THE STUDY OF GEOMETRICAL PARAMETERS OF SOME VARIETIES OF BEANS GROWN IN KYRGYZSTAN BEFORE AND AFTER THE HYDROTHERMAL TREATMENT
Rubrics: FOOD PRODUCTION TECHNOLOGY
Authors:
1.
Kyrgyz-Turkish Manas University
Bishkek, Kyrgyzstan
Bishkek, Kyrgyzstan
Type:
Article
Pages:
from 35
to 42
Status:
Published
Received:
30.12.2015
Accepted:
30.12.2015
Published:
30.12.2015
Subject area:
UDK 664.8.036.1:635.654.2
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
Language:
Russian
Keywords:
Beans, geometric dimensions, water content
Abstract (English):
Beans have a high nutritional value and are well digested in a human body. The Kyrgyz Republic is producing more than 20 varieties of beans, 90% of the produce being exported. Despite this export potential nutritional value and technological properties of some local varieties of beans have been insufficiently studied yet. In this paper, such geometric figures as length, width, thickness, the arithmetic mean diameter, the geometric average diameter, sphericity, surface area and aspect ratio of beans before and after hydrothermal treatment have been defined. These data play an important role in the production of food from beans, determine the ways of transportation and are taken into account when describing their quality.
Beans have a high nutritional value and are well digested in a human body. The Kyrgyz Republic is producing more than 20 varieties of beans, 90% of the produce being exported. Despite this export potential nutritional value and technological properties of some local varieties of beans have been insufficiently studied yet. In this paper, such geometric figures as length, width, thickness, the arithmetic mean diameter, the geometric average diameter, sphericity, surface area and aspect ratio of beans before and after hydrothermal treatment have been defined. These data play an important role in the production of food from beans, determine the ways of transportation and are taken into account when describing their quality.
Keywords:
Beans, geometric dimensions, water content
Beans, geometric dimensions, water content
Введение Фасоль содержит большое количество крахмала и других углеводов, белков. В состав фасоли входит богатый набор витаминов. Фасоль, как пищевой продукт универсальна. В фасоли содержатся практически все минералы и вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности организма: легкоусваиваемые (на 75 %) белки, по количеству которых плоды фасоли близки к мясу и рыбе, различные кислоты, каротин, витамины С, B1, В2, В6, РР, множество макро-и микроэлементов (особенно меди, цинка, калия). В фасоли имеется достаточное количество триптофана, до 5 % лизина, 8,5 % аргинина, тирозин и гистидин (около 3 % каждого). Фасоль особенно богата серой, которая необходима при кишечных инфекциях, ревматизме, кожных заболеваниях, болезни бронхов. В составе фасоли много железа. Наличие железа способствует образованию эритроцитов, притоку кислорода к клеткам, повышает сопротивляемость организма к инфекциям [1, 2, 3]. Фасоль является одной из наиболее экспортно ориентированных и конкурентоспособных видов продукции Кыргызстана на внешнем рынке. Продукция экспортируема на 90 %, оставшаяся часть продукции идет на семенной материал и внутреннее потребление. Экспортный потенциал фасоли считается достаточно высоким по двум основным