Спосіб обробки зерна пшениці активною формою повітря

Реферат: Винахід належить до сільського господарства, елеваторної та зернопереробної промисловості, і може бути використаний для підвищення харчової цінності зерна пшениці та продуктів його переробки. Спосіб передбачає транспортування зерна конвеєром в технологічну ємність і подальшу обробку його озоно-повітряною сумішшю, попередньо очищеною від оксидів та інших домішок, що містить повітря. Озоно-повітряну суміш подають у технологічну ємність крізь систему вентиляції, при цьому обробку зерна здійснюють озоно-повітряною сумішшю, що 3 містить 5-15 г/м озону, протягом 5-15 хвилин, при вологості зерна 8-12 %. UA 105946 C2 (12) UA 105946 C2 UA 105946 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до сільського господарства, елеваторної та зернопереробної промисловості (мукомельної, комбікормової і т. п.), і може бути використаний для підвищення харчової цінності зерна пшениці та продуктів його переробки. Зернові корми становлять 80-90 % раціонів сільськогосподарських тварин. Вони повністю забезпечують їх потребу в енергії і на 50-70 % - у протеїні. Інтенсифікація ведення тваринництва спонукає науковців і практиків звертати увагу на раціональне використання зернових кормів, у той же час, перетравність концентрованих кормів значною мірою залежить від їх підготовки до згодовування [див. М.Ф. Кулик, Т.В. Засуха, О.В. Жмудь та ін. Сучасні та перспективні технології зберігання і використання вологого зернофуражу. - К.: Світ, 2000. - 246 с] Відомий спосіб дріжджування запареної і охолодженої ячмінної дерті [див. Р.Б. Туяков. Дрожжевание кормов - один из резервов повышения продуктивности животных / Р.Б. Туяков, В.Д. Ким, Т.С. Сабитов и др. // Вестник сельскохозяйственной науки Казахстана. - 1990. - № 5. С. 63-64] з метою збагачення концентрованих кормів протеїном, в якому застосовують двоетапний процес дріжджування: перший - приготування маточної культури дріжджів, другий дріжджування корму. Також відомий спосіб дріжджування комбікорму пивними дріжджами [див. Г.А. Лоншаков. Рост, развитие и сохранность поросят-отъемышей при кормлении кормом, дрожжеванным пивными дрожжами // Научно-технический бюллетень. - Даль НИВИ, 1988. - T. 1. - С. 21-23], в результаті в дріжджованому кормі підвищується вміст азоту, протеїну, жиру, зменшується клітковина, зола, вуглеводи. Також підвищується апетит тварин, поживність і перетравність корму, значно підвищуються середньодобові прирости ваги поросят. Ще одним відомим способом є спосіб виробництва спученого зерна, що складається з завантаження зерна у камеру, герметизації її, обробки зерна у камері та подальшого вивантаження його у приймальний бункер. При цьому у камеру подають попередньо підігрітий газоподібний теплоносій під тиском, а по закінченні часу камеру миттєво розгерметизовують. Оброблене зерно з надмірним тиском переміщують у приймальний бункер, при цьому час обробки газоподібним теплоносієм 3-300 с, тиск газоподібного теплоносія 0,3-3 МПа, а температура газоподібного теплоносія 50-400 °C. Використання даного способу дозволяє знизити витрати на виробництво спученого зерна, та підвищити кормову цінність продукту. При обробці зерна велике значення має показник розчинності протеїну, який залежить від температури пропарювання. Зниження розчинності протеїну є негативним чинником у годуванні тварин, тому що викликає зменшення його перетравлення. Цей спосіб дозволяє