Инновации ВНИИЗ в технологиях хранения и переработки зерна
Автор[править | править код]
Е. П. Мелешкина, д-р техн. наук,
Всероссийский научно-исследовательский институт зерна и продуктов его переработки – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный научный центр пищевых систем им. В. М. Горбатова» РАН
Аннотация[править | править код]
В статье приведены основные результаты научной деятельности ВНИИЗ в сфере совершенствования аэрирования зерна, его дезинсекции, мониторинга состояния при хранении, определения безопасных сроков хранения зерна и зернопродуктов, определения на ранних этапах заражения «картофельной болезнью», улучшения системы контроля качества и безопасности зерна, в том числе, с применением цифровых технологий. Указаны основные разработки технологий переработки зерна, в том числе, глубокой с применением мультиэнзимных композиций.
Статья[править | править код]
Сферой деятельности Всероссийского научно-исследовательского института зерна и продуктов его переработки (ВНИИЗ) являются научные исследования по хранению, переработке зерна, обеспечению его безопасности и качества. Прежде всего, институт откликается на те запросы, которые возникают в стране. В свете поручения Президента Российской Федерации от 3 июля 2018 г. (№ Пр-1136) об увеличении производства сильной и ценной по качеству пшеницы вопросы количественно-качественного сохранения объемов зерна приобрели чрезвычайную актуальность. Снижение потерь при хранении в масштабах страны потенциально даёт результаты, схожие с повышением валового сбора. Решение задач обеспечения сохранности зерна и зернопродуктов должно осуществляться с учетом результатов новых инновационных исследований.
В сфере хранения и для железобетонных, и для металлических силосов Институтом разработаны технология и комплект оборудования для послойновертикального вентилирования зерна, которые сочетают достоинства вертикального и горизонтального вентилирования и позволяют увеличить удельные подачи воздуха в 1,5-2 раза, сократить продолжительность вентилирования и потребления электроэнергии на 30-40 %, исключить отрицательное влияние тепла и влаги на качество зерна. Для складов напольного хранения ВНИИЗ предлагает заменить дорогостоящую систему активной вентиляции из 20-24 вентиляционных каналов и 10-12 вентиляторов одним шнековым аэратором, который одновременно предотвращает слеживаемость зерна. Аналогов разработки не имеется.
Специалисты института (под руководством д-ра биол. наук Закладного Г. А.) создали систему дистанционного слежения за состоянием хранящегося зерна в любых типах хранилищ, которая включает в себя три инновационные системы: дистанционного контроля; рециркуляционной фумигации зерна в неподвижном слое и консервирования зерна жидкими инсектицидами. Чтобы обеспечить конкурентоспособность российского зерна, создан и запатентован биинсектицид «Зерноспас», снижающий инсектицидную нагрузку от 8-и до 23-х раз по сравнению с моноинсектицидами.
С 1 января 2020 г. вступает в силу ФЗ-280 от 03.08.2018 «Об органической продукции и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации». Загрязнение насекомыми и обработка пестицидами экологически чистого зерна при хранении выводит его из категории «органическая продукция». Профессором Закладным Г.А. проведены работы по заполнению пробела в сохранении статуса зерна как органической продукции - создан инсектоакарицид АгроСтраж на основе диоксида кремния[1].
Большой резонанс имеет проблема бактериальной зараженности хлеба. Учеными института (канд. биол. наук Львова Л.С., Яицких А.В.) решена задача заблаговременного определения картофельной болезни в зерне – до помола и в муке – до выпечки хлеба, впервые разработан приборный количественный метод, на который получено 3 патента.[2]
Д-ром техн. наук Сорочинским В. Ф., канд. техн. наук Приезжевой Л.Г. разработана методология научно-обоснованных сроков безопасного хранения зерна и муки, что гарантирует сохранение качества и обеспечивает безопасность при длительном хранении. Разработан инструментальный метод определения свежести, срока хранения и годности на основе показателя кислотного числа жира. Разработана математическая модель, позволяющая прогнозировать срок безопасного хранения и годности пшеничной муки; она оформлена в виде компьютерной программы.[3] Таких математических моделей и программ по прогнозированию сроков свежести и годности пшеничной муки в зарубежных источниках информации нами не обнаружено.
