Способ стимулирования прорастания зерна
Владельцы патента RU 2690486:
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" (RU)
Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к растениеводству, а также к пищевой промышленности. Способ включает обработку зерна ультразвуковым воздействием. Обработку проводят перед замачиванием путем пропускания через зерно упругих колебаний частотой 22 кГц мощностью 180-400 Вт в течение 1-5 мин. Способ позволяет увеличить суммарное количество проросших зерен. 4 табл., 3 пр.
Изобретение относится к пищевой промышленности и сельскому хозяйству, и может быть использовано в хлебопечении, пивоварении и в растениеводстве.
Известен способ обработки семян с целью стимуляции прорастания (Авт. свид. №1394480, A01C 1/00, 1986).
Данный способ недостаточно ускоряет процесс прорастания, т.к. ультрафиолетовое излучение используется в узком пределе плотности потока, и небольшие отклонения от него могут привести к снижению стимулирующего эффекта.
Известен способ проращивания зерна, включающий обработку предварительно замоченного зерна (Патента на изобретение РФ №2155215, C12C 1/02, 2000).
Недостатком данного способа является то, что зерно требует параллельного замачивания, что делает невозможным процесс хранения после его обработки.
Из уровня техники известен способ ультразвуковой обработки семян [8], предложенный в качестве прототипа, включающий обработку зерна ультразвуковым воздействием.
Недостатком данного способа является то, что он включает предварительное замачивание.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в увеличении суммарного количества проросших зерен.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе стимулирования прорастания зерна, включающем обработку зерна ультразвуковым воздействием, согласно изобретению, ультразвуковую обработку производят перед замачиванием путем пропускания через зерно упругих колебаний частотой 22 кГц мощностью180-400 Вт, в течении1-5 мин.
Использование ультразвукового воздействия в пищевой промышленности является предметом современных исследований. Эффективность действия ультразвука показана для многих технологических процессов. Исследователями установлено [4, 5, 6, 7], что ультразвуковое воздействие обеспечивает микрорастрескивание оболочечных частей зерна, способствующее более полному проникновению влаги в центральные части зерна. Это положительно сказывается на интенсивности прорастания зерна, а также на процесс кондиционирования зерна в мукомольном производстве.
Технологическая линия предусматривает следующие операции: помещение зерна в емкость и обработка его на акустическом источнике упругих колебаний ультразвуковом приборе, работающем на частоте 22 кГц и выходной мощности 180-400 Вт, продолжительность воздействия 1-5 мин. Обработанное зерно передают на последующую операцию.
Реализация способа может быть иллюстрирована следующими примерами.
Пример 1. Пшеницу мягкую яровую [1] по 100 шт. для каждого варианта обрабатывают на акустическом источнике упругих колебаний при частоте 22 кГц и мощности 180-400 Вт, продолжительность воздействия 1-5 мин.
После обработки пшеницу замачивали для проращивания в дистиллированной воде*.
Результаты обработки по заявленному способу представлены в таблицах 1 и 2. По истечении сроков проращивания производили подсчет наклюнувшихся и проросших семян [3].
Максимальный положительный эффект наблюдался при использовании напряжения обработки мощностью 360 и 420 Вт (табл. 1), суммарное количество наклюнувшихся и проросших зерен увеличилось на 36 и 33 % соответственно, а энергия прорастания на 33 и 32,1 % соответственно. Использование более высокого напряжения (более 420 Вт) привело к резкому увеличению температуры зерна до 43°С, что повлекло необратимые изменения в белковом, углеводном и липидном комплексах зерна, значительным потерям в массе и качестве. Из табл. 2 следует, что длительность ультразвуковой обработки приводит к повышению количества наклюнувшихся и проросших семян, которое, во всех случаях выше контрольного значения (в качестве контрольного значения были выбраны семена, замоченные в воде и без использования ультразвуковой обработки, например, по ГОСТ 12038-84). Обрабатывать зерно более 5 минут являлось нецелесообразным, т.к. приводило к резкому повышению температуры зерна до 50°С.
Таблица 1 - Зависимость мощности обработки на сокращение сроков проращивания пшеницы
| Мощность обработки, Вт | Суммарное количество наклюнувшихся и проросших зерен, % | Энергия прорастания, % |
| 180 | 64 | 30,1 |
| 240 | 70 | 32,6 |
| 300 | 73 | 35,7 |
| 360 | 89 | 56,3 |
| 420 | 86 | 55,4 |
| 480 | 46 | 22,4 |
| Контроль | 53 | 23,3 |
Таблица 2 - Влияние длительности обработки на суммарное количество наклюнувшихся и проросших зерен
| Длительность обработки зерна | Время проращивания | Суммарное количество наклюнувшихся и проросших зерен, % |
| 1 минута | 24 часа | 64 |
| 3 минуты | 24 часа | 72 |
| 5 минут | 24 часа | 89 |
| 7 минут | 24 часа | 51 |
| Контроль | 24 часа | 53 |
*Аналогичные опыты проведены с использование водопроводной воды, при этом полученный эффект сохранялся во всех случаях
Пример 2. Семена пшеницы мягкой яровой, взятые в пятикратной повторности [2], обрабатывают на акустическом источнике упругих колебаний ультразвуковом приборе, работающем на частоте 22 кГц и выходной мощности 400 Вт, продолжительность воздействия 1-5 мин. Все семена проращивают в дистиллированной воде в течение двух суток, после чего определяют энергию прорастания. Результаты обработки по заявленному способу представлены в таблице 3.При определении энергии прорастания и всхожести семян учитывали также поражение семян плесневыми грибами. Средний процент пораженных семян определяют визуально по четырем пробам и устанавливают степень поражения. Как видно из табл. 3, энергия прорастания во всех вариантах опыта была выше контрольного значения на 6,8-33 %. Также необходимо отметить, что степень поражение семян плесневыми грибами снизилась в среднем на 6% (при обработке длительностью 5 минут).