точніше регулювати показники, що впливають на чинники перетравлення деяких видів зерна у допустимих межах, таких як, розчинність протеїнів, що, в свою чергу, має вирішальне значення при використанні у годуванні тварин (Патент РФ на изобретение №2432779, МПК A23L 1/18, Опубл.: 10.11.2011, "Способ производства вспученного зерна"). Недоліками всіх цих способів є багатостадійність процесу приготування корму та його складових, тривалість його у часі, та необхідність використання низки додаткових компонентів та спеціального обладнання. Найбільш близьким до пропонованого способу є спосіб дозрівання пшеничного борошна, але він не підходить як прототип тому, що цей спосіб направлений на обробку борошна, та використання транспортних магістралей для борошна - пневмопроводів. Поєднує його з пропонованим винаходом те, що у ньому також використовується озоно-повітряна суміш для обробки сировини. Окрім того, відомий спосіб дозрівання пшеничного борошна, що включає транспортування борошна в трубопроводі, завантаження борошна в бункер сховища і дозрівання борошна під час зберігання, у якому наприкінці транспортування проводять обробку борошна повітрям, 3 збагаченим озоном до концентрації 3-7 г/м , протягом 2-6 хв. в системі пневмотранспорту із застосуванням спеціального пристрою для обробки борошна. Потім здійснюється завантаження борошна в бункери та дозрівання борошна за температури 20 °C протягом 2-3 діб (Патент України на корисну модель №35440, МПК A21D 2/04, Опубл.: 25.09.2008, Бюл. № 18, 2008 p., "Спосіб дозрівання пшеничного борошна"). Недоліками цього способу є необхідність після обробного дозрівання борошна протягом 2-3 діб, що, в свою чергу, не дозволяє його використовувати відразу після обробки, та використання недостатньо очищеної озоно-повітряної суміші з домішками окислів (оксидів) азоту, вуглецю та інших, що може погіршити основні показники борошна та знизити якість продуктів, вироблених з нього. 1 UA 105946 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Але наведений вище спосіб стосується дозрівання борошна, тобто він направлений на обробку іншого продукту з використанням інших засобів - транспортних магістралей для борошна - пневмопроводів. У зв'язку з цим як спосіб за патентом України на корисну модель № 35440, так й інші способи, вказані вище, не можуть бути вибрані прототипом, через те, що вони вирішують поставлену задачу іншим шляхом з використанням інших засобів. В основу винаходу поставлена задача розробити спосіб обробки зерна пшениці озоноповітряною сумішшю, який забезпечує спрощення, зручність, а також підвищення харчової цінності зерна пшениці та продуктів його переробки. Поставлена задача вирішена в способі обробки зерна пшениці активною формою повітря, що передбачає транспортування зерна конвеєром в технологічну ємність і подальшу обробку його попередньо очищеною від оксидів та інших домішок, що містить повітря, озоно-повітряною сумішшю, яку подають у технологічну ємність крізь систему вентиляції, при цьому обробку зерна 3 здійснюють озоно-повітряною сумішшю, що містить 5-15 г/м озону, протягом 5-15 хвилин, при вологості зерна 8-12 %. Завдяки впливу очищеної озоно-повітряної суміші, досягається підвищення харчової цінності зерна пшениці, за рахунок збільшення кількості розчинної фракції низькомолекулярного білка. Показники хімічного складу атмосферного повітря, яке перетворюється у озоно-повітряну суміш, озоно-повітряна