Обеспечение микробиологической безопасности зерновых культур в технологиях производства муки и хлебобулочных изделий

При электротермическом воздействии энергией СВЧ-обеззараживания денатурация белка в зависимости от влажности зерна, интенсивности нагрева, температуры, длительности воздействия имеет разную степень выраженности. В зависимости от изменений, вызванных электротермическим воздействием энергией СВЧ-поля, в зерне и муке можно выделить три стадии качественных изменений клейковины:

I - при сочетании минимальных и средних значений экспозиции (=30…60 с) и скорости нагрева ( = 0,4…0,6^оС/с) наблюдаются незначительное повышение температуры (t = 33…45^оС) и первые признаки денатурации, которые проявляются в ослаблении растяжимости клейковины;

II - при повышении температуры до 60^оС (экспозиция =60 с, скорость нагрева = 0,6^оС/с) наблюдается дальнейший процесс денатурации. Клейковина зерна укрепляется, и по показателю ИДК зерно переходит из второй группы (удовлетворительное и слабое качество) в первую (хорошее качество клейковины).

III - при нагреве до температуры 75^оС (экспозиция =60…90 с, скорость нагрева = 0,6…0,8^оС/с) происходит дальнейшее укрепление клейковины, она становится крошащейся и часто не отмывается совсем. Хлебопекарные свойства муки, полученной из такого зерна, снижаются.

Регулируя показатель ИДК зерна путем воздействия энергией СВЧ-поля, можно вырабатывать муку с определенными технологическими качествами.

Сочетание методов гидротермической обработки и электротермического обеззараживания с учетом энергии СВЧ-поля, исходного качества зерна и состояния его клейковины позволяет дифференцированно использовать режимы. В зависимости от области применения муки появляется возможность изменения ее реологических свойств.

При исследовании воздействия режимов электротермического обеззараживания зерна пшеницы и кукурузы на число падения муки во всех вариантах не наблюдалось значительного изменения этого показателя.

На фаринографе Brabender регистрировалось сопротивление теста механическому воздействию лопастей тестомесилки, что позволило фиксировать изменения свойств теста во времени - его образования, устойчивости и разжижения, а также водопоглотительную способность муки.

Водопоглотительная способность (ВПС) влияет на весь процесс хлебопечения. Увеличение водопоглощения приводит к лучшей желатинизации крахмала, большему поднятию тестовых заготовок при выпечке, улучшению состояния мякиша. Мука с высокой ВПС увеличивает выход продукции, но при этом чрезмерное водопоглощение снижает взаимодействие между протеинами и крахмалом (рис.5).

Рис. 5 Зависимость фаринограммы от электротермического воздействия энергией СВЧ-поля

Электротермическое воздействие энергией СВЧ-поля при экспозиции 30…60 с и скорости нагрева 0,6…0,8 ^оС/с увеличивает время образования теста в 5…7 раз, устойчивость теста - на 2…3 %, продляет время размягчения теста на 3%, но не оказывает влияния на водопоглотительную способность. В совокупности улучшение этих показателей повышает балловую оценку, т.е. значение “силы муки”, в 3…4 раза. Жесткие режимы (экспозиция 90 с, скорость нагрева 0,8 ^оС/с) приводят к деградации клейковины, снижают время образования теста на 20%, устойчивость теста на 1%, ВПС снижается на 0,5%, а устойчивость теста увеличивается в 3…3,5 раза. Это связано с денатурацией ферментов муки. “Сила муки” снижается на 35…38%. Мягкие режимы снижают ВПС на 2,5%, время образования теста - на 40%, устойчивость - на 3…5%, время размягчения сокращается в 2…2,5 раза. При этом “сила муки” снижается на 30%.

Анализ амилограмм показывает, что жесткие режимы (=90 с, = 0,8^оС/с) не влияют на начало клейстеризации. Температура клейстеризации остается без изменения, но значение максимума клейстеризации увеличивается в 2…2,5 раза, что снижает хлебопекарные свойства муки. Средние значения режимных параметров не вызывают изменения показателей начала, максимума и температуры клейстеризации. Мягкие режимы не ускоряют начало клейстеризации и не повышают температуру клейстеризации, но при этом максимум клейстеризации снижается на 7…20%.

В результате анализа альвеограмм установлено влияние электротермического воздействия энергией СВЧ-поля на упруго-пластичные свойства теста при обработке в жестких режимах. Растяжимость снизилась в 3…3,5 раза, деформация - в 2 раза, эластичность сведена к нулю, хлебопекарные свойства снижены в 3 раза. Обработка в остальных режимах не повлияла на реологические свойства теста. В результате электротермического воздействия энергией СВЧ-поля в средних режимах увеличиваются показатели газообразования и газоудержания. Объем образовавшегося газа увеличился на 3…5 %, показатель удержания газа увеличился на 5…7%, коэффициент газоудержания возрос на 3…5%.

Обнаружено, что воздействие энергией СВЧ-поля при соблюдении режимных параметров и температуры нагрева приводит к снижению титруемой кислотности получаемой из него муки. Для наглядности в опыте было использовано зерно пшеницы с титруемой кислотностью 5 град. Режимы обработки: экспозиция = 120…180 с, скорость нагрева = 0,24…0,4 ^оС/с (освобождающие зерно пшеницы и кукурузы от грибов рода Mucоr). Во всех вариантах опыта после обработки энергией СВЧ-поля кислотность уменьшалась в 1,5…2 раза, причем наблюдалась прямая зависимость между уменьшением титруемой кислотности и ростом температуры. В результате воздействия СВЧ-поля кислотность во всех вариантах опыта снижалась до рекомендуемых пределов.