Таблица 3 - Влияние длительности ультразвуковой обработки на энергию прорастания и обеззараживание семян пшеницы
| Длительность обработки зерна | Энергия прорастания, % | Поражение семян плесневыми грибами |
| 1 минута | 30,1 | Средняя (7%) |
| 3 минуты | 36,7 | Средняя (7%) |
| 5 минут | 56,3 | Слабая (2%) |
| 7 минут | 21,3 | Слабая (2%) |
| Контроль | 23,3 | Средняя (8%) |
Пример 3. Зерна ячменя по 500 шт. для каждого варианта обрабатывают на акустическом источнике упругих колебаний ультразвуковом приборе, работающем на частоте 22 кГц и выходной мощности 400 Вт, продолжительность воздействия 1-5 мин. Все семена проращивают в дистиллированной воде.* Для определения энергии прорастания зерна ячменя проращивают 72 ч, для определения способности прорастания - 120 ч. Результаты, полученные спустя 72 и 120 часов, отражены в табл. 4.
Таблица 4 - Влияние длительности ультразвуковой обработки на энергию и способность прорастания и обеззараживание семян ячменя
| Длительность обработки зерна | Энергия прорастания, % | Способность прорастания, % | Поражение семян плесневыми грибами |
| 1 минута | 40,0 | 43,3 | Средняя (6%) |
| 3 минуты | 43,3 | 56,7 | Средняя (6%) |
| 5 минут | 56,7 | 60,0 | Слабая (3%) |
| 7 минут | 33,1 | 48,7 | Слабая (3%) |
| Контроль | 30,8 | 45,6 | Средняя (7%) |
*Аналогичные опыты проведены с использование водопроводной воды, при этом полученный эффект сохранялся во всех случаях
Использование предложенного способа обработки зерна ячменя позволяет увеличить энергию прорастания на 9,2-25,9 %, а способность прорастания на 2,3-14,4%). Также необходимо отметить, что степень поражение семян плесневыми грибами снизилась в среднем на 4% (при обработке длительностью 5 минут).
Изобретение может быть использовано в хлебопечении, пивоварении и в растениеводстве.
Источники информации
1. ГОСТ Р 52554-2006. Пшеница. Технические условия
2. ГОСТ 12038-84. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести
3. ГОСТ 10968-88 Зерно. Методы определения энергии прорастания и способности прорастания
4. Использование акустических колебаний для интенсификации процессов обработки воды в системах водоподготовки // В.Ф. Боев. - в кн. «Ультразвуковые технологические процессы - 98», Тезисы докл. науч.-техн. конференции. - М.: МАДИ (ТУ), 1998. - С. 73-76.
5. Особенности акустических технологий, реализуемых в тонких слоях жидкости // С.И. Пугачев, Н.Г. Семенова. - в кн.: «Ультразвуковые технологические процессы - 98». Тезисы докл. научн.-техн. конференции. - М.: МАДИ (ТУ), 1997. - C. 33-36.
6. Технология и оборудование для обработки пищевых сред с использованием кавитационной дезинтеграции / С.Д. Шестаков, О.Н. Красуля, В.И. Богуш, И.Ю. Потороко. - М.: Изд-во «ГИОРД», 2013. - С. 98-102.
7. Хмелев, В.Н. Многофункциональные ультразвуковые аппараты и их применение в условиях малых производств, сельском и домашнем хозяйстве: монография / В.Н. Хмелев, О.В. Попова. - Барнаул: Изд. АлтГТУ, 1997. - С. 112-126.
8. Khmelev, V.N. Ultrasonic drying and pre sowing treatment of seeds / V.N. Khmelev, A.N. Lebedev, M.V. Khmelev // International Workshop and Tutorials on Electron Devices and Materials, EDM - Proceedings 7th Annual International Workshop and Tutorials on Electron Devices and Materials 2006, EDM. Сер. "7th Annual International Workshop and Tutorials on Electron Devices and Materials 2006, EDM - Proceedings" Novosibirsk, 2006. - С. 251-253.
Способ стимулирования прорастания зерна, включающий обработку зерна ультразвуковым воздействием, отличающийся тем, что ультразвуковую обработку производят перед замачиванием путем пропускания через зерно упругих колебаний частотой 22 кГц мощностью 180-400 Вт в течение 1-5 мин.
