Доза облучения, кГр
advertisement
На правах рукописи СЛАБЫНЯ ГЛЕБ НИКОЛАЕВИЧ ТЕХНОЛОГИЯ КОНСЕРВИРОВАНИЯ ХЛЕБА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ Специальность 05.18.07. – Биотехнология пищевых продуктов (растительного и животного происхождения) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург – 2008 г. 2 Работа выполнена в ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий» Научный руководитель доктор технических наук профессор Громцев С. А. Официальные оппоненты доктор технических наук профессор Тишин В. Б. кандидат технических наук профессор Палещук А. П. Ведущая организация Санкт-Петербургский государственный институт управления и пищевых технологий Защита диссертации состоится «__» ________ 2008 г. в __ часов на заседании диссертационного совета Д 212.234.02 при Санкт-Петербургском государственном университете низкотемпературных и пищевых технологий по адресу: 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, д. 9. Тел./факс (812) 315-30-15 С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан «__» ___________ 2008 г. Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор В.С. Колодязная 3 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Одним из важнейших направлений развития хлебопекарной промышленности России в современных условиях является производство хлебобулочных изделий с удлиненными сроками хранения (до 4-6 месяцев). Это актуально для снабжения хлебом населения отдаленных труднодоступных районов, зон экологического неблагополучия, различных групп населения в условиях техногенных катастроф, кризисных и аварийных ситуаций, а также воинских контингентов, участников длительных экспедиций и т.п. Применение упаковочных материалов способствует удлинению сроков хранения хлебобулочных изделий до 4-15 суток. Однако использование только упаковки не обеспечивает длительную защиту хлеба от микробной порчи – картофельной болезни и плесневения, этих наиболее распространенных и опасных заболеваний хлеба. Картофельная болезнь поражает мякиш пшеничного, а в последние годы и пшенично-ржаного хлеба. Возбудители картофельной болезни – споровые бактерии: картофельная палочка (Bacillus cereus) и сенная палочка (Bacillus subtilis). Такой хлеб может вызвать серьезные нарушения функций желудочно-кишечного тракта, поэтому его уничтожают. Плесени поражают поверхность хлеба и хлебобулочных изделий из ржаной и пшеничной муки. Плесневение хлеба происходит чаще всего в результате развития плесневых грибов рода Aspergillus и Penicillium, реже Mucor, Rhizopus и Geotrichum. Микробная порча хлеба, особенно картофельная болезнь и плесневение, наносят серьезный ущерб хлебопекарной промышленности. Для борьбы с ними разработаны различные способы: биологические, химические, физические, которые в сочетании с упаковкой позволяют получить хлеб длительного хранения (до 6 мес. и даже до года). В последние десятилетия в пищевой промышленности для консервирования продуктов, в том числе в упаковке, стали использовать различные виды облучения. В частности, применяют ионизирующее излучение. До настоящего времени работ по влиянию ионизирующего излучения на процесс консервирования хлеба не проводилось. Цель и задачи исследований. Цель исследования - разработать технологию консервирования хлеба с использованием ионизирующего излучения для длительного хранения. В соответствии с указанной целью поставлены следующие задачи: - исследовать и подобрать упаковочный материал с необходимыми для ионизирующего излучения свойствами, а также выбрать упаковочную машину; - определить дозу поглощенной хлебом энергии, необходимой для его стерилизации; 4 - исследовать влияние ионизирующего излучения на физикохимические и микробиологические показатели качества и безопасности хлеба при хранении; - разработать проект технической