Пробная выпечка, моделирующая технологический процесс, является одним из важнейших методов исследования, поскольку лишь в процессе выработки хлеба выявляется роль отдельных физико-химических показателей зерна и муки. Метод пробной выпечки позволяет выявить в производственных условиях влияние электротермического воздействия энергии СВЧ-поля на развитие картофельной болезни хлеба, т. е. непосредственно определить эффективность воздействия на бактерии рода Bacillus. При обработке энергией СВЧ-поля, наряду с обеззараживанием, необходимо сохранить технологические свойства зерна и муки.

Исследования влияния электротермического воздействия энергией СВЧ-поля на хлебопекарные свойства муки и качество хлеба проводили при разных способах тестоприготовления (опарной, безопарной и ускоренной “холодной” технологии).

Установлено, что жесткие режимы электротермической обработки зерна (скорость нагрева 0,8 ^оС/сек и экспозиции 90 секунд) приводили к уменьшению объема хлеба, появлению бледной корки, образованию плотного неэластичного мякиша со слабо развитой пористостью. В ходе технологического процесса увеличивается продолжительность окончательной расстойки. Пористость хлеба снижается на 2% по отношению к контрольному образцу (рис.6).



Рис. 6 Пористость хлеба при разных способах тестоприготовления: 1 - жесткий режим; 2 - мягкий режим; 3 - контроль; 4 - средний режим

Мягкие режимы обработки (скорость нагрева 0,4…0,6 єС/с и экспозиция 30…60 с) приводили к тому, что продукция по качеству не отличалась от контроля. Хлеб имел сухой эластичный мякиш, с развитой пористостью. Показатели по объему и пористости были выше, чем у контрольных образцов.

Таким образом, установлено, что обработка муки энергией СВЧ-поля выявила режимы, которые снижают численность спор бактерий до безопасных пределов, предотвращают развитие картофельной болезни хлеба, сохраняют и улучшают физические свойства муки и реологические характеристики теста и при этом повышают качество хлебобулочных изделий.

В главе 6 «Влияние биоконцентратов на микробиологическую безопасность хлеба» исследовано влияние биоконцентратов пропионовокислых и ацидофильных бактерий на показатели качества и микробиологическую безопасность хлеба.

Среди биологических методов обеспечения микробиологической безопасности наиболее перспективными являются защитно-профилактические препараты на основе микроорганизмов, созданные с использованием биокатализа для получения натуральных биокорректоров микробной контаминации муки и хлебобулочных изделий. Разработанные биокорректоры - биоконцентраты на основе кислотообразующих пропионовокислых и ацидофильных бактерий - используются на стадии приготовления теста. Правильно подобранные композиции микроорганизмов обеспечивают точное воздействие на технически вредную микрофлору, определенные микро- и макронутриены, корректировку пониженных свойств сырья, улучшают качество сырья и готовой продукции. В связи с экономической ситуацией в стране, повлекшей изменения в структуре хлебопекарной отрасли, произошли изменения в режимах работы хлебопекарных предприятий. Это потребовало разработки ускоренных и упрощенных технологий нового поколения. Существующая технология приготовления традиционных кислых полуфабрикатов (заквасок) длительна и трудоемка для предприятий, работающих в одну-две смены. В связи с вышесказанным большой интерес представляют разработанные сухие биоконцентраты, обладающие следующими преимуществами:

- они технологичны, не требуют сложных дорогостоящих технических средств, значительных трудовых и временных затрат;

- удобны при использовании в технологическом процессе приготовления теста, не требуют громоздких дорогостоящих дозирующих аппаратов;

- не ухудшают технологические и хлебопекарные свойства муки. Они светлых оттенков, без резких неприятных запахов и привкусов и представляют собой сухие порошкообразные препараты с крупностью, зольностью и влажностью, не ухудшающими показатели муки и теста;

- обладают высокой сыпучестью и низкой распыляемостью, что позволяет обеспечить высокую точность дозирования, предотвратить ухудшение условий труда персонала и повысить технику безопасности производства;

- имеют низкую влажность, не слеживаются и длительный срок хранения.

Важным требованием, предъявляемым к биоконцентратам, является сохранение жизнеспособности микроорганизмов при высушивании. Поскольку в процессе сушки микробной массы в клетках происходят существенные изменения, концентрируются минеральные и токсические вещества, что инактивирует биологически активные компоненты, приводит к денатурации белков и нарушает жизнеспособность клеток.

В ходе эксперимента использовались лиофилизированные биоконцентраты пропионовокислых и ацидофильных бактерий.

Биоконцентрат на основе пропионовокислых бактерий представляет собой моновидовой лиофилизированный концентрат, состоящий из пропионовокислых бактерий вида Propionibacterium freudenreichii. Количество жизнеспособных клеток не менее 250 тыс. КОЕ/г. Кислотность биоконцентрата составляла 17…19 град.

Биоконцентрат на основе ацидофильных бактерий представляет собой моновидовой лиофилизированный концентрат молочнокислых палочек вида Lactobacillus acidophilus. Количество жизнеспособных клеток не менее 300 тыс. КОЕ/г. Кислотность составляла 15…17 град.

Сухой биоконцентрат вносился в тесто на стадии замеса в концентрациях: 1.0; 3.0; 5.0; 7.0; 10.0 %. Следует отметить, что при внесении 10 % биоконцентрата хлеб, находясь в провокационных условиях, оставался без признаков заболевания до 150 часов. Но при таком процентном содержании биоконцентрата качество хлеба ухудшается: снижается объем хлеба, уплотняется мякиш, снижаются сенсорные показатели. Кроме того, снижается экономическая эффективность метода.

Внесение одного процента биоконцентрата не создает барьерных условий, хлеб заболевает картофельной болезнью, не выдерживая 36 часов.

Биоконцентраты с пропионовокислыми бактериями обладают ингибирующим действием, поскольку, как показано ранее, образуют пропионовую, уксусную, муравьиную и другие органические кислоты, перекисные соединения, антибиотический полипептид-пропианин. В целях установления бактерицидного действия в опытах была использована мука с разной степенью зараженности: 3*10², 4 *10³, 1*10⁴, 2*10⁵. Хлеб, выпеченный из образцов этой муки, в контрольном варианте заболевал не позднее 36 часов, находясь в провокационных условиях. Установлено, что наиболее эффективной является концентрация закваски 3.0; 5.0; 7.0 %.

