Содержание к диссертации
Введение
1 Аналитический обзор 13
1.1. Семена подсолнечника современных районированных и перспективных сортов 13
1.2 Особенности строения и химического состава плодов кориандра современного производства 16
1.3 Основные биохимические процессы, протекающие в масличных семенах в послеуборочный период 20
1.3.1 Анализ современной научной концепции послеуборочного дозревания масличного сырья 21
1.3.2 Влияние разнокачественное масличных семян на направленность и интенсивность биохимических процессов 26
1.3.3 Воздействие факторов внешней среды на биохимические процессы семян при послеуборочном дозревании и хранении 30
1.3.4 Воздействие электромагнитных полей на биологические объекты 40
1.4 Современное состояние технологии послеуборочной обработки и хранения масличных семян 43
1.5 Особенности фракционирования, дозревания и послеуборочной обработки плодов кориандра 53
2 Методическая часть 58
2.1 Объекты исследования 58
2.2 Методы исследования семян подсолнечника и плодов кориандра 59
2.3 Методы исследования масел, выделенных из семян и плодов 60
2.4 Техника эксперимента 61
2.4.1 Определение интенсивности тепловыделений семян и плодов 61
2.4.2 Определение завершения послеуборочного дозревания 66
2.4.3 Лабораторная установка для активного вентилирования 67
2,5 Статистическая обработка данных 67
3 Экспериментальная часть 72
3.1. Изучение особенностей химического состава, биохимических показателей; и технологических свойств масличных семян современных сортов 72
3.1.1 Химический состав, биохимические показатели и качество липидов семян подсолнечника 72
3.1.2 Химический состав, биохимические показатели и качество липидов семян сои 77
3.1.3 Изучение показателей качества производственных партий, свежеубранных семян подсолнечника и com 78
3.2 Обоснование формирования биохимически однородных фракций свежеубранных семян подсолнечника современных сортов 81
3.2.1 Фракционирование семян подсолнечника современных сортов по индуцированной неоднородности 82
3.2.2 Влияние начальной влажности на послеуборочное дозревание и хранение свежеубранных семян подсолнечника 97
3.3 Разработка технологии послеуборочной обработки семян подсолнечника 124
3.3.1 Выбор способа воздействия на масличные семена с целью повышения эффективности послеуборочного дозревания 124
3.3.2 Разработка технологических режимов послеуборочной обработки семян подсолнечника с применением электромагнитного поля СВЧ-диапазона 147
3.4 Опытно-промышленные испытания и внедрение разработанной технологии 157
3.5 Изучение особенностей химического состава, биохимических показателей и технологических свойств плодов кориандра современного производства 161
3.6 Теоретическое и экспериментальное обоснование разделения свежеубранных плодов кориандра современного производства на биохимически однородные фракции 164
3.6.1 Фракционирование плодов кориандра современного производства по индуцированной неоднородности 165
3.6.2 Обоснование граничных значений начальной влажности для фракционирования плодов кориандра современного производства 175
3.7 Разработка послеуборочной технологии обработки плодов кориандра 184
3.7.1 Обоснование эффективного способа воздействия на свежеубранные плоды кориандра с целью улучшения технологических свойств 185
3.7.2 Разработка рациональных режимов обработки свежеубранных плодов кориандра в электромагнитном поле СВЧ-диапазона 192
Выводы 199
Список использованных источников
- Основные биохимические процессы, протекающие в масличных семенах в послеуборочный период
- Воздействие факторов внешней среды на биохимические процессы семян при послеуборочном дозревании и хранении
- Методы исследования масел, выделенных из семян и плодов
- Изучение показателей качества производственных партий, свежеубранных семян подсолнечника и com
Введение к работе
Одним из наиболее важных продуктов питания является растительное масло, потреоление которого в России на душу населения меньше рекомендуемой нормы годового рационального потребления в 1,3 раза.
В связи с этим производство растительного масла в последние годы; постоянно растет, расширяются посевные площади иод масличные; семена, прежде всего, под основное масличное сырье России - подсолнечник. За последние 10 лет общие площади посева под эту культуру возросли более, чем на 30%.
