителями хлебных запасов. Эти показатели, характеризуя свежесть зерна, позволяют судить о его пригодности для выработки пищевых продуктов.
Форма зерна имеет существенное значение при очистке его от примесей и сортировании, которая не совпадает ни с одной правильной геометрической фигурой. У зерна ячменя различают три формы зерновки: удлиненную, эллиптическую и ромбическую [13, 72].
Под линейными размерами понимается длина, ширина и толщина зерна, соотношение которых характеризует крупность зерна. Крупное зерно дает больший выход готовой продукции, так как в таком зерне больше эндосперма и меньше оболочек. Линейные размеры зерна ячменя изменяются в значительном диапозоне (таблица 1.3) [13].
При хранении и в результате гидротермической обработки линейные размеры зерна и его объем могут изменяться. Объем единичных зерновок имеет большое значение для определения режимов очистки, сортирования и переработки зерна, расчета выхода готовой продукции и т.д. Объем одной зерновки ячменя изменяется от 20 до 40 мм [13,19,72].
Плотность зерна указывает на степень зрелости и выполненности зерна. Зрелое и выполненное зерно имеет более высокую плотность, чем менее зрелое. Плотность зерна зависит от его химического состава, а также анатомического строения. Наибольшую плотность имеет эндосперм, богатый крахмалом, а наименьшую — оболочки, которые содержат много пищевых волокон. Поэтому мелкое и щуплое зерно, у которого относительное содержание оболочек и зародыша больше, имеет меньшую плотность, чем крупное, хорошо выполненное зерно. Стекловидное зерно имеет более высокую плотность, чем мучнистое; частично стекловидное зерно занимает промежуточное положение. На плотность зерна сильно влияет гидротермическая обработка, при которой уменьшается плотность и увеличивается средний объем одного зерна. Объем зерна при этом возрастает меньше, чем падает плотность, что связано с особенностями набухания и поглощения влаги различными тканями зерна. Средняя плотность зерна ячменя составляет 1,27 г/см [13, 19, 72].
Выравненностью считается степень однородности зерна по комплексу показателей - цвету, размерам, влажности, химическому составу, содержанию мелких зерен и др. Определяют выравненность путем просеивания пробы на ситах с продолговатыми отверстиями, ширина и длина которых зависит от культуры. Для ячменя это сита 2,8x20; 2,5x20; 2,2x20. Хорошо выравненной считают партию зерна, при просеивании которого через установленную для данной культуры систему сит на двух смежных ситах остается более 80 % всего зерна [13, 19, 72].
По наибольшей суммарной массе выравненность делят на три группы: высокая - более 80 %, средняя - от 70 до 80 %, низкая - менее 70 %. При этом указывают размеры отверстий сит, с которых взято зерно [13, 19, 53, 55, 72, 208, 209].
Выравненность зерна значительно влияет на выход и качество крупы. На крупянных заводах зерно ячменя сортируют по крупности и выделяют фракцию мелкого зерна проходом через сито с отверстием размером 2,2x20, которую используют для кормовых целей. Присутствие в перерабатываемом зерне мелкой фракции существенно снижает выход и качество крупы [13, 19, 72].
Масса 1000 зерен характеризует крупность и выполненность зерна. Она связана с его линейными размерами, химическим составом и комплексом технологических свойств, обуславливающих качество получаемой продукции. Естественно, что более крупное зерно имеет и более высокую массу 1000 зерен. В крупном зерне количество оболочек и масса зародыша по отношению к ядру наименьшие. Масса 1000 зерен является также хорошим показателем качества семенного материала. Крупные семена дают более мощные и более продуктивные растения.
Оценка качества зерна ячменя по массе 1000 зерен унифицированна в соответствии с Международным классификатором (таблица 1.4) [13, 19, 72].
Под натурой понимают массу одного литра зерна в граммах. На величину натуры в состоянии свободного уплотнения влияют форма, характер поверхности, влажность зерна, крупность, плотность, пленчатость, зрелость и выполненность, выравненность, характер и количество примесей.