При проведении эксперимента был использован микробиологический метод лунок. На поверхности газона с чистой культурой Bacillus subtilis в лунки вводились исследуемые дозы биоконцентрата 1.0; 3.0; 5.0; 7.0; 10.0 %. Дозы 3.0; 5.0; 7.0 % проявляют бактерицидность и образуют зоны угнетения роста спорообразующих бактерий. Бактерицидный эффект биоконцентратов проявлялся на протяжении восьми месяцев хранения. По истечении девяти месяцев хранения бактерицидные свойства значительно снижаются, и зоны подавления роста сокращаются в 2…2.5 раза. Через 12 месяцев хранения бактерицидный эффект теряется, зоны подавления роста составляют 1…1.5 мм.

Одновременно с установлением бактерицидных свойств биоконцентрата выявлено улучшение структурно-механических свойств и физико-химических показателей мякиша.

Пропионовокислый биоконцентрат улучшает состояние мякиша, пористость, но с повышением концентрации значения обоих показателей снижаются. Применение биоконцентрата пропионовокислых бактерий способствует образованию равномерно распределенных по всему объему однородных тонкостенных пор.

Немаловажным показателем качества хлеба является кислотность мякиша. Отмечено незначительное увеличение кислотности при повышении концентрации закваски, некоторое снижение влажности мякиша.

Такой результат, по-видимому, связан с низкой влажностью биопрепарата (4 %). И это сказывается на качестве, формоустойчивости, пористости и реологических свойствах мякиша.

Удельный объем повышается в обратной зависимости от концентрации закваски: чем ниже доза внесения биопрепарата, тем значительнее показатель.

В результате проведенного эксперимента выявлено: биопрепараты на основе пропионовокислых бактерий эффективно предотвращают развитие возбудителей картофельной болезни хлеба и улучшают качественные показатели и потребительские свойства хлебобулочных изделий (рис.7).

Бактерицидность биоконцентрата ацидофильных бактерий подтверждается микробиологическим методом и пробной лабораторной выпечкой. В лунки, размещенные на поверхность газона с чистой культурой Bacillus subtilis, вводятся различные дозы биоконцентрата: 3; 5; 7 %. Все дозы проявляют бактерицидный эффект.

Для пробной лабораторной выпечки использовалась мука с различной степенью зараженности возбудителями картофельной болезни хлеба.

Бактерицидный эффект проявляется в зависимости от степени зараженности муки и дозы вносимого биоконцентрата. При увеличении дозы биоконцентрата на фоне пониженной численности возбудителей проявляется его подавляющее действие. При внесении 10.0 % биоконцентрата полностью устраняются признаки заболевания в провокационных условиях. Использование биоконцентрата ацидофильных бактерий способствует улучшению физико-химических и структурно-механических свойств мякиша хлеба. Хлеб отличается лучшими по сравнению с контрольными показателями (объемного выхода, формоустойчивости), равномерным распределением по всему объему тонкостенных пор.



Рис. 7 Развитие картофельной болезни в хлебе: 1- биоконцентрат на основе ацидофильных бактерий; 2 - биоконцентрат на основе пропионовокислых бактерий; 3 - КМКЗ; 4 - биоконцентрат молочнокислых бактерий

На основе анализа результатов экспериментальных исследований установлено, что биоконцентраты пропионовокислых бактерий обладают лучшими бактерицидными свойствами. Среднее значение зоны подавления роста бактерий рода Bacillus биоконцентратами пропионовокислых бактерий при внесенной дозе 3.0 % на 3 мм выше, чем аналогичное значение биоконцентратов ацидофильных бактерий; при внесенной дозе 5.0% разница составляет 3,25 мм; при внесенной дозе 7.0% разница составляет 4.5 мм. Время проявления признаков картофельной болезни при внесении биоконцентратов пропионовокислых бактерий превосходит время проявления признаков картофельной болезни при внесении биоконцентратов ацидофильных бактерий. Так, при зараженности муки 2*10⁵ КОЕ/г среднее время проявления признаков картофельной болезни при внесении биоконцентратов пропионовокислых бактерий превосходит на 20 часов время проявления признаков картофельной болезни при внесении биоконцентратов ацидофильных бактерий. Биоконцентраты ацидофильных бактерий имеют более высокие физико-химические показатели качества хлеба, чем физико-химические показатели при внесении биоконцентратов пропионовокислых бактерий. Так, пористость мякиша хлеба превышает на 3%, а удельный объем - на 3.5 см³/г.

В ходе эксперимента контролировалась динамика поведения теста в процессе его замеса. Во время тестирования фиксировали водопоглотительную способность (ВПС), время образования (развития теста), устойчивость (стабильность) теста при замесе и разжижение теста, а также показатель “силы” муки и его консистенцию в процессе замеса теста. Показатель водопоглощения коррелирует с показателем объемного выхода хлеба. Чем выше водопоглощение, тем больше объемный выход хлеба. Измерялись клейстеризующие свойства и ферментативная активность муки пшеничной. Осуществлялся контроль динамики реологического поведения теста из пшеничной муки при объемном растяжении определенной пробы с помощью воздуха и определение упругих, пластичных и эластичных свойств. Установлена связь между ферментационной способностью муки и свойствами белкового каркаса.

Ацидофильная закваска способствует ослаблению структуры теста, снижает ее упругость, поскольку протеолитические ферменты ацидофильных бактерий воздействуют на клейковину муки. Закваска разрушает белково-протеиназный комплекс и тем самым уменьшает “силу” муки. В то же время снизились такие показатели качества муки по фаринографу, как водопоглощение, время образования и устойчивость теста, а степень размягчения - возросла, что сказалось на снижении “силы” муки относительно контроля и общей балловой оценке.