суміш до та після очищення наведені у таблиці 5, що в своє чергу дозволяє наглядно продемонструвати вплив очищення озоно-повітряної суміші на кількість окислів (оксидів) азоту, вуглецю та інших домішок. У таблиці 5 наведені значення хімічного складу 3 озоно-повітряної суміші з кінцевою концентрацією озону у суміші, після її очищення, 15 г/м . Завдяки обробці, згідно з пропонованим способом, у зерні пшениці відбуваються процеси, що викликають зменшення вмісту високомолекулярного білку, та перехід його у низькомолекулярну, розчинну форму. Збільшення розчинної фракції білка у 1,5-2 рази забезпечує не тільки підвищення харчової цінності зерна, але і значне поліпшення його перетравлення. Окрім цього, дана технологія дозволяє використовувати зерно пшениці відразу після обробки. Тобто відразу після обробки зерно набуває необхідних властивостей, та не потребує додаткового часу на дозрівання, і може бути використане, а при необхідності може бути закладене на зберігання. На рис. 1, 2 і 3 наведені графіки, що характеризують зміни у білковому комплексі до та після обробки, згідно зі способом та описаними нижче прикладами, де контроль - це показники до обробки. Слід зазначити, що найбільша кількість розчинних та легко перетравних білків (низькомолекулярний білок) наявна у випадку обробки зерна пшениці згідно з наведеним способом, а збільшення часу або концентрації озоно-повітряної суміші при обробці веде до погіршання результатів. Для підтвердження результатів, отриманих аналітичним шляхом, по аналізу змін у білковому комплексі, були проведені медико-біологічні досліди на щурах, а також встановлені основні біохімічні показники у піддослідних тварин, що отримували у складі раціону зерно пшениці, оброблене та необроблене озоно-повітряною сумішшю, результати наведені на рис. 4. У досліді було використано три групи піддослідних тварин, кожна з яких отримувала окремий раціон протягом досліду, де контрольна група тварин отримувала стандартний раціон, згідно з рекомендацією "Європейської конвенції про захист хребетних тварин, які використовуються для експериментальних і наукових цілей", друга група тварин отримувала у складі свого раціону 50 % зерна пшениці з тієї ж партії, що і остання група, але не оброблене озоно-повітряною сумішшю, і третя група, власне дослідна, у складі свого раціону отримувала 50 % зерна пшениці, обробленого згідно з запропонованим способом озоно-повітряною сумішшю. Проведені медико-біологічні дослідження, як видно з представленого на рис. 4 графіка, показали, що тенденція динаміки росту тварин не порушується. Більше того, група піддослідних тварин, в раціон яких додавали 50 % обробленого, за вище описаним способом, зерна пшениці, - виглядали угодованими, шерсть у них була більш щільною, гладкою, шовковистою. Серед визначених деяких біохімічних показників, наведених в таблиці 6, які об'єктивно характеризують стан тварин, необхідно відмітити, що кількість білка в крові, в групі тварин, що отримували у складі раціону зерно, оброблене озоно-повітряною сумішшю, дещо вищий ніж в контролі (перший рядок в табличці - після п'яти днів годування), і при цьому не виходить за межі норми. Цікавим є факт - зменшення кількості холестерину в сироватці крові у цієї групи (третій рядок в табличці - наприкінці досліду). Під кінець експерименту кількість загального білка залишалася стабільно високою в цій групі (шостий рядок в табличці - наприкінці досліду). Інші показники були в межах норми. 