Технология очистки и отделени семян амаранта из смеси амаранта и щирицы

Уважаемый читатель, очередной раз убеждаюсь, что ее величество Природа и есть та высшая сила, которая предопределяет жизнь на нашей Земле.

Природа как бы предвосхитила распространение человека на новом материке для его жизни – Америке. Да, в Америке в дикой форме росли кукуруза, бобовые, картофель, но не было ни пшеницы, ни ржи, ни ячменя, ни овса, ни риса. Но был амарант. Именно он стал после его окультуривания для аборигенов Америки основой для муки, крупы, хлеба [1].

Амарант занимает в истории агробизнеса исключительное место из всех известных на земле культур, именно амарант оказался «участником» религиозной войны между язычниками – американскими индейцами и христианами - «открывателями» Америки. Дело в том, что амарант в течение 8 тысяч лет был основной зерновой культурой Южной Америки и Мексики («пшеница ацтеков», «хлеб инков»), он играл такую роль в жизни индейцев, что они возвели его в культ и называли «зерно Бога».

Можно только представить, с какой беспощадностью испанские завоеватели уничтожали амарант, как культ поклонения дохристианских инков, если учесть, с какой звериной жестокостью происходила колонизация индейских земель. Вот маленький фрагмент из истории завоевания Америки.

16 ноября 1532 года. Подданный испанского короля Карла I Франсиско Писарро  причалил к берегу Южной Америки в районе нынешнего государства Перу. Сошло на берег 168 солдат, из них 62 всадника и 106 пехотинцев. За один день и часть ночи они убили не менее 7000 индейцев из состава 40 000 войска, им противостоящего во главе с инкским императором Атауальпой.

Вот как Писарро заманивал инкского императора, приглашая его на встречу. Его напутственные слова посланнику индейцу были следующие:

«Скажи своему господину прийти, когда и как он пожелает, а также скажи, что, когда бы и как бы он не пришел, я приму его как друга и брата. Прошу его прийти поскорее, потому что желаю его видеть, ни вреда, ни оскорбления ему я не причиню».

Когда, будучи уверенный в своей безопасности, в сопровождении 40 000 войска Атауальпа прибыл к месту, назначенному для встречи (г. Кахамарка), испанцы из засады напали на индейцев.

Восемьдесят человек, несшие носилки с императором, были убиты, встававшие на их место и защищавшие своего императора индейцы также падали под огнем испанцев. Завершила пленение конница.

Вот фрагменты отчета испанскому королю (Карлу I) об этих событиях.

«…по команде губернатора (Писарро) испанские воины в доспехах, конники заодно с пехотинцами, ринулись из своих укрытий прямо в гущу безоружных индейцев…и стали резать их в куски…Так как индейцы не имели оружия, христиане нападали на них без всякой опасности для себя. Конница топтала их, убивая и калеча, и преследовала уцелевших. Пехота двинулась против тех, что остались, да так удачно, что через короткое время большая часть их полегла от мечей».

После пленения Атауальпы: «Индейцы, повалив часть стены, бросились бежать на равнины. Наша конница перескочила через порушенную стену и устремилась на них. Уже опускалась ночь, и наша конница продолжала колоть индейцев в поле…

Не наступи ночь, немногие из индейского войска, которого было более 40 000, осталось бы в живых. Шесть или семь тысяч индейцев полегли мертвыми и еще много более того имели отсеченную руку или другие раны».

Вот как объяснял Писарро плененному императору Атауальпе мотив устроенной испанцами резни:

«Мы пришли покорить эту землю по его велению (короля Испании Карла I), чтобы все имели знание о Боге и Его священной католической вере; и потому что наша цель благая, Бог творец неба и земли и всего, что на небе и земле, допустил это, дабы ты смог узнать Его и бросил жизнь звериную и дьявольскую, которую ведешь».

Так что, на этом фоне борьбы за истинную веру выкорчевывание амаранта, как символа поклонения язычников, трудностей не составляло. Уничтожали этот «дьявольский цветок» повсеместно, объемы его культивирования существенно сократились.  Уцелели посевы этой культуры лишь в горных долинах Латинской Америки.