Значительное содержание мальтозы ограничивает осмотическое набухание белков, снижает водопоглотительную способность, ослабляет консистенцию теста, повышает эластичность по фаринографу, увеличивает газоудерживающую способность, показатель удельного объема хлеба, снижает упругие свойства теста и увеличивает пластичные свойства по альвеографу.

Согласно данным амилограммы, действие амилолитических ферментов в закваске выше, чем у контрольного образца. Брожение теста протекает интенсивнее и лучше (выше скорость ферментации дрожжей и газоудерживающая способность, объемный выход хлеба).

У муки с добавлением пропионовой закваски увеличивается устойчивость теста и общая балловая оценка, а следовательно, повышается “сила” муки. Повышаются упругие свойства теста и стабилизируется отношение упруго- пластичных свойств, увеличивается эластичность теста, газоудерживающая способность. Хлеб с применением 3%-й пропионовой закваски улучшает свои физико-химические показатели - увеличивается удельный объем хлеба на 3%, пористость на 3,5%.

В результате проведенного эксперимента установлено: эффективное предотвращение развития картофельной болезни хлеба и улучшение качественных показателей и потребительских свойств хлебобулочных изделий достигается за счет применения биоконцентратов на основе пропионовокислых и ацидофильных бактерий.

Суммарный экономический эффект в год составит 163188 руб., или 560 руб/т.

Общие выводы

1. Системный анализ информационного материала показал, что поступающая на элеваторы и перерабатывающие предприятия зерновые культуры в послеуборочный период контаминированы микроорганизмами грибной (р.р. Fusarium, Alternaria, Bipolaris, Ascochita, Cladosporium, Epicoccum, Helmihthosporium, Trichoderma, Penicillium, Aspergillus) и бактериальной (Micrococcus, Proteus, Pseudomonas, Sarcina, Streptococcus, Bacillus, Hanthomonas) этиологии, вызывающими плесневение, самосогревание, картофельную болезнь хлеба и загрязнение продукции высокотоксичными канцерогенными их метаболитами в послеуборочный период на стадиях мукомольного и хлебопекарного производств. Потери зерна составляют 20…30%, муки - 10…15%, хлеба - 25…30%.

2. Проведенная систематизация методов деконтаминации зерновых культур в послеуборочный период и обеспечения микробиологической безопасности на стадиях мукомольного и хлебопекарного производств показала, что существующие методы и средства предотвращения патогенеза и развития возбудителей токсикогенных инфекций, плесневения и картофельной болезни хлеба на основе химических, биологических и физических факторов воздействия не всегда эффективны, ухудшают органолептические показатели продукции, могут быть опасны для человека и сельскохозяйственных животных, имеют сложную технологию изготовления и применения, требуют значительных затрат на приобретение дополнительного оборудования и его обслуживание.

3. Разработанная система управления функциональной активностью физических и биологических факторов и предложенный комплекс превентивных мероприятий на основе метода электротермического воздействия энергией СВЧ-поля с применением биоконцентратов приводят к снижению уровня контоминации до нуля или безопасных пределов.

4. Разработанные концепция, методы и адаптированые методики активного планирования эксперимента на основе предварительных исследований системы обеспечения микробиологической безопасности зерновых культур в послеуборочный период на стадиях мукомольного и хлебопекарного производств показали хорошую эффективность освобождения зерна, муки и хлебобулочных изделий от комплекса микрорганизмов. Полученные модели процесса обеззараживания позволили:

- провести первичную обработку экспериментальных данных и установить статистические закономерности, характеризующие технологический процесс СВЧ-обработки зерна, его обеззараживания и улучшения физико-химических показателей;

- оценить показатели эффективности СВЧ-обеззараживания по экспериментальным данным;

- выявить эффективные параметры СВЧ-обеззараживания, улучшающие технологические свойства зерна и продуктов его переработки.

5. Использование эффективных режимов электротермического воздействия энергией СВЧ-поля и биологических средств для обезвреживания технически вредной микрофлоры и различных групп микроорганизмов позволяет обеспечить микробиологическую безопасность зерновых культур в послеуборочный период на стадиях мукомольного и хлебопекарного производств:

- для деконтаминации зерна от грибов родов Fusarium, Alternaria, Bipolaris, способных развиваться и продуцировать микотоксины на любом технологическом этапе (хранение, транспортирование и переработка), необходимо проводить СВЧ-обработку зерновых культур в послеуборочный период на стадии первичной переработки продукции. Зерно влажностью 17,5 % следует обрабатывать при скорости нагрева 0,6-0,8 ⁰С/с и экспозиции 60-90 с. Зерно влажностью выше 18 % - при скорости нагрева 0,4-0,6 ⁰С/с и экспозиции 30-60 с. Указанные режимы обеспечивают микробиологическую безопасность зерна, продуктов его переработки и хлеба;

- для предотвращения развития возбудителей плесневения и картофельной болезни хлеба обработку следует проводить на этапе стабилизации влажности перед подачей зерновой массы на размол. Эффективные режимы для обезвреживания грибов, относящихся к родам Aspergilus и Penicilium, экспозиция составляет 60-90 с., скорость нагрева - 0,6-0,8 ⁰С/с, температура - 62-85 ⁰С, для грибов рода Mucor экспозиция - 240-260 с, скорость нагрева - 0,24-0,4 ⁰С/с, температура - 65-85 ⁰С;

- для обезвреживания спорообразующих бактерий рода Bacilius на зерне необходимы: влажность 15-16% при экспозиции = 60-90 с, скорость нагрева - 0.6-0.8^оС/с и температура нагрева 60-80^оС;

