авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |
-- [ Страница 1 ] --

Министерство образования и наук

и Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет

им. Н. И. Вавилова»

На правах рукописи

КОДАЦКИЙ Юрий Анатольевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ

СЕМЯН СОИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УЛЬТРАЗВУКА

Специальность: 05.18.01 – технология обработки, хранения

и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель:

д. т. н., профессор РУДИК Ф. Я.

Кинель – СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ.............................................................................................................. 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.......................... 1.1 Проблема белка и пути ее решения............................................................... 1.2 Сравнительный анализ белковых культур................................................... 1.3 Способы гидротермической обработки семян сои...................................... 1.4 Оборудование для гидротермической обработки семян сои...................... Заключение............................................................................................................ 2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ СОЕВЫХ ИНГИБИТОРОВ НА ПРОЦЕСС ПИЩЕВАРЕНИЯ И ЭФФЕКТИВНОСТИ ИХ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ.................................................................................. 2.1 Особенности усвоения соевого белка........................................................... 2.2 Экстрагирование ингибиторов...................................................................... 2.3 Интенсификация процесса экстрагирования............................................... Заключение............................................................................................................ 3 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ..................... 4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.................. 4.1 Исследование степени измельчения обрабатываемых семян.................... 4.2 Нахождение концентрации окисляющего раствора....................

................ 4.3 Нахождение количества окисляющего раствора......................................... 4.4 Нахождение вязкости обрабатываемой суспензии...................................... 4.5 Исследование динамики экстрагирования ингибиторов............................ 4.6 Исследование динамики экстрагирования ингибиторов под воздействием ультразвука............................................................................................................ 4.7 Расчет производительности оборудования.................................................. 4.8 Математическое моделирование процессов физико-химической обработки зерна сои.............................................................................................. 4.9 Анализ показателей качества семян сои....................................................... Заключение.......................................................................................................... 5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА................ ВЫВОДЫ............................................................................................................. РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ............................................................. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ................................................................................... ПРИЛОЖЕНИЯ................................................................................................... ВВЕДЕНИЕ Актуальность работы: одна из приоритетных задач комплексной про граммы развития биотехнологий в Российской Федерации № 1853п-П8 в пе риод с 2012 по 2020 гг. заключается в интенсификации производства кормов и кормовых добавок для сельскохозяйственных животных [65]. В 2010 году в животноводстве в качестве кормов было использовано 45 млн. т. зерна, из которых более 50% было скормлено в сыром виде, что свидетельствует о крайне низкой эффективности отечественного кормопроизводства. В насто ящее время доля зерна в выпускаемых комбикормах составляет 70%, что в 1,6 раза выше соответствующего показателя для стран Европейского союза, а импорт важнейших кормовых аминокислот составляет 100%. При таком кормлении конверсия корма в получении животноводческой продукции су щественно отстает от мировых показателей, что снижает конкурентоспособ ность российского животноводства. Для выхода из сложившейся ситуации комплексом мероприятий предусмотрено развитие производства белка, сба лансированного по аминокислотному составу, а также создание новых науч но-технических заделов, совершенствующих технологии белкового произ водства и применения. Использование в кормах полноценного белка резко увеличит их качество и будет способствовать повышению производительно сти животноводческой сферы [161].

В мировой практике с целью увеличения ресурсов высокоценного белка большое внимание уделяется развитию производства сои. По своей ценности белок данной культуры приближается к белку животного происхождения, при этом из урожая зерна сои белка можно извлечь больше, чем из эквива лентного урожая любой другой культуры. Спрос на соевое зерно, жмых и шрот неуклонно растет, а от объемов производства и цен на сою во многом зависит не только состояние мирового сельского хозяйства, но и мировой продовольственный баланс.

Главным образом сою перерабатывают в корм. Данный вопрос исследо вали ученые: Козин Е. В. [61], Стребков В. Б. [155], Чернышова А. Н. [176], Столбовская А. А. [154], Ермолаева А. В. [42], Филатов В. В. [164], Бегеулов М. Ш. [13], Балакай Г. Т. [11], Дон Р. Н. [38], Monari S. [196], Erick son D. R. [191], Johnson L. A. [192], KeShun Liu [194] и др. Корма, произве денные из сои характеризуются хорошей переваримостью и высокой эффек тивностью рационов. Научно-обоснованное применение кормов на основе сои позволяет резко увеличить объемы производства и качество сельскохо зяйственной продукции.

В связи с этим, комплекс научно-исследовательских мероприятий, направленных на создание перспективных ресурсосберегающих способов пе реработки сои, как сырья, имеющего исключительную ценность для кормо вой и пищевой отраслей представляет актуальную задачу [193].

Степень разработанности темы: выработка высокобелковой кормовой основы из соевых семян за счет их интенсивной обработки в поле акустиче ских ультразвуковых волн представляет перспективную альтернативу суще ствующим способам подготовки сои. Обработка соевых семян по предло женной технологии при относительно низких эксплуатационных и энергети ческих затратах позволяет кардинально снизить в них активность антипита тельных веществ и тем самым повысить кормовую ценность соевого белка.

Одновременно с этим, вследствие низкой температуры процесса, удается из бежать денатурации белка, благодаря чему сохраняется его высокая раство римость. Разработанная технология, новизна которой подтверждается патен тами РФ № 115165 «Устройство для температурно-ультразвуковой обработки зерна» и № 130519 «Устройство для обработки зерна», прошла практическую проверку и принята в ФБГНУ «Волжский научно-исследовательский инсти тут гидротехники и мелиорации», что говорит о завершенности научно исследовательской работы. Актуальность предлагаемой разработки подтвер ждается также приоритетными направлениями развития университета № 01201151795 – Модернизация инженерно-технического обеспечения АПК и № 01201151793 – Ресурсосберегающие технологии безопасных пищевых продуктов.

Цель работы: повышение кормовых достоинств и усвояемости зерна сои путем комплексной обработки, обеспечивающей экстрагирование водо растворимых ингибиторов протеаз в поле ультразвуковых волн.

Задачи исследования:

Анализ физико-химических и биологических свойств соевых семян, 1.

определение основных факторов, влияющих на эффективность их под готовки к скармливанию и качество содержащегося в них белка;

Теоретическое обоснование основных режимных параметров взаимо 2.

действия соевых семян с жидкой средой в условиях интенсивного уль тразвукового поля, определение закономерностей повышения эффек тивности технологии подготовки соевых семян к скармливанию;

Экспериментальное исследование влияния физико-химических и техно 3.

логических показателей обработки соевых семян в условиях интенсив ного ультразвукового поля на эффективность их подготовки к скармли ванию и качество содержащегося в них белка;

Разработка математической модели с целью обоснования рациональных 4.

технологических режимов подготовки соевых семян к скармливанию и рекомендации предложенных технологических решений для использо вания на практике при выработке высокобелкового корма из соевых се мян;

Разработка технологии и конструктивной схемы оборудования, позво 5.

ляющей вести обработку в условиях интенсивного ультразвукового поля с целью повышения эффективности их подготовки к скармливанию, а также технико-экономическая оценка результатов исследования с про изводственной проверкой предложенной технологии.

Объект исследования: технологический процесс окисления фермента уреазы и экстрагирования водорастворимых ингибиторов протеаз в поле уль тразвуковых волн.

Предмет исследования: технологические режимы процесса окисления фермента уреазы и экстрагирования водорастворимых ингибиторов протеаз в проточном экстракторе слоевого типа.

Научная новизна заключается в совершенствовании технологии пере работки полножирного зерна сои в корм для сельскохозяйственных живот ных за счет его комплексной низкотемпературной подготовки с помощью водно-кислородной смеси в поле акустических ультразвуковых волн высокой интенсивности, что позволяет снизить в нем активность веществ антипита тельной направленности с одновременным сохранением высокого качества запасного белка. Научная новизна проекта подтверждается патентами РФ № 115165 и № 130519.

Практическая значимость: в результате проведенных испытаний уста новлены математические закономерности содержания в зерне полножирной сои веществ антипитательной направленности при воздействии на него вод но-кислородной смесью в поле акустических ультразвуковых волн высокой интенсивности с разработкой соответствующего метода подготовки и общей схемы технологического процесса и оборудования, позволяющих вырабаты вать высокобелковую кормовую основу повышенной усвояемости.

Методика исследования включает теоретические исследования на ос нове положений биохимии, механики и физики. Экспериментальные иссле дования основаны на использовании стандартных и отдельно разработанных методик контроля качества, химического состава и реологических свойств семян с применением методов математического и статистического анализа.

Основные положения, выносимые на защиту:

теоретическое обоснование технологического процесса переработки се мян сои с целью повышения их кормовой ценности за счет окисления фермента уреазы и водного экстрагирования ингибиторов протеолити ческих ферментов;

результаты экспериментальных исследований, обосновывающие техно логические параметры и конструктивные решения (подтверждены па тентами РФ № 115165 и № 130519);

аналитические выражения для назначения технологических режимов, определения производительности технологии и устройства в зависимо сти от схемы обработки и физико-механических характеристик обраба тываемого сырья;

результаты производственных испытаний предложенной технологии.

