Кемерово, Кемеровская область, Россия
с 01.01.2017 по настоящее время
Кемерово, Кемеровская область, Россия
Цель исследования – сравнительное исследование качественных характеристик рапсовых жмыхов, полученных по классической технологии и разработанным способом с удалением оболочки. Задачи: изучить качественные характеристики рапсовых жмыхов, произвести сравнение жмыхов, полученных классическим способом и по разработанной технологии. Объекты исследования – жмыхи с оболочкой (полученные по традиционным технологиям) и жмых, полученный из очищенного рапсового ядра (полученный по предложенной технологии). Содержание протеина определяли – по ГОСТ Р 51417-99, клетчатки – по ГОСТ 13979.4. Содержание глюкозинолатов и изиционатов определяли методом газожидкостной хроматографии по ГОСТ ISO 15302-2019. Предложен способ получения рапсового масла из очищенного масличного ядра от оболочки, в результате которого жмых, полученный после отделения масла, имеет желтый цвет и ореховый запах. Отделение оболочки от масличного ядра в производстве рапсового масла позволяет получить жмых более высокого качества, поскольку основное содержание антипитательных веществ находится в оболочке и не переходит в жмых. Установлено, что в жмыхе, полученном по предложенной технологии, снижается содержание антипитательных веществ (глюкозинолатов – на 28,5 %, изотиоцианатов на – 50 %), также увеличивается содержание белка до 44 %. Получение рапсовых жмыхов по технологии с удалением оболочки позволяет повысить как качество растительного масла, так и рапсовых жмыхов, снизив долю антипитательных веществ в них, при этом повысив количество белка до 44 %. Очищенный от оболочки жмых получит новые возможности использования не только в кормовой отрасли, но и позволит его широко использовать в пищевой промышленности и виде высокобелковых добавок. Оставшаяся оболочка может послужить сырьем для производства топливных брикетов и в виде добавок при производстве материалов для строительной отрасли.
жмых рапсовый, рапс, технология, переработка масличных культур, качество жмыха, масличное ядро, оболочка
Введение. Сложившаяся ситуация на мировых рынках продуктов питания и особенно растительного масла показывает резкое повышение спроса на растительные масла в восточных странах и странах Европейского союза, а также повышение его стоимости. Одним из самых главных экспортеров на этих рынках выступает Российская Федерация. Согласно прогнозам, обнародованным Министерством сельского хозяйства РФ в 2021 г., под одну из основных сельскохозяйственных масличных культур – рапс было выделено 1682 тыс. гектаров, а в 2022 г. ожидается прирост на 12 % (до 1883 тысячи гектаров) [1].
Рапсовое масло находится на третьем месте по объему потребления на рынке растительных масел после пальмового и соевого, что составляет 14,1 % общего мирового рынка, это более 29,1 млн т. Значительный объем производимого рапсового масла означает, что при этом получается более 80 млн т рапсовых жмыхов. Как известно, рапсовый жмых является очень распространенной добавкой в кормах животных [2].
Развитие комбикормовый промышленности и создание высокоэффективных кормов – одно из самых перспективных направлений развития агропромышленного комплекса (АПК) для увеличения производства мяса, молока, яиц. В рапсовых жмыхах содержится большое количество протеина, что позволяет говорить о более быстром приросте массы животных, а также холина рибофлавина, фолиевой кислоты. Также в нем присутствуют в больших количествах минеральные вещества: кальций, магний, фосфор, марганец, цинк.
Некоторые вещества, содержащиеся в рапсе, являются антипитательными (глюкозинолаты, изотиоционаты, эруковоя кислота и др.), они предназначены не только для того, чтобы его не ели животные, но и создают барьер для бактерий и насекомых. Наличие данных веществ в рапсовых жмыхах оказывает отрицательное влияние на работу желудочно-кишечного тракта животных и усвояемость пищи, а также влияет на качество получаемого мяса, молока и яиц [3, 4]. Исходя из этого, в корма животных добавляется не более 15 % рапсовых жмыхов.
Наибольшую популярность в виде добавки в корма животных получил соевый жмых за счет своего высокого содержания протеина и аминокислотного баланса. Однако рапсовые жмыхи практически не уступают по своим питательным свойствам соевым. Содержание аминокислот в соевом жмыхе – 333 мг/кг, а в рапсовом – 325 мг/кг. Питательные свойства и минеральный состав рапсовых жмыхов представлен в таблицах 1, 2 [5].