- для отрубей, обработанных эффективными режимами СВЧ-воздействия (экспозиция 240-360 с, скорость нагрева 0,24-0,4 ⁰С/с, температура нагрева 65-85⁰С), не установлено развитие плесени хранения в течение 6 месяцев; в побочных продуктах переработки зерна кукурузы, обработанных в эффективных режимах (экспозиция 60-90 с, скорость нагрева 0,6-0,8 ⁰С/с, температура нагрева 65-85⁰С) развитие плесени хранения не наблюдалось в течение 6 месяцев;

- мука пшеничная, обработанная СВЧ-эффективными режимами (экспозиция 240-360 с, скорость нагрева 0,24-0,4 ⁰С/с, температура нагрева 35-65⁰С), свободна от жизнеспособных спор и вегетативных клеток бактерий рода Bacillus, вызывающих картофельную болезнь хлеба. Хлеб, выпеченный из этой муки, оставался без признаков развития картофельной болезни в течение 7 суток термостатирования при температуре 37⁰С и влажности 100%;

- хлеб, выпеченный из муки, обработанной СВЧ-режимами (экспозиция - 60…90 с, скорость нагрева - 0,6…0,8 ⁰С/с, температура нагрева - 55…65⁰С), не заболевал картофельной болезнью на протяжении 7…8 суток термостатирования при температуре 37⁰С и влажности 100%.

6. Установлены закономерности ответной реакции зерна и муки на эффективные режимы метода электротермического обезвреживания разных групп микроорганизмов энергией СВЧ-поля для повышения технологических свойств зерна, муки, улучшения физических свойств теста и качественных показателей хлебобулочной продукции:

- обработка зерна в режимах: экспозиция - 60…90с; скорость нагрева - 0,6…0,8 ⁰С/с, температура нагрева 57…63⁰С - улучшает качество клейковины, укрепляет слабую, изменяя показатели прибора ИДК-1м на 20…25 ед. Повышается устойчивость теста, газоудерживающая способность - на 5%, скорость ферментации дрожжей на - 20%.

- обработка муки в режимах: экспозиция - 60…90 с; скорость нагрева - 0,6…0,8 ⁰С/с, температура нагрева 56…60⁰С - наблюдается денатурация белков. Клейковина укрепляется, приобретает упругость и становится менее растяжимой, показатели прибора ИДК-1м уменьшаются на 20…30 ед. Показатели качества клейковины соответствуют I группе - хорошая. Увеличивается время образования теста в 7 раз, снижается время разжижения на 5-7% и повышается балловая оценка, а следовательно, и “сила” муки в 3-4 раза, коэффициент газоудержания увеличивается на 3%;

- обработка зерна в режимах: экспозиция - 30…60с; скорость нагрева - 0,4…0,6 ⁰С/с, температура нагрева - 35…40⁰С - клейковина ослабевает, теряет упругость и становится более растяжимой. На 10% увеличилась водопоглотительная способность муки, коэффициент газоудержания увеличился на 2,5…9,2%, сократилось время образования теста на 0,5…1%, увеличилось значение высоты поднятия теста на 1…2%;

- нагрев зерна и муки при температуре 70…75 ⁰С (экспозиция - 90 с, скорость нагрева - 0,8 ⁰С/с) - укрепляет клейковину, которая теряет связанность, становится короткорвущейся, часто не отмывается. Показатели прибора ИДК-1м соответствуют III группе - неудовлетворительная крепкая. При этом снижается ВПС на 4%, время образования теста - на 20%, на 25 - 40% снижается балловая оценка состояния муки. Температура клейстеризации повышается на 1…2⁰С, увеличивается время клейстеризации. При температуре нагрева 70…80⁰С теряется эластичность, повышается коэффициент газоудержания и газообразования$

- хлеб, выпеченный из обработанной муки, имеющей клейковину I группы, соответствует всем требованиям показателей качества, имеет правильную форму, ровную верхнюю корку, мякиш эластичный, мелкопористый, при всех способах приготовления теста: опарном, безопарном, ускоренной холодной технологии.

7. Исследования показывают, что разработанные сухие биоконцентраты на основе пропионовокислых бактерий позволяют предотвратить развитие картофельной болезни хлеба на 120 часов в провокационных условиях. Качественные характеристики биоконцентрата (кислотность - 12…14%, влажность - 3,5…4,0%) рациональные диапазоны и способы дозировок введения биоконцентратов в рецептуры при замесе теста 1,5-5,0 % для повышения устойчивости технологий и стабилизации качества хлеба позволили установить:

- разработанные сухие биоконцентраты на основе ацидофильных бактерий улучшают органолептические показатели хлебобулочных изделий и предотвращают развитие картофельной болезни хлеба на протяжении 100 часов хранения при температуре 37⁰С и влажности 100%. Качественные характеристики биоконцентрата: кислотность - 12…14%, влажность - 3,5…4,0%;

- сухие биоконцентраты на основе пропионовокислых бактерий улучшают физические свойства муки и реологические свойства теста. Увеличивается время устойчивости теста на 3-5%, продляется время размягчения теста в 1,3-2,5 раза, повышается значение балловой оценки муки в 2,5-3 раза, максимальное значение подъема теста возрастает на 8-12%, общий объем выделившего газа снижается на 5-6%, при этом продляется время максимальной высоты подъема теста, а процент снижения высоты теста к концу анализа в контрольном образце выше на 10-50%.

8. Для обезвреживания микроорганизмов грибной и бактериальной этиологии и обеспечения микробиологической безопасности зерновых культур в технологиях производства муки и хлебобулочных изделий рекомендуются режимы метода электротермического воздействия энергии СВЧ-поля: экспозиция - 30…60 с; скорость нагрева - 0,4..0,6 ⁰С/с; температура нагрева - 55…60⁰С.