Кроме продуктов і питания; растительные масла выступают в качестве важнейшей: составляющей компоненты отделочных строительных материалов и товаров; личной гигиены. При производстве таких товаров используются эфиромасличные семена^ важнейшими: из которых в; России являются плоды кориандра - комплексное сырье, из которого получают техническое жирное и высококачественное эфирное масла.
Повышение потребности в масличном сырье способствовало созданию новых сортов семян подсолнечника, отличающихся более высокой урожайностью, скороспелостью, устойчивостью к болезням и другим биоповреждениям, что привело к существенному изменению их химического состава и свойств. Наряду с этим, экономические преобразования в России кардинально изменили условия производства масличного и эфиромасличного сырья и систему его заготовок на предприятиях.
Указанные причины привели к тому, что в последние годы на масложировые предприятия поступает сырьё, значительно отличающееся от перерабатываемого 10-15 лет назад по химическому составу и биохимическим свойствам.
В связи с этим традиционная технология послеуборочной обработки семян,.включающая их конвективную сушку, не соответствует современным требованиям, что приводит к неоправданным потерям масложирового и эфиромасличного сырья на^ стадии его^ послеуборочнойf обработки и хранения, а также приводит к,снижению качества получаемых продуктов.
Учитывая это, возникает необходимость изучения химического состава, и биохимических свойств семян подсолнечника: и плодов; кориандра-современных сортов* с: целью- выбора- эффективных методов; позволяющих целенаправленно регулировать; их технологические свойства;, такие1 как содержание целевых компонентов:и основные показатели их качества;.
Фундаментальные исследования, учитывающие биологические ресурсы^семян, в том числе биохимические процессы при их послеуборочном дозревании, обосновали новое направление' — бионизированные:технологии послеуборочной обработки.
Теоретическую' основу для-; создания; технологий; учитывающих биохимические процессы, протекающие1 в, масличных, семенах и в^ плодах кориандра: в; послеуборочный, период,, заложили фундаментальные исследования; В;Г.Щербакова; ВШіКлючкина, ВїМ.Копейковского,. Е.П;Кошевого, В.Г.Лобанова, С.Ф.Быковощ С.Ю.Ксандопуло, В!!Д.Надыкты, Л-М: Заводцовой и ряда других ученых;
Однако, ряд вопросов ^теоретического иг прикладного1 характерами; в; настоящее: время; не: имеют достаточно^ полного' решения* или требуют корректировки: в> связи- с изменившимися і свойствами масличного и эфиромасличного сырья, а также современного уровня развития техники.
В = связи с этим, несмотря на. фундаментальность имеющихся: работ, актуальность научных исследований ^указанном направлении и і их. народнохозяйственное значение очевидны.
Подтверждениемт актуальности: тематики^ данных исследований является; включение ее1 в- Государственную научно-техническую программу Минобразования і РФ1 «Научные исследования' высшей школы; по
7 приоритетным направлениям науки и техники», № гос. регистрации
01200109253.
Целью; работы являлось научно-практическое обоснование бионизированных технологий послеуборочной обработки семян подсолнечника и плодов кориандра современных сортов на: основе выявления биохимически однородных фракций> семян; и плодов, а также выявления эффективного способа воздействия на свежеубранные семена и плоды для улучшения их технологических свойств..