Реализация результатов исследований: результаты комплекса научно исследовательских мероприятий по низкотемпературной переработке зерна сои с целью повышения его кормовых достоинств внедрены на ФГБНУ «Волжский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиора ции».

Апробация работы: основные положения диссертационных исследова ний доложены и одобрены на научно-практических конференциях профес сорско-преподавательского состава ФГБОУ ВПО «Саратовский государ ственный аграрный университет им. Н. И. Вавилова» в 2009–2013 гг., Меж дународной конференции «Вклад молодых ученых в развитие АПК», посвя щенной 125-летию со дня рождения Н. И. Вавилова в 2012 г., Конкурсе науч но-инновационных работ молодых ученых, посвященном 100-летию универ ситета в 2013 г., VIII Саратовском салоне изобретений, инноваций и инве стиций, г. Саратов, 2013 г.

Публикации: результаты исследований опубликованы в 12 научных ра ботах общим объемом 2,29 печатного листа из которых 1,89 печатного листа принадлежит лично соискателю. Три работы объемом 0,85 печатных листов опубликовано в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Получено 2 патента на изобретения.

Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, пяти разделов, выводов, рекомендаций производству, списка использованной ли тературы и приложений. Работы изложена на 145 страницах машинописного текста, содержит 29 таблиц, 21 рисунок и 3 приложения. Список литературы включает 200 наименований из которых 10 на иностранных языках.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 1.1 Проблема белка и пути ее решения Белки – природные полимеры, молекулы которых представляют собой цепи аминокислотных остатков, соединенных пептидными связями [62, 84].

Последовательность аминокислот образует первичную структуру молекулы, имеющую вид спирали. Пространственная конфигурация, образуемая спира лью, называется вторичной структурой. Ее особенность в том, что при скру чивании радикалы аминокислотных звеньев оказываются направленными наружу. Это имеет значение для образования третичной структуры – конфи гурации, которую принимает в пространстве закрученная в спираль полипеп тидная цепь. Взаимодействуя между собой, функциональные группы радика лов удерживают третичную структуру, а также дают молекуле возможность вступать в реакции с различными соединениями. Таким образом расположе ние и доступность функциональных групп обусловливает реакционную спо собность белка [184].

Белки – гидрофильные соединения [136]. Взаимодействуя с водой они набухают, увеличиваясь в массе и объеме. Набухание сопровождается рас творением молекулы. Глобулярные белки могут полностью раствориться, образуя растворы с невысокой концентрацией [50]. Способность растворять ся – фактор, определяющий усвояемость белков в процессе пищеварения [69].

Другое важное свойство белков – способность к денатурации, т. е. про цессу, когда под действием высокой температуры изменяются вторичная и третичная структуры молекулы. Функциональные группы при этом меняют свое положение, а интенсивный нагрев обусловливает их распад. В результа те способность белка к растворению падает, его усвоение затрудняется [63].

Белок имеет первостепенное значение в жизнедеятельности животных, выполняя пластическую, регуляторную и энергетическую функции. Первая заключается в том, что белок играет роль строительного материала в образо вании всех тканей и органов. Вторая – в том, что белок является основной составляющей ферментов, гормонов и иммунных тел. Третья – в том, что белки до определенной степени служат источником энергии. Потребность недойной коровы в белке составляет 500–800 г/сут, дойной – до 1500, моло дой свиноматки – до 500 г/сут [17, 190].

Дефицит кормового белка ведет к тяжелым последствиям: снижается продуктивность животных, ухудшается качество продукции, замедляется рост молодняка. Вместе с этим увеличивается продолжительность выращи вания и откорма, повышаются затраты кормов на единицу продукции, падает эффективность использования питательных веществ кормов [134, 178].

Белок может иметь животное, растительное или искусственное проис хождение. Животный белок вырабатывают из побочных либо вторичных продуктов мясного и других пищевых производств [51, 80, 170, 171]. Учиты вая, что организм животного не в состоянии производить ряд незаменимых аминокислот, выработка белка по данной схеме не может быть самостоя тельной и должна рассматриваться лишь с позиций повышения эффективно сти использования ресурсов существующей кормовой базы [6, 35].

Химический синтез белковой молекулы затрудняется ее чрезвычайной сложностью: реализация подобной технологии на практике требует знания ее аминокислотного состава и структурных особенностей [54, 77, 78]. Поэтому в данной области перспективно получение белка на основе микробиологиче ского синтеза, например, выработки кормовых дрожжей [172]. Недостаток таких производств также заключается в том, что они основаны лишь на пере работке отходов: в роли питательной среды для дрожжей обычно выступают остаточные продукты гидролизных и целлюлозных предприятий.

В некоторых случаях недостаток белка компенсируют за счет карбамида и других аммонийных соединений, содержащих небелковый азот [8, 88, 145].

Микроорганизмы, находящиеся в рубце жвачных животных, обладают спо собностью преобразовывать его в аминокислоты. Однако, для животных с одним желудком (свиньи, лошади, кролики) подобные заменители белка не имеют никакой питательной ценности [76].

Исходя из вышесказанного, вынос рассмотренных производств в от дельный вид промышленности экономически нерационален. Устранение де фицита белка подразумевает развитие его первичных источников, к которым прежде всего относится растениеводство [85, 148]. Будучи организмами автотрофами растения в отличие от животных способны утилизировать про стые неорганические вещества и самостоятельно производить полноценный белок [135]. Именно это определяет растениеводство как естественный и мощный источник питательных веществ для животноводческой сферы.

1.2 Сравнительный анализ белковых культур С целью выбора рационального типа белкового сырья наиболее подхо дящие сельскохозяйственные культуры должны быть проанализированы с точек зрения урожайности, технологии переработки и кормовых достоинств.

Большинство видов кормовых растений относится к двум семействам – бобовых и злаковых. Содержание белка в зерне злаковых не превышает 10– 12%, тогда как у бобовых составляет 25–35% [74, 133, 142, 188]. Благодаря этому бобовые используются как основное сырье для выработки белка [52, 71, 81, 141]. Из таблицы 1 видно, что наибольшим содержанием белка среди бобовых обладает соя, а ее ближайшими альтернативами являются нут и лю пин.

Нут экономически выгоден при урожайности свыше 30 ц/га, чего удает ся достичь лишь на опытных участках. В производственных условиях урожай культуры часто снижен, что сильно сдерживает ее распространение. Количе ство жира в семенах нута составляет 4,01–7,2%, тогда как сами семена нуж даются в сложной многостадийной подготовке, а оставшаяся зеленая масса не пригодна для корма [16, 72, 187].

Люпин – малоосвоенная культура [131], на корм из которой выращива ется всего 4 вида. Средний урожай культуры ниже, чем у нута и составляет 15–19 ц/га. Семена характеризуется высоким содержанием алкалоидов, ис ключающих их поедание в сыром виде. Содержание жира составляет 4,8% [39, 66].

Таблица 1 – Характеристика некоторых кормовых культур Среднее содержание в зерне или Урожайность, семенах, % на сухое вещество Культура ц/га Белка Жира Овес 12,65 4,55 22, Злаковые Кукуруза 15,60 5,00 55, Сорго 13,00 3,50 25, Горох 25,00 1,65 30, кормовой Бобовые Люпин 39,10 4,80 17, кормовой Нут 22,20 5,60 23, Соя 39,90 17,30 40, Урожайность сои при соблюдении технологии возделывания составляет 40 ц/га. По содержанию жира соя превосходит нут в 3, а люпин в 5 раз. В от личие от нута, зеленая масса сои является высокопитательным кормом. Соя содержит значительное количество аминокислоты глицина, полностью от сутствующей в белке люпина, а по содержанию незаменимой аминокислоты лизина опережает все прочие культуры. По макро- и микроэлементному со ставу среди бобовых соя также является наиболее полноценным сырьем [11, 180].

Согласно исследованию Комиссии по производству продуктов питания и сельскому хозяйству ООН соя имеет максимальный выход белка с единицы площади при самой низкой его себестоимости. Благодаря этому рентабель ность производства сои достигает 50%, что в 2 раза больше аналогичного по казателя для зерновых, по посевным площадям традиционно занимающих ведущее место [175, 185].

Таким образом, по кормовой ценности и экономической эффективности семена сои не имеют конкурентов среди регулярных сельскохозяйственных культур. Это делает производство и переработку сои одним из главных спо собов устранения дефицита кормового белка.

1.3 Способы гидротермической обработки семян сои Семена сои содержат особые соединения-ингибиторы, препятствующие ее усвоению. Поскольку ингибиторы – вещества белковой природы, то под действием различных физических и химических факторов (сильное встряхи вание, воздействие тепла, ультрафиолетового и рентгеновского излучения, осаждение минеральными кислотами, алкалоидными реактивами, солями тя желых металлов и др.) они денатурируют с потерей биологических свойств.

Так как использование химикатов ограничено нормами кормовой технологии [191], наибольшее распространение при подготовке семян сои получили раз личные виды гидротермической (ГТО) обработки [10, 21, 64, 156, 158].