9. При внедрении комплексного метода электротермического СВЧ-обеззараживания для обеспечения микробиологической безопасности зерновых культур в послеуборочный период и безопасности продуктов первичной переработки чистый дисконтированный доход составил 126,14 тыс. руб. на 400 т готовой продукции; годовой экономический эффект от применения сухих биоконцентратов, обеспечивающих микробиологическую безопасность продукции на стадии хлебопекарного производства, определяется в объеме 1631881 руб. на 2920 т продукции или на 560 тыс.руб. на 1 т продукции.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ:

1. Юсупова Г.Г. Использование СВЧ-энергии при разработке технологии диетических сортов хлеба/ Г.Г.Юсупова, Н.В.Цугленок, Г.И. Цугленок // Механизация и электрификация с.х. 2004. №2. С. 16-17.

2. Юсупова Г.Г. Влияние СВЧ-энергии на микроскопические грибы и микотоксины/ Г.Г. Юсупова //Вестн. Краснояр. гос. ун-та. 2003. №3. С. 236-238.

3. Юсупова Г.Г. Методика расчета параметров СВЧ установки для обеззараживания продовольственного зерна/ Г.Г.Юсупова, Н.В.Цугленок, Р.Х.Юсупов // Электричество. 2004. №3. С. 64-65.

4. Юсупова Г.Г. Обеззараживание зерна пшеницы энергией СВЧ-поля / Г.Г.Юсупова // Хранение и переработка сельхозсырья. 2003. № 12. С. 67-69.

5. Юсупова Г.Г. Подготовка зернового сырья для солодоращения с использованием энергии СВЧ-поля/ Г.Г.Юсупова, Ю.И.Зданович // Вестн. КрасГАУ.2005. С.115-118.

6. Юсупова Г.Г. Применение энергии СВЧ-поля для обеспечения безопасности и улучшения качества продуктов растительного происхождения/ Г.Г.Юсупова, Ю.И. Зданович, Э.И.Черкасова // Хранение и переработка сельхозсырья. 2005 г. № 7. C. 27-30.

7. Юсупова, Г.Г. Проблемы экологической безопасности зернового продовольственного сырья и способы ее решения/ Г.Г.Юсупова, Ю.И. Зданович., Э.И.Черкасова // Хранение и переработка сельхозсырья. 2005 г. № 9. 14 с.

8. Юсупова Г.Г. Экологическая безопасность зернового продовольственного сырья: проблемы и пути решения/ Г.Г. Юсупова, Ю.И. Зданович. Г.И. Цугленок, Э.И.Черкасова // Вестн. КрасГАУ. 2005. C. 236-238.

9. Юсупова Г.Г. Деконтаминация зерна и продуктов его переработки от токсикогенных грибов энергией СВЧ-поля / Г.Г.Юсупова // Вестн. МГАУ им. В.П. Горячкина. 2008. №4. С. 26-28.

10. Юсупова Г.Г. Микробиологическая безопасность муки и хлеба. / Г.Г.Юсупова // Хлебопродукты. 2008. №11. С.55-57.

11. Юсупова Г.Г. Обеспечение микробиологической безопасности муки и хлеба энергией СВЧ-поля / Г.Г. Юсупова, Р.Х. Юсупов// Вестн. МГАУ им. В.П. Горячкина. 2009. №1. С. 20-22.

12. Юсупова Г.Г. Обеззараживание зерна пшеницы перед проращиванием в СВЧ-полях. /Г.Г.Юсупова, В.С.Кочетов, О.В.Синельникова// Хранение и переработка сельхозсырья. 2010.№1. С. 27-29.

Патенты на изобретения:

13. Патент №49416 от 27.11.2005. Система очистки и подготовки зерна к помолу/ Г.Г. Юсупова, В.Н. Цугленок

14. Патент №2283861 от 20.09.2006. Способ производства солода из пивоваренных сортов ячменя / Г.Г.Юсупова, Н.В.Цугленок, Р.Х.Юсупов, Г.И.Цугленок, Ю.И.Зданович, Э.И. Черкасова.

15. Патент №2292164 от 27.01.2007. Способ обработки смеси крупы с овощами / Г.Г.Юсупова, Н.В.Цугленок, Р.Х.Юсупов, Г.И.Цугленок, Э.И.Черкасова, Ю.И.Зданович.

Книги, монографии, опубликованные по материалам диссертации:

16. Юсупова Г.Г. Особенности контроля качества зерна по международным стандартам / Г.Г. Юсупова. Челябинск: ЮУрГУ, 2004. 64 с.

17. Цугленок Н.В. Комплексная система обеззараживания зерна и продуктов его переработки / Н.В. Цугленок, Г.И.Цугленок, Г.Г.Юсупова. Красноярск, 2004. 250 с.

18. Цугленок Н.В. Методы и математические модели процесса обеззараживания продовольственного зерна/ Н.В.Цугленок, Г.И.Цугленок, Г.Г. Юсупова. Красноярск, 2004. 250 с.

19. Юсупова Г.Г. Сырье для хлебопекарного и кондитерского производства и методы его улучшения/ Г.Г. Юсупова, Р.Х. Юсупов, Т.А. Толмачева. Челябинск, 2004. 264 с.

20. Юсупова Г.Г. Термическое воздействие СВЧ-поля на продовольственное зерно пшеницы/ Г.Г. Юсупова, Г.И. Цугленок, Т.А. Головина. Красноярск, 2005. 125 с.

21. Юсупова Г.Г. Особенности влияния электромагнитного поля СВЧ на развитие микробов зерна и продуктов его переработки/ Г.Г. Юсупова, О.А. Коман, В.Н. Цугленок. Красноярск, 2005. 107 с.

22. Юсупова Г.Г. Микробиологический контроль на хлебопекарных предприятиях: Справ. / Г.Г.Юсупова, О.А.Сидорова, О.Л.Тарутина, Р.Д.Поландова, О.В.Афанасьева. М.: Типография №2, 2008.335 с.