Для достижения поставленной цели решали следующие задачи: - анализ, систематизация; и обобщение имеющихся в научно- технической литературе и патентной, информации данных по изучаемой проблеме; сравнительный анализ, химического состава, биохимических показателей и технологических свойств семян; подсолнечника; и плодов кориандра современных сортов с семенами;и плодами ранней селекции;: - обоснование корректировки фракционирования свежеубранных семян подсолнечника современных сортов по индуцированной неоднородности с целью уточнения границ класса, обладающего способностью к улучшению технологических свойств при послеуборочном дозревании; - изучение влияния начальной влажности; свежеубранных семян подсолнечника и плодов кориандра на биохимические показатели и технологические свойства в послеуборочный: период и обоснование граничных значений влажности для фракционирования семян и плодов; теоретическое и экспериментальное обоснование выбора эффективного метода воздействия электромагнитным полем СВЧ-диапазона на свежеубранные семена подсолнечника и плоды кориандра при послеуборочной обработке с целью улучшения их технологических свойств; - развитие научных, представлений, о влиянии' обработки свежеубранных семян* подсолнечника и плодов- кориандра в электромагнитном поле СВЧЯдиапазона; на биохимические процессы, ведущие- к улучшению- их технологических свойств Bt послеуборочный; период;: научно-практическое обоснование технологии послеуборочной; обработки семяш подсолнечника с: применением: электромагнитного: поля; СВЧ-диапазона;: научно-практическое обоснование технологии послеуборочной обработки: плодов кориандра:с: применением электромагнитного поля*GB4-диапазона; производственные испытания и практическая^ реализация; на: действующих промышленных предприятиях разработанных технических и: технологических решений; а также оценка их экономическое эффективности:
Научная: концепция: Научная? концепциям состоит, в применении системного1 подходам решении взаимосвязанных задач-по^теоретическому и, экспериментальному. обоснованию бйонизированной: технологии; послеуборочной; обработки семян, подсолнечника? и плодові кориандра современных; сортов;— от выделения? биохимически7 однородных; фракций^ обладающих потенциальной: способностью? к улучшению технологических свойств; в послеуборочный, период,, и; выбора, эффективного* метода: воздействия* наї семена- и плоды, позволяющего целенаправленно, регулировать биохимические; процессы- и- обеспечивающего? улучшение технологических свойств;, до; создания: технологических и технических решенийшо его промышленной реализации:.
Научная: новизна:. Впервые выявлено, что изменение химического состава, биохимических ш технологических; показателей семян подсолнечника современных сортов- в; результате селекции; привело к
9 снижению граничных значений кислотного числа масла с 3,0 мг КОН/r до
2,5 мг КОН/гдля фракции свежеубранных семян, потенциально способной к улучшению технологических свойств в послеуборочный период, при этом начальная влажность фракции семян, обладающих такой способностью, составляет не более 15% .
Впервые на основе метода ЯМ-релаксации установлено,, что для свежеубранных'семян подсолнечника с начальной влажностью 15 % и 21 % происходит существенное возрастание времени спин-спиновой релаксации протонов воды, косвенно указывающее на снижение степени связанности молекул воды с гидрофильными веществами;семян, что оказывает влияние: на протекание гидролитических и окислительных ферментативных процессов.
Выявлено, что для свежеубранных семян подсолнечника существует явление, характеризующееся отличием значений активности липазы и интенсивности протекания гидролитических процессов в семенах однородных партий, дозревающих и хранящихся; при одинаковой оптимальной влажности, а именно, чем выше начальная влажность свежеубранных семян, тем выше активность липазы и интенсивность протекания гидролитических процессов в семенах при послеуборочном дозревании и хранении.
Впервые установлено, что обработка свежеубранных семян подсолнечника с кислотным: числом не более 2,5 мг КОН/r и начальной влажностью^ не более 15% в электромагнитном поле СВЧ-диапазона перед конвективной сушкой по сравнению с традиционной тепловой обработкой, обработкой ультразвуком и в электромагнитном поле НЧ-диапазона наиболее эффективно способствует улучшению их технологических свойств в период послеуборочного дозревания. Это обусловлено интенсификацией процессов перехода связанных форм липидов в свободные под воздействием
10 электромагнитного поля СВЧ-диапазона и эффективной инактивацией липоксигеназы и липазы.
Впервые показано, что дополнительная эффективность инактивации липазы и липоксигеназы в семенах подсолнечника электромагнитным полем СВЧ-диапазона по сравнению с традиционной тепловой обработкой обусловлена изменением; рН среды в клетках ядра семян.
Впервые установлено, что значения критической; влажности свежеубранных плодов кориандра сорта: «Янтарь» снижаются, с 12,3% Д& 12,0% при повышении температуры плодов с 25 С до 45 С соответственно.
Впервые показано, что повышение выхода эфирного масла И; увеличение содержания линалоола в нем при обработке плодов кориандра с влажностью не более 12% в электромагнитном, поле СВЧ-диапазона сопровождается повышением активности р-гликозидазы, катализирующей гидролиз гликозидов линалоола.