Зерно с большей натурой, за единичными исключениями, хорошо развито, выполненно, содержит большее количество эндосперма и соответственно меньше оболочек. Натура зерна, очищенного от примесей, служит ориентировочным показателем крупяной оценки зерна. Натура зерна ячменя характеризуется данными приведенными в табл. 1.5 [13,19, 72, 75]. Существенным признаком, отражающим особенности микроструктуры эндосперма является стекловидность. В основе понятия стекловидность лежит визуальное восприятие внешнего вида зерна, обусловленное его консистенцией, т.е. плотностью упаковки в эндосперме крахмальных зерен и сцементированностью их белками зерна. Структура эндосперма, его стекловидность, или мучнистость, зависят от количества, состава, свойств, размеров, формы и расположения крахмальных зерен; от количества, свойств и распределения белковых веществ; характера и прочности связи между белковыми веществами и крахмалом. В литературных данных классификация зерна ячменя по стекловидности отсутствует. Классификация зерна пшеницы по стекловидности представлена в таблице 1.6 [13, 19, 56, 72, 75].
Наибольший выход ячневой крупы высокого качества можно получить при переработке высокостекловидного ячменя. Что касается перловой крупы, то лучший внешний вид при переработке получают из полустекловидного и мучнистого ячменя. Стекловидность эндосперма больше зависит от условий выращивания, чем от сортовых особенностей [4, 13, 72, 75, 163, 173]. В целом по стране наиболее стекловидное зерно имеет ячмень, выращенный на востоке и юге, наиболее мучнистое - из западных и северных регионов, высокие кулинарные качества такой перловой крупы, во многом объясняются мучнистой рассыпчатой консистенцией зерна, очень светлым и рыхлым крахмалом эндосперма, обладающим высокой гигроскопичностью, а следовательно, и высокой набухаемостью.
Содержание оболочек характеризует ценность зерна для переработки. Чем больше содержание оболочек, тем относительно меньше в нем питательных веществ. Наличие оболочек усложняет и удорожает переработку пленчатых культур. От плотности и массы оболочек зависит выход крупы. Величина пленчатости изменяется у различных сортов одной и той же культуры, а в пределах сорта колеблется по районам произрастания и годам. Более крупное зерно дает больший выход крупы, так как относительное содержание пленок снижается по мере увеличения размеров зерна. Содержание пленок в зерне ячменя колеблется в следующих пределах от 7,5 до 15,0% [4, 13, 72,75].
Влияние физико-механических свойств зерна ячменя на выход перловой крупы
Физико-механические свойства зерна определяют выход перловой крупы, поэтому нами изучено влияние натуры, массы 1000 зерен, крупности и твердозерности.
Натура зерна ячменя положительно коррелирует с выходом перловой крупы (рисунок 3.6), коэффициент корреляции (урожай 2004-2005 гг.) составляет г = 0,80.
Зерно с большей натурой хорошо развито, выполнено, содержит большее количество эндосперма и, соответственно, меньше цветковых пленок. Поэтому из зерна ячменя с большей натурой получается высокий выход перловой крупы.
Хорошо прослеживается зависимость влияния массы 1000 зерен на выход перловой крупы (рисунок 3.7), с коэффициентом корреляции г = 0,82 (урожай 2004-2005 гг.).
Выход крупы напрямую зависит от крупности исходного зерна поступающего на переработку. Отмечено влияние крупности зерна селекционных форм на выход перловой крупы с коэффициентом корреляции г = 0,80 (урожай 2004 г.) и г = 0,83 (урожай 2005 г.) (рисунок 3.8).
Сравнение данных, приведенных в таблицах 3.5-3.8 показывает, что между показателем твердозерности зерна и выходом крупы существует зависимость, (г = 0,98, г = 0,85) так как высока устойчивость зерна к шелушению и оболочки удаляются сложнее, поэтому с увеличением твердозерности зерна увеличивается выход перловой крупы (рисунок 3.9). Как известно [13], высокотвердозерные сорта ячменя имеют высокий выход перловой крупы.
Ожидаемой корреляционной зависимости между пленчатостью и выходом перловой крупы установить не удалось.
Проведенные нами исследования в данном направлении свидетельствуют о достаточно высокой корреляционной зависимости между физико-механическими свойствами (натура, масса 1000 зерен, крупность и твердозерность) зерна ячменя и выходом перловой крупы, полученной из селекционных форм.
В результате, исследовав технологические свойства (выход перловой крупы (в том числе по номерам), продуктов шелушения, недодир, коэффициент цельности ядра, зольность крупы и мучки и эффективность шелушения) получили, что они во многом зависят от физико-механических свойств селекционных форм. В результате выявленной зависимости, лучшие технологические свойства в сравнении с районированными сортами имеют формы урожая 2004 г. - (25/01), (МГП-1), (181/02), (34/03), (128/03), (25/03), (105/03), (20428) и урожая 2005 г. - (Г-20546).