документации по консервированию хлеба с использованием ионизирующего излучения. Научная новизна. Новизна диссертационной работы заключается в следующем: выявлено изменение структурно-механических свойств упаковочных материалов в зависимости от дозы поглощенной энергии; - установлено, что применение ионизирующего излучения для обработки хлеба, герметично упакованного в полипропиленовую пленку с барьерными свойствами, оказывает ингибирующий и летальный эффект на основные возбудители болезней хлеба (споровые бактерии и плесневые грибы); - показано, что бактерии Bac. cereus и Bac. subtilis отличаются высокой чувствительностью к ионизирующему излучению. При дозе 3 кГр достигается бактериостатический эффект, а при дозе 6 кГр – бактерицидный. Практическая значимость. На основании полученных результатов исследований разработана технология консервирования упакованного хлеба с целью увеличения сроков его годности до шести месяцев. Определены необходимые для стерилизации хлебобулочных изделий дозы поглощенной энергии. Разработан проект технической документации по применению ионизирующего излучения для приготовления хлеба длительного хранения. Основные научные положения выносимые на защиту: - зависимость изменения структурно-механических свойств упаковочных материалов для хлеба от доз ионизирующих излучений в интервале от 3 до 10 кГр. - закономерности изменения качественных характеристик и показателей безопасности хлеба в зависимости от дозы излучения в интервале от 3 до 10 кГр. - технологию консервирования пшеничного и ржано-пшеничного хлеба ионизирующим излучением дозой до 10 кГр. Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на научно-технических конференциях СПбГУНиПТ С.Петербург (2005-2008г), СПбФ ГНУ ГОСНИИХП С.-Петербург 2006,2007гг., ВАТТ С.-Петербург 2007,2008гг., Центр СПбУПТ С.-Петербург 2007. Результаты исследований апробированы в СПбФ ГНУ ГОСНИИХП и на ОАО «Каравай», С.-Петербург. Публикации. По результатам исследований опубликовано три печатных работы, в том числе одна работа – в периодическом издании, рекомендованном ВАК. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, аналитического обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка литературных источников и приложений. Работа изложена 5 на 106 страницах основного текста, включает 37 рисунков, 15 таблиц и 6 приложений. Список литературы состоит из 114 наименований. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Аналитический обзор литературы. В обзоре литературы описаны основные виды микробной порчи хлебобулочных изделий, такие как картофельная болезнь и плесневение, а также проанализированы способы борьбы с ними. Представлены виды и свойства упаковочных материалов и машин для упаковки хлебобулочных изделий. Рассмотрено применение различных видов ионизирующего излучения в пищевой промышленности. Установлено, что актуальным является предупреждение развития микробовконтаминантов с помощью использования ионизирующего излучения, при воздействии им на герметично упакованный хлеб. Объекты и методы исследований. Объектами исследования являлись: - хлеб дарницкий (ГОСТ 26983-86) промышленной выработки на ОАО «Каравай» (Санкт-Петербург); - хлеб белый формовой из пшеничной муки высшего и первого сорта (ГОСТ 27842-88), выпеченный в лаборатории технологий и ассортимента хлебобулочных и мучных кондитерских изделий СПбФ ГНУ ГОСНИИХП Россельхозакадемии. Готовый хлеб упаковывали в различные виды упаковочных материалов, которые также были объектами исследования: - полипропиленовая пленка в совокупности с полиэтиленовыми пакетами; - пакеты из полипропилена производства НПО «Упаковка»; - ориентированный полипропилен с барьерными свойствами марки МВ666 и МВ777, представленный фирмой «Юнипак Рус». Для упаковки использовали горизонтальную упаковочную машину «Линепак Ф» производства машиностроительного завода «Таурас-Феникс» и лабораторную упаковочную машину марки «Vacuumthermopack». Упакованный хлеб (опытные образцы) обрабатывали разными дозами ионизирующего излучения на установке с линейным ускорителем электронов ЛУЭ-8-5С. Контрольные образцы не подвергались облучению. Хлеб хранили в течении 6 месяцев при температуре (21±2)°С и относительной влажности воздуха (70±5)%. Все используемые в процессе работы виды сырья, материалов, продукции соответствовали требованиям действующих нормативных документов (ГОСТам, ТУ, СанПиНам). Приготовление двух партий хлеба дарницкого промышленной выработки производилось на ОАО «Каравай» по утвержденной рецептуре и технологической схеме с использованием густой ржаной закваски, выведенной на сухом лактобактерине для густых хлебных заквасок и дрожжах Saccharomyces minor «Чернореченский». Первая партия упаковывалась в обычный полипропилен, вторая – в полипропилен с барьерными свойствами. 6 Хлеб белый формовой из пшеничной муки высшего и 1 сорта готовили в лаборатории технологий и ассортимента хлебобулочных и мучных кондитерских изделий СПбФ ГОСНИИХП безопарным способом и на густой пшеничной закваске, выведенной по разводочному циклу на сухом лактобактерине для густых хлебных заквасок и дрожжах штаммов S. cerevisiae 90 и S. minor «Чернореченский». Хлеб упаковывали в полиэтилен. Экспериментальные исследования упаковочного материала проводили в специализированной лаборатории фирмы «Юнипак Рус». Упаковку хлеба дарницкого осуществляли на машине «Линепак Ф» на заводе «Таурас-Феникс», хлеба белого из пшеничной муки на упаковочной машине «Vacuumthermopack» в СПбФ ГОСНИИХП. Облучение упакованного хлеба проводили на установке ЛУЭ-8-5С в фирме ООО «РАД» (СПб, ст. Песочная). Органолептические и физико-химические показатели готовых изделий определяли согласно действующим нормативно-техническим документам. Теоретические и экспериментальные исследования проводили в лаборатории технологий и ассортимента хлебобулочных и мучных кондитерских изделий в СПбФ ГНУ ГОСНИИХП Россельхозакадемии. Определение удельной радиоактивности проводили в аккредитованной испытательной лаборатории (центре) 1410 Центр РОСПОТРЕБНАДЗОРА г. Санкт-Петербурга; проверка облученных образцов на содержание α, β, γ - частиц проводилась в НИИ испытательный центр (медико-биологической защиты) ФГУ Государственного НИИ испытательного института Военной Медицины Министерства Обороны РФ. Полученные в ходе исследований экспериментальные данные обработаны с помощью программы Microsoft Excel, входящей в пакет программ Microsoft Office 2003. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Структурная схема исследований приведена на рис. 1. Подбор упаковочного материала для упаковывания хлеба с целью его дальнейшего облучения ионизирующим излучением. В ходе теоретических и экспериментальных исследований было определено воздействие ионизирующего излучения разными дозами поглощенной энергии на упаковочные материалы; данные испытаний представлены в табл. 1. Установлено, что наиболее устойчивыми к воздействию ионизирующего излучения были образцы пленки МВ666 и МВ777, однако, пленка МВ777 дороже и, следовательно, с экономической точки зрения целесообразно применять МВ666. Сравнительный анализ существующих упаковочных машин показал, что для этого наиболее подходила горизонтально-упаковочная машина «Линепак Ф» производства машиностроительного завода ЗАО «Таурас-Феникс» в Петербурге. 