Установлено, что ингибирование; дыхания фторидом натрия на.этапе гликолиза приводит к снижению' содержания эфирного масла; в плодах кориандра, что свидетельствует о наличии взаимосвязи между этими, процессами.
Практическая значимость. На основе проведенных исследований разработаны режимы технологии послеуборочной обработки семян подсолнечника и плодов кориандра современных сортов с применением электромагнитного поля СВЧ-диапазона, позволяющие улучшить их технологические свойства: - способ разделения масличных семян на фракции (решение о выдаче патента на изобретение по заявке №2004117334); послеуборочная обработка масличных семян (патенты РФ № 2021335, 2118654, 2199852, 2232494, 2232798, 2232799,2243989, 2243990); - технология подготовки свежеубранных плодов кориандра к переработке с применением обработки в переменномолектромагнитном поле СВЧ-диапазона (патент РФ №2151787).
Разработана конструкция; установки; активного вентилирования- в силосах элеватора (патент РФ' №»1837743).
Разработан комплект технической документации на фракционирование и послеуборочную; обработку семян подсолнечника и' плодов; кориандра: с применением электромагнитного поля СВЧ-диапазона:
Теоретические положения работы, используются в учебном процессе при = чтении:лекций по дисциплине; «Технологияготрасли», при' курсовом; и; дипломном проектировании? по;специальности 270700і- Технология ? жиров;. эфирных масел и парфюмерно-косметических продуктов;.
На защиту выносятся;следующие основные положения диссертации: результаты* изучения- особенностей: химического состава,, биохимических и технологических показателей семян? подсолнечника современных раннеспелых, и среднеспелых сортов; а- также выявленные; особенности; химического * состава, биохимических и* технологических: показателей^ плодов кориандра сорта «Янтарь» современного производства; - установленные;значения? границ индуцированной1неоднородности?по; кислотному числу масла; в семенах фракции/ семян; подсолнечника; современных сортов; способной;к улучшению технологических свойств-5при послеуборочном дозревании;; - закономерности влияния; начальной; влажности на активность ферментов и; показатели; качества; семян подсолнечника современной: селекции;в;послеуборочный; период-и установленные значения оптимальной и * граничной начальнойівлажности семян,. при; которой: возможно улучшение технологических свойств; - научно-практическое обоснование целесообразности; применения предварительной обработки перед сушкой свежеубранных: семян, подсолнечника современных сортов, способных к улучшению технологических свойству в электромагнитном поле СВЧ-диапазона; - результаты изучения влияния начальной влажности плодов кориандра, сорта «Янтарь» современного производства на улучшение технологических свойств в: послеуборочный: период и установленные-значения; критической^ влажности плодов; - результаты: исследования влияния электромагнитного; поля СВЧ- диапазона^ на содержание эфирного масла в свежеубранных плодах кориандра и разработка на этой: основе технологии подготовки свежеубранных:расколотых плодов кориандра к переработке;; - разработанные технологические режимы: фракционирования: свежеубранных семян- подсолнечника современных; сортов и; технологические режимы предварительной обработки; фракции: семян; способной к улучшению технологических свойств, перед сушкой в электромагнитном поле СВЧ-диапазона; - результаты оценки экономической эффективности разработанных технологических и технических решений.
13 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
Основные биохимические процессы, протекающие в масличных семенах в послеуборочный период
Свежеубранные семена характеризуются рядом специфических особенностей: низкой энергией прорастания и всхожестью, повышенной влажностью, повышенной активностью ферментных систем; и. биохимических процессов. Такие семена неустойчивы при хранении И их переработка ведет к увеличению производственных потерь /52/.
После отделения от материнского растения биохимические процессы; в свежеубранных семенах могут протекать в двух направлениях: си нтетическом и гидролитическом /53/.
Направленность развития биохимических процессов зависит от структурированности влаги; степени ее связанности, наличия; в семенах необходимых для послеуборочного дозревания субстратов, а также условий окружающей среды /53, 54/. В сухих семенах преобладает синтетическая направленность биохимических процессов, а в семенах средней сухости, влажных и сырых - гидролитическая, интенсивность которой увеличивается с возрастанием влажности.