Исследование стойкости крупяного продукта при хранении
Как известно из литературных данных [42, 43, 44, 45, 46, 143, 179] продукты быстрого приготовления обладают значительно более высокой стойкостью при хранении, чем исходное сырье.
Стойкость крупы при хранении определяется гигроскопичностью, состоянием липидной фракции, наличием микрофлоры и зависит от способа влаготепловой обработки крупы, а также ее вида [22, 52, 135, 136, 142].
В результате влаготепловой обработки в крупяном сырье происходят процессы, которые влияют на скорость и характер изменения свойств, при хранении.
Количественный и качественный состав микрофлоры крупяных продуктов в значительной степени определен составом микрофлоры исходного сырья, технологическими приемами переработки зерна, а также санитарно-гигиеническим режимом производства [22, 135, 136, 195].
Микробиологические процессы в крупе наступают быстрее и протекают интенсивнее, чем в зерне, так как для развития микроорганизмов крупа более благоприятная и доступная среда. Большинство микроорганизмов на поверхности сухого зерна находится в состоянии анабиоза. Однако термическая обработки крупы снижает содержание всех групп микроорганизмов, что позволяет существенно улучшить бактериологические показатели крупяных продуктов, не требующих варки.
В период хранения крупа может подвергаться различным видам порчи, под действием микроорганизмов и находящихся в ней ферментов.
Возможность и интенсивность развития микроорганизмов определяется в первую очередь влажностью крупы, которая изменяется при хранении продукции в зависимости от относительной влажности воздуха. Имеет значение и температура хранения: чем выше влажность крупы, тем более широк интервал температур возможного развития микроорганизмов.
При развитии плесеней не только ухудшаются качество и технологические свойства продукта, но и он становится потенциально опасным, так как в нем могут накапливаться микотоксины [135, 136, 195].
Микробиологическими показателями было выбрано общее количество мезофильных аэробных и факультативных анаэробных микроорганизмов, количество плесневых грибов и дрожжей, что достаточно объективно отражает микробиологическое благополучие зерна ячменя, перловой крупы и крупы, не требующей варки в процессе хранения, поскольку именно сапрофиты являются основными возбудителями порчи пищевых продуктов [22].
Нами проведено сравнительное исследование стойкости при хранении перловой крупы и крупяного продукта, не требующего приготовления.
Для исследования изменений качественных показателей образцы хранили в упаковке бумага-полиэтилен в лабораторных условиях, приближенным к условиям производства и торговли при относительной влажности воздуха не более 75,0 % и температуре окружающей среды (20,0 ±2) С в течение 12 месяцев (крупяной продукт) и 18 месяцев (перловая крупа) [32, 100].
В течение опытного хранения образцов контролировали кислотность по болтушке и микробиологические показатели. Кислотность по болтушке достаточно объективно характеризует качественные изменения крупы при хранении.
Контроль кислотности по болтушке проводили ежемесячно, данные представлены в таблицах 3.44-3.45.
При хранении как крупы перловой, так и крупяного продукта, увеличивается ее кислотность. Это происходит в результате гидролитического расщепления под влиянием ферментов прежде всего жира и белковых веществ. Однако термическая обработка крупы приводит к снижению кислотности в результате снижения активности липолитических ферментов липазы и липоксигеназы, что в значительной степени предупреждает гидролиз жира, повышая тем самым стойкость продукта в процессе дальнейшего хранения.
Из результатов представленных в таблице 3.32-3.33 видно, что в перловой крупе без термической обработки наблюдается увеличение кислотности на 1,2-1,4 град. В полученном после термической обработки крупяном продукте, кислотность увеличивается на 0,6-0,8 град.
Таким образом, можно сделать вывод, что крупяной продукт, не требующий приготовления имеет большую стойкость при хранении.
Микрофлора зерна ячменя, перловой крупы и крупяного продукта, не требующего приготовления представлена в таблицах 3.46-3.48.
Как показали проведенные исследования, исходное зерно ячменя значительно обсемененно бактериальной микрофлорой и составляет от 16 10 до 21 10 КОЕ/г. Перловая крупа полученная путем шелушения и шлифования на лабораторном голлендре «SATAKE» менее обсемененна бактериальной микрофлорой. Контаминация перловой крупы находится в пределах от 1,0 103 до 2,5 103 КОЕ/г. Микробиологическая обсеменность - крупяного продукта в начале срока хранения значительно ниже, чем. в исходном зерне ячменя и перловой крупы (2,0 102 - 2,9 102 КОЕ/г). Во взорванной крупе по сравнению с перловой крупой содержание микрофлоры снижается.