7 Таблица 1 - Сравнительная характеристика образцов пленки, облученных разными дозами ионизирующего излучения № Тип Д о з а о б л у ч е н и я , к Г р п/п пленки 5 10 20 25 1. ПВ х 2. ПНД х х х 3. ПП х х х 4. ПО х 5. МВ666 х х х х 6. МВ777 х х х х Обозначения: х – без изменений, - становится хрупкой, -меняет цвет, -начинает плавиться Аналитическая часть работы Аналитический обзор способов длительного хранения хлеба, в том числе с использованием ионизирующего излучения Аналитический обзор методов борьбы с микробной порчей хлеба Экспериментальная часть работы Разработка способа консервирования хлеба массового производства с использованием ионизирующего излучения Подбор и испытание упаковочных материалов, пригодных, для ионизирующего излучения лучения Выбор упаковочной машины Выбор источников ионизирующего излучения Проведение испытаний Изучение стабильности органолептических и физико-химических свойств хлеба Изучение стойкости к микробной порче хлеба дарницкого Изучение стойкости к микробной порче хлеба белого из пшеничной муки высшего и 1 сорта Исследование образцов на содержание α,β,γ-частиц Исследование образцов на содержание изотопов тяжелых металлов Выводы Рекомендации по применению ионизирующего излучения для увеличения продолжительности хранения хлеба Рис.1. Схема проведения исследований Она представляет собой автомат для герметичного упаковывания штучных продуктов в трехшовные пакеты типа “Flow-Pack”. Пакеты формируются из рулонного термосвариваемого упаковочного материала широкого спектра, в том числе полипропилена и полиэтилена высокого и низкого давления. Данную упаковочную машину легко приспособить к большинству поточномеханизированных линий из-за простоты установки и возможности параллельной эксплуатации с уже имеющимся упаковочным оборудованием. 8 Выбор упаковочной машины осуществлен, исходя из свойств упаковочного материала, возможности внедрения машины в производственную линию, обеспечения постоянной работы в условиях производственного цикла. Для обработки хлебобулочных изделий ионизирующим излучением была использована установка с линейным ускорителем электронов ЛУЭ-8-5С в ООО «РАД». Эта установка предназначена для стерилизации изделий медицинского назначения и проведения других радиационно-технологических процессов, таких как радиационная обработка пищевых продуктов, радиационная модификация полимерных изделий и др. Стерилизация изделий в данной установке производится путем облучения электронами высокой энергии, получаемыми на линейном ускорителе ЛУЭ-8-5С. Облучение производится пучком электронов, развернутым в вертикальную полосу длиной до 60 см. Исследование влияния ионизирующего излучения на увеличение сроков хранения массовых сортов хлеба. В качестве объектов исследования были выбраны массовые сорта хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки и муки пшеничной высшего и первого сорта, пользующиеся стабильным спросом у населения: хлеб дарницкий и хлеб пшеничный из муки высшего и первого сорта. Ход проведения экспериментов показан на рис. 2 для дарницкого хлеба. Выпечка хлеба дарницкого в промышленных условиях на ОАО «Каравай» по принятой на производстве технологии Охлаждение готовых изделий после выпечки до температуры в середине мякиша + 30°С Упаковка остывших хлебных изделий в полипропиленовую пленку с барьерными свойствами марки МВ666 в условиях промышленной лаборатории машиностроительного завода «ТаурасФеникс» на горизонтальной упаковочной машине «Линепак Ф» в герметичные трех шовные пакеты типа Flow pack. Облучение трех групп опытных упакованных образцов ионизирующим излучением на линейном ускорителе электронов ЛУЭ-8С-5 с поглощенными дозами энергии 3, 6 и 10 кГр. Закладывание на хранение контрольных и опытных образцов при температуре + 21±2°С и влажности воздуха 70 ± 5% в условиях СПбФ ГНУ ГОСНИИХП Россельхозакадемии Исследование органолептических и физикохимических показателей готовых изделий Исследование микробиолоических показателей готовых изделий Исследование на удельную радиоактивность и наличие α, β и γ-частиц (безопасность для чловека) Анализ полученных данных. Выводы Рис. 2. Схема исследований