признакам: 1) низкая себестоимость и высокий уровень рентабельности; 2) большие объемы производства (для Кыргызстана) и возможность большой добавленной стоимости, которые позволят кыргызстанским производителям продавать продукцию с прибылью даже при больших транспортных расходах. Несмотря на то что производство и экспорт фасоли в Кыргызстане сегодня является ярким явлением сельскохозяйственной и экономической жизни Республики, зерна фасоли практически не используются в ежедневном рационе питания людей. Фасоль может служить сырьевой базой для многих отраслей пищевой промышленности. Расширение сырьевой базы пищевой промышленности, увеличение легкоусвояемых пищевых продуктов с высокими показателями биологической ценности, в том числе использование зерен различных видов бобовых культур, является одной из актуальных проблем Республики [4]. Наиболее востребованными на практике параметрами классификации разновидностей фасоли являются такие параметры, как типы, сорта и калибры фасоли. Существует три типа фасоли (белая, цветная однотипная и цветная пестрая). Каждый тип имеет множество подтипов. В Кыргызстане произрастает фасоль всех трех типов. К белым однотонным типам относятся сорта лопатка, сахарная и китаянка, а цветным однотонным - черная фасоль, ташкентская и элита. К цветным пестрым типам фасоли, производимым в Кыргызстане, относятся сорта: мотоциклист, королевская, юбка, пестрая, рябая, дичка, гусиные лапки, боксер, скороспелка и т.д. Несмотря на относительно огромный масштаб производства более 20 сортов фасоли, до сих пор пищевая ценность и технологические свойства, в том числе геометрические параметры зерен фасоли местных сортов изучены недостаточно. Геометрические параметры, зерен фасоли играют большую роль при производстве пищевых продуктов, обусловливают способы их перевозки и хранения и учитываются при характеристике качества. По некоторым геометрическим показателям зерен фасоли можно судить о ее биологических особенностях и органолептических достоинствах. В связи с этим целью данной работы является определение геометрических параметров зерен основных сортов фасоли, производимых в Кыргызстане, до и после гидротермической обработки, а также нахождение коэффициентов их увеличения. Материалы и методы Материалы для исследования: Для анализа выбраны образцы зерен пятнадцати сортов фасоли, купленные в октябре 2014 года на рынке города Бишкек. Для исследования были отобраны по 100 единиц зерен фасоли каждого сорта, отсортированных и очищенных вручную от поврежденных и грязных зерен, а также от посторонних примесей. Измерения проводились в лаборатории при комнатной температуре около 20÷25 ºС. Далее определения геометрических размеров проводились после гидротермической обработки. Для этого зерна фасоли подвергались замачиванию при комнатной температуре до достижения постоянного веса. Затем подвергались варке до тех пор, пока твердость зерна не стала постоянной, но при этом само зерно еще не разварено. Твердость зерна фасоли при варке определена с помощью пенетрометра. Только после этого определялись геометрические размеры. Определение содержания влаги. Содержание влаги в зернах фасоли определяли методом высушивания в сушильном шкафу до постоянного веса. Определение геометрических размеров. Определение таких геометрических размеров зерен фасоли, как длина (L - length), ширина (W - width), толщина (T - thickness) проводились с помощью электронного штангенциркуля точностью до 0,01 мм. Формулы для определений. Среднеарифметический диаметр (Da) и среднегеометрический диаметр (Dg) были вычислены с использованием длины, ширины и толщины зерен фасоли по следующим формулам [6, 7]: Da =(L +W + T )/3; (1) Dg =(L ⋅W ⋅T )1/3, (2) где, Da - Среднеарифметический диаметр, мм; Dg - Среднегеометрический диаметр, мм; L - длина зерен, мм; W - ширина зерен, мм; T - толщина зерен, мм. Шарообразность (Ф) зерен фасоли, в %, определена по формуле [8, 9]: Φ=(L ⋅W ⋅T )1/3 . (3) L Для определения площади поверхности зерен фасоли (S), в мм2, использована следующая формула [10]: S =π⋅ Dg 2 . (4) Определение соотношения сторон (Rа), в %, зерен фасоли проводилось с помощью формулы [11]: Ra = 100⋅W / L . (5) Коэффициенты увеличения геометрических размеров зерен фасоли после гидротермической обработки определяли по формуле: П К = , (6) Д где П - геометрические размеры зерен фасоли после гидротермической обработки, мм; Д - геометрические размеры зерен фасоли до гидротермической обработки, мм. Результаты и их обсуждение Фотографии зерен различных типов фасоли приведены на рис. 1, 2 и 3. Геометрические параметры зерен фасоли до и после гидро-термической обработки приведены в табл. 1, 2 и 3. а бв Рис. 1. Фотографии зерен белых однотонных типов фасоли: а - лопатка; б - китаянка; в - сахарная а б в Рис. 2. Фотографии зерен цветных однотонных типов фасоли: а - черная фасоль; б - ташкентская; в - элита 36 Таблица 1 Таблица 2 Средние геометрические параметры белых Средние геометрические параметры однотипных сортов зерен фасоли до и после цветных однотипных сортов зерен фасоли гидротермической обработки до и после гидротермической обработки Показатель Геометрические размеры зерна фасоли до обработки после обработки коэффициенты увеличения при обработке Лопатка Содержание влаги, % 7,53 60,30 8,0 Длина, мм 16,18 22,08 1,36 Ширина, мм 8,76 12,15 1,39 Толщина, мм 5,29 7,74 1,46 Среднеарифметический диаметр, мм 10,08 13,99 1,39 Среднегеометрический диаметр, мм 9,08 12,76 1,41 Шарообразность, % 0,56 0,58 1,04 Площадь поверхности, мм2 258,881 511,247 1,97 Соотношение сторон, % 54,14 55,03 1,02 Китаянка Содержание влаги, % 8,49 61,13 7,2 Длина, мм 12,49 15,47 1,24 Ширина, мм 8,91 10,12 1,14 Толщина, мм 7,78 9,12 1,17 Среднеарифметический диаметр, мм 9,73 11,57 1,19 Среднегеометрический диаметр, мм 9,53 11,26 1,18 Шарообразность, % 0,76 0,73 0,96 Площадь поверхности, мм2 285,178 398,113 1,4 Соотношение сторон, % 71,24 65,42 0,92 Сахарная Содержание влаги, % 8,14 58,98 7,25 Длина, мм 11,69 16,89 1,44 Ширина, мм 7,50 9,83 1,31 Толщина, мм 6,10 7,81 1,28 Среднеарифметический диаметр, мм 8,43 11,51 1,37 Среднегеометрический диаметр, мм 8,12 10,90 1,34 Шарообразность, % 0,69 0,65 0,94 Площадь поверхности, мм2 207,034 373,063 1,80 Соотношение сторон, % 64,16 58,20 0,91 Показатель Геометрические размеры зерна фасоли до обработки после обработки коэффициенты увеличения при обработке Черная фасоль Содержание влаги, % 7,61 59,64 7,84 Длина, мм 17,09 23,07 1,35 Ширина, мм 8,34 11,68 1,4 Толщина, мм 5,84 8,06 1,38 Среднеарифметичес кий диаметр, мм 10,42 14,27 1,37 Среднегеометричес кий диаметр, мм 9,41 12,95 1,38 Шарообразность, % 0,55 0,56 1,02 Площадь поверхности, мм2 278,04 526,586 1,89 Соотношение