Итак, амарант. Известно более 100 видов амаранта. Амарант есть и в виде сорного растения, часто называемой щирицей. В то же время амарант является древнейшей зерновой культурой и в таком качестве выращивается во многих странах.

В переводе с греческого амарант – «неувядающий цветок», высушенный амарант сохраняется всю зиму. Интересное толкование этого названия в русском языке «А+МАРАант», «А» - частица отрицания, «Мара» - славянская богиня смерти. Получается, что такое словосочетание «амарант» - отрицающее смерть [2].

Начиная с 1970 года амарант постепенно возрождается как культурное растение. После четырехсотлетнего забвения человечество вспомнило про эту культуру универсального использования с уникальным химическим составом.

Сегодня амарант выращивают, практически, во всех штатах США. Американский институт амаранта и 23 научно-исследовательских института США и Канады изучают эту культуру и сопровождают ее в пищевой промышленности. Правительство США финансирует специальные программы по амаранту. Начиная с начала девяностых годов прошлого века, в США началось промышленное производство продуктов из амаранта. Сегодня на полках диетических магазинов США можно увидеть до 30 наименований продуктов из амаранта, от хлеба и конфет до мяса, выращенного на амарантовых кормах. Такое мясо стоит на 25% дороже обычного.

Испанцы завезли семена амаранта в Европу, где вначале его выращивали как декоративное растение и только с XVIII века как крупяную и кормовую культуру. До Петра I в России из амаранта делали хлеб, но петровские реформы запретили употреблять амарант в пищу.

Работа с амарантом проводится и в других странах, таких как Китай, Индия, Австралия, Россия. Исследователи многих стран пришли к выводу, что амарант должен стать культурой, альтернативной пшенице, ячменю, кукурузе в районах с дефицитом влаги.

Амарант начали выращивать в России 1989-1992 гг. Урожайность зеленой массы доходит до величины более 100 т/га. Урожайность зерна амаранта  в зависимости от региона возделывания колеблется в диапазоне 25-40 ц/га.

В зерне амаранта содержится 7-8% масла, которое содержит более 70% моно- и полиненасыщенных жирных кислот и более 9% фосфолипидов. По жирно-кислотному составу амарантовое масло близко к кукурузному, но имеет ряд существенных преимуществ. Витамин Е в амарантовом масле находится в активной форме и, что важнее, в нем содержится до 10% сквалена, который до недавнего времени получали только из печени глубоководной акулы.

Качество белка амаранта считается очень высоким ввиду значительного содержания незаменимых аминокислот, в частности, ценной аминокислоты – лизина (4,3-5,7% к общему белку семян), что в два раза больше, чем у пшеницы, и в 3 раза больше, чем у кукурузы и сорго, и даже сопоставимо с соей и коровьим молоком.

Крахмал, составляющий до 70% массы семянки амаранта, обладает уникальными свойствами. Размер гранул крахмала амаранта в несколько раз меньше, чем рисового или кукурузного. Благодаря этому, крахмал амаранта более предпочтителен в качестве наполнителя при изготовлении колбасных изделий, которые подвергаются заморозке и последующей разморозке [3].

Калорийность 371 ккал на 100 грамм. В 100 граммах содержится: белков (13,6 г), жиров (7,1 г), углеводов (58,6 г.), золы (2,9 г), воды (11,3 г). Состав: витамины А, В1, В2, В4, В5, В6, В9, РР, С, Е. Макроэлементы: калий, кальций, магний, натрий, фосфор. Микроэлементы: железо, марганец, медь, селен, цинк. Особенная ценность зерен амаранта в том, что в его белке (20-23%) повышенное соотношение лизина и, кроме того, в жире повышенное содержание жирных кислот.

Но уникальность амаранта в том, что в его составе есть сквален. Его способность «захватывать» кислород и диффундировать его в любые ткани, в том числе и в кожу, обеспечивает иммуностимуляцию и, таким образом, воздействует на весь организм [2].

Специалисты утверждают, что более половины детей, рождаемых сегодня, будут жить до 100 лет. Основа этого утверждения, пожалуй, опирается на три перспективы: улучшение условий жизни за счет более эффективного труда и большей доле времени, которое можно отвести на личную жизнь, системная профилактика, предупреждающая нарушение нормальной работы жизнеопределяющих систем, и, наконец, высокие технологии производства продуктов питания, обеспечивающих сбалансированный состав. Вот это третье условие сегодня обозначается вполне конкретно.