По одному из способов семена сои вымачивают в воде 3 часа, а затем выдерживают при 90°C до влажности 7% [98]. Под действием влаги проис ходит гидролиз белка, окисление масла, ухудшение органолептических свойств продукта. Аппетит животных и количество съеденного корма сни жаются. Способ требует специального оборудования для промывки и зама чивания, что увеличивает площади производства и стоимость подготовки се мян.

Известен способ подавления ингибиторов путем водной промывки, за мачивания в растворе щелочи и термической обработки семян до влажности 8–12%. Увлажненные семена более чувствительны к нагреву, а щелочь раз рушает ингибиторы Баумана-Бирка [100]. Недостатком способа является усиление бобового запаха и привкус щелочи в конечном продукте [121].

Растворы соли лучшее сохраняют положительные органолептические свойства семян сои. По одному из способов семена замачивают в растворе гидрокарбоната натрия при 20–50°C в течение 12–24 часов, затем промывают водой и сушат в 2 этапа [96]. Это способствует разрушению вредных олигос ахаридов, однако не позволяет подавить ингибиторы, что обусловливает необходимость в дальнейшей тепловой обработке, нужной также для разру шения адсорбированной соли. Эффективность кислот по отношению к инги биторам выше, чем у солей. Известен способ подавления ингибиторов, предусматривающий трехчасовую выдержку семян в растворе кислоты, но также требующий дополнительной тепловой обработки [121].

В целом, использование химикатов связано с дополнительными затрата ми по очистке сточных вод и утилизации отходов, загрязняющих окружаю щую среду. При высокой температуре некоторые реагенты разрушаются, что ограничивает применение нагрева на стадии замачивания.

Известен способ подготовки сои, согласно которому ее семена варят при температуре 132°C и давлении 0,2 МПа в течение часа. Для уменьшения твердости охлаждение семян ведут прерывисто в течение получаса, снижая давление со скоростью 0,0067 МПа/мин [104]. Недостаток способа – чрез мерная длительность, превышающая принятый цикл варки сои в автоклаве в 6 раз. Существует и ускоренная обработка, предусматривающая варку семян в течение 5 минут при температуре 130°C и давлении 0,16 МПа [92]. Данный способ, однако, неэффективен, так как при времени обработки менее 10 ми нут активность уреазы в конечном продукте превышает допустимую норму.

Другой подобный способ предусматривает обработку семян при более низ кой температуре, но большей экспозиции: семена нагревают до 105–120°C и выдерживают так 10–20 минут при давлении 0,01–0,015 МПа [110]. В резуль тате происходит разрушение уреазы, но активность ингибиторов сохраняет ся, что снова обусловливает необходимость в дальнейшей тепловой обработ ке.

Частным случаем варки является технологическая операция пропарива ния. Известен способ получения соевой крупки, включающий увлажнение семян паром и подсушку при температуре 110–115°C [94]. Недостатком ука занного способа является то, что пар воздействует только на поверхностные слои семян, проникновение же влаги во внутренние структуры целых или крупнодробленых семян не обеспечивается, что приводит к неполному устранению активности вредных соединений. Из технологии переработки семян канолы в муку известен способ нагрева сырья паром с температурой 90°C в течение 10 минут [125]. При этом разрушаются нежелательные фе нольные соединения. В области подготовки семян сои данный способ, одна ко, неэффективен по той причине, что слишком низкая температура обработ ки не обеспечивает достаточного подавления в них развитого ферментного комплекса.

Альтернативным технологическим приемом, позволяющим обрабаты вать сырье при высокой температуре и давлении, является экструдирование.

Известен способ, согласно которому семена сои подаются в экструдер при температуре 120–140°C и давлении 1,3–1,8 МПа. В данном случае имеет ме сто одноэтапное тепловое воздействие на белковый материал. Этого недоста точно для эффективного разрушения ингибиторов, однако, при этом имеет место порча серосодержащих аминокислот и лизина. Попадание в рабочую камеру пресса атмосферного кислорода приводит также к окислению масля ной фракции семян сои. Указанные недостатки частично устраняются в спо собе, основанном на трехэтапной сухой экструзии сырья с отводом воздуха.

При этом за счет снижения окислительных реакций удается повысить каче ство масляной составляющей [99]. Данный метод также не может быть отне сен к числу эффективных, что связано с повышенной энергоемкостью и низ ким качеством вырабатываемого белка вследствие его денатурации.

Экструзивная технология не позволяет сохранить целую форму семян, а интенсивное сдавливание сырья шнеками ведет к отделению масляной фрак ции. Последний эффект обычно выгоден в масложировой промышленности, но в производстве кормовых концентратов может быть неуместен из-за сни жения энергетической ценности конечного продукта.

Ряд запатентованных способов в качестве меры, направленной на сни жение ингибиторной активности соевых семян, предлагает микронизацию [44]. Данная обработка универсальна, может использоваться на различных этапах технологического процесса как второстепенная (предварительное подсушивание сырья) или основная (интенсивный нагрев, жарка) стадия ГТО. Микронизацию осуществляют самостоятельно или сочетают с другими технологическими операциями (замачивание, термопластическая экструзия) для повышения их эффективности.

Известны исследования, направленные на получение жмыха и масла, в которых обрушенные и увлажненные семена подвергаются кратковременной температурной обработке в электромагнитном поле СВЧ-диапазона [18, 109, 168]. Это позволяет вырабатывать продукт с низкой активностью уреазы, но длительное воздействие греющих лучей на сырье снижает в нем количество усвояемого белка. В соответствии с другим способом [113] обработка проис ходит в два этапа: соя без предварительного увлажнения сушится горячим воздухом и, по достижении температуры 95–100°C, подвергается кратковре менному (20–30 секунд) воздействию СВЧ-поля. Результатом этого является некоторое улучшение кормовых достоинств семян за счет частичного разру шения ингибиторов, а также перехода крахмала в легкоусвояемую форму. Но по данному способу, вследствие пониженной влажности семян и малого вре мени обработки, микронизация неэффективна, значительная часть антифер ментов остается активной.

С другой стороны из технологии производства взорванных зерен, ис пользуемых в различных пищевых или кормовых продуктах, известны спо собы обработки сои ИК-лучами. По одному из них семена предварительно замачивают, а затем подвергают микронизации и сушке горячим воздухом.

На завершающем этапе продукт гранулируют [93]. Увлажненные семена быстрее и глубже прогреваются, гранулирование способствует более полно му расщеплению ингибиторов. Несмотря на это, предложенный метод неэф фективен из-за низкой температуры нагрева (80°C). Так как греющие лучи имеют малую глубину проникновения, максимальная толщина обрабатывае мого слоя составляет всего одно семя. Это определяет низкую производи тельность технологической линии, включающей ИК обработку. Другой спо соб совмещает оба вида микронизации: на первом этапе семена нагревают тепловыми лучами в течение 30–90 секунд до температуры 95–105°C, а за тем, в течение минуты, температуру доводят до 180°C в СВЧ поле [101]. В данном варианте конечная температура обработки, напротив, слишком высо ка: белковый продукт, выработанный указанным способом, будет иметь по ниженный индекс растворимости и усвояемости белка, природный жир будет характеризоваться высоким содержанием канцерогенных веществ.

К общим недостаткам микронизации относятся неравномерный нагрев материала, риск обугливания поверхности семян, необходимость в специаль ном оборудовании для обработки сырья в спадающем электромагнитном по ле. Микронизация улучшает переваримость углеводов, но также интенсивно разрушает белки, снижает в них содержание незаменимых аминокислот. В семенах после обработки в тепловом поле отмечается низкое содержание биологически активных веществ: токоферолов, каратиноидов.

В последнее время все чаще практикуется введение в процесс предвари тельной подготовки семян стадии проращивания. При этом в семенах начи наются комплексные морфологические и биохимические процессы: наруша ется клеточная структура эндосперма, развивается зародыш, происходит ак тивация ферментов, сложные вещества превращаются в простые [83]. Этап проращивания, вследствие частичного разрушения антиферментов, позволяет в дальнейшем использовать более мягкие режимы тепловой обработки, до полнительно повышает кормовую и биологическую ценность сырья. Вместе с этим проращивание стимулирует активное развитие микроорганизмов, а также увеличивает продолжительность приготовления комбикорма [147].

Известны способы обработки сои, в соответствии с которыми семена промывают и замачивают в растворе солей до появления ростков длиной 1,2– 1,5 [116] или 0,5–0,7 [120] см, а затем варят в автоклаве. Способы позволяют вырабатывать минерализованные семена с пониженной активностью уреазы.

К их недостаткам относятся комплексная и продолжительная (не менее 8 ча сов) влажная обработка, высокий риск возникновения брожения, скисания и порчи сырья. Подготовка семян осложняется чрезвычайно узкими диапазо нами допустимых технологических параметров: температура воды для зама чивания не должна быть менее 18 и более 20°C. В противном случае, исполь зование холодной воды приведет к увеличению длительности процесса, а во ды с температурой выше указанной – к неравномерному размягчению струк туры семян и повышению энергетических затрат. Во избежание запаривания и образования неприятного запаха, замоченные семена укладывают слоем высотой не более 0,2 м, что требует большого количества емкостей. Подго товленные семена помещают в термостаты. Здесь, аналогично случаю с во дой, также требуется тщательная выверка и поддержка температуры в диапа зоне 24–26°C, поскольку при более низких температурах семена прорастают медленно и неравномерно, а при более высоких утрачивают положительные органолептические свойства. Процесс требует ежечасной подачи специально подготовленной минеральной воды, что увеличивает стоимость обработки.