хлеба дарницкого 9 В контрольном и опытных образцах хлеба дарницкого через 24 часа после выпечки определяли влажность, кислотность, пористость и удельный объем (табл. 2). Таблица 2 - Физико-химические показатели хлеба дарницкого Образец Физико-химические показатели Кислотность, град Пористость, % [не более 8,0] [не менее 59] 7,0 66 Контроль Влажность, % [не более 48,5] 48,4 Удельный объем, [см3/г] 2,05 Доза 3 кГр 48,4 7,0 67 2,01 Доза 6 кГр 48,4 7,0 67 1,83 Доза 10 кГр 48,5 6,8 67 2,06 Примечание: в квадратных скобках приведены физико-химические показатели хлеба дарницкого согласно ГОСТ 26983-86 Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что ионизирующее излучение не влияет на качественные показатели готовых изделий. Изменение органолептических показателей хлеба при хранении протекало вследствие процесса его черствения. Динамика изменения влажности в образцах показана на рис. 3. 50 55 48,4 48 48 47 y = -0,55x 2 + 0,41x + 48,75 R2 = 0,9701 46 Контроль 45 44,4 44 43 Полиномиальный (Контроль) 41,8 42 влажность, % влажность, % 49 41 48,4 50 48,1 y = 0,1238x 2 - 2,8619x + 52,014 R2 = 0,9678 44,9 45 42 40,3 39,2 40 38,4 30 40 1 7 30 60 Доза 3 кГр 35 1 90 30 90 150 Полиномиальн ый (Доза 3 кГр) срок хранения, сут. срок хранения, сут Доза 10 кГр 55 y = 0,119x 2 - 2,5881x + 51,386 R2 = 0,9339 50 Доза 6 кГр 48,4 48,1 45 44,5 Полиномиальн ый (Доза 6 кГр) 41,6 41,1 40,7 40,4 40 37,4 35 30 1 7 30 60 90 120 150 180 срок хранения, сут. влажность,% влажность, % 55 50 Полиномиаль ный (Доза 10 кГр) 48,5 48,2 45 44,6 42 40 41,3 40,8 39,2 y = 0,0327x - 2,0244x + 50,837 35,9 35 R2 = 0,9541 30 1 7 30 60 90 120 150 180 2 срок хранения, сут. Рис. 3. Изменение влажности хлеба дарницкого в процессе хранения Несмотря на то, что влажность хлеба после 6 месяцев хранения уменьшилась на 10 – 13 %, такой хлеб вполне пригоден в пищу. 10 В ходе исследований были изучены изменения микробиологических показателей качества хлеба дарницкого. Образцы хлеба обследовали визуально на появление первых признаков плесневения и картофельной болезни. Результаты наблюдений за контрольными образцами из первой партии приведены на рис. 4. плесени карт.болезнь 10 10 10 не поврежденные Количество, шт. 9 8 9 7 6 5 8 4 3 2 1 0 4 4 2 2 1 1 7 30 Сро к хр а не ния , су т. 60 не поврежденные карт.болезнь плесени 90 Рис. 4 Динамика развития микробной порчи, происходящая в контрольных образцах хлеба дарницкого. Как правило, видимый рост колоний плесневых грибов на ржанопшеничном хлебе наблюдается через 7-8 суток. В первой партии хлеба начало плесневения было отмечено в контрольном образце после одного месяца хранения. Контрольный образец частично покрылся плесенью сероголубого цвета. Через 2 месяца хранения еще три образца из контроля полностью заплесневели, а два – заболели картофельной болезнью. Через три месяца последние четыре контрольных образца хлеба заплесневели. Опытные образцы хлеба, облученные дозой 3 кГр, были более устойчивы к микробной порче. Через месяц хранения на одном образце появились отдельные колонии плесеней, а еще один образец полностью заплесневел через шесть месяцев хранения (рис. 5). Кроме того, на одном образце с дозой 3 кГр и одном образце с дозой 6 кГр через три месяца хранения наблюдались пятна меловой болезни. Все оставшиеся образцы с дозами 3 и 6 кГр, а так же все образцы хлеба, получившие дозу 10 кГр, в течение шести месяцев оставались не поврежденными. количество образцов, шт. 11 10 9 8 7 плесени 6 5 4 3 2 1 0 меловая болезнь не поврежеднные 1 7 не поврежеднные меловая болезнь плесени 30 60 90 срок хр анения , сут. 120 150 180 Рис. 5. Динамика развития микробной порчи, происходящая в опытных образцах хлеба дарницкого с поглощенной дозой энергии 3 кГр. Образцы хлеба дарницкого из первой и второй партий были подвергнуты