В результате термической обработки при получении взорванной крупы (температура 260 С) большинство микроорганизмов погибают, однако в дальнейшем эффект термической обработки нивелируется в результате вторичной микрофлоры - микроорганизмов оборудования, воздуха и упаковки. Тем не менее, количество микроорганизмов, находящихся на поверхности зерна после предлагаемого способа получения крупяного продукта, значительно ниже предельно-допустимых норм, установленных СанПиН 2.3.2.1078-01, согласно которых в крупяном продукте, не требующем приготовления установлены следующие ГТДК содержания микроорганизмов: КМАФАиМ, не более 5 10J КОЕ/г; плесени, не более - 50 КОЕ/г.
Содержание плесневых грибов и дрожжей в перловой крупе и крупяном продукте за исследуемый период обнаружено не было. Таким образом, в соответствии с полученными результатами, шелушение и шлифование, а также взрывание в аппарате типа «Пушка» способствует значительному снижению его микробиологической загрязненности.
Итак, характер изменения кислотности и микрофлоры свидетельствует о хорошей стойкости перловой крупы (18 месяцев) и крупяного продукта при хранении в течение 12 месяцев без ухудшений показателей качества.
Финансовый план
а) План доходов и расходов
Оптовая цена (Цопт, руб.) 300 г продукта рассчитывается по формуле
Прибыль рассчитывается вычитанием из объема продаж полной себестоимости. После уплаты налога на прибыль (24 %), чистая прибыль составит 5384320 руб.
К переменным издержкам относятся затраты на сырье, вспомогательные материалы, на доставку сырья, на электроэнергию, на зарплату технологу, аппаратчику, фасовщику, ремонтнику.
К постоянным издержкам относятся амортизационные отчисления, коммерческие расходы, расходы на теплоэнергию и прочие расходы.
в) Анализ чувствительности проекта на базе модели безубыточности. График безубыточности представлен на рисунке 4.1.
На пересечение линий выручки и общих издержек находится точка безубыточности.
Пороговый объем продаж (QKp, тыс.шт.) рассчитывается по формуле: QKp=3nocT/(n,-3nep), (4.15) где Зпост - постоянные издержки, тыс.руб.; Ц - цена единицы продукции, руб.; Зпер - переменные издержки на единицу продукции, руб. Kp=392,92/(5,38-3,83) = 253,5тыс.шт.
Критическая выручка (В1ф, тыс. руб.): BKp=QKp U, (4.16) Вкр=253,5 5,38=1363,812 тыс. руб.
Запас финансовой прочности (ЗФПЬ тыс. руб.) в стоимостном выражении: ЗФП,=В-Вкр, (4.17) где В - выручка, тыс. руб. ЗФП] =25976,28-1363,812=24612,468 тыс.руб.
Запас финансовой прочности в натуральном выражении (ЗФП2, тыс. шт.): 30n2=Q-QKp, (4.18) где Q - общий объем продаж, тыс. шт. ЗФП2=4828,0-253,5=4574,5 тыс.шт.
Изменение объема продаж при изменении цены на реализацию можно узнать из формулы: Зпост _ Зпост дд=Ц-Зпер Цизм-Зпер щ где Цизм - цена на реализацию после изменения, руб.
Если цены на реализацию за единицу продукции окажутся ниже рыночной на 10%, то изменение объема продаж составит: AQ=392,92/(5,38-3,83)- 392,92/(4,84-3,83)= -135,53 тыс.руб.
Изменение объема продаж при изменении переменных затрат: Зпост _ Зпост дд=Ц-Зпер Цизм-3пер ; 420) где Р - переменные затраты после изменения, руб.
Если переменные затраты возрастут на 10 %, вследствие роста цен на сырье и материалы, то изменение объема продаж составит: AQ=392,92/(5,38-3,83)- 392,92/(5,38-4,21)= -82,332 тыс.руб.
Изменение объема продаж при изменении постоянных затрат: Зпост _ Зпост дд=Ц-Зпер Цизм-Зпер 2{ где Зпост _ постоянные затраты после изменения, тыс.руб. Если постоянные затраты возрастут на 10 %, то изменение объема продаж составит: . AQ=392,92/(5,38-3,83)- 432,21/(5,38-3,83)= -25,348 тыс. руб. При одновременном росте переменных и постоянных затрат изменение объема продаж составит: AQ=392,92/(5,38-3,83)- 432,21/(5,38-4,21)= - 115,913 тыс. руб.