Из технологии производства молочных смесей известны способы нейтрализации ингибиторов за счет обработки сырья ферментными препара тами в чистом виде. По одной из таких методик в подогретый до температу ры 50–60°C водный раствор белка добавляют фермент протеазу так, чтобы ее количество находилось в пределах 0,5–1% от массы смеси [126]. В результате начинается процесс гидролиза, приводящий к частичному разрушению вред ных соединений. Продукт гидролиза лучше усваивается и не вызывает пище вой аллергии. Представленная методика реализована в продовольственной технологии, но, после введения предварительных операций измельчения и замачивания, а также пересмотра видов и объемов добавляемых ферментов, может быть использована в переработке семян сои на корм. При этом необ ходимо учитывать, что действие ферментов не избирательно, и по этой при чине большая их часть будет реагировать прежде всего с полезным белком, а не вредными соединениями. Это определяет низкую эффективность способа и не позволяет вырабатывать корм с малым содержанием ингибиторов. К другим недостаткам способа следует отнести его высокую (вследствие ис пользования белковых катализаторов) стоимость и снижение кормовой цен ности семян за счет перевода в неусвояемую форму некоторых, богатых ами нокислотами белков.

Разрушение вредных соединений возможно не только за счет ферментов.

По одному из изобретений, сырье с высоким содержанием ингибиторов об рабатывается микроводорослью Spirulina Platensis. Растительный материал измельчается, увлажняется и смешивается с обезвреживающим компонен том, добавляемым в количестве 0,1–0,5% от массы смеси [130]. Обладая трипсиновой активностью, микроводоросль связывает ингибиторы, повышая тем самым доступность соевого белка. Данный способ дешевле предыдуще го, однако и он имеет ряд существенных недостатков. Применение биологи ческого препарата способствует развитию микрофлоры и появлению у про дукта неприятного запаха, а также, обязательно требует тонкого измельчения зерна для эффективного взаимодействия компонентов смеси друг с другом, что увеличивает затраты энергии. С той же целью измельченная масса долж на непрерывно перемешиваться, что не позволяет обойтись обычной ванной для замачивания и требует емкостей, оснащенных мешалкой. При этом из-за риска повреждения клеток микроводоросли, процесс переработки не может быть ускорен с помощью нагрева и занимает значительный промежуток вре мени (не менее 3 часов).

Исходя из сказанного, вследствие использования композитных реаген тов рассмотренные способы подготовки зерна сои характеризуются сложно стью и энергоемкостью. Необходимость удаления следов химических ве ществ обусловливает проведение дальнейшей обработки сырья, что увеличи вает себестоимость конечного продукта. Способы, содержащие фазу бескон тактного нагрева, в силу специфики последнего также являются комбиниро ванными и вследствие этого – дорогостоящими.

1.4 Оборудование для гидротермической обработки семян сои К методам гидротермической обработки относятся: гранулирование, экструдирование, пропаривание, варка, подготовка в инфракрасном (ИК) и поле сверхвысоких частот (СВЧ) [90].

Гранулирование осуществляют в специальных прессах, состоящих из смесителя и прессующего узла [200]. В смесителе из форсунок непосред ственно в продукт подается пар под давлением 0,2–0,3 МПа. В результате пропаривания влажность сырья повышается до 15–17%, а температура – до 75–85°C. Далее продукт поступает в зону сдавливания, попадает в клиновид ный зазор между валком и матрицей, уплотняется и, продавливаясь через матричные каналы, срезается на выходе специальным ножом.

При гранулировании биохимические преобразования в обрабатываемом продукте сводятся к незначительному изменению состояния крахмала, бел ков и некоторых ферментов [79, 174]. Обработка сои с помощью гранулиро вания неэффективна. Ингибиторы трипсина термоустойчивы;

для их разру шения необходим прогрев при 100°C в течение 15 минут.

Экструзивная технология также совмещает тепловую, влажную и меха ническую обработку сырья [169]. Продукт доводят до влажности 12–16%, измельчают и подают в экструдер, где зерновая масса подвергается интенсив ному сжатию и нагреву. В процессе нагнетания шнеками и за счет подвода внешнего тепла температура в рабочей камере аппарата достигает 120–150°C, а давление – 2–3 МПа. При проходе зерна через фильеру на выходе из экс трудера происходит резкий сброс давления и мгновенное испарение перегре той жидкости. В результате продукт увеличивается в объеме и приобретает микропористую структуру [195, 199].

При обработке сои экструзивная технология обеспечивает денатурацию некоторой части ингибиторов, переводит сложные сахара в более усвояемую форму, уничтожает патогенные микроорганизмы и плесневые грибы [75].

При этом глубокие биохимические изменения в сырье, не происходят из-за слишком короткого времени нахождения семян в зоне обработки (15–20 с).

Данного времени недостаточно и для снижения до требуемых норм ингиби торной активности. Поэтому, с целью более эффективного подавления вред ных соединений, длительность обработки семян в экструдере стремятся уве личить в несколько раз, а саму обработку комбинируют с дополнительными этапами ГТО, например, сухим горячим кондиционированием. В итоге необ ходимая степень разрушения ингибиторов достигается, но вместе с этим зна чительно увеличивается себестоимость конечного продукта.

С технической точки зрения эффективность экструзии снижается в ос новном за счет действия двух факторов: наличия обратного потока сырья внутри рабочей камеры и ограниченности в управлении глубиной физико химических превращений основных компонентов обрабатываемого материа ла (белки, ферменты, жиры, крахмал).

Известен пресс-экструдер [105], в котором, благодаря созданию особых изолированных зон обрабатываемый продукт частично лишается возможно сти двигаться назад. Эффект достигается установкой на внутренней поверх ности корпуса шнека жестко закрепленных колец, служащих барьером про тивотоку. Для того чтобы не мешать поступательному движению сырья, кольца на внутренней стороне снабжены пазами. Обратный проход через па зы затруднен вследствие повышенного по сравнению с встречным давления в течении. Таким образом, обрабатываемая масса продукта циркулирует в установленных пределах, постепенно продвигаясь к выходу.

Недостатком данного устройства является невозможность регулировки длины и высоты пазов кольца при работе с разным по физико-механическим и технологическим характеристикам сырьем. Сопротивление прямому току вследствие этого может оказаться значительным;

пазы забиваются частицами материала, что еще больше снижает эффективность экструзии [111, 115, 118].

Помимо наличия обратного течения в периферийной части корпуса шнека многие варианты пресса-экструдера имеют проблемы, связанные с от сутствием или недостаточной регулировкой степени термомеханического воздействия на продукт. Так, известны шнековые прессы [114, 117], кон структивной особенностью которых является уменьшенная площадь попе речного сечения кольцевого зазора между шнеком и кожухом, что позволяет снизить утечку сырья. При этом оборудование не оснащено системой управ ления нагревом, что вызывает пригорание сырья к стенкам матрицы, загряз нение конечного продукта, а также повышенный износ рабочих органов [129]. С другой стороны, стремление обеспечить минимальные размеры ука занного зазора препятствует эффективному управлению давлением в зоне прессования [128]. Установка же регулируемых систем нагрева и специаль ных затворов для изменения давления усложняет конструкцию экструдера и требует наличия датчиков для регистрации и коррекции параметров процесса [127].

Как следует из таблицы 2, на настоящее время при подготовке сои од ним из наиболее эффективных методов ГТО является паровой и водяной про грев [58]. Данная обработка осуществляется в различных пропаривателях и варочных аппаратах.

Таблица 2 – Эффективность некоторых способов ГТО семян сои по остаточной активности вредных соединений Остаточная активность Вид продукта Уреаза, ед. pH Ингибитор, мг/г Необработанная соя 2,20 44, Сваренная в автоклаве 0,05 4, Обработанная паром 0,06 6, Прошедшая экструзию 0, 5, Прожаренная 0, При обработке в пропаривателях зерно самотеком поступает и на неко торое время задерживается в рабочей камере устройства. Там оно взаимодей ствует с паром при давлении 0,3–0,5 МПа и температуре 120–140°C. Дли тельность цикла пропаривания сои составляет 15–30 мин. В отличие от экс трудеров шнековые пропариватели не развивают значительного механиче ского давления. Вследствие этого материал без задержки проходит к выходу из оборудования, что позволяет избежать появления противотока.

Известен шнековый пропариватель непрерывного действия, в котором тепловая подготовка семян длится 3–5 минут при давлении 0,05–0,1 МПа [40]. К недостаткам устройства относятся невозможность развития давления свыше указанного предела, что требуется для эффективного изменения фи зико-химических характеристик продукта. Необходимая влажность семян также не достигается, из-за чего процесс повторяют несколько раз, что зна чительно увеличивает время и стоимость технологической операции [124].