Публикации в прочих изданиях:

23. Юсупов Р.Х. Картофельная болезнь хлеба и способы ее предупреждения / Р.Х.Юсупов, Г.Г. Юсупова, О.А. Коман // Мат-лы науч.-техн. конф. Ч. 3. Челябинск: Челяб. гос. агроинж. ун-т., 2003. C.216-223.

24. Юсупов Р.Х. Перспективы использования физическиих методов предупреждения картофельной болезни хлеба: Мат-лы науч.-техн. конф. Ч. 3./ Р.Х.Юсупов, Г.Г. Юсупова, О.А.Коман // Челяб. гос. агроинж. ун-т. Челябинск, 2003. C.223-230.

25. Юсупова Г.Г. Экологический метод обеззараживания сырья, используемого в хлебном и кондитерском производствах: Мат-лы науч.-техн. конф. Ч. 3./ Г.Г.Юсупова, Г.И.Цугленок, Т.А. Толмачева // Челяб. гос. агроинж. ун-т. Челябинск, 2003. C.235-238.

26. Юсупова Г.Г. Проблемы обеззараживания зерна, продуктов его переработки и сырья для хлебобулочного и кондитерского производства/ Г.Г.Юсупова, Г.И.Цугленок, О.А.Коман, Т.А. Головина, Т.А.Толмачева // Аграрная наука на рубеже веков / Краснояр. гос. аграр. ун-т. Красноярск, 2003. C. 100-101.

27. Юсупова Г.Г. Энергосберегающие технологии в борьбе с грибными инфекциями продовольственного зерна. / Г.Г. Юсупова, Т.А. Головина, Г.И. Цугленок// Материалы XIII научно-технической конференции ЧГАУ. Челябинск: 2003. Ч.З. С. 179-184.

28. Юсупова Г.Г. Изменение состояния фитопатогенной микрофлоры и биохимического состава зерна при обработке его СВЧ-полем. / Г.Г. Юсупова, Т.А. Головина, Г.И. Цугленок // Актуальные проблемы биологии. Сборник научных работ. Т.З, №3. Томск: СГМУ, 2004. С. 200-201.

29. Юсупова Г.Г. Методы обеззараживания продуктов переработки зерна. / Г.Г. Юсупова, Э.И. Черкасова // Торгово-экономические проблемы регионального бизнес - пространства. Сборник материалов Международной научно-практической конференции Т.3 - Челябинск, изд.ЮУрГУ. С.227-230.

30. Юсупова Г.Г. Влияние энергии СВЧ-поля на потребительские достоинства и физико-химические показатели продукции Увельской крупяной компании / Г.Г. Юсупова, Э.И. Черкасова // Аграрная наука на рубеже веков: материалы Всероссийской научно-практической конференции, - Красноярск, КрасГАУ, 2005. С.249-250.

31. Юсупова Г.Г. Использование СВЧ-энергии при переработке новых видов круп, производимых Увельской крупяной компанией. / Г.Г. Юсупова, Э.И.Черкасова // Материалы XIII научно-технической конференции, - Челябинск, ЧГАУ, 2004. С. 300-303.

32. Юсупова Г.Г. Проблемы качества сырья используемого для производства продуктов растительного происхождения. / Г.Г. Юсупова, Ю.И. Зданович, Э.И. Черкасова // Теория и практика коммерческой деятельности. Материалы VI Межрегиональной научно-практической конференции, - Красноярск, КГТЭИ, 2005. С. 144-147.

33. Юсупова Г.Г. Влияние СВЧ-обработки на фитопатогенные грибы/ Г.Г. Юсупова, Г.И.Цугленок, Г.А.Головина // Экономика и социум на рубеже веков: Мат-лы науч.-практ. конф. Челябинск, 2003. C. 97-100.

34. Юсупова Г.Г. Возможности использования обработки зерна для борьбы с грибными инфекциями: Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве/ Г.Г.Юсупова, Г.И.Цугленок, Т.А.Головина // Тр. 3-й Междунар. науч.-техн. конф. / ГНУ ВИЭСХ, - М., 2003. C. 122-127.

35. Юсупова Г.Г. Обеззараживания зерна кукурузы от микроскопических грибов, энергией СВЧ-поля/ Г.Г.Юсупова, Г.И.Цугленок // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве: Тр. 3-й Междунар. науч.-техн. конф. / ГНУ ВИЭСХ. М. 2003. С. 116-121.

36. Юсупова Г.Г. Микотоксины. Причины возникновения вредоносности. Способы обезвреживания/ Г.Г.Юсупова, Г.И.Цугленок // Экономика и социум на рубеже веков: Мат-лы науч.-практ. конф. Челябинск, 2003. С. 94-97.

37. Юсупова Г.Г. Использование СВЧ-энергии при разработки технологии диетических сортов хлеба/ Г.Г.Юсупова, Г.И.Цугленок, О.А.Коман // Экономика и социум на рубеже веков: Мат-лы науч. практ. конф. Челябинск, 2003. С. 100-104.

38. Юсупова Г.Г. Использование СВЧ-обеззараживания в пищевой про-мышленности/ Г.Г.Юсупова, Г.И.Цугленок, Т.А.Толмачева // Экономика и социум на рубеже веков: Мат-лы науч.-практ. конф. Челябинск, 2003. С. 104-106.

39. Юсупова Г.Г. Применение СВЧ-энергии при обеззараживании от споровой бактериальной и грибной микрофлоры/ Г.Г.Юсупова, О.А.Коман, Т.А.Головина, Т.А.Толмачева // Торгово-экономические проблемы регионального бизнес-пространства: Мат-лы междунар. науч.-практ. конф. Т. 2. / Юж.-Урал. гос. ун-т. Челябинск, 2003. С. 176-179.

40. Юсупова Г.Г. Экологически чистый метод предупреждения картофельной болезни хлеба/ Г.Г.Юсупова, А.П.Берестов, Н.В.Цугленок, О.А.Коман // Федеральные и региональные аспекты в области здорового питания: Мат-лы Междунар. симп. Кемерово, 2002. С. 89-91.