Таблица 1
Питательность рапсового жмыха
|
Показатель, г/кг |
Содержание |
|
Сухое вещество |
895±15 |
|
Жир |
87±1 |
|
Клетчатка |
112,5±1,5 |
|
Крахмал |
30±1 |
|
Сахар |
89,5±1,5 |
|
Белок |
329±9 |
|
Энергетическая ценность, МДж |
12,5±0,3 |
Таблица 2
Минеральный состав рапсового жмыха
|
Показатель, мг/кг |
Содержание |
|
Железо |
543±5 |
|
Цинк |
48,5±0,2 |
|
Марганец |
44,1±0,3 |
|
Калий |
11,1±0,3 |
|
Фосфор |
7,9±0,2 |
|
Медь |
7,2±0,2 |
|
Кальций |
4,8±0,2 |
|
Магний |
4,4±0,2 |
|
Сера |
4,2±0,1 |
|
Йод |
0,5±0,1 |
Однако стоит отметить, что исследованные рапсовые жмыхи – продукты классической технологии производства рапсового масла. В традиционных технологиях рапсовое масло производится двумя способами – «холодным» и «горячим» (рис. 1). При данных технологиях полученное рапсовое масло не пригодно сразу к потреблению, так как оно обладает темно-коричневым цветом и очень резким специфическим запахом. Соответственно такое масло необходимо обязательно рафинировать и дезодорировать, что достаточно энерго- и материально затратно [6].
Рапсовый жмых, полученный по этим технологиям, также обладает многими отрицательными свойствами, снижающими возможности его использования в кормовой и пищевой промышленностях [7].
Цель исследования – сравнительное изучение качественных характеристик рапсовых жмыхов, полученных по классической технологии и разработанным способом с удалением оболочки.
Задачи: изучить качественные характеристики рапсовых жмыхов, произвести сравнение жмыхов, полученных классическим способом и по разработанной технологии.
|
Приемка семян |
|
Первичная очистка |
|
Сушка |
|
Хранение |
|
Вторичная очистка |
|
Прессование «холодным» способом |
|
Предварительный нагрев |
|
Очистка масла |
|
Прессование «горячим» способом |
|
Хранение масла |
|
Хранение жмыха |
Рис. 1. Схема получения масла традиционными методами отжима
Объекты и методы. Объектами проведенного исследования выступали жмыхи с оболочкой (полученные по традиционным технологиям) и жмых, полученный из очищенного рапсового ядра (полученный по предложенной технологии). Содержание протеина определяли по ГОСТ Р 51417-99, клетчатки – по ГОСТ 13979.4. Содержание глюкозинолатов и изиционатов определяли методом газожидкостной хроматографии по ГОСТ ISO 15302-2019.
Результаты и их обсуждение. Рассмотрим представленные выше технологии производства рапсового масла, различие в них заключается в стадии подогрева семян перед отжимом масла. При горячем способе увеличивается выход масла, но снижается его качество за счет парафинов и красящих веществ. Но не одна из этих технологий не предусматривает удаление оболочки рапса перед отжимом, при этом именно в оболочке содержится значительное количество ароматических и красящих веществ. Проведенные эксперименты показали, что качество рапсового масла, полученного из чистого ядра без оболочки или с очень низким ее количеством, значительно повышается. При этом улучшается качество не только рапсового масла, но и рапсового жмыха [8].
Причиной отсутствия стадии удаления оболочки рапса в традиционных технологиях является малый размер семян (от 0,8 до 1,6 мм) и прочная связь оболочки и ядра, т. е. предварительно необходимо отделить оболочку от ядра. С этой целью предлагается провести обрушевание семян в две стадии, а именно: надорвать и частично снять оболочку, пропуская их между вальцов с разной скоростью вращения (n1 = 100 об/мин, n2 = 200 об/мин), а после подать на барабан, который под действием центробежных сил отбрасывает рушанку на стальную пластину, где под действием удара связь оболочки и ядра нарушается и они разделяются. При этом удар должен происходить в строго отведенном интервале линейной скорости частиц (от 3,1 до 3,5 м/с), так как скорости меньше не создают достаточной силы удара, а удар с более высокой скоростью приводит к переизмельчению рушанки и не позволит в дальнейшем эффективно удалять оболочку. Для удаления оболочки из рушанки рапса предлагается провести разделение на воздушном сепараторе в 2 стадии. Наглядное изображение предложенной технологии представлено на рисунке 2 [9].
Рис. 2. Технологическая линия производства рапсового масла методом двукратного
прессования холодным способом: 1 – бункер; 2 – поточные весы; 3 – сепаратор-камнеотделитель;
4 – магнитный уловитель; 5 – сушилка; 6 – воздушно-ситовой сепаратор; 7 – ситовой калибровщик;
8 – бункер временного хранения (склад); 9 – вальцовая мельница; 10 – центробежная дообрушивающая установка; 11 – воздушный сепаратор № 1; 12 – воздушный сепаратор № 2; 13 – пресс; 14 – пресс; 15 – гущеловушка; 16 – фильтр-пресс
Как видно из рисунка 2, в разработанной технологической линии добавлены вальцовая мельница 9 и центробежная дообрушивающая установка 10, откуда рушанка рапса подается на первый воздушный сепаратор 11, на котором отделяются недообрушенные семена и возвращаются в дообрушивающую установку. Дальше рушанка поступает во второй сепаратор 12, где происходит непосредственное удаление оболочки. В циклоны обоих сепараторов попадает масличная пыль и мелкие осколки оболочки. После воздушного сепаратора 12 рушанка рапса содержит 93–96 % чистого ядра, 2–4 % необрушенных семян и 1–3 % оболочки. В дальнейшем эта очищенная рушанка поступает на прессование. Таким образом, полученное рапсовое масло после отжима и очистки становится темно-желтым и с гораздо менее резким запахом, а жмых из грязной черно-коричневой массы становится желтого цвета с ореховым запахом (рис. 3).