Синтетическая направленность биохимических процессов присуща свежеубранным; семенам в период послеуборочного дозревания в случае проведения послеуборочной обработки и создания необходимых благоприятных условий, в этом случае возможно улучшение технологических свойств семян.
Гидролитическая направленность влечет за собой порчу семян, потерю их свойств и возможность развития процесса самосогревания при хранении: больших масс сырья; в результате чего снижаются их технологические свойства и ухудшаются посевные свойства /54/.
Учитывая это, в послеуборочный период необходимо применять комплекс мер: по предотвращению- протекания в, свежеуоранных семенах процессов гидролитической; и окислительной направленности и; создавать условия для послеуборочного- дозревания; в этом: случае возможно улучшение технологических свойств семян за счет биохимических процессов; протекающих в і них /54/..
Для детального изучения и; изыскания! путей управления биохимическими, процессами, необходимо1 систематизировать,, имеющиеся? сведения о послеуборочном дозревании масличных семян;
Послеуборочное дозревание - комплекс процессов, происходящих-прихранении семян различных культур после отделения их от материнского І растения, относится к.числу наиболее сложных и. до настоящего времени не изученных всесторонне:.
Согласно современным представлениям общими при послеуборочном дозревании для І семян злаковых ш масличных: растений? являются; процессы повышения;, всхожести, энергии? прорастания; и жизнеспособности, снижения влажности, интенсивности дыхания и активности ферментов,- улучшения п осевных и; техн ологи ч еских свой ств /53-60/.
Вместе с; общими закономерностями, исследования последних лет позволили получить более углубленные; представления: о: процессах, характерных для- послеуборочного дозревания семян отдельных видов растений;
Для зерновых культур отмечается снижение активности амилазы и резистентности белковых веществ к действию протеолитических ферментов, уменьшение содержания небелкового азота и растворимости белков /56-59/. Установлено увеличение количества крахмала и улучшение его качества /59/.
Для семян масличных культур центральным вопросом является изменение содержания и состава: липидов при послеуборочном дозревании. Обобщение имеющихся и сследований в; этом наиравл ен и и п озволяет сч итать установленным факт увеличения выхода масла из семян:при одновременном снижении его кислотного числа после завершения послеуборочного дозревания /54, 55, 60, 61, 62/.
Можно - выделить две основные причины такого улучшения технологических свойств масличного; сырья при послеуборочном дозревании: - биохимические процессы в семенах; - технологические факторы при переработке свежеубранного сырья. Наибольший интерес в исследованиях послеуборочного дозревания для сырья масложировой промышленности вызывает расшифровка биохимических процессов, приводящих к повышению масличности семян, что может открыть пути к управлению этими процессами.
Основной трудностью в решении этого вопроса является многообразие соединений, извлекаемых имеющимися методиками определения масличности семян, объединенных под общим названием липиды.
Можно считать утвердившимся, и доказанным мнение большинства исследователей об изменении в ходе послеуборочного дозревания и переработки семян степени связанности липидной и нелипидной частей семян.
Больший вклад в решение этого вопроса внесли работы под руководством В.П. Ржехина, показавшие влияние технологических параметров в: процессе маслодобывания на белковолипидные: комплексы семян, возможности их образования и распада с высвобождением липидов /63 - 65/.
Снижение кислотного числа масла в= свежеубранных семенах при тепловой; сушке: и хранении достаточно аргументировано- объяснялось, связыванием свободных жирных кислот в белковолипидные комплексы /55, 66, 67/. Подтверждением этих воззрений послужила также работа /68/, где подробно исследовалось влияние температурных режимов сушки семян; высокомасличного: подсолнечника: на: изменение кислотного числа масла в них. Проведение исследования /69/ окончательно установило наличие: перехода связанных липидов ш свободные при нагреве и хранении свежеубранных семян- подсолнечника, что, наряду с высвобождением липидов биомембран; стало считаться единственной причиной повышения масличности при послеуборочном дозревании; В-пользу такого утверждения говорят данные исследований, 1990 г;,, где: указано, что, при созревании и: дозревании падает соотношение липид: белок в липопротеиновых комплексах семян /303/. Высказанная ранее гипотеза о возможности; продолжающегося синтеза липидов: в свежеубранных семенах: из; имеющихся, подвижных; углеводов /71,72/ была отвергнута.