Одно из направлений работы института по развитию технологии переработки зерна – комплексная переработка с получением сухим способом различных по пищевой и биологической ценности продуктов моно-, би- и поликомпонентного состава. При дефиците растительного белка в Российской Федерации разработанная ВНИИЗом технология получения высокобелкового растительного сырья из шрота семян подсолнечника позволяет получить высокобелковую фракцию в количестве не менее 77 % с содержанием белка не менее 45 %. ВНИИЗ разработал технологию производства высокобелковых продуктов из семян белого люпина как более урожайной культуры, ареал произрастания которой существенно продвинут на север и которая может стать альтернативой сое.
Разработанная технология переработки зерна амаранта в зерновые продукты позволяет создавать новые продукты здорового и лечебнопрофилактического питания в виде муки амарантовой сортовой, муки амарантовой белковой, отрубей амарантовых нативных, хлопьев амарантовых нативных, крупки зародышевой амарантовой нативной для отжима амарантового масла. Разработанная технология не имеет аналогов.
Разрабатываемая ВНИИЗ технология переработки зерна тритикале в муку предназначена для создания новых продуктов из тритикалевой муки, крупы, отрубей, готовых к экструдированию и употреблению продуктов питания общего и функционального назначения как с повышенным, так и с пониженным содержанием белка. Данная технология может применяться на мельнице «Фермерская 4М» производительностью около 1 т/ч и давать базисный выход муки тритикалевой высшего сорта – не менее 75 %.
Также впервые, что подтверждено выдачей патента, разработана технология производства крупы из зерна ржи, которая отличается от представленных сегодня на рынке и вырабатывается в условиях крупозавода по технологии близкой к традиционной для ячменя и пшеницы, что не требует затрат на довооружение производства. Разработана универсальная схема выработки крупы быстрого приготовления из продела, дроблёнки, сечки в условиях крупозавода, что повышает выход крупы на 3-5 %. При этом используется устройство для шлифования мелкого зерна и/или продуктов его дробления (ВНИИЗ). Устройство конкурентоспособно с оборудованием, приобретаемым по импорту в Японии, Корее, Германии и защищено патентом.[4]
Чтобы повысить биологическую ценность рациона наших людей, мы разрабатываем новые технологии новых продуктов повышенной биологической и пищевой ценности, используя продукты переработки, в том числе, муку из таких полезных культур как ячмень, овес, гречиха, просо, лен, тритикале, амарант. Исследования показали возможность получения качественной муки и крупы из зерна полбы, спельты, голозерных овса и ячменя.
Перспективным и актуальным направлением в технологии глубокой переработки зерна является использование методов биотехнологического воздействия на различные зерновые культуры и продукты их переработки с получением продуктов питания общего, функционального и лечебнопрофилактического назначения для различных отраслей пищевой промышленности. Так, разработаны способы ферментативной модификации продуктов переработки зерна с использованием мультэнзимных композиций на основе целлюлолитических и протеолитических ферментных препаратов. Предложены возможные пути использования новых биомодифицированных продуктов для обогащения продуктов питания массового спроса, и создания новых пищевых продуктов с заданными функционально-технологическими свойствами специального и функционального назначения. Пример – технология переработки бинарной смеси из пшеницы и льна, благодаря которой решена задача обогащения муки всем фитоптенциалом, которым обладает семя льна, в первую очередь, полиненесыщенными жирными кислотами семейства ɷ-3 и ɷ-6, незаменимыми аминокислотами, наличием других не менее ценных компонентов – пищевых волокон, лигнанов, микроэлементов, жирорастворимых витаминов и др. Полученные обогащенные продукты и изделия из них помогут компенсировать недостаток ПНЖК семейства ɷ-3 в рационе питания современного человека.[5]
Разрабатывается технология ферментации вторичных сырьевых продуктов для получения ингредиентов, содержащих растворимые и нерастворимые пищевые волокна, которые могут использоваться для стабилизации структуры пищевых продуктов – мясных, молочных, кондитерских.