Из анализа способов и оборудования известны также пропариватели пе риодического действия, имеющие по сравнению со шнековыми ряд преиму ществ: отсутствие внутренних вращающихся частей снижает процент повре жденных семян на выходе, а герметично закрывающаяся камера позволяет вести более эффективную обработку при избыточных давлениях пара. На крупозаводах получил распространение аппарат для ГТО семян с автомати ческим управлением А9-БПБ [37].

Данный аппарат состоит из цилиндрического корпуса с конической нижней частью, сферической крышки, загрузочного и разгрузочного устройств. Внутри аппарата имеется вертикальная труба с патрубками для распределения пара. Недостаток оборудования заключается в неравномерном нагреве и увлажнении семян. В массе сырья возникают застойные зоны, про исходит образование комков и налипание семян на конструктивные элемен ты. Впоследствии это затрудняет разгрузку и приводит к вторичной обработ ке налипших семян, которые в результате обгорают и пересушиваются [123].

Варку предварительно вымоченных семян осуществляют в аппаратах открытого или герметичного типа. Операция длится в течение 0,5–1,0 часа.

Наиболее эффективно и быстро обрабатывают семена в автоклавах, где про цесс идет под давлением пара (около 0,1 МПа) и более высокой температуре 120°C. Время обработки при этом сокращается до 15 мин.

Известны устройства для обработки сырья, состоящие из герметичной емкости автоклава и отделенного перегородкой парообразователя [112]. Не достатком данной конструкции является отсутствие контроля над расходом пара в рабочей камере, а также недостаточно интенсивное движение насы щенного пара, необходимое для быстрого нагрева сырья и активного про никновения влаги внутрь его. В одном из вариантов аппарата данная пробле ма частично решается за счет повышения давления. При этом в трубах на входе рабочего тела в автоклав и на его выходе установлены регистраторы показателей пара: температуры и влажности [122]. В данном устройстве не учтенным остается то, что значительное количество тепла теряется через стенки корпуса, температура на периферии устройства снижается, что вызы вает неравномерность теплового поля в рабочей зоне.

Известны автоклавы с приспособлениями для распределения рабочих сред. В нижней и верхней частях корпуса устанавливаются полые вертикаль ные валы с закрепленными на них лопастями, имеющими горизонтальные сопла. Применение подобных устройств снижает эффективность использова ния рабочего объема автоклава, поскольку зоны, занимаемые трубами значи тельны по объему, и требуют дополнительной энергии для нагрева находя щейся в них жидкости [103].

В последние годы получили распространение методы ГТО, основанные на интенсивном нагреве массы семян в потоке ИК или СВЧ излучения. Та кую обработку выполняют в установках барабанного, карусельного или кон вейерного типа. Семена ровным слоем подаются на транспортер и пронизы ваются греющими лучами [164]. Нагрев электромагнитными волнами обес печивается за счет усиления вибраций молекул воды, содержащихся в про дукте. В связи с этим эффективность рассматриваемых методов бесконтакт ного подвода энергии в большой степени зависит от увлажненности сырья [47, 166]. На этом основании в технологическую линию включают дополни тельное оборудование для влажной обработки семян, а это, аналогично слу чаю с экструзивной технологией, ведет к удорожанию продукции.

ИК обработка ведется в течение 1,5 минут, температура продукта при этом достигает 140–200°C. В процессе нагрева влага внутри семян испаряет ся, на их поверхности появляются микротрещины, происходит денатурация ингибиторов, часть крахмала превращается в декстрины. Недостаток данного метода заключается в том, что он легко вызывает перегрев зерновой массы.

Даже кратковременное (60–80 с) повышение температуры соевых семян до 150°C приводит к резкому снижению растворимости белка и увеличению зольности продукта [144]. Использование пониженных температур устраняет риск перегрева, но оказывается неэффективным в отношении ингибиторов;

их активность снижается менее, чем на 10%.

Известна ИК печь, содержащая загрузочный бункер, питатель, наклон ный лоток с вибрационным возбудителем и расположенный над ним источ ник излучения. К недостаткам устройства относятся отсутствие увлажнения семян перед обработкой, что позволяет эффективно работать только с таким сырьем, влажность которого находится не ниже определенного значения.

Существуют также печи, в которых ИК нагреватели комбинируются с уль трафиолетовыми (УФ). Потребная мощность таких установок увеличена на 30%, что требуется для поддержания интенсивного нагрева увлажненных се мян. Другим недостатком является то, что за малое время влага не успевает проникнуть внутрь семян, остается в поверхностном слое и не может иметь значительного влияния на происходящие в них биохимические процессы [95].

Известна установка для сушки растительных продуктов с конструктив ными особенностями в виде радиационных ИК излучателей средней области спектра, отражателей и корпусных щелей для циркуляции воздуха [97]. К не достаткам сушилки относится расположение греющих источников, не обес печивающее равномерного распределения энергии излучения по обрабатыва емой поверхности. Для снижения риска подгорания сырья необходимо уменьшать количество подводимой энергии, что снижает интенсивность об работки и ухудшает технико-экономические показатели процесса [119].

Помимо ИК сушилок в зерновой промышленности используются устройства на основе СВЧ полей. Жарка семян в СВЧ печах происходит при температуре 100–110°C и экспозиции 6–9 минут. При этом не удается пода вить фермент уреазу;

необходимая для его разрушения минимальная темпе ратура составляет 130°C. СВЧ метод, также, дорогостоящ [86]. Стоимость одного квтч эффективной мощности с учетом КПД (0,39 для семян сои), ре сурса и стоимости генераторов излучения в 100 раз больше, чем для ИК ме тода [45].

Известно приспособление для ГТО семян шахтного типа, состоящее из загрузочного и разгрузочного бункеров, дозатора и сушильной камеры, обо рудованной СВЧ генератором и волноводно-щелевым возбудителем. Данное устройство хорошо подходит для работы с бобовыми культурами, однако, характеризуется низким КПД и высокой энергоемкостью [106]. В одном из вариантов микроволновой установки предусматривается вращающийся бара бан, внутри которого размещен СВЧ генератор с системой излучателей и от ражателей. Устройство обеспечивает быструю тепловую обработку, но при этом его недостатком является то, что высокая степень загрузки барабана обусловливает полное поглощение высокочастотного излучения поверхност ным слоем продукта. В свою очередь это вызывает значительный внутренний перепад температур и ведет к неравномерности обработки [108]. В соответ ствии с другим решением материал обрабатывается в устройстве, состоящим из генератора излучения, камеры-резонатора и ленточного транспортера, из меняя скорость которого, можно регулировать длительность процесса обра ботки [107]. Недостатком данной схемы является наличие у обрабатываемого продукта только одной плоскости, принимающей участие в активном тепло обмене. Другая плоскость в это время сопряжена с конвейерной лентой и не подвергается интенсивному нагреву, что существенно снижает качество об работки и влечет необходимость ее многократного повторения [102].

На рисунке 1 представлена характеристика рассмотренных типов обору дования для ГТО семян сои. Как следует из соотношения производительно сти и мощности, для части оборудования характерна высокая производи тельность с соответствующим коротким рабочим циклом, недостаточным для разрушения теплоустойчивых ингибиторов. В это же время оставшейся, бо лее эффективной части оборудования свойственна низкая производитель ность, сопровождаемая значительными затратами энергии. Таким образом, ни в одном из случаев не достигается рационального соотношения техноло гических параметров оборудования при переработки семян сои.

Рисунок 1 – Характеристика некоторых типов оборудования для ГТО растительного сырья Таким образом, анализ наиболее распространенных методов тепловой обработки семян сои свидетельствует о присущей им низкой эффективности нагрева, высокой энергоемкости, а также неспособности к эффективной нейтрализации вредных белков-ингибиторов. Там, где последнего все же удается добиться, комплексное действие высокой температуры и влажности приводит к гидролизу жиров, упрочнению структуры зерна и ухудшению ор ганолептических показателей продукта [163].

Заключение Анализ состояния комбикормовой и животноводческой отрасли, оценка химического состава и свойств регулярных кормовых культур, их экономи ческой эффективности в плане производства и переработки на существую щем и перспективном оборудовании позволяют сделать следующее заключе ние:

Переваримость белка определяется его способностью к растворению, за 1.

висящей в свою очередь от возможности функциональных групп всту пать в химические реакции, а также от их пространственной доступно сти. Денатурация вызывает изменение положения функциональных групп, а сопутствующая этому процессу высокая температура обуслов ливает риск их теплового повреждения с утратой реакционной способ ности. В результате растворимость и переваримость белка снижаются.


Белок составляет основу жизнедеятельности животных. Средняя по 2.

требность в белке – 500–1500 г/сут. Нехватка белка ведет к убыткам при производстве сельскохозяйственной продукции.

Так как выработка белка на основе переработки продуктов животновод 3.

ства не может существовать самостоятельно, а искусственный синтез белка затруднен, то перспективным путем решения белковой проблемы следует считать производство и переработку растительного сырья.

По кормовой ценности и экономической эффективности соя не имеет 4.

конкурентов среди регулярных сельскохозяйственных культур. Это де лает производство и переработку сои одним из главных способов устра нения дефицита кормового белка.

