Микрофлора крупы

   На  начальных этапах развития зерно риса, гречихи и других культур поражается «полевыми грибами», бактериальной микрофлорой и в незначительном количестве дрожжами. На зерне можно также обнаружить и актиномицеты. При хранении зерна риса, гречихи происходит перераспределение состава микрофлоры, обсеменяющей зерно; постепенно представители «полевых грибов» вытесняются «плесенями хранения», которые отрицательно воздействуют на его качество.  Особенно быстро снижается прорастаемость зерна, увеличивается кислотность, может появиться затхлый и плесневый запах. По этой причине партия риса и гречихи может стать непригодной для производства круп.

   Состав  микрофлоры круп определяется составом микрофлоры перерабатываемого зерна. Изменение микрофлоры круп зависит  от продолжительности и условий  хранения. При хранении крупа подвергается таким же видам порчи, которые наблюдаются при хранении зерна. К тому же микробиологические процессы в крупе происходят быстрее и протекают интенсивнее, чем в зерне, так как крупа является более благоприятной и доступной средой для развития микроорганизмов. При выработке крупы обнажается эндосперм, богатый питательными веществами, что способствует активному развитию микроорганизмов на зерне.

   Так, например, на зерне овса влажностью 15 % «плесени хранения» начинают активно развиваться через 150 суток, а на ядре овса с той же влажностью  – через 60 суток, на зерне проса – через два месяца, на зерне пшеницы – через один месяц хранения при одинаковых условиях.

   Обсемененность  круп микроорганизмами составляет в  среднем в рисе, перловой, овсяной и кукурузной – десятки тысяч бактерий в 1 г; в ядрице, пшене – сотни тысяч, в ячневой – около миллиона бактерий.

   Кроме того, при внесении дополнительного  сырья (например, овощного сырья) в крупы  увеличивается их обсемененность микроорганизмами; но, с другой стороны, использование дополнительного сырья повышает пищевую ценность крупы, улучшает ее потребительские достоинства.

   Поскольку поступающее на зерноперерабатывающие  заводы количество партий зерна, зараженного  инфекцией, увеличивается, в связи с этим особую актуальность приобретают технологические мероприятия, направленные на снижение количества нежелательных микроорганизмов в пищевых производствах и сохранение качественных показателей зерна и продуктов его переработки.

   Для обеззараживания зерна с целью снижения обсемененности риса и гречихи микроорганизмами, уменьшения потерь ценных веществ, улучшение потребительских свойств смеси круп с овощами применяют следующие методы.

   Известен  способ обработки продуктов (преимущественно  овощей, пряно-ароматических растений, фруктов и ягод), включающий использование инфракрасного излучения при сушке продуктов. ИК-сушка сохраняет цвет, вкус, запах исходного сырья, не снижает пищевую ценность сушеных продуктов, позволяет значительно сократить количество вредной для человеческого организма микрофлоры до допустимых пределов [1].

   Однако  малая глубина проникновения  инфракрасного излучения в продукт затрудняет применение этого метода.

   Известен  способ обжаривания овощей, позволяющий  получать продукты высокого качества с приятным вкусом, хорошими органолептическими свойствами и значительной пищевой ценностью [2].

   Недостаток  этого способа очевиден. Обжаривание  – это процесс термообработки овощей при достаточно высокой температуре, сопровождаемый выходом влаги и усадкой овощей. По мере усыхания уменьшается объем ткани, снижается ее эластичность, меняется упругость, а затем и жесткость обрабатываемого продукта. Ткань овощей заметно уплотняется, на поверхности образуется корочка, в которой происходят нежелательные физико-химические изменения.

   Известен  комбинированный способ переработки  растительного сырья с применением  микроволновой энергии и последующим  его обжариванием. Энергию СВЧ-поля применяют  для предварительной  подсушки овощного сырья с последующим  обжариванием его в масле до получения готового продукта. При этом весь процесс длится не более 6 минут, а получаемый готовый продукт обладает высоким качеством и пищевой ценностью [3].

   Недостаток  такого метода заключается в следующем: в результате предварительной СЧВ-обработки продукта необходимо еще достичь и оптимального содержания влаги в обрабатываемом сырье, а это требует определенных временных затрат.