сторон, % 48,80 50,63 1,04 Ташкентская Содержание влаги, % 8,56 58,75 6,86 Длина, мм 12,31 17,48 1,42 Ширина, мм 7,07 9,97 1,41 Толщина, мм 5,29 7,41 1,4 Среднеарифметичес кий диаметр, мм 8,22 11,62 1,41 Среднегеометричес кий диаметр, мм 7,72 10,89 1,41 Шарообразность, % 0,63 0,62 0,98 Площадь поверхности, мм2 187,14 372,379 1,99 Соотношение сторон, % 57,43 57,04 0,99 Элита Содержание влаги, % 7,68 58,64 7,64 Длина, мм 16,83 23,83 1,42 Ширина, мм 8,36 12,08 1,44 Толщина, мм 6,17 7,95 1,29 Среднеарифметичес кий диаметр, мм 10,45 14,62 1,4 Среднегеометричес кий диаметр, мм 9,54 13,18 1,38 Шарообразность, % 0,57 0,55 0,96 Площадь поверхности, мм2 285,78 543,388 1,9 Соотношение сторон, % 49,67 50,69 1,02 Полученные данные (табл. 1) показывают, что при гидротермической обработке белых однотипных сортов зерен фасоли геометрические размеры зерен сортов лопатка и сахарная увеличиваются примерно в 1,4 раза, а площадь поверхности зерен почти в 2 раза. Геометрические размеры зерен фасоли сорта китаянка увеличиваются примерно в 1,2 раза, а площадь поверхности зерен в 1,4 раза. Анализируя полученные данные, можно сделать вывод о том, что из белых однотипных сортов зерен фасоли лопатка и сахарная хорошо впитывают влагу во время гидротермической обработки, а зерна фасоли сорта китаянка - плохо. Из табл. 2 видно, что при гидротермической обработке цветных однотипных сортов зерен фасоли геометрические размеры зерен всех сортов увеличиваются примерно в 1,4 раза, а площади поверхности примерно в 2 раза. Это говорит о том, что зерна всех трех сортов хорошо впитывают влагу при гидротермической обработке. Рис. 3. Фотографии зерен цветных пестрых сортов фасоли: а - боксер; б - пестрая; в - рябая; г - дичка; д - скороспелка; е - королевская; ж - юбка; з - солдатик (мотоциклист); и - гусиные лапки Таблица 3 Средние геометрические параметры цветных пестрых сортов зерен фасоли до и после гидротермической обработки Показатель Геометрические размеры зерна фасоли до обработки после обработки коэффициенты увеличения при обработке Боксер Содержание влаги, % 7,59 64,90 8,55 Длина, мм 15,04 20,15 1,34 Ширина, мм 10,46 13,05 1,25 Толщина, мм 8,63 9,69 1,12 Среднеарифметический диаметр, мм 11,38 14,30 1,26 Среднегеометрический диаметр, мм 11,07 13,66 1,23 Шарообразность, % 0,74 0,68 0,92 Площадь поверхности, мм2 384,79 585,910 1,52 Соотношение сторон, % 69,55 64,76 0,93 Пестрая Содержание влаги, % 7,68 55,06 7,17 Длина, мм 15,95 20,21 1,27 Ширина, мм 8,56 11,59 1,35 Толщина, мм 6,22 9,45 1,52 Среднеарифметический диаметр, мм 10,24 13,75 1,34 Среднегеометрический диаметр, мм 9,47 13,03 1,38 Шарообразность, % 0,59 0,64 1,08 Площадь поверхности, мм2 281,6 533,112 1,89 Соотношение сторон, % 53,67 57,35 1,07 Рябая Содержание влаги, % 7,68 59,76 7,78 Окончание табл. 3 Длина, мм 14,54 19,34 1,33 Ширина, мм 8,84 11,49 1,30 Толщина, мм 7,41 9,78 1,32 Среднеарифметический диаметр, мм 10,26 13,54 1,32 Среднегеометрический диаметр, мм 9,88 12,95 1,31 Шарообразность, % 0,7 0,67 0,96 Площадь поверхности, мм2 306,51 526,586 1,72 Соотношение сторон, % 60,80 59,41 0,98 Дичка Содержание влаги, % 7,7 61,40 7,97 Длина, мм 13,33 18,71 1,40 Ширина, мм 8,29 10,74 1,30 Толщина, мм 5,43 7,18 1,32 Среднеарифметический диаметр, мм 9,02 12,21 1,35 Среднегеометрический диаметр, мм 8,43 11,30 1,34 Шарообразность, % 0,63 0,60 0,95 Площадь