микробиологическому исследованию на общее количество микроорганизмов и наличие плесневых и дрожжевых грибов. Результаты исследований показаны на рис. 6. а) б) 35 y = 11,75x 2 - 32,65x + 22,25 R2 = 0,9994 100 контроль 1 партия 50 контроль 2 партия -50 не де ля 1м ес яц 2м ес яц а 3м ес яц а 4м ес яц а 0 срок хранения Полиномиальный (контроль 1 партия) Полиномиальный (контроль 2 партия) 25 y = 0,3199e0,4359x R2 = 0,9761 20 15 10 доза 3 кГр 5 доза 6 кГр 0 -5 не де ля 1 ме ся ц 2 ме ся ца 3 ме ся ца 4 ме ся ца 5 ме ся це в 6 ме ся це в y = 4,5x 2 - 16,529x + 14,6 R2 = 0,9921 плесневение грибы, КОЕ/г 200 150 y = 0,5199e0,5041x R2 = 0,9617 30 су тк и 250 су тк и плесневые грибы, КОЕ/г 300 Экспоненциальный (доза 3 кГр) Экспоненциальный (доза 6 кГр) срок хранения Рис. 6. Динамика развития плесневых грибов в хлебе дарницком ( а - контрольные образцы из 1 и 2 партий; б - опытные образцы с дозой 3 и 6 кГр) На рис. 6а видна зависимость динамики развития плесневых грибов от используемого упаковочного материала на примере контрольных образцов. В первой партии, где был использован обычный полипропилен, развитие плесеней происходит гораздо быстрее, чем во второй партии, где был использован полипропилен с барьерными свойствами. На рис. 6б видна зависимость роста плесневых грибов от дозы поглощенной энергии. В образцах 12 с дозой 3 кГр рост происходит быстрее, чем в образцах с дозой 6 кГр. В образцах с дозой 10 кГр роста плесневых грибов не наблюдалось. Таким образом, установлено, что применение облучения в дозе 3 и 6 кГр не дает эффекта полной стерилизации хлеба, но позволяет увеличить сроки его хранения до 3-5 месяцев. При производстве хлеба с удлиненным сроком годности (до 6-ти месяцев) рекомендуется использование облучения в дозе 10 кГр. Хлеб белый формовой из пшеничной муки высшего и первого сорта Ход проведения экспериментов показан на рис. 7 для белого формового из пшеничной муки высшего сорта. Выпечка хлеба белого формового из пшеничной муки высшего и первого сорта двумя способами (безопарным на прессованных дрожжах и на густой пшеничной закваске) в условиях лаборатории технологий и ассортимента хлебобулочных и мучных кондитерских изделий СПбФ ГНУ ГОСНИИХП Россельхозакадемии Охлаждение готовых изделий после выпечки до температуры в середине мякиша + 30°С Упаковка остывших и разрезанных на четыре части хлебных изделий в полипропиленовую пленку (запаивали на лабораторной упаковочной машине «Vacuumthermopack») и полиэтиленовый пакет Облучение трех групп опытных образцов ионизирующим излучением на линейном ускорителе электронов ЛУЭ-8С-5 с поглощенными дозами энергии 3, 6 и 10 кГ р. Закладывание на хранение контрольных и опытных образцов при температуре +21±2°С и относительной влажности воздуха 65 ± 5% в условиях СПбФ ГНУ ГОСНИИХП Россельхозакадемии Ежедневное визуальное наблюдение на предмет появления плесневых грибов и других видов микробной порчи хлеба Исследование органолептических и физикохимических показателей готовых изделий Анализ полученных данных. Выводы Рис. 7. Схема исследований хлеба белого формового из пшеничной муки высшего и первого сорта За контрольными (без облучения) образцами и опытными (облученными) образцами вели ежедневное визуальное наблюдение за развитием плесневых грибов или других видов микробной порчи хлеба. 