Важное место в этом направлении отводится использованию в сырьевой базе не только традиционных с/х культур, но и сравнительно новых, таких как амарант [3].

Современные технологии разделения зерна амаранта на разные анатомические составляющие создают предпосылки их применения для повышения потребительских свойств и пищевой ценности хлебобулочных, мучных кондитерских, мясных и других изделий. Это создает условия для расширения и совершенствования ассортимента различных продуктов питания общего и специального назначения.

Анатомическое строение зерновки амаранта своеобразное – зародыш кольцеобразно охватывает эндосперм. Из зародышевой крупки на основе экстракции СО₂ извлекают масло. После экстракции шрот крупки зародышевой размалывают на традиционном оборудовании и получают амарантовую муку белковую полуобезжиренную (АМ) [3].

В АМ содержится: белков в 3,8 раз больше, чем в пшеничной муке, липидов в 9,4 раза, клетчатки в 17 раз, золы в 8,8 раза; минеральных веществ: натрия в 24 раза, калия в 4,2 раза, кальция в 19 раз, магния в 6 раз, фосфора в 5 раз, железа в 36 раз; витаминов: тиамина в 33 раза, рибофлавина в 74 раза, ниацина в 1,2 раза.

Кроме того, белки амарантовой муки отличаются высокой биологической ценностью. Количество незаменимых аминокислот в белке амарантовой муки составляет 17,6 г/100 г белка, общее количество аминокислот 37,7 г/100 г белка. В то время как в пшеничной муке общее количество аминокислот 10,4 г/100 г белка. Таким образом, амарантовая мука отличается более сбалансированным аминокислотным составом по сравнению с пшеничной мукой, поэтому ее целесообразно использовать в хлебопечении взамен пшеничной муки для улучшения баланса лимитирующих аминокислот.

Рис.1. Хлеб с добавлением амарантовой муки.

 

Внесение амарантовой муки способствует повышению биологической ценности хлеба за счет улучшения аминокислотного состава и заметной ликвидации дефицита по незаменимым аминокислотам белка в хлебе. При этом степень удовлетворения суточной потребности человека в незаменимых аминокислотах увеличивается в 1,5-2 раза [4].

Ввод амарантовой муки в пшеничную привел к значительному улучшению показателей качества хлеба. Даже визуально было видно, что это «другой» хлеб (рис.1). Важным показателем функционального состава белков амаранта является отсутствие спирторастворимой фракции (проламинов), образующей при замесе теста клейковину – глютен.

Анализ полученных данных, а также себестоимость позволяют сделать вывод о том, что мука амарантовая белковая полуобезжиренная подходит как по функционально-технологическим свойствам, так и по себестоимости для производства мясных продуктов [3].

Перспективным является переработка зерна амаранта не только в качестве добавки к  традиционным видам продуктов питания, но и для использования его в лечебно-профилактических целях [3].

Современная наука хорошо изучила лечебные свойства амаранта – сегодня из него изготавливают дорогие, но эффективные лекарства. Выведены районированные лечебные сорта амаранта из-за высокой лечебной и пищевой значимости Продовольственная комиссия при ООН провозгласила амарант культурой XXI века [5].

Продукты питания из зерна амаранта предупреждают многие заболевания. Амарантовое масло – это источник сквалена. Сквален предупреждает многие болезни за счет усиления иммунной системы. Сквален известен как противовоспалительное средство. Сквален переформировывается в витамин D и тем самым защищает организм от радиационного поражения. Впервые сквален был открыт в составе печени редкостной глубоководной акулы.

Рис.2. Доля сквалена в амарантовом масле и в оливковом [3].

 

Вытяжка из печени акулы на сегодня является очень дорогим маслом. Это при том, что сквалена в нем всего 1-1,5%. Амарантовое масло близко к составу к маслу облепихи. Масло амаранта содержит 8% сквалена.