Перед скармливанием семена сои требуют обработки, позволяющей эф 5.

фективно снизить активность ингибиторов пищеварительных ферментов и тем самым существенно улучшить пищевые достоинства белка. Ос новными способами подготовки сои стали тепловая и химическая обра ботка.

Анализ наиболее распространенных методов тепловой обработки сои 6.

свидетельствует о присущей им низкой эффективности нагрева, высокой энергоемкости, а также неспособности к эффективной нейтрализации вредных белков-ингибиторов. Там, где последнего все же удается до биться, комплексное действие высокой температуры и влажности при водит к гидролизу жиров, упрочнению структуры семян и ухудшению органолептических показателей продукта.

Вследствие использования композитных реагентов рассмотренные спо 7.

собы подготовки семян сои характеризуются сложностью. Необходи мость удаления следов химических веществ обусловливает проведение дальнейшей обработки сырья, что увеличивает себестоимость конечного продукта. Способы, содержащие фазу бесконтактного нагрева, в силу специфики последнего также являются комбинированными и вследствие этого – дорогостоящими.

В связи с данным заключением по состоянию вопроса переработки се мян сои и сформулированной цели в диссертационной работе предусматри валось решение следующих задач:

Анализ физико-химических и биологических свойств соевых семян, 1.

определение основных факторов, влияющих на эффективность их под готовки к скармливанию и качество содержащегося в них белка;

Теоретическое обоснование основных режимных параметров взаимо 2.

действия соевых семян с жидкой средой в условиях интенсивного уль тразвукового поля, определение закономерностей повышения эффек тивности технологии подготовки соевых семян к скармливанию;

Экспериментальное исследование влияния физико-химических и техно 3.

логических показателей обработки соевых семян в условиях интенсив ного ультразвукового поля на эффективность их подготовки к скармли ванию и качество содержащегося в них белка;

Разработка математической модели с целью обоснования рациональных 4.

технологических режимов подготовки соевых семян к скармливанию и рекомендации предложенных технологических решений для использо вания на практике при выработке высокобелкового корма из соевых се мян;

Разработка технологии и конструктивной схемы оборудования, позво 5.

ляющей вести обработку в условиях интенсивного ультразвукового поля с целью повышения эффективности их подготовки к скармливанию, а также технико-экономическая оценка результатов исследования с про изводственной проверкой предложенной технологии.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ СОЕВЫХ ИНГИБИТОРОВ НА ПРОЦЕСС ПИЩЕВАРЕНИЯ И ЭФФЕКТИВНОСТИ ИХ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ 2.1 Особенности усвоения соевого белка Подобно другим видам белка, соевый белок всасывается в кровь в виде свободных аминокислот [22, 198]. Эти соединения образуются в процессе разложения полипептидной цепи при ее взаимодействии с водой [140]. В ор ганизме животного данная реакция может начаться только в присутствии ферментов – особых веществ, катализирующих химическое взаимодействие [20].

Участок молекулы фермента, непосредственно взаимодействующий с белком, называется активным центром. Активный центр сформирован таким образом, что в нем постоянно присутствует избыточная электронная плот ность. Благодаря этому молекула фермента легко притягивается и вступает в химическую реакцию с белком. Так, активный центр фермента трипсина сформирован валином, изолейцином, гистидином и серином, рисунок 2. Пара последних аминокислот формирует нестабильную связь из-за чего на одном из соседних атомов кислорода возникает избыточный положительный заряд.

Рисунок 2 – Строение активного центра молекулы трипсина Блокировка избыточного электрона влечет утрату биологической актив ности фермента, в результате чего он не может принимать участие в расщеп лении белковой молекулы. На рисунке 3 показан механизм такой блокиров ки, наблюдаемый при взаимодействии молекулы химотрипсина с веществом из категории нервных ядов – диизопропилфторфосфатом (ДФФ).

Рисунок 3 – Ингибирование химотрипсина с помощью ДФФ В соответствии с рисунком 3, атом фосфора в молекуле ДФФ притягива ется группой OH серина, образуя с ней устойчивую связь. Таким образом, со единившись с гидроксильной группой, ДФФ нарушает электронный баланс активного центра, лишая фермент каталитической активности.

Аналогичным образом влияют на протеазы некоторые вещества, содер жащиеся в сырых семенах сои: водорастворимый ингибитор Кунитца и спир торастворимый – Баумана-Бирка. Молекула первого имеет массу атомных единиц массы (а. е. м.), содержит 181 аминокислотный остаток, дисульфидные связи и связывает 1 молекулу трипсина. Ингибитор Баумана Бирка обладает массой в 8000 а. е. м., представлен 71 аминокислотным остатком и одновременно может связать 2 молекулы ферментов обоих видов.

Массовое отношение водно- и спирторастворимой групп составляет пример но 2,3:1, в соответствии с чем до 90% ингибиторной активности приходится на долю водорастворимых соединений. Конечным результатом совокупного действия ингибиторов является снижение усвояемости белка в 4–5 раз [13, 43, 55].

С удалением ингибитора реакция гидролиза восстанавливается. На ри сунке 4 показан ход данного взаимодействия между активным центром фер мента химотрипсина и белковым субстратом, образованным аминокислотами тирозином и изолейцином.

Рисунок 4 – Взаимодействие активного центра химотрипсина с белковым субстратом Как следует из рисунка 4, в расщеплении субстрата участвуют радикалы аспарагин (Асп102), гистидин (Гис57) и серин (Сер195). Вначале два последних остатка образуют нестабильную водородную связь H---N, вызывающую из быточную электронную плотность на атоме кислорода. Далее, вследствие нуклеофильного замещения, между аминокислотами разрывается связь C–N.

Установившаяся связь между гистидином и серином так же теряется, а сами радикалы оказываются присоединенными к тирозину и изолейцину соответ ственно. Выделение первого продукта распада (свободного тирозина) проис ходит по достижении им электронейтральности, при этом связанный с ним радикал выступает в роли донора протонов. Для продолжения реакции необ ходимо наличие молекулы воды: притянутая остатком гистидина, она воз вращает ему утраченный протон, а сама становится отрицательно заряжен ным ионом гидроксила OH– который затем соединяется с углеродом изолей цина. Вследствие этого остаток серина восстанавливается протоном, его связь с углеродом теряет устойчивость и разрушается. Происходит выделе ние второго продукта распада – свободного изолейцина. Радикалы гистидин и серин вновь связываются друг с другом, завершая, таким образом, расщеп ление белка и регенерируя активный центр фермента [14].

Таким образом, скармливание животным необработанной сои приводит к гипертрофии поджелудочной железы вследствие необходимости выделения большого количества пищеварительных ферментов, аномально большой не хватке серосодержащих аминокислот, задержке развития, снижению приро стов. Нерасщепленные белковые комплексы проходят желудочно-кишечный тракт транзитом, ускоряя перистальтику кишечника, что ведет к диарее [165].

2.2 Экстрагирование ингибиторов Ингибиторы представляют собой запасенное в растительных клетках растворимое кристаллическое вещество, рисунок 5, а). Поскольку семена сои как на макро, так и на микроуровне характеризуются большим количеством пор, рисунок 5, б), в) [189], то ингибиторы могут быть экстрагированы, с по вышением кормовой ценности сырья [59].

а) б) в) Рисунок 5 – Кристаллы белка и поры в оболочке сои Экстрагирование включает фазы: 1) подвод растворителя к семенам;

2) проникновение растворителя внутрь;

3) растворение ингибиторов;

4) диффу зия растворенных ингибиторов к внутренней границе раздела фаз;

5) переход растворенных ингибиторов во внешнюю среду [91, 138, 139]. Насыщение растительных тканей растворителем происходит по механизму капиллярной пропитки [197]. Скорость течения жидкости в данном случае подчиняется соотношению, полученному на основе закона Пуазейля и зависит от разме ров капилляра, вязкости используемой жидкости, движущего давления [9, 159]:

(1) где lк – длина капилляра, м;

tп – время пропитки, с;

Pд – движущее давление, Па;

rк – радиус капилляра, м;

– коэффициент, учитывающий влияние пористой структуры семян сои на движение жидкости в капилляре;

– вязкость жидкости, Па·с.

Влияние пористой структуры на эффективность экстрагирования скла дывается из: 1) удлинения пути диффузионного потока вследствие извили стости капилляров;


2) затруднения течения потока внутренними элементами капилляра;

3) воздействия потенциального поля стенок пор на прилегающие слои жидкости, что образует адсорбционный слой молекул ингибиторов [1].

Время полного растворения частицы находится из соотношения, полу ченного на основе закона кинетики растворения А. Н. Щукарева:

(2) где l0 – начальный размер частицы, м;

tр – время растворения частицы, с;

– коэффициент пропорциональности, зависящий от формы частицы;

c – коэффициент массоотдачи;

’ – коэффициент порозности обрабатываемого материала;

= c – c’;

c – концентрация насыщения растворителя, кг/м3;

c’ – концентрация в отдающей фазе, кг/м3;

mч – масса частицы белка, кг;

ч – плотность белка, кг;

mб – масса экстрагируемого белка, кг.