   Наиболее  близкий к заявленному способу  является способ СВЧ-переработки зерна. Данный способ включает обработку комбикорма СВЧ-полем с частотой колебаний 2400 МГц при мощности воздействия 6,5 кВт в течение 20 секунд. Способ позволяет обеспечить питательную ценность комбикорма [4].

   Недостаток  указанного способа заключается  в том, что он не оказывает существенного влияния на обеззараживание зерна от вредной микрофлоры, что очень важно при приготовлении высококачественной смеси крупы с овощами.

   Предлагаемый  нами новый способ обработки смеси крупы с овощами устраняет этот недостаток, а именно позволяет получить экологически чистую продукцию за счет повышения обеззараживания смеси крупы с овощами и сохранение ее питательных веществ и потребительских свойств,  а также одновременное снижение энергозатрат и материалоемкости.

   Новизна данного способа обработки смеси  крупы с овощами подтверждена патентом Российской Федерации [6].

   Данная  задача решается тем, что в способе  обработки смеси крупы с овощами согласно нашему изобретению, смесь крупы с овощами обрабатывают в СВЧ-поле с частотой 2450 МГц (со скоростью нагрева зерна 0,4–0,8 ºС/с) в течение 60–180 с до конечной температуры продукта 60–65 ºС.

   Отличительная особенность способа заключается  в том, что обработку смеси  крупы с овощами ведут при  определенной частоте электромагнитного  поля, значение которой составляет 2450 МГц, так как эта частота обеспечивает быстрый нагрев продукта. Воздействие этой частотой должно происходить при указанной мощности электромагнитного поля до температуры продукта 60–65 ºС, так как только при этих условиях наблюдается максимальный эффект обеззараживания смеси от вредной для человеческого организма микрофлоры.

   Все это в комплексе гарантирует  не только снижение обсемененности микроорганизмами смеси купы с овощами, сохранение ее питательных веществ, потребительских  свойств, но и получение экологически чистого готового продукта.

   Преимуществом использования СВЧ-энергии является возможность осуществлять процессы избирательного (локального) нагрева  отдельных зон (включений) продукта, отличающихся диэлектрическими характеристиками. Такие включения, имеющие значения коэффициента поглощения выше, чем остальная среда, будут избирательно нагреваться с более высокой скоростью (независимо от места их расположения) по всему объему продукта. Эта особенность СВЧ-энергии используется для целей пастеризации и стерилизации. Стерилизующий эффект СВЧ-нагрева с учетом избирательности наиболее эффективен не на отдельные микроорганизмы, а на их колонии. Летальное действие тепла на микроорганизмы достигается в широком диапазоне температур. Летальность существенно выше при высоких температурах. СВЧ-установки позволяют за короткий промежуток времени достигнуть высокого уровня температуры [5].

   В результате воздействия электромагнитного  поля СВЧ наблюдается изменение  физико-химических свойств: снижается  общая кислотность смеси крупы с овощами, улучшается показатель перекисного числа жира, это свидетельствует о том, что режимы СВЧ-обеззараживания улучшают технологические и потребительские свойства смеси.

   Блок-схема  способа обработки смеси крупы  с овощами в упрощенном виде представлена на рисунке. 

Способ обработки  смеси крупы с овощами 

   Способ  осуществляют следующим образом:  крупы смешивают с дополнительным сырьем (овощами) в условиях предприятия  изготовителя и упаковывают в  специальные герметичные пакеты. Далее для снижения обсемененности микроорганизмами смеси крупы с овощами, сохранения питательных веществ и ее потребительских свойств, получения экологически чистого продукта используют СВЧ-обработку. Для этого смесь крупы с овощами помещают в электромагнитное поле высокой частоты и обрабатывают на заданных режимах в соответствии с выбранным планом эксперимента.

   Согласно  основной идее термического обеззараживания  необходимо продукт нагреть до допустимой температуры за определенное время. Для этого применяли высокочастотный  генератор ВЧД 2,5/81 МГц либо микроволновую печь (СВЧ-печь). Для достижения заданной температуры использовали сочетание экспозиции и мощности воздействия электромагнитного поля. В результате показатели температуры нагрева крупы варьировались от 30 до 98 °С. Мощность воздействия  электромагнитного поля подбиралась в соответствии с температурой нагрева и определялась межэлектродным расстоянием. Время тепловой обработки (экспозиция обработки) изменялось в пределах 60–180 секунд.

   После выхода из СВЧ-камеры у смеси крупы с овощами измеряли температуру нагрева. Из обработанных образцов смеси отбирались навески для определения ее зараженности микроорганизмами путем проращивания на питательных средах в чашках Петри. На седьмые сутки исследовали фитопатогенный комплекс смеси крупы с овощами. Кроме этого определяли потребительские свойства смеси крупы с овощами.

   После обработки смеси крупы с овощами  СВЧ-энергией идет стандартная схема  обработки (приготовления) смеси, а  именно проводится варка смеси крупы  риса с овощами или смеси крупы гречихи с овощами в течение определенного времени, указанного изготовителем на упаковке продукта. После этого продукт готов к употреблению.

   В табл. 1 представлены режимы обработки  многокомпонентных круп, преимущественно  смесей крупы риса с овощами и крупы гречихи с овощами. Учитывая, что изучали два фактора ( ), влияющих на обработку, выбрали план активного планирования эксперимента Кона-2.

   Входными  параметрами были: экспозиция обработки ( , с) и скорость нагрева (V_t, ºС/с). Входные параметры варьировались на 3-х уровнях: минимум, среднее, максимум. Экспозиция обработки была равна 60; 120 и 180 с, а скорость нагрева составляла 0,4; 0,6 и 0,8 ºС/с.

   Принятый  план активного планирования эксперимента позволил получить влияние 2-х факторов на обеззараживание смеси крупы с овощами при 10 вариантах опыта (в т. Ч. Один вариант использовался в качестве контроля). Эксперимент проводился в 3-х кратной повторности.

   В табл. 2 представлены результаты влияния  СВЧ-энергии на фитопатогенный комплекс смеси крупы риса с овощами. В табл. 3 представлены результаты влияния СВЧ-энергии на фитопатогенный комплекс смеси крупы гречихи с овощами.

   В ходе анализа фитопатогенного комплекса  смеси крупы риса с овощами  и смечи крупы гречихи с  овощами был установлен ее основной видовой состав. Наиболее часто встречались грибы родов: Aspergillus, Alternaria, Penicillium, Bacillus, Mucor.

   При кратковременном воздействие СВЧ-поля споры грибов рода  Alternaria теряют способность к прорастанию, количество пораженных зерен уменьшается  в два раза уже при нагреве до 30 °С, зараженность снижается до нуля при показателях скорости нагрева свыше 0,6 °С/с и экспозиции обработки – более 120 с. В целом наблюдается устойчивый обеззараживающий эффект по этому виду полевой инфекции при воздействии на нее СВЧ-поля.

   Группа  плесневых грибов представлена грибами  родов Aspergillus, Penicillium. При экспозиции обработки 120 с и скорости нагрева 0,6–0,8 °С/с зараженность грибами рода Penicillium снижается с 30 до 4 %, а при экспозиции обработки 180 с и скорости нагрева 0,8 °С/с наступает полное обеззараживание по этому роду грибов. Зараженность многокомпонентных круп грибами рода Aspergillus исчезает при условии, что скорость нагрева составляет 0,6–0,8 °С/с, а экспозиция обработки – 120–180 с.

   В вариантах 1, 5, 7 и 9 грибы рода Mucor элиминированы полностью, а в остальных вариантах наблюдается развитие мукоровых грибов. Область эффективных режимов находится в плоскости, в которой экспозиция обработки составляет 120–180 с, а скорость нагрева 0,6–0,8 °С/с.

   Нагрев  многокомпонентных круп  до температуры 38 °С и выше снижает зараженность возбудителями рода Bacillus до безопасных пределов. При экспозиции обработки 120–180 с и скорости нагрева 0,6–0,8 °С/с инфекция уничтожается полностью.

   При кратковременном воздействии СВЧ-поля происходит снижение эффективности обеззараживания многокомпонентных круп от дрожжей. Экспозиция обработки, равная 60–120 с и скорость нагрева 0,4 °С/с, увеличивают зараженность дрожжами в семь раз. Зараженность дрожжами снижается до нуля при показателях скорости нагрева свыше 0,6 °С/с и экспозиции обработки более 120 с. В целом наблюдается устойчивый обеззараживающий эффект многокомпонентных круп при воздействии на них СВЧ-поля.