13 Эти наблюдения позволили установить, что у контрольных образцов, приготовленных опарным способом, первые признаки плесневения появились на четвертые сутки, а у хлеба на закваске – на пятые сутки. На шестые сутки все контрольные образцы полностью заплесневели. Образцы хлеба из муки высшего и первого сорта, приготовленные безопарным способом, обработанные разными дозами ионизирующего излучения, проявляли различную устойчивость к развитию микробной порчи (табл. 3). Таблица 3 - Зависимость проявления первых признаков микробной порчи в образцах хлеба белого из муки пшеничной высшего и первого сорта, приготовленного безопарным способом, от дозы поглощенной энергии Доза поглощенной энергии, кГр Время проявления первых признаков микробной порчи в образцах пшеничного хлеба, сутки из муки высшего сорта из муки первого сорта 3 9-10 9 6 17 15 10 45 44-45 Образцы хлеба из муки высшего и первого сорта, приготовленные на закваске, также имели различную устойчивость к микробной порчи (табл. 4). Таблица 4 - Зависимость проявления первых признаков микробной порчи в образцах хлеба белого из муки пшеничной высшего и первого сорта, приготовленного на закваске, от дозы поглощенной энергии Доза поглощенной энергии, кГр Время проявления первых признаков микробной порчи в образцах пшеничного хлеба, сутки из муки высшего сорта из муки первого сорта 3 15 13-14 6 18 17 10 48 47-48 Следует отметить, что во всех облученных образцах хлеба на 17-18 сутки появился белый мучнистый налет на корке и мякише. Просмотр налета под микроскопом показал, что это дрожжевые грибы рода Candida возбудители меловой болезни хлеба. Таким образом, установлено, что воздействие ионизирующим излучением задерживает плесневение белого хлеба из пшеничной муки высшего и первого сорта, приготовленного безопарным способом, на срок от 9 до 45 суток, а на густой пшеничной закваске – от 15 до 48 суток. Анализ проведенных исследований показал следующее: Установлено, что образцы из первой партии, упакованные в обычный полипропилен, имели меньший срок годности, чем образцы из второй партии, упакованные в полипропиленовую пленку с барьерными свойствами. Это свидетельствует о том, что пленка с барьерными свойствами лучше 14 защищает изделия от микробной порчи. Даже контрольные образцы, упакованные в полипропилен с барьерными свойствами, имели больший срок годности, чем контрольные образцы (упакованные в обычный полипропилен) на 30 суток. Опыты с хлебом из пшеничной муки высшего и первого сорта показали, что при использовании заквасок происходит задержка микробной порчи. Это объясняется тем, что была использована густая пшеничная закваска, разработанная в СПбФ ГНУ ГОСНИИХП Россельхозакадемии, обладающая антагонистическими свойствами по отношению к споровой микрофлоре. Контрольные образцы хлеба из пшеничной муки на закваске хранились дольше, чем контрольные образцы, приготовленные безопарным способом, на двое суток. Опытные образцы на закваске, облученные дозой 3 кГр, хранились дольше на пять суток, образцы облученные дозой 6 кГр хранились дольше на двое суток, а образцы облученные дозой 10 кГр хранились дольше на трое суток. Если сравнивать данные полученные по дарницкому хлебу и по пшеничному, установлено, что пшеничный хлеб имеет меньший срок годности - сорок восемь дней, против шести месяцев. Это объясняется тем, что кислотность ржаного хлеба значительно больше, чем у пшеничного хлеба. Что касается опытных образцов, облученных разными дозами, то пшеничный хлеб был упакован в обычную полиэтиленовую пленку. На основании проведенных исследований разработана технология консервирования хлеба с помощью ионизирующего излучения и разработан проект технологической документации по применению ионизирующего излучения для увеличения продолжительности хранения хлеба. Определение влияния ионизирующего излучения на безопасность хлебобулочных изделий Для установления наличия или отсутствия остаточной радиации облученные образцы хлеба после недели хранения исследовали на удельную активность техногенных радионуклидов в аккредитованной испытательной лаборатории 1410 Центр РОСПОТРЕБНАДЗОРА Санкт-Петербурга. Данные исследования приведены в табл.5. Таблица 5 - Результаты исследования образцов хлеба на удельную радиоактивность Образцы Контроль Доза 3 кГр Доза 6 кГр Доза 10 кГр Изотопы Cs137 Sr90 