Поскольку движущаяся жидкость и растворяющееся вещество контакти руют между собой лишь в начальный момент времени, в основе их дальней шего взаимодействия лежат диффузионные процессы [49]. Время диффузии растворенного вещества находится из соотношения, полученного на основе уравнения А. Н. Щукарева для массопередачи [48]:

(3) где tд – время диффузии растворенного белка, с;

mс – полная масса сырья, кг;

– коэффициент, учитывающий вновь образованную площадь при из мельчении;

’ = c – c’’;

c’’ – концентрация в принимающей фазе, кг/м3.

В итоге на экстракцию будет затрачено совокупное время:

(4) где tэ – время экстракции ингибитора, с.

Отнеся массу ингибиторов к времени оценим скорость процесса:

(5) где Iэ – скорость экстрагирования ингибитора.

Из выражений (1–3) следует, что с позиций производственной целесооб разности, повышения эффективности экстрагирования, общего снижения из держек значение Iэ может быть увеличено за счет ускорения пропитки сырья растворителем, снижения времени на растворение и диффузию ингибиторов.

Как показывает выражение (1), скорость пропитки увеличивается с ро стом давления и сокращением длины капилляров. Последнее достигается из мельчением сырья и также влияет на скорость растворения, которая, как сле дует из (2), определяется линейными размерами частиц. Также скорость рас творения и диффузии зависит от коэффициента c и насыщения раствора. Та ким образом, процесс экстрагирования будет наиболее эффективным при вы соких значениях давления Pд и низкой концентрации раствора.

Экстрагирование может вестись как периодический процесс в замкну том аппарате, рисунок 6, а), непрерывный противоточный процесс, рисунок 6, б) или как процесс в неподвижном слое, рисунок 6, в) [137].

в) а) б) Рисунок 6 – Схемы экстрагирования В первом случае соотношение (5) после выражения общего времени че рез формулы (1–4) примет вид:

(6) где – скорость периодического экстрагирования в аппарате замкнутого ти па, кг/с;

;

;

.

Экстрагирование по данному способу характеризуется низкой скоро стью, поэтому, в целях ускорения, основной процесс совмещают с переме шиванием [179]. Прямоточная схема обычно состоит из 3–6 ступеней, позво ляющих достигнуть более высоких степеней извлечения целевого вещества.

При этом комплекс технологических фаз пропитки сырья, растворения и вы вода ингибиторов полностью проходит только в первом аппарате, продолжа ясь во всех последующих. В соответствии с этим выражение (4) примет вид:

(7) где – время пропитки, растворения и диффузии в первом аппарате, с;

– время растворения и диффузии во втором аппарате, с;

– время растворения и диффузии в n-ом аппарате, с.

Выразив время через формулы (1–3) по соотношению (5), можно найти (8) скорость экстрагирования в блоке аппаратов количеством n с прямотоком фаз:

где – скорость экстракции в блоке аппаратов с прямотоком фаз, кг/с;

– время экстрагирования в первом аппарате, с;

n – число аппаратов в блоке;

;

– масса белка, экстрагируемая за цикл обработки.

Развитием прямоточной схемы является экстрагирование, основанное на противотоке фаз и, в силу этого, имеющее следующие особенности:

жидкость, движущаяся навстречу обрабатываемому материалу, создает значительное гидродинамическое давление, что ускоряет фазу пропитки;

из-за постоянного притока свежего растворителя, концентрация раство ра c в районе его взаимодействия с обрабатываемым материалом близка к нулю, что ускоряет фазы растворения и диффузии.

(9) Исходя из этого выражение (5) для противоточной схемы примет вид:

где – скорость экстрагирования в противоточном аппарате кг/с;

;

.

Противоточный метод обеспечивает более четкое разделение фаз, что говорит о его большей эффективности [15]. Разновидностью противотока яв ляется экстрагирование в неподвижном слое, когда относительное движение совершает только растворитель. Во всех случаях отработанный растворитель восстанавливают путем отделения от него твердой фазы на фильтрах, цен трифугах или в отстойниках, после чего используют вторично [87].

Проведенный анализ показывает, что требованиям высокого давления в рабочей зоне и низкой концентрации раствора наилучшим образом удовле творяет экстрагирование, осуществляемое по принципу противотока. В виду того, что при экстрагировании в неподвижном слое требуется обеспечить движение только жидкой фазы, именно эта схема может быть рекомендована как наиболее простая и эффективная.

2.3 Интенсификация процесса экстрагирования Перспективным средством интенсификации остаются акустические ко лебания в жидкой среде [12, 150]. Возникающее в результате этого перемен ное давление обусловливает перенос извлекаемого вещества за счет конвек ции. Поскольку конвективная диффузия обеспечивает более быстрый массо обмен, эффективный коэффициент диффузии растет, что позволяет сократить продолжительность экстрагирования [73]. Кавитация, возникающая в жидко сти при прохождении акустической волны, также обусловливает рост дви жущего давления, ускоряющий фазу пропитки. Ударные волны, образован ные сократившейся полостью, приводят к мгновенному увеличению скоро сти обтекания растворяющихся частиц жидкости, повышая тем самым коэф фициент массоотдачи.

Экстрагирование ингибиторов из семян сои может осуществляться по схеме, рисунок 7, где 1 – выгрузной патрубок;

2 – съемное дно;

3 – излуча тель ультразвука;

4 – цилиндрический корпус;

5 – загрузочный лоток;

6 – мешалка;

7 – патрубок вывода жидкости;

8 – фильтр;

9 – патрубок подачи жидкости;

10 – выгрузное устройство.

Рисунок 7 – Устройство для ультразвуковой обработки зерна Устройство работает следующим образом: рабочий раствор подается че рез патрубок 9, сырье – посредством лотка 5. Перемешивание происходит в корпусе 4, оснащенным излучателями ультразвука 3, расположенными по диагонали напротив друг друга под углом, что позволяет продуцировать интенсивную кавитацию во всем объеме рабочей области устройства. Дли тельность цикла обработки – 20 минут. Продукт скапливается в нижней ча сти устройства и выгружается через патрубок 1, снабженный выгрузным устройством 10. Результатом обработки является улучшение химико биологических свойства семян за счет снижения в них ингибиторной и фер ментативной активности.

Интенсификация экстрагирования в ультразвуковом поле достигается за счет следующих факторов: 1) ускорение диффузии взаимодействующих ве ществ на границе раздела фаз и переноса жидкости внутрь семян;

2) наруше ние коллоидных структур в примыкающем слое и уменьшение вязкости в объеме среды [162]. Таким образом, при экстрагировании в кавитирующей жидкости возможно многократное повышение эффективности процесса [151].

Распространение ультразвука связано с переносом энергии, для количе ственной оценки которого нужно знать кинематические параметры акустиче ского поля [181]: смещение колеблющихся частиц относительно положения покоя, их скорость и ускорение;

частоту, длину и скорость волны [36].

Мгновенное смещение колеблющегося тела относительно состояния равновесия в любой начальный момент времени находится по выражению:

(10) где – амплитуда максимального смещения, м;

– угловая частота, рад/с;

– частота, Гц;

– время, с.

Скорость, амплитуда скорости V, ускорение b, и амплитуда ускорения B колеблющейся материальной точки находятся по следующим выражениям:

(11) (12) (13) (14) Скорость звуковых волн в жидкостях c находится из выражения:

(15) где Kад – коэффициент адиабатической сжимаемости ();

– плотность жидкости кг/м3.

Скорость распространения волны, ее частота связаны с длиной волны:

(16) где f – частота волны, Гц.

Акустическое поле имеет форму, показанную на рисунке 8.

Рисунок 8 – Расчетная форма ультразвукового поля Длина зоны z1 и угол раскрытия конуса находятся по формулам:

(17) (18) где d – диаметр поверхности излучателя, м.

Интенсивность ультразвука зоне z1 неравномерна и имеет точки мини мума и максимума. Расстояние от излучателя до последнего максимума rmax, после которого интенсивность монотонно убывает находится из выражения:

(19) Значения, рассчитанные по формулам (10–19) для гармонической волны с A = 5·10–6 м и f = 18·103 Гц для времени t = 1 с приведены в таблице 3.

Таблица 3 – Кинематическая характеристика ультразвукового поля Размерность Параметр Размерность Значение Параметр Значение м·10–6 м/с c a 3, м/с·10–1 м 0, v 3, м/с2·104 м z1 0, b 4, м·10–1 рад 0, V 5, м·104 м rmax 0, B 6, С распространением волны частица среды совершает колебания относи тельно положения равновесия с некоторой скоростью, что сопровождается периодическим изменением давления в окрестности частицы. В точке по следнего максимума величина звукового давления Pз плоской синусоидаль ной акустической волны при заданном времени t определяется выражением:

(20) Полное давление Pпол в рассматриваемой точке при заданном времени находится по следующему выражению:

(21) где P0– давление в среде при отсутствии ультразвукового поля, Па.