Воздействие факторов внешней среды на биохимические процессы семян при послеуборочном дозревании и хранении
Условия внешней среды оказывают определяющее влияние на направленность и интенсивность биохимических процессов при послеуборочном дозревании и хранении семян /53-55, 69, 70, 95, 96/.
Известно, что влияние на жизнедеятельность растительных клеток возмущающий фактор внешней среды начинает оказывать при выходе его из зоны толерантности, а выживают растительные клетки, если значения параметров окружающей среды находятся в пределах зоны адаптации /108/. Следовательно, технологическое значение имеет такой интервал действующих параметров среды, когда их значения, превышают зону толерантности, но не выходят за пределы зоны адаптации;
К основным факторам, влияющим- на, жизнедеятельность семян в послеуборочный период, относятся;влажность, температура состав плодовой; атмосферы,, химические вещества; (консерванты) ж электромагнитные, поля, различного частотного диапазона и мощности.. Важнейшим:фактором; влияющим?на направленность биохимических процессов; семян? в; послеуборочный; период является влажность /17, 53; 56, 86, 97/.
В-результате многолетних исследований;было установлено, что при влажности семянтниже критической;или,в:ее пределах в семенах сохраняетсяі синтетическая направленность биохимических процессов /98- 103/.
Если: темп: снижения влажности в свежеубранных семенах:, будет происходить в- соответствии с сохранившимся в них запасом ассимилянтов; то синтетическая; направленность,в.семенах будет сохраняться, а процессы гидролиза будут угнетены /17/.
В: работах /54 . 55/ показано, что- процессы послеуборочного дозревания вЇподсолнечных семенах с влажностью;на Г-2% превышающей: критическую протекают интенсивнее, чем; в; семенах с влажностью г до критической: Это доказывается снижением кислотного числа; масла в семенах и сокращением времени г дозревания; Максимума активности липазы и; фосфолипазы- таких; семян; наблюдается? раньше по времени; ш больше по-абсолютному значению, более значительны?изменения-и = в- жирнокислотном? составе наблюдается большее накопление- линолевой; кислоты, что; подтверждает улучшение качества семян при послеуборочном дозревании:
Установлено также, что в семенах с влажностью, на 1-2% превышающей: критическую, увеличения, содержания первичных; продуктов окисления не наблюдается. Помимо этого отмечается и увеличение перехода фосфолипидов в масло в связи с ростом активности фосфолипазы Д.
В: то же время, при хранении после завершения послеуборочного-дозревания в семенах с влажностью, превышающей, на 1-2% критическую, отмечается- более интенсивный рост первичных: продуктов? окисления;, снижение доли- линолевой кислоты: и увеличение- активности; липооксигеназы, чем, в; семенах с влажностью до критической: Причем; продолжительное, хранение таких семянL ведет к» активации? липазы,, а с увеличением срока продолжительного хранения активность ферментов снижается. Также наблюдается снижение перехода фосфолипидов в масло из; семян/54/.
Таким образом,,на сегодняшний день считается-доказанным, что для-послеуборочного дозревания;масличных семян и;их последующего хранения необходимы различные начальные влажности семян. Получение наибольшего эффекта от послеуборочного дозревания наблюдается в семенах с влажностью, превышающей: на 1-2% критическую. Прш последующем-хранении; влажность дозревших семян: не должна превышать критическую,, что позволит сохранить технологические свойства ценность семян и предотвратить потери, превышающие естественную; убыль масел семян1 т снижение показателей; качества;
При анализе- действия температуры, можно выделить г три- вида; нагрева семян при их послеуборочной обработке и дозревании: - кратковременный нагрев с изменением5 влажности: (сушка); -длительный нагрев или хранение при повышенной температуре; - кратковременный нагрев без изменения; или с минимальным изменением влажности.
Методы исследования масел, выделенных из семян и плодов
Для снижения инерционности и случайной составляющей погрешности; упрощения аппаратурного оформления известного адиабатного методаЇопределения интенсивности тепловыделений зерна /289/, отказались -. от. системы регулирования температуры исследуемых семян ю окружающей I среды. При этом необходимо было исключить ошибку, вызванную потерями тепла, выделяемого исследуемыми І семенами; Использовали? способ, применяемый для; исключения систематических погрешностей при; аттестации методик /275/.
