Исследования электронно-ионной обработки

Технология пищевых производств базируется практически на всех фундаментальных науках. При переработке сырья в продукты питания происходят сложные процессы, основанные на законах физики, химии, биохимии, микробиологии, теплофизики, механики и др.

В основе технологий получения хлеба и хлебобулочных изделий, пива, и вина, чая, аминокислот и органических кислот, витаминов и антибиотиков лежат биохимические процессы. Кинетика биохимических процессов зависит от ряда факторов: химической природы реагирующих веществ, концентраций фермента и субстрата, температуры и реакции среды, рН, наличия активаторов и ингибиторов. Одним из активных участников этих процессов являются дрожжи.

Дрожжи широко применяют в качестве возбудителей брожения при производстве хлебопечении для разрыхления теста. Биология и биохимия дрожжевых микроорганизмов всесторонне изучается: ежегодно публикуется большое количество статей, расширяющих представление о дрожжевых клетках. Однако остаются не до конца исследованы и систематизированы сведения о дрожжах, как объектах управления, с целью обеспечения благодаря этому управлению возможности, например, интенсификации производства хлебопекарных и кормовых дрожжей, витаминов, пищевых кислот, активации дрожжей и др.

В монографии приводятся сведения о результатах работы авторов по исследованию влияния электронно-ионной обработки (ЭИО) на жизнедеятельность микроорганизмов, на примере дрожжей с целью дальнейшего использования полученных эффектов для интенсификации технологических процессов.

 

Проводились исследования по выявлению влияния электронно-ионной обработки на жизнедеятельность хлебопекарных дрожжей с целью интефикации процесса брожения.

При работе использовали опытную установку управления активностью микроорганизмов, смонтированную на технологическом трубопроводе подачи дрожжей в аппарат. На коронирующую систему электродов подается отрицательный потенциал высокого напряжения и в межэлектродном пространстве, где находятся обрабатываемые дрожжи, на них влияют два физических фактора – электрическое поле коронного разряда (неоднородное), характеризующееся напряженностью поля, и поток зараженных частиц (ионов), определяемый концентрацией [2 - 4]. Электронно-ионная обработка дрожжей осуществляется в потоке на момент их задачи в бродильный аппарат. Толщина обрабатываемого слоя дрожжей была принята из рекомендаций предыдущих исследований и составила 5 мм, напряженность электрического поля коронного разряда составляла от 1 до 4 кВ/см, экспозиция – 25с.

При электронно-ионной обработке достигается наибольшее содержание кислорода в жидкости, что стимулирует метаболические процессы в клетке и размножение клеток.

Воздействие электронно-ионной обработки оценивали по следующим показателям: количество почкующихся дрожжевых клеток; количество нежизнеспособных дрожжевых клеток; содержание гликогена в дрожжевых клетках; прирост дрожжевой массы.

К дрожжей образованных электронно-ионной обработкой, отмечается хорошая флокуляция дрожжевых клеток, при брожении просиходит практически двукратное увеличение дрожжевой массы, увеличение почкующихся клеток, при уменьшении количества нежизнеспособных клеток, увеличивается скорость сбраживания.

После электронно-ионной обработки дрожжей с количеством нежизнеспособных клеток менее 10% количество нежизнеспособных клеток сокращается на 26 – 40% от первоначального состояния.

Анализ данных результатов эксперимента по изучению влияния напряженности электрического поля показал, что ЭИО дрожжей при напряженности электрического поля в межэлектродном пространстве 1,0 – 4,0 кВ/см приводит к изменению доли нежизнеспособных клеток. Наименьшее количество нежизнеспособных дрожжевых клеток после обработки ЭИО выявлено при напряженности электрического поля в межэлектродном пространстве 3,0 кВ/см.

Была выявлена сохраняемость свойств дрожжей, подвергнутых ЭИО в течении нескольких последующих генераций после обработки. Режимы ЭИО: напряженность электростатического поля.

Тщательные исследования дрожжей, начиная от завева до отбора, и их хранения выявили возможность интенсификации процессов бражения посредством ЭИО дрожжей. Анализ данных результатов показал, что ЭИО оказывает комплексное воздействие на хлебопекарные дрожжи.

На основании всех аргументов можно говорить о положительном влиянии ЭИО дрожжей на ход брожения и физиологическое состояние дрожжей.

 

 

Заключение

 

Постоянно благодаря кропотливой работе исследователей и производственников расширяются научные представления о физико-химических, биохимических и других процессах, протекающих в сырье и пищевых продуктах в процессе их хранения и технологической обработке и оказывающих существенное влияние на пищевую ценность и безопасность.

Технический прогресс во многих случаях определяется современными успехами физики. Поэтому следует считать важным и современным стремление разработчиков и производственников использовать достижения этой науки для разработки и применения новых физических методов обработки в пищевой промышленности, одной из наиболее динамично развивающихся в настоящее время.

При этом общепризнанным направлением научно-технического прогресса становится интенсификация производственных процессов. Поэтому разработка новых способов интенсификации процессов, разработка эффективных технологических аппаратов, создание новых технологий составляют весьма актуальную задачу, решение которой в настоящее время чаще всего основывается на соответствующих физических эффектах и физико-химических воздействиях на технологические среды. Решению некоторых из этих проблем и посвящена наша работа.

Можно заметить, что в настоящее время наметилась тенденция к ликвидации разрыва между практическим разработками в области создания новых перспективных технологий, позволяющих получать пищевые продукты с меньшими затратами и более высокого качества, и научными теоретическим обобщениями, способствующими определению наиболее рациональных путей совершенствования ключевых участков производства.

Надеемся, что некоторым вкладом в этот процесс можно считать сведения, приведенные в нашей работе.

Результаты исследований использования ЭИО для управления жизнедеятельностью дрожжей при производстве хлебобулочных изделий. Показано влияние ЭИО на микробиологическую чистоту и морфологические характеристики дрожжевых клеток, на изменение количества нежизнеспособных клеток, на содержание гликогена в дрожжевых клетках, на конечную степень сбраживания дрожжей, на их флокуляционную способность. Приведена регрессионная модель, описывающая влияние ЭИО на дрожжи в зависимости от напряжённости электрического поля, экспозиции и начального физиологического состояния дрожжей (по количеству нежизнеспособных клеток). Экспериментальные выводы подтверждены целым рядом производственных испытаний. Представлено обсуждение полученных результатов.

Приведённые в монографии сведения могут представлять интерес для специалистов пищевой, фармацевтической промышленности и студентов, занимающихся изучением соответствующих технологий.

 

Список литературы

1 Глущенко Н.А., Глущенко Л.Ф. Интенсификация процессов пищевых и сельскохозяйственных производств озоновоздушными смесями: Учебное пособие / НовГУ им. Ярослава Мудрого. – Великий Новгород, 2003. – 151 с;

2 Глущенко Н.А., Глущенко Л.Ф. Новые методы обработки в перерабатывающих производствах: Учебное пособие / НовГУ им. Ярослава Мудрого. Великий Новгород, 2011

3 Пашук З.Н. Технология производства хлебобулочных изделий / СПБ ГИОРД 2009. – 400с;

4 http://www.yarfoto.ru/excharticles/artic_ekodarprom.html