поверхности, мм2 223,14 400,947 1,80 Соотношение сторон, % 62,19 57,40 0,92 Скороспелка Содержание влаги, % 7,77 57,79 7,44 Длина, мм 14,42 21,25 1,47 Ширина, мм 8,63 11,67 1,35 Толщина, мм 5,91 8,64 1,46 Среднеарифметический диаметр, мм 9,65 13,85 1,44 Среднегеометрический диаметр, мм 9,03 12,89 1,42 Шарообразность, % 0,63 0,61 0,97 Площадь поверхности, мм2 256,04 521,718 2,04 Соотношение сторон, % 59,85 54,92 0,92 Королевская Содержание влаги, % 7,61 57,67 7,58 Длина, мм 17,15 21,09 1,23 Ширина, мм 8,90 11,33 1,27 Толщина, мм 7,69 8,72 1,13 Среднеарифметический диаметр, мм 11,25 13,71 1,22 Среднегеометрический диаметр, мм 10,55 12,77 1,21 Шарообразность, % 0,62 0,61 0,98 Площадь поверхности, мм2 349,49 512,049 1,47 Соотношение сторон, % 51,90 53,72 1,04 Юбка Содержание влаги, % 7,60 62,20 8,18 Длина, мм 14,07 20,08 1,43 Ширина, мм 9,81 13,27 1,35 Толщина, мм 8,04 9,99 1,24 Среднеарифметический диаметр, мм 10,64 14,45 1,36 Среднегеометрический диаметр, мм 10,35 13,86 1,34 Шарообразность, % 0,74 0,69 0,93 Площадь поверхности, мм2 336,36 603,193 1,79 Соотношение сторон, % 69,72 66,09 0,95 Солдатик (мотоциклист) Содержание влаги, % 7,67 61,9 8,07 Длина, мм 15,49 20,57 1,33 Ширина, мм 7,98 10,19 1,28 Толщина, мм 6,01 6,97 1,16 Среднеарифметический диаметр, мм 9,83 12,58 1,28 Среднегеометрический диаметр, мм 9,06 11,35 1,25 Шарообразность, % 0,58 0,55 0,95 Площадь поверхности, мм2 257,74 404,503 1,57 Соотношение сторон, % 51,52 49,54 0,96 Гусиные лапки Содержание влаги, % 7,66 58,16 7,59 Длина, мм 10,58 14,66 1,39 Ширина, мм 9,12 11,43 1,25 Толщина, мм 7,67 9,24 1,20 Среднеарифметический диаметр, мм 9,12 11,78 1,29 Среднегеометрический диаметр, мм 9,05 11,57 1,28 Шарообразность, % 0,86 0,79 0,92 Площадь поверхности, мм2 257,17 420,336 1,63 Соотношение сторон, % 86,20 77,97 0,90 Результаты исследований, приведенные в табл. 3 показывают, что при гидротермической обработке цветных пестрых сортов зерен фасоли геометрические размеры зерен увеличиваются в 1,3÷1,5 раза, а площадь поверхности зерен от 1,5 до 2 раз. Исходя из полученных результатов можно сделать вывод о том, что из цветных пестрых сортов зерен фасоли хорошо впитывают влагу зерна сорта скороспелка, далее зерна сортов пестрая, дичка, юбка, рябая и гусиные лапки. Плохо впитывают влагу зерна сортов боксер и королевская. По полученным данным определения геометрических параметров зерен фасоли до и после гидротермической обработки были определены коэффициенты их увеличения, которые дают возможность сделать вывод, во сколько раз увеличиваются геометрические размеры зерен фасоли после гидротермической обработки. Результаты определения коэффициентов увеличения геометрических параметров зерен фасоли после обработки показаны на рис.4 и 5. Ряд1 Ряд2 Ряд3 Рис. 4. Коэффициенты увеличения длины, ширины и толщины зерен фасоли при гидротермической обработке: ряд 1 - коэффициенты увеличения длины; ряд 2 - коэффициенты увеличения ширины; ряд 3 - коэффициенты увеличения толщины Ряд1 Ряд2 Ряд3 Рис. 5. Коэффициенты увеличения среднеарифметического и среднегеометрического диаметров и площади поверхности зерен фасоли при гидротермической обработке: ряд 1 - коэффициенты увеличения среднеарифметического диаметра; ряд 2 - коэффициенты увеличения среднегеометрического диаметра; ряд 3 - коэффициенты увеличения площади поверхности Выводы фасоли сорта