Во время волнового движения от источника колебаний происходит рас пространение энергии. Полное среднее значение энергии E ультразвуковой волны в единице объема находится по выражению:

(22) Количество энергии J, переносимое волной за единицу времени через единицу площади находится из выражения:

(23) Полная энергия, излучаемая источником в единицу времени через неко торую известную площадь W определяется по формуле:

(24) Одна из важнейших акустических характеристик среды – коэффициент затухания 0, показывающий убыль амплитуды колебания частиц с удалени ем от излучателя. На 0 влияют геометрическое рассеяние звукового пучка и энергетические потери ультразвуковой волны вследствие ее поглощения сре дой.

Коэффициент 0 увеличивается с ростом частоты и зависит от свойств и состояния вещества, в котором распространяется волна [3]. В жидких средах коэффициент 0 пропорционален их вязкости и квадрату частоты колебаний:

(25) где – динамический коэффициент вязкости, Пас.

Зная коэффициент 0, в последнем максимуме можно рассчитать ампли туду колебания частиц Armax и интенсивность Jrmax волны согласно уравнени ям:

(26) где e – число Непера (e = 2,72).

(27) Значения, рассчитанные по формулам (20–27) приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Динамические характеристики ультразвукового поля Параметр Размерность Значение Параметр Размерность Значение Па·105 Вт/м2· Pз 9,12 W 9, сек2/м·10– Па·106 Pпол 1,01 4, м·10– Н/м E 179 Armax 4, Вт/м2·105 Вт/м2· J 2,63 Jrmax 2, При прохождении интенсивной акустической волны в жидкости возни кают периодические зоны сжатия и разряжения, обусловливающие разрывы сплошной среды (явление кавитации). Теоретическое давление, необходимое для возникновения в жидкости таких пустот очень высоко и, в зависимости от типа жидкости, может достигать нескольких десятков тысяч атмосфер [186]. В реальности же, давление, при котором наблюдается кавитация, во много раз ниже и соответствует давлению насыщенного пара для данной жидкости [153]. Причина этого в том, что локальная прочность жидкости снижена из-за присутствия в ней парогазовых микропузырьков и различных твердых частиц с радиусом ~10–6 м (ядра кавитации). Под действием внешне го звукового поля радиус ядра увеличивается до некоторой максимальной величины Rmax, по достижении которой резко уменьшается до некоторого значения Rmin. Значения Rmax и Rmin могут быть найдены из выражений [2]:

(28) где – параметр газосодержания ( = 0,025).

(29) Ударная волна, излученная сжавшейся полостью, быстро затухает в про странстве. По Рэлею, максимальное давление Pуд в такой волне наблюдается на расстоянии ~1,6R от центра сомкнувшейся полости и составляет:

(30) При захлопывании стенки полости движутся со скоростью U, м/с:

(31) где R – мгновенный радиус захлопывающейся сферы, м.

Полное время t захлопывания полости находится из выражения:

(32) Максимальная температура Tmax парогазовой смеси в момент захлопы вания пузырька находится из выражения:

(33) где T0 – абсолютная температура окружающей жидкости, К.

Л. Д. Розенберг отмечает [162], что эффективность массообменных про цессов в ультразвуковом поле (без кавитации) может быть наглядно показана отношением коэффициента массообмена с поверхности шарообразного тела под влиянием колебаний уз к аналогичному коэффициенту с поверхности того же тела в обычном однонаправленном потоке независимо от звука п:

(34) где – кинематическая вязкость, м2/с.

Физическая характеристика кавитационной полости дана в таблице 5.

Таблица 5 – Физическая характеристика кавитационной полости Параметр Размерность Значение Параметр Размерность Значение м·10–8 с·10– t Rmin 7,5 4, м·10–6 К Rmax 1,08 Tmax Па·109 уз/ п – Pуд 4,81 0, м/с·103 – U 1,34 Pпол/Pатм Формулы (1) и (21) позволяют оценить повышение эффективности про питки зерновой массы в поле акустических ультразвуковых волн. Поскольку скорость пропитки при равных вязкости жидкости, диаметре и длине капил ляра зависит только от величины движущего давления, то отнеся гидродина мическое давление в поле ультразвуковых волн (Pпол = 1,01·106) к гидроста тическому (Pатм = 1,01·105) находим, что эффективность пропитки возрастает примерно в 10 раз.

Заключение Ингибиторы соевых семян обладают способностью связывать ферменты пищеварительного тракта, что в итоге препятствует усвоению белка. При экстрагировании растворимых ингибиторов из семян сои на скорость процес сов пропитки, растворения и диффузии влияют величина давления в рабочей зоне, а также – степень насыщенности раствора. Процессы растворения и экстрагирования могут осуществляться периодически или непрерывно по прямоточной или противоточной схеме, а также в неподвижном слое. Массо обменный процесс, основанный на противоточном экстрагировании в отно сительно неподвижном слое, является наиболее рациональным. Ускорение экстрагирования возможно за счет ряда мер, принимаемых как на стадии подготовки, так и во время активной обработки сырья. К наиболее эффектив ным устройствам интенсификации относятся акустические излучатели, про дуцирующие в жидкости режимы развитой кавитации и активных акустиче ских течений, благодаря чему резко ускоряются процессы пропитки, раство рения и диффузии кристаллов ингибитора. Эффективность экстрагирования в поле акустических ультразвуковых волн при этом возрастает примерно в раз.

3 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Основные показатели качества семян определены по ГОСТам 10854- «Семена масличные. Методы определения сорной, масличной и особо учи тываемой примеси» [25], 27988–88 «Семена масличные. Методы определения цвета и запаха» [32], 10856–96 «Семена масличные. Метод определения влажности» [26], 10853–88 «Семена масличные. Метод определения зара женности вредителями» [24]. В итоге принято решение о соответствии семян требованиям ГОСТа 17109–88 «Соя. Требования при заготовках и поставках»

[30].

Химический анализ исследуемого материала осуществлен в соответ ствии с ГОСТами 13979.2–94 «Жмыхи, шроты и горчичный порошок. Метод определения массовой доли жира и экстрактивных веществ» [27], 13979.3– «Жмыхи и шроты. Метод определения суммарной массовой доли раствори мых протеинов» [28], Р 52839–2007 «Корма. Методы определения содержа ния сырой клетчатки с применением промежуточной фильтрации» [33].

Степень ферментативной активности устанавливалась по ГОСТ 13979.9– 69 «Жмыхи и шроты. Методика выполнения измерений активности уреазы»

[29]. Тормозящее действие ингибиторов определялось согласно казеинолити ческому методу М. Л. Какейда (в модификации И. И. Бенкен), основанному на сравнении протеолитической активности растворов фермента в присут ствии ингибитора и без него [41, 149].

Вязкость водно-соевой суспензии, как одно из главнейших свойств те кучих полимерных систем [182] устанавливали с помощью ротационного вискографа. Рациональные параметры предлагаемой обработки находили ис ходя из соответствия результатов требованиям кормовой технологии и ГОС Тов 27149–95 «Жмых соевый кормовой. Технические условия» и Р 53799– 2010 «Шрот соевый кормовой тостированный. Технические условия» [31, 34].

По принятой в диссертационной работе программе исследований обра ботка результатов опытов осуществлена стандартным методом регрессион ного анализа данных [70].

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Основной целью подготовки семян сои к скармливанию является сни жение в них активности ингибиторов протеаз, а также – фермента уреазы до норм, регламентируемых кормовой технологией и стандартами: ГОСТ 27149–95 «Жмых соевый кормовой. Технические условия», ГОСТ Р 53799– 2010 «Шрот соевый кормовой тостированный. Технические условия» [31, 34]. Согласно проведенным исследованиям, активность фермента уреазы в семенах сои снижается за счет окисляющего действия пероксида водорода [132], а количество активного ингибитора – за счет его интенсивного экстра гирования водой в поле ультразвуковых волн. Основными факторами, опре деляющими эффективность такой обработки, являются: степень измельчения семян, концентрация окислителя в рабочем растворе, расход раствора, экспо зиция процесса, частота и мощность ультразвукового излучения [56, 57, 60].

4.1 Исследование степени измельчения обрабатываемых семян Опираясь на данные, полученные в результате теоретических исследо ваний, можно утверждать, что от выбора степени измельчения перерабатыва емого сырья во многом зависят такие технологические показатели, как эф фективность обработки приготовленной на его основе суспензии, обуслов ленное этим качество конечного продукта и его общий выход. В перерабо танном материале, прошедшем измельчение, как физическим, так и химиче ским видам обработки в дальнейшем становятся доступными выделенные вещества, ранее находившиеся внутри твердой фазы и в силу слабой доступ ности не имевшие выраженной возможности принимать участие в массооб менных процессах, протекающих на границе гетерогенных сред. Кроме того, технологическая операция измельчения приводит к резкому увеличению площади поверхности фазового контакта действующих масс, что позволяет обеспечить равномерный и, следовательно, рациональный расход используе мого активного вещества, воды и энергии, идущей на поддержание суспензии во взвешенном состоянии.

Применительно к процессу подготовки семян сои, операция измельче ния при обработке сырья пероксидом водорода обеспечивает легкий доступ окислителя к ферменту уреазе. Аналогичным образом, за счет повышения доступности растворимых форм ингибиторов, существенно возрастает эф фективность их экстрагирования.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.