Способ подготовки зерен злаковых культур к последующей переработке на крахмал

 

Использование: технологии кормопроизводства и производства крахмала из зерновых культур, а именно продукция для крахмально-паточной промышленности. Сущность изобретения: на зерна злаковых воздействуют потоком ультрафиолетового излучения. Длину волны выбирают от 240 до 320 нм при плотности потока мощности 300-2800 Вт/м² и экспозиции от 1 до 60 мин. После воздействия осуществляют выдержку зерна неменее 24 ч. 3 з. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к технологии кормопроизводства или производства крахмала из зерновых культур и может быть использовано в кормовой и крахмально-паточной промышленности для производства крахмала, в частности из зерен кукурузы и пшеницы.

Известно, что крахмал образуется в клетках зеленых растений в процессе фотосинтеза из двуокиси углерода и воды и откладывается в плодах, в частности, в злаковых культурах в зернах. В природных условиях фотосинтез сопровождается поглощением зелеными растениями солнечного ультрафиолетового излучения.

Для злаковых культур, например пшеницы и кукурузы, формирование зерен крахмала происходит в фазе налива зерна. В первой фазе молочной спелости, продукты фотосинтеза, образующиеся в основном в верхних листьях, поступают в зерна колоса, и в клетках этих зерен происходит поликонденсация сахаров в молекуле крахмала. Далее зерна крахмала образуются, из любой из двух форм молекулы крахмала спиральной молекулы амилозы или разветвленной молекулы амилопектина, в результате физического процесса образования плотной жидкокристаллической фазы.

На заключительном этапе фазы налива зерна, продолжающемся одну-две недели, поступление веществ из листьев в зерно прекращается и содержание крахмала в зерне фиксируется на определенном уровне, зависящем от сорта злака и условий произрастания. При этом, как показывают экспериментальные исследования, для обеспечения наилучших условий произрастания, например пшеницы, оптимальная интенсивность падающего света должна составлять 310-345 кал/см². сут, что соответствует плотности мощности падающего света порядка 200 вт/м².

Крахмал является важнейшим продуктом, обеспечивающим жизнедеятельность человека. Поэтому методам повышения выхода крахмала из растительного сырья посвящено значительное число изобретений.

Процесс получения крахмала из зерен включает, в качестве одной из основных стадий, операцию замачивания зерна.

Известны способы повышения выхода крахмала из зерна путем дополнительного воздействия на зерно в процессе его замачивания.

В известном способе применяют дополнительное введение в раствор сильной кислоты, доводя ее концентрацию в растворе до 0,05-0,15% Известен способ получения крахмала из зерна кукурузы, включающий обработку зерна замочной водой в псевдоожиженном слое из зерна и замочной воды.

Однако известные способы не предусматривают операций по влиянию на уровень содержания крахмала в сырье, что является весьма важным, например, при получении крахмала из зерна после длительного его хранения.

Известно, что при длительном хранении зерна (более 5 мес.), возможно изменение его физико-химических свойств в т.ч. за счет плесневения и, как следствие, снижение содержания крахмала в сырье.

Наиболее близким к предложенному изобретению по максимальному числу сходных признаков и достигаемому результату является способ получения крахмала из зерен злаковых культур, включающий дополнительную обработку зерен пропионовой кислотой перед замачиванием. Пропионовая кислота используется в данном способе как консервант, предохраняющий зерно от плесневения и сохраняющий физико-химические свойства зерна в процессе подготовки его к переработке на уровне исходных. За счет этого удается повысить на 3-4% выход крахмала из зерна прошедшего хранение и обработанного консервантом по отношению к зерну не прошедшему дополнительной обработки.

Недостатком известного способа является невозможность при его реализации увеличить выход крахмала из зерна на уровень, превышающий уровень содержания крахмала в зерне до его дополнительной обработки. Кроме того, получение в известном способе заметного увеличения выхода крахмала проявляется лишь на достаточно длительном интервале времени хранения. Нельзя не отметить, что применение в известном способе пропионовой кислоты для обработки зерна в ряде случаев приводит к увеличению содержания в замочной воде сухих веществ, что при дальнейшей переработке затрудняет получение крахмала высокого качества.