2 UA 105946 C2 5 10 15 20 25 30 35 Ще однією важливою рисою використання запропонованої технології є те, що пристрої для виробництва озоно-повітряної суміші з повітря дозволяють виробляти газ з різною масовою часткою озону, яка коливається у заданому діапазоні. Такі коливання викликані тим, що повітря, яке обробляється в ту чи іншу одиницю часу, може складатися з складових різної концентрації. Тому у прикладах наведені розбіжності коливань діапазону концентрації озону в озоноповітряній суміші. Приклад 1 Зерно пшениці вологістю 8 % транспортують за допомогою конвеєра у технологічну ємність (бункер, силос чи іншу). Після чого зерно, що заповнює ємність, продувається озоно-повітряною сумішшю, крізь систему вентиляції, таким чином щоб озоно-повітряна суміш проходила крізь усі шари зернової маси (знизу уверх). При обробці зерна використовують попередньо очищену від оксидів азоту, вуглецю та інших 3 домішок озоно-повітряну суміш, з концентрацією озону 7,5±2,5 г/м протягом 5 хвилин, якісні показники білкового комплексу у порівнянні з контрольним значно відрізняються, в першу чергу по вмісту низькомолекулярного білка. Основні показники білкового комплексу наведені у таблиці 1. Приклад 2 Спосіб здійснюється аналогічно прикладу 1, але обробляють озоно-повітряною сумішшю з 3 концентрацією озону 12,5±2,5 г/м протягом 10 хвилин, якісні показники білкового комплексу у порівнянні з контрольним відрізняються. Основні показники білкового комплексу наведені у таблиці 2. Приклад 3 Спосіб здійснюється аналогічно прикладу 1, але обробляють озоно-повітряною сумішшю з 3 концентрацією озону 17,5±2,5 г/м протягом 10 хвилин. У даному випадку, в порівнянні з 1 та 2 прикладом, помітна тенденція зменшення вмісту низькомолекулярного білка, що вказує на досягнення граничної концентрації озону у суміші, при обробці, і недоцільне її подальше збільшення. Також слід зазначити значне зростання вмісту нерозчинної фракції білка (білок строми), яке вказує на перевищення часу тривалості обробки зерна пшениці, сумішшю з даною концентрацією озону, що, в свою чергу, є негативним чинником, який показує загальну тенденцію зменшення перетравних речовин. Основні показники білкового комплексу наведені у таблиці 3. Приклад 4 Спосіб здійснюється аналогічно прикладу 1, але обробляють озоно-повітряною сумішшю з 3 концентрацією озону 27,5±2,5г/м протягом 30 хвилин. У даному прикладі ще більш помітна негативні тенденції, зазначені у 3-му прикладі, зменшення вмісту низькомолекулярного розчинного білка, та збільшення фракції нерозчинного білка, що вказує на вихід за межі допустимого режиму обробки. Основні показники білкового комплексу наведені у таблиці 4. Таблиця 1 Основні показники білкового комплексу згідно з прикладом 1 Показники Контроль Дослідний 1 Сирий протеїн, г/100 г 12,44 12,45 Високомолекулярний білок, г/100 г 8,82 7,5 Низькомолекулярний білок, г/100 г 2,88 4,07 Білок строми, г/100 г 0,74 0,88 Кінематична в'язкість лужного розчину, 1,699 1,673 Сcт Таблиця 2 Основні показники білкового комплексу згідно з прикладом 2 Показники Контроль Дослідний 2 Сирий протеїн, г/100 г 12,44 12,45 Високомолекулярний білок, г/100 г 8,82 7,09 Низькомолекулярний білок, г/100 г 2,88 4,27 Білок строми, г/100 г 0,74 1,09 Кінематична в'язкість лужного розчину, 1,699 1,640 Сcт 40 3 UA 105946 C2 Таблиця 3 Основні показники білкового комплексу згідно з прикладом 3 Показники Контроль Дослідний 3 Сирий протеїн, г/100 г 12,44 12,43 Високомолекулярний білок, г/100 г 8,82 6,50 Низькомолекулярний білок, г/100 г 2,88 3,9 Білок строми, г/100 г 0,74 2,03 Кінематична в'язкість лужного розчину, 1,699 1,627 Сcт Таблиця 4 Основні показники білкового комплексу згідно з прикладом 4 Показники Контроль Дослідний 4 Сирий протеїн, г/100 г 12,44 12,40 Високомолекулярний білок, г/100 і 8,82 6,01 Низькомолекулярний білок, г/100 г 2,88 3,62 Білок строми, г/100 г 0,74 2,77 Кінематична в'язкість лужного розчину, 1,699 1,610 Сcт Таблиця 5 Хімічний склад атмосферного повітря (сухої повітряної суміші), озоно-повітряної суміші після озонатора (синтезу озону в розрядному реакторі) і озоно-повітряної суміші після очищення від оксидів Атмосферне Озоно-повітряна суміш Озоно-повітряна після синтезу озону суміш після очищення Речовина Позначення повітря По масі, % По масі, % По масі, % Азот N2 75,5 75.498 75,15 Кисень O2 23,15 22,85 23,08 Озон О3 0,00000837 0,00210837 0,0015261 Водень H2 0,00008 0,00006 0,000071 Інертні гази Аргон Аr 1,292 1,31 1,38 Неон Ne 0,0014 0,00135 0,00167 Гелій Не 0,000073 0,000053 0,000075 Криптон Kr 0,003 0,0041 0,0052 Ксенон Хе 0,00004 0,000181 0,000067 Газоподібні з'єднання Аміак NH3 0,000174 0,000181 0,0000095 Метан СН4 0,000084 0,000055 0,000071 Оксиди Закис азоту N2 O 0,0000527 0,000925 0,0000652 Двоокис азоту NO2 0,0000023 0,0000683 0,00000575 Окисел азоту NO 0,00011 0,00286 0,00042 Двоокис сірки SO2 0,00000819 0,0000123 0,0000071 Вуглекислий CO2 0,046 0,051 0,0365 газ Окисел CO 0,00000750 0,000011 0,0000051 вуглецю 4 UA 105946 C2 Таблиця 6 Основні біохімічні показники у піддослідних тварин, що отримували у складі раціону зерно пшениці Вид зерна пшениці № Показники контроль зерно п/п зерно після обробки ОПС контроль Кров 1 Загальний білок, г/л 65,0±3,5 67,5±4,5 73,0±4,5 2 Глюкоза, моль/л 6,12±0,5 6,25±0,5 5,60±0,5 3 Холестерин, моль/л 5,85±0,4 5,12±0,5 4,92±0,3 4 β-ліпопротеїди, од. 53,2±0,6 52,5±0,7 51,2±0,7 5 Тригліцериди, ммоль/л 2,30±0,06 2,25±0,06 2,15±0,05 6 Загальний білок, г/л 70,4±0,8 75,6±0,7 87,6±0,7 7 Сечовина, ммоль/л 10,6±0,3 11,0±0,4 10,8±0,3 8 Са, ммоль/л 2,10±0,4 2,15±0,5 2,32±0,3 9 Фосфати, ммоль/л 1,74±0,06 1,60±0,04 1,72±0,05 10 Сечова кислота, ммоль/л 620±20,0 670±20,0 700±20,0 11 АЛТ, мкмоль ПВК/л/хв 13,34±0,5 13,95±0,4 14,88±0,5 12 ACT, мкмоль ПВК/л/хв 7,86±0,6 8,87±0,6 9,86±0,7 13 Коефіцієнт де Рітіса 1,68±0,05 1,57±0,04 1,52±0,03 14 MDA, мкмоль/мг білка 245,5±6,7 238,6±5,6 234,6±5,5 15 GSH, мкмоль/г 65,55±1,3 68,73±1,5 73,11±1,8 16 Лужна фосфатаза, од./л 0,92±0,05 0,75±0,03 0,63±0,03 Печінка 17 АЛТ, мкмоль ПВК/л/хв 11,33±0,5 12,15±0,5 13,15±0,5 18 ACT, мкмоль ПВК/л/хв 8,39±0,3 8,41±0,4 8,77±0,3 19 Коефіцієнт де Рітіса 1,35±0,03 1,44±0,04 1,50±0,04 20 Вітамін С, мкг/г 21,6±0,9 20,8±0,5 22,5±0,7 21 MDA, мкмоль/мг білка 348,0±5,3 335,4±6,3 353,2±5,6 22 GSH, мкмоль/г 36,1±0,4 35,8±0,6 43,3±0,6 23 Лужна фосфатаза, од./л 0,85±0,03 0,71±0,03 0,68±0,04 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 Спосіб обробки зерна пшениці активною формою повітря, що передбачає транспортування зерна конвеєром в технологічну ємність і подальшу обробку його попередньо очищеною від 3 оксидів та інших домішок, що містить повітря, озоно-повітряною сумішшю, що містить 5-15 г/м озону, протягом 5-15 хвилин при вологості зерна 8-12 %. 5 UA 105946 C2 6 UA 105946 C2 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7