41. Юсупова Г.Г. Использование СВЧ-энергии при разработке технологии диетических сортов хлеба/ Г.Г.Юсупова, А.П.Берестов, Г.И.Цугленок, О.А.Коман, В.Н.Цугленок // Федеральные и региональные аспекты в области здорового питания: Мат-лы Междунар. симп. Кемерово, 2002. С. 91-93.

42. Юсупова Г.Г. Влияние СВЧ-энергии на физико-химические показатели качества зерна кукурузы/ Г.Г.Юсупова, Г.И.Цугленок и др. // Мат-лы 18-й науч.-техн. конф. / ЧГАУ. Челябинск, 2004. С. 290-293.

43. Юсупова Г.Г. Изменение белкового и углеводного комплекса зерна пшеницы при обеззараживании воздействием СВЧ-излучений/ Г.Г.Юсупова, Н.В.Цугленок и др. // Мат-лы 18-й науч.-техн. конф. / ЧГАУ. Челябинск, 2004. С. 293-296.

44. Юсупова Г.Г. Фунгицидное действие ЭМП СВЧ / Г.Г.Юсупова // Мат-лы 18-й науч.-техн. конф. / ЧГАУ. Челябинск, 2004. С. 30.

45. Юсупова Г.Г. Изменение комплекса факультативных фитопатогенных грибов зерна пшеницы под влиянием СВЧ-излучения/ Г.Г. Юсупова, Н.В Цугленок., Т.А.Головина // Мат-лы юбилейной конф., посвящ. 85-летию кафедры микологии и альгологии МГУ им. М.В. Ломоносова. М., 2004. С. 46-47.

46. Юсупова Г.Г. Обеспечение безопасности и улучшение качества продовольственного сырья и пищевых продуктов энергией СВЧ-поля/ Г.Г.Юсупова, Р.Х.Юсупов, Ю.И.Зданович, Э.И.Черкасова, Т.А.Толмачева, О.А.Коман, Т.А.Головина // Сборник «Наука и технологии. Избранные труды Российской школы (К 70-летию Г.П. Вяткина), Москва, 2005. С.634 -644

47. Юсупова Г.Г. Обеспечение микробиологической безопасности зерна, муки и хлеба/ Г.Г.Юсупова, Л.А.Жидких //Хлебопечение России -2007. №2. С. 26-28.

48. Юсупова Г.Г. Повышение микробиологической безопасности хлебобулочных изделий с использованием заквасок/ Г.Г.Юсупова, Т.В.Быковченко // Материалы II Международной конференции «Индустрия пищевых ингредиентов» / Международная промышленная академия, М.: Пищепромиздат, 2007. С. 73-75.

49. Юсупова Г.Г. Влияние замораживания на микробиологическую чистоту и безопасность пшеничного хлеба/ Г.Г. Юсупова, М.И.Юрко, В.И.Заикина // Материалы 4-й международной конференции «Современное хлебопечение», 2007 г. С. 107-110.

50. Юсупова Г.Г. Влияние низких температур на микробиологическую чистоту и безопасность пшеничного хлеба/ Г.Г Юсупова, М.И.Юрко, В.И.Заикина // Хлебопечение России. №2.- 2008. С. 16-18.

51. Юсупова Г.Г. Экологически безопасные методы и ингредиенты снижения микробной контоминации хлебобулочных изделий/ Г.Г.Юсупова // Сборник материалов всероссийской конференции «Научно-практические аспекты экологизации продуктов питания». Углич, 2008 г. С. 327-329.

52. Юсупова Г.Г. Деконтаминация микроорганизмов грибной этиологии энергией СВЧ-поля. / Г.Г. Юсупова // Материалы первого международного хлебопекарного форума в рамках 14-й Международной выставки «Современное хлебопечение-2008». Москва. Международная промышленная академия - Экспоцентр на Красной Пресне. 2008 г. С. 79- 83.

53. Юсупова Г.Г. О методиках выявления картофельной болезни хлеба/ Г.Г. Юсупова, О.Л. Тарутина, О.А. Сидорова // Сборник научных трудов X Межрегиональной научно-практической конференции (Екатеринбург, 12 февраля 2009 г.). С.13 - 21.

54. Юсупова Г.Г. Микробиологический контроль на хлебопекарных предприятиях / Г.Г. Юсупова, О.А. Сидорова, О.Л. Тарутина// Сборник научных трудов X Межрегиональной научно-практической конференции (Екатеринбург, 12 февраля 2009 г.). С.21- 28.

55. Юсупова Г.Г. Влияние биоконцентратов на микробиологическую безопасность хлеба / Г.Г. Юсупова// Материалы второго международного хлебопекарного форума. Москва. 2009. С.91- 98.

56. Юсупова Г.Г. Микробиологический и санитарный контроль хлебопекарного производства / Г.Г. Юсупова, О.А. Сидорова, О.Л. Тарутина// Материалы второго международного хлебопекарного форума. Москва. 2009. С.173-177.

57. Юсупова Г.Г. Люминесцентный метод диагностики картофельной болезни хлеба как одно из перспективных направлений исследований /Г.Г. Юсупова, О.Л. Тарутина, Н.И. Шнырук, О.А. Сидорова// Материалы второго международного хлебопекарного форума. Москва. 2009.-С.231- 235.

58. Юсупова Г.Г. Люминесцентный метод диагностики картофельной болезни / Г.Г. Юсупова, О.Л. Тарутина, Н.И. Шнырук, О.А. Сидорова, О.Н. Бердышникова// Материалы всероссийской конференции. Углич. 2009. С.252-254.

59. Юсупова Г.Г. Методы контроля качества муки по реологическим свойствам / Г.Г. Юсупова, О.Н. Бердышникова// Хлебопечение России - 2010. №1. С.17- 18.

Размещено на Allbest.ru