Задачей решаемой настоящим изобретением является ускорение процесса повышения содержания крахмала в зерне перед его замачиванием и повышение качества крахмала.

Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение выхода крахмала из зерна, в т.ч. свежеубранного, на 3-4 процента через два-три дня после его дополнительной обработки перед замачиванием.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе получения крахмала из зерен злаковых культур, включающем дополнительную обработку зерна перед его замачиванием, дополнительную обработку осуществляют ультрафиолетовым излучением. Кроме того, применяют ультрафиолетовое излучение с длиной волны 240-320 нм, при плотности мощности излучения 300-2800 вт/м². Кроме того, облучение ведут в течение периода времени от 1 до 60 минут. Кроме того, замачивание проводят по истечении 24 часов после окончания облучения.

Выбор для воздействия на зерна ультрафиолетового излучения с диапазоном длин волн 240-320 нм обусловлен тем, что излучение в данном диапазоне эффективно взаимодействует со злаковыми культурами. Выбор диапазона плотности мощности излучения и времени облучения обусловлен тем, что при облучении с минимальной плотностью мощности в течение времени меньшем минуты, как показывают результаты исследований, не наблюдается эффекта повышения содержания крахмала в зерне.

При превышении времени облучения 60 минут и максимальной плотности излучения 2800 вт/м² наблюдается сокращение содержания крахмала в зерне с одновременным увеличением содержания витаминов.

Определение момента начала операции замачивания обусловлено тем, что содержание крахмала в зерне после облучения нарастает постепенно и заметное увеличение (более 1% ) выхода крахмала достигается на следующий день после облучения.

Указанные выше преимущества и особенности настоящего изобретения станут понятными при рассмотрении нижеследующего примера конкретной реализации способа.

П р и м е р конкретной реализации способа получения крахмала из зерна злаковых культур.

Перед замачиванием производят обработку ультрафиолетовым излучением партии зерна кукурузы со сроком хранения два года. Зерно помещают в бункер. Размещают систему из шести УФ-облучателей на расстоянии 50 см от поверхности зерна. В качестве УФ-излучателя используют ртутно-кварцевую лампу ДРТ-400. Обрабатывают зерно ультрафиолетовым излучением в течение 20-30 минут. После чего партию зерна перерабатывают на крахмал с использованием установки "Завод на столе". При исследовании эффективности предложенного способа параллельно проводят подготовку зерна к переработке без использования ультрафиолетового излучения. Партию также перерабатывают на крахмал на установке "Завод на столе". Сравнительные данные по выходу крахмала из зерна кукурузы подготовленного к переработке с использованием ультрафиолетового излучения и без использования излучения приведены в таблице.

Как следует из таблицы, обработка зерна ультрафиолетовым излучением позволяет обеспечить достижение технического результата в виде увеличения выхода крахмала из зерна на 4 процента через три дня после обработки. Кроме того, исключение из процесса пропионовой кислоты обеспечивает снижение содержания в замочной воде сухих веществ, что улучшает условия получения крахмала высокого качества.

Из известного уровня техники явным образом не следует возможность достижения указанного выше технического результата с использованием примененных средств, что свидетельствует о наличии у настоящего способа изобретательского уровня.

Наиболее эффективно настоящее изобретение может быть использовано при производстве зернового крахмала в крахмально-паточном производстве.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ЗЕРЕН ЗЛАКОВЫХ КУЛЬТУР К ПОСЛЕДУЮЩЕЙ ПЕРЕРАБОТКЕ НА КРАХМАЛ, включающий воздействие на зерно внешним фактором, отличающийся тем, что в качестве внешнего фактора используют ультрафиолетовое излучение.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после воздействия ультрафиолетовым излучением осуществляют выдержку зерна не менее 24 ч.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют ультрафиолетовое излучение с длиной волны 240 320 нм при плотности мощности 300 2800 Вт/м².

4. Способ по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что длительность экспозиции ультрафиолетового излучения выбирают 1 60 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1