В «Стратегии научно-технологического развития России до 2035 года» одним из перспективных направлений развития намечена разработка и внедрение цифровых технологий. В институте совместно с НИЦ «Интеллектуальные сканирующие системы» создан экспрессный метод контроля (идентификации) муки из твердой пшеницы на наличие примеси мягкой по цветовым характеристикам[6]. Создано программное обеспечение для математического анализа изображения исследуемой муки в цифровом формате. Метод защищен патентом, аналогов нет.
Разработка методов и показателей безопасности зерна и зернопродуктов является одним из приоритетных направлений деятельности ВНИИЗ – создается единая система оценки безопасности и качества, элементы системы прослеживаемости «от поля до потребителя». Для этих целей разрабатывается система целевых классификаций зерна и муки для кулинарных, мучных кондитерских, хлебопекарных, макаронных и прочих изделий[7]. Все эти требования обеспечены приборами, разработанными во ВНИИЗ, в том числе уникальными. Так, комплекс по определению количества и качества клейковины развивается нами и дальше и имеет самые высокие в мире метрологические характеристики.
Очень важно, что разработки института находят отражение в нормативной документации, и здесь нельзя не отметить, что в течение многих лет на базе ВНИИЗ работает Технический комитет по стандартизации 002 «Зерно, продукты его переработки и маслосемена», имеющий статус межгосударственного. Это позволяет ученым ВНИИЗ чувствовать потребности отрасли, реагировать на ее запросы и внедрять результаты научных исследований в практику работы производственных предприятий.
Список литературы[править | править код]
- ↑ Zakladnoy, G., Belov, P. Application of modified Silicium Dioxide in Grain storages pest control. Practical application, industrial treatment results // 12th Conference of the Working Group Integrated Protection of Stored Product (IOBCWPRS). Pisa, Italy. – 3-6 September 2019. Program & Book of Abstracts. –– Editors Barbara Conti, Pasquale Trematerra. – 2019. - P. 50.
- ↑ Яицких А.В., Мелешкина Е.П., Степаненко Д.С. Апробация разработанных методов определения «картофельной болезни хлеба» в зерне, муке и хлебе // Хлебопродукты. – 2019. № 5. – С.50-53.
- ↑ Сорочинский В.Ф., Приезжева Л.Г. Математическая модель прогнозирования сроков безопасного хранения и годности пшеничной хлебопекарной муки./ Сб. «Наука – главный фактор инновационного прорыва в пищевой промышленности» /Сб. материалов юбилейного форума, посвященного 85-летию со дня основания ФГАНУ "Научноисследовательский институт хлебопекарной промышленности". 2017. С. 174- 177.
- ↑ Панкратьева И.А., Чиркова Л.В., Политуха О.В. Крупа из зерна и тритикале // Хлебопродукты "-2017- №2 с.58-59.
- ↑ Мелешкина Е.П., Панкратов Г.Н., Витол И.С., Кандроков Р.Х. Новые функциональные продукты из двухкомпонентной зерновой смеси пшеницы и льна // Вестник российской сельскохозяйственной науки. – 2019. – № 2. – С.54-58. DOI http://doi.org/: 0.30850/vrsn/2019/2/54-58.
- ↑ Штейнберг Т.С., Мелешкина Е.П., Семикина Л.И., Шведова О.Г., Болотов В.И. Инновационная технология контроля муки из зерна твёрдой пшеницы методом цифрового изображения.// Хлебопродукты, 2017, №11. - С. 48 -50.
- ↑ Коломиец С.Н., Ванина Л.В., Коваль А.И., Жильцова Н.С., Ческидова А.С., Кириллова Е.В., Сахарова Е.А. Используем муку по прямому назначению. / Пища. Экология. Качество: Труды XII Международной научно-практической конференции, Москва, 20-21 марта 2015 г. – М.: ООО «Ареал», 2015. – Т.1. – С. 451-456.