Сущность его заключается в- определении необходимой величины; стандартным т разрабатываемым- методом; вычислении: систематической: ошибки разрабатываемого метода в необходимом диапазоне и учета=ее, при вычислении І необходимой, величины по разрабатываемому методу:. В нашем: случае вычисляли потери тепла (Q„0T) ПО- разности между известным количеством тепла: (QHIB)S введенным в аттестуемую: калориметрическую систему с: помощью электрического тока /290/ и измеренным количеством тепла, т.е.. "пот.-- viitJB- ЧГиэм t \ і) Введенное количество тепла рассчитывали по формуле (2.2): Q„.-I2--R-,. (2.2): где I — сила тока, А; R - сопротивление, Ом; т.- время, с. Измеренное тепло рассчитывали по формуле (2.3): Qm„-C-m-M, (213)-, где С - теплоемкость масла, Дж/(кг град); m - масса масла, кг; At - температура нагрева масла, С.
Оценку потерь проводили на установке, которую в дальнейшем использовали для определения интенсивности тепловыделений семян подсолнечника и плодов кориандра (рисунок 2 Л).
Работу проделывали следующим образом: сосуд Дьюара 1 заполняли высушенным минеральньш маслом, термостатированием достигали равенства температур масла в сосуде Дьюара и окружающей среды (при этом ток в дифференциальной гипертермопаре 4 отсутствовал, на что указывал гальванометр 7) и вводили в систему тепло при помощи стабилизированного источника тока 9 и сопротивления 8.
Тепло, пошедшее на нагревание масла (Q„3„) определяли по повышению его температуры с помощью термометра сопротивления 3 и отградуированного в градусах Цельсия по МПТШ-6 цифрового омметра 6. потери тепла определяли по формуле 3.1.
Работу проводили в предполагаемом диапазоне интенсивности тепловыделений 2-800 мВт, основываясь на известных величинах интенсивности тепловыделений зерна. При этом каждое из семи значений введенного тепла достигалось при трех уровнях интенсивности тепловыделений. После обработки полученных данных выяснили, что значимым оказался коэффициент корреляции между средними значениями -QnoT и At.
Результаты приведены в таблице 2.1. Коэффициент корреляции для полученных данных г - 0,99971. Зависимость между этими величинами, найденная при обработке данных на микро-ЭВМ БЗ-21 имеет вид; QnuT= 125,03 At (2.4)
Для исключения систематической погрешности полученную зависимость (2.4) необходимо было использовать при расчете интенсивности тепловыделений семян и плодов. Часть тепла, выделенного в процессе жизнедеятельности семян (QT) расходуется на их нагрев (Qc), остальная часть теряется (Q„OT), т.е.: QT = Qc + Qnor , (2-5) Выделенное семенами в процессе жизнедеятельности тепло можно представить в виде: QT = Q T, (2.6) где Q — интенсивность тепловыделений исследуемого образца, Вт; Дт - время, с, за которое температура зерна или семян повышается на At С. Тепло, пошедшее на нагревание семян можно представить в виде: Qc = Мс Сс At, (2.7) где Мс - масса исследуемого образца, кг; Сс - теплоемкость семян при температуре опыта, Дж/(кг-град); At - повышение температуры исследуемого образца, С за время Ат. Тогда с учетом (2.4), (2.6), (2.7) выражение (2.5) будет иметь вид: QAT = McCe At + 125,03 At, (2.8) Разделив все члены уравнения (2,8) на iVIc , At и проведя преобразования, будем иметь: q = (Cc + 125.03/Мс) At/Ат,. (2.9) где q — интенсивность тепловыделений семян, Вт/кг.
Для оценки нейсключенных остатков систематических погрешностей, вновь в- исследуемую систему вводили известное количество тепла в диапазоне.интенсивности тепловыделений 2-800 мВт и рассчитывали: этот показатель экспериментально по уравнению (2.9). Средние значения экспериментально полученных значений интенсивности тепловыделений и их.истинная величина;отличались.незначимо, что позволило сделать вывод об отсутствии неисключенных остатков систематических погрешностей.