Сравнительная оценка некоторых качественных показателей в рапсовом жмыхе с оболочкой и полученным из очищенного масличного ядра представлена в таблице 3.
Таблица 3
Сравнительная характеристика рапсовых жмыхов
|
Вещество, % |
Рапсовый жмых с оболочкой |
Рапсовый жмых из масличных ядер |
|
Глюкозинолаты в пересчете на абсолютно сухое и обезжиренное вещество |
0,70±0,15 |
0,50±0,10 |
|
Изотиоцианаты в пересчете на абсолютно сухое и обезжиренное вещество, не более |
0,60±0,12 |
0,30±0,05 |
|
Массовая доля сырого протеина в пересчете на абсолютно сухое вещество |
37,0±2,0 |
44,0±1,0 |
|
Массовая доля сырой клетчатки в пересчете на сухое обезжиренное вещество |
16,0±0,9 |
5,5±0,1 |
Анализ таблицы 3 показывает, что в рапсовых жмыхах, полученных по предложенной технологии, снижается содержание антипитательных веществ (глюкозинолатов – на 28,5 %, изотиоцианатов – на 50 %), также увеличивается содержание протеина на 16 %. Полученные данные свидетельствуют о более высоком качестве данных жмыхов.
|
|
|
|
а |
б |
Рис. 3. Жмых рапсовый: а – с оболочкой; б – жмых из очищенного рапсового ядра
Заключение. Рапсовые жмыхи широко применяют в кормах для животных благодаря хорошему аминокислотному балансу, содержанию минеральных и питательных веществ, но главным преимуществом является большое количество белка (до 37 %), однако содержание антипитательных веществ препятствует увеличению их доли в комбикормах. Получение рапсовых жмыхов по технологии с удалением оболочки позволяет повысить как качество растительного масла, так и рапсовых жмыхов, снизив долю антипитательных веществ в них, при этом повысив количество белка до 44 %. Очищенный от оболочки жмых получит новые возможности использования не только в кормовой отрасли, но и позволит широко использовать его в пищевой промышленности и в виде высокобелковых добавок. Оставшаяся оболочка может послужить сырьем для производства топливных брикетов и добавками при производстве материалов для строительной отрасли.
1. URL: https://apk.hlr.ua/ru/obektyi-isledovaniya/ maslichnyie-kulturyi/glyukozinolatyi.
2. URL: https://www.apiworld.ru/1627587073.html.
3. Бочкарев М.С., Егорова Е.Ю. Качество и потенциал пищевого использования жмыхов масличного сырья, перерабатываемого в Алтайском крае // Ползуновский вестник. 2015. № 4, Т. 2. С. 19–22.
4. Горковенко Л.Г., Осепчук Д.В. Использование рапса и продуктов его переработки в кормлении свиней и мясной птицы. Краснодар: ГНУ СКНИИЖ Россельхозакадемии. 2011. 192 с.
5. Потенциал рапсовых жмыхов в качестве сырья пищевого назначения / Т.В. Рензяева [и др.] // Хранение и переработка сельхозсырья, 2020. № 2. С. 143–160.
6. Козинец А.И., Надаринская М.А., Голушко О.Г. Сохранность питательных веществ рапсового жмыха горячего прессования при хранении // Актуальные проблемы интенсивного развития животноводства: мат-лы XX Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 50-летию образования кафедр крупного животноводства и переработки животноводческой продукции; свиноводства и мелкого животноводства: в 2 ч. Ч. 1 / редкол. А.И. Портной (гл. ред.) [и др.]. Горки: БГСХА, 2017. С. 234–240.
7. Егорова Е.Ю., Бочкарев М.С., Резничен-ко И.Ю. Определение технических требований к жмыхам нетрадиционных масличных культур пищевого назначения // Техника и технология пищевых производств. 2014. № 1. С. 131–138.
8. Рензяев А.О. Разработка комплекса оборудования и исследование процесса разделения рушанки семян рапса: дис. ... канд. техн. наук: 05.18.12. Кемерово, 2013. 145 с.
9. Рензяев А.О., Кравченко С.Н. Метод переработки рапса обрушиванием семян и удалением оболочки // Вестник КраГАУ. 2022. № 6. С. 210–216.