Cs137 Sr90 Cs137 Sr90 Cs137 Sr90 Результат измерений, Бк /кг 0,8 ± 0,20 0,6± 0,10 0,8 ± 0,30 0,6 ± 0,10 0,9 ± 0,20 0,5 ± 0,10 1,2 ± 0,30 0,7 ± 0,20 Допустимый уровень, Бк/кг 40,0 20,0 40,0 20,0 40,0 20,0 40,0 20,0 15 Согласно протоколам измерений удельной активности радионуклидов Cs137 и Sr90 , их содержание в хлебе значительно ниже допустимого уровня. Кроме того, для определения в образцах хлеба остатков радиоактивных частиц после облучения контрольный и опытные образцы дарницкого хлеба с разными дозами поглощенной энергии были исследованы на наличие α-, β-, γ-частиц. Исследования проводились в лабораторных условиях в Научно Исследовательском Испытательном Центре (медико-биологической защиты) ФГУ Государственного Научно Исследовательского Испытательного Института Военной Медицины Министерства Обороны России. По результатам измерений было установлено, что загрязнение поверхности альфа- и бета-активными веществами не обнаружено, мощность дозы гаммаизлучения не превышает фоновых значений (22-25 мкР/ч), наведенная активность отсутствует. Проведенные исследования позволяют сделать вывод о возможном использовании облучения в дозе до 10 кГр для выработки хлеба длительного хранения. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 1. Разработана технология консервирования хлеба с применением ионизирующего излучения, позволяющая пролонгировать срок годности готового продукта, герметично упакованного в полипропиленовую пленку с барьерными свойствами, до 6 месяцев. 2. Установлено изменение структурно-механических свойств упаковочных материалов в зависимости от дозы поглощенной энергии. Выбрана полипропиленовая пленка с барьерными свойствами MB666, не изменяющая этих характеристик под воздействием ионизирующего излучения дозой до 10 кГр. 3. Установлено, что ионизирующее излучение оказывает на основные возбудители болезней хлеба (Baccilus cereus, Baccilus subtilis, Aspergillus, Penicillium и др.) ингибирующее или летальное действие в зависимости от дозы поглощенной энергии. 4. Показано, что бактерии Bac. cereus и Bac. subtilis отличаются высокой чувствительностью к ионизирующему излучению. Бактериостатический эффект достигается при дозе 3 кГр, а бактерицидный при дозе 6 кГр. 5. Выявлены необходимые дозы поглощенной энергии для хлеба дарницкого и пшеничного из муки высшего и первого сорта. Для хлеба дарницкого доза облучения 3 кГр позволяет увеличить срок годности до трех месяцев, доза 6 кГр – до пяти месяцев, а доза 10 кГр – до восьми. 6. Показано, что хлеб, обработанный ионизирующим излучением, по показателям безопасности соответствует допустимым уровням, приведенным в СаНПиН 2.3.2.1078-01. 16 7. Разработан проект технической документации по применению ионизирующего излучения для увеличения продолжительности хранения хлеба, предназначенного для снабжения людей в кризисных и аварийных ситуациях. СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. Слабыня, Г. Н. Лентоподающие и рукавообразующие питатели в пищевой промышленности / Г. Н. Слабыня, С. А. Громцев // Развитие теории и практики создания оборудования для переработки пищевой продукции: сб. науч. ст. – СПб.: СПбГУНиПТ. – 2005. – С.52-54. 2. Слабыня, Г. Н. Стерилизация печеного хлеба гамма-излучением и электронами высокой энергии / Г. Н. Слабыня, С. А. Громцев, В. Т. Антуфьев // Межвузовский сборник научных трудов. – 2006. – С. 46-48. 3. Кузнецова, Л. И. Влияние радиационного воздействия на увеличение сроков хранения хлеба дарницкого / Л. И. Кузнецова, О. В. Афанасьева, Г. Н. Слабыня, Д. В. Машкин // Хлебопродукты. 2007. – №8. – С.48-52. Автор выражает огромную благодарность и признательность за научные консультации и всестороннюю помощь при работе над диссертацией коллективу СПбФ ГНУ ГОСНИИХП Россельхозакадемии под руководством директора к.т.н. Кузнецовой Л. И.