Определение интенсивности тепловыделений проводили следующим образом: исследуемый образец семян или плодов помещали в сосуд Дьюарда, 1 (рисунок 1.1), предварительно отобрав пробу для.определения влажности. Сосуд Дыоарда с исследуемой пробой помещали в термошкаф 5. Вследствие процессов жизнедеятельности температура семян и плодов повышалась. За начальную точку отсчета принимали температуру семян и плодов, равную температуре внутри термошкафа, на что указывал гальванометр 7. Далее измеряли повышение температуры исследуемого образца кориандра (At) за время (At). Расчет интенсивности тепловыделений вели по формуле (2.9).
Пересчет на абсолютно сухое вещество проводили по формуле (2.10): qc=ql00/100-W, (2.10) где W — влажность семян, %
Так как систематическая погрешность в результате потерь тепла была нами устранена, относительная ошибка метода определялась по случайной составляющей погрешности согласно /275/ для семян и плодов с интенсивностью тепловыделений 2-800 мВт/кг.
Изучение показателей качества производственных партий, свежеубранных семян подсолнечника и com
Современные сведения? о биохимических процессах; протекающих в, свежеубранном масличном, сырье, позволяют представить биохимически однородные фракции; как совокупность семян;- имеющих: одинаковую? направленность действия;ферментного комплекса и его активность.
Для? свежеубранных семян- подсолнечника: ранней; селекции; показано, что с целью формирования- биохимически однородных фракций общую массу семяш необходимо- разделять, по естественной: w индуцированной» неоднородности 754/.
В:; том1 же исследовании; в. качестве: критерия- разделениям по естественной: неоднородности обоснован эквивалентный: диаметр семян; ai для;разделения по индуцированной неоднородности - кислотное число масла: в семенах, при этом показано,.что естественная неоднородность значительно снижается приочистке и хранении в оптимальных режимах.
Учитывая; это, при: послеуборочной і обработке семян подсолнечникам для? выявления фракций; способных к повышению технологических свойств при; послеуборочном дозревании, предложено: разделять семена? по; кислотному: числу, масла:в;семенах; при:этом на:послеуборочное дозревание: направлять семена; с кислотным; числом, масла не: более 3,0 мг КОН/г. Оптимальной: начальной влажностью дляt проведения этого процесса для; свежеубранных: семян подсолнечника,; сортов; ранней селекции в условиях производственного активного? вентилирования;обоснована? величина;- равная: 11%.
Таким образом; при: послеуборочной: обработке свежеубранных семян последние необходимо разделять, по? критериям индуцированной? неоднородности;и начальной влажности. Учитывая выявленные особенности состава, и свойств семян подсолнечника современных; сортов; необходимо г было провести, для них экспериментальную проверку и корректировку значений указанных критериев фракционирования.
Задачу разделения? семян подсолнечника, современных, сортов по индуцированной; неоднородности; решали; кластерным методом с компьютерной [обработкой данных:
Совокупность объектов исследования І последовательно делили на-2,3,4 и 5: классов и визуально оценивали; эффективность, такого деления. Визуальная; оценка показала, что= более: информативно семенную массу можно разделить натри класса.
На; рисунке: 3;3 представлен вариант такого деления в двухмерной плоскости, осями, которой служат активности липазы илипоксигеназы - по оси абсцисс, а всхожесть семян - по оси ординат.
Из приведенных на рисунках данных следует,, что границы, классов: семян современной селекции смещены в сторону большей активности ферментов, а границы классов: по всхожести: значительных, изменений! не претерпели по сравнению с семенами; подсолнечника ранней селекции.
Первый класс сформирован семенами подсолнечника. современной; селекции с всхожестью 50-80%, диапазоном: изменения активности липазы 5-30 (Єі8:1/мг мин) 10"3 и минимальным уровнем активности липоксигеназы. Третий класс"— наименее качественные семена всхожесть не превышает 30-35%, липоксигеназа проявляет максимальную активность, варьируя в пределах;4-10 (мэквОз/мг мин)10"3.