боксер, а самыми узкими - ташкент На основе определения геометрических разме-ская фасоль. Максимальная толщина оказалась у ров зерен фасоли установлено, что из исследован-зерен фасоли сорта боксер, а минимальная толщина ных образцов наибольшие значения длины имели у сортов лопатка и ташкентская. Зерна фасоли сорзерна королевской фасоли, а наименьшие - гусиные та гусиные лапки имеют более шарообразную форлапки. Самыми широкими зернами оказались зерна му по сравнению с другими сортами. Максимальная площадь поверхности оказалась у сорта боксер 2,04. По полученным данным определения коэф - 384,79 мм2, а минимальная - у сорта ташкентская фициентов увеличения можно сделать вывод о том, 187,14 мм2. Полученные данные могут послужить что зерна фасоли сортов лопатка, ташкентская, исходными данными для конструкции уборочной черная фасоль, элита и скороспелка хорошо впитытехники и технологического оборудования для хра-вают влагу во время гидротермической обработки, нения и переработки зерен фасоли, кроме того, эти а зерна фасоли сортов китаянка, боксер, королевсвойства лежат в основе методов определения их ская и мотоциклист - плохо. Таким образом, разнокачества. образные виды фасоли имеют различную набухае Коэффициенты увеличения длины, ширины и мость при их гидротермической обработке. Полутолщины, среднеарифметического и среднегеомет-ченные данные могут послужить исходными данрического диаметров зерен всех сортов фасоли ко-ными для составления рецептур и ведения технололебались в пределах от 1,12 до 1,47, а коэффициен-гического процесса производства продукции из ты увеличения площади поверхности - от 1,4 до данного вида сырья.
1. Erashova, L.D. Produkty pitaniya na osnove zernovoy fasoli / L.D. Erashova, G.N. Pavlova, K.K. Kashkarova // Pischevaya promyshlennost'. -2010. - № 2. - S. 48-49.
2. Alymkulov, B.B. Vodnyy rezhim fasoli obyknovennoy. - Bishkek: Tipografiya OsOO «Kut-Ber, 2010. - 146 s.
3. http://www.podarisebezdorove.ru/klub-qzdorove-i-dolgoletie/stati-i-sovety/33-apteka/f/253-fasol
4. Issledovanie proizvodstva i eksporta fasoli v Talasskoy oblasti / Yaponskoe agentstvo mezhdunarodnogo sotrudnichestva (JICA) v sotrudnichestve s Obschestvennym fondom «Mirotvorcheskiy centr(OFMC). - Bishkek: Altyn print, 2010. - 70 s.
6. Galedar, M.N., A. Jafari and A. Tabatabaeefa, 2008.Some physical properties of wild pistachio nut and kernel as a function of moisture content. Journal of Physics and Environmental and Agricultural Sciences, 22: 117-124.
7. Mohsenin, N.N., 1980. Physical properties of plant and animal materials. Gordon and Breach Science Publishers, New York.
8. Koocheki, A., S.M.A. Razavi, E. Milani, T.M. Moghadan, M. Abedini, S. Alamatiyan and S. Izadikhah, 2007.Physical properties of watermelon seed as a function of moisture content and variety. International Agrophysics, 21: 349-359.
9. Milani, E., S.M.A. Razavi, A. Koocheki, V. Nikzadeh, N.V ahed i, M. Moein Ford and A. Gholamhossein Pour, 2007. Moisture dependent physical properties of cucurbit seeds. International Agrophysics, 21, 157-168.
10. McCabe, W.L., J.C. Smith and P. Harriot, 1993. Unit Operations of Chemical Engineering. Fifth Edition, McGraw-Hill, Singapore.
11. Maduako J.N. and M.O. Faborode, 1990. Some physical properties of cocoa pods in relation to primary processing.Ife. Journal of Technology, 2: 1-7.