Из известных на рынке масел по доле сквалена в них с амарантовым как-то можно сравнить оливковое масло, и то оливковое в этом сравнении уступает амарантовому в тридцать раз (рис.2). Остальные масла уступают амарантовому маслу по содержанию сквалена в них в сотни раз .

Сквален относится к важнейшим биологически активным соединениям и выполняет в организме роль регулятора липидного и стероидного обмена, являясь предшественником целого ряда стероидных гормонов, холестерина и витамина D [3].

Сквален взаимодействует в организме с водой с выделением кислорода, что очищает сосуды, капилляры и запускает механизм регенерации тканей внутренних органов и кожи. Эффективно защищает клетки организма и, прежде всего, печени от вредного влияния токсинов. Сквален является мощным антиоксидантом, оказывает радиопротекторное действие. Сквален способствует быстрому заживлению и обновлению как поверхностных тканей, так и поврежденных внутренних органов. Сквален нейтрализует свободные радикалы, канцерогены и другие токсические вещества, которые являются первопричинами онкологических новообразований [5].

В косметологии также широко используется амарантовое масло, т.к. сквален является уникальным средством для восстановления кожного покрова. Сквален – это один из основных компонентов кожи человека. Сквален обеспечивает защиту кожи и ее увлажнение, «наполняет» клетки кислородом, замедляет процесс старения [2].

Кроме сквалена амарантовое масло содержит наиболее активную форму витамина Е, которая способствует предотвращению преждевременного увядания кожи. Кремы, маски и прочие косметологические средства на основе амарантового масла способствуют восстановлению и омолаживанию кожи, повышают ее тонус, питают и смягчают огрубевшую кожу лица. Они также обеспечивают антибактериальную защиту и улучшают качество лечения при псориазе, экземе, нейродермите, дерматите, аллергических дерматозах, трофических язвах и вирусе герпеса [2].

В китайской медицине масло семян амаранта – это испытанное средство против старения, для заживления ран и восстановления тканей поврежденных внутренних органов и кожи.

В современной медицине также применяется при лечении геморроя, воспаления мочеполовой системы, авитаминоза, анемии, диабета, упадка сил, неврозов, ожирения, ожогов, пародонтита, стоматита, язвенной болезни двенадцатиперстной кишки и желудка, атеросклероза [2].

Амарант - диетический продукт, поскольку в нем нет сахара. От продуктов всех злаковых культур амарант отличается отсутствием глютена, что делает амарант основой для продуктов питания больных целиакией [5].

Амарантовая крупка содержит жирные кислоты, в которых наибольшую ценность представляют полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК), особенно незаменимые, т.е. не синтезируемые организмом, а поступающие в него только с пищей. Амарантовая мука (крупа) содержит витамин Е, но его исключительная особенность в том, что в амаранте этот витамин биологически активнее в 40-50 раз от известных токоферольных форм. Витамин Е необходим человеку для нормальной работы сердца, улучшенного холестеринового баланса. Витамин Е амаранта снижает уровень холестерина в крови, повышает эластичность стенок сосудов, снижает риски тромбообразования.

Продукты из амаранта особенно значимы для детского питания. Они также рекомендуются людям, перенесшим травмы и операции для быстрого заживления ран и качественного восстановления. Благодаря активной регенерации ткани рубцы от шрамов постепенно уменьшаются. Амарант рекомендуется для лечения болезней сердечно-сосудистой системы, атеросклероза, стенокардии, болезней повышенного артериального давления [5].

Уважаемый читатель, всякий раз, когда я касаюсь вопросов агротехнологии, я задаюсь вопросом: «Что ты можешь нового сказать агроному, если ты сам не выращивал ту культуру, о которой пишешь?». И отвечаю: «Ничего, кроме общих рекомендаций, взятых из специальной литературы».

В сравнительно небольшом удалении от сельхозпроизводителя, наметившего к производству ту или иную с/х культуру, без труда можно найти селекционный центр по этой культуре и получить глубочайшую консультацию по ее выращиванию. Точно такая же картина и по амаранту. Но какие-то основные моменты агротехнологии по его выращиванию я приведу.

Амарант не требует особых условий выращивания и, тем не менее, дает высокий уровень урожайности.

Амарант выращивают как кормовую, зерновую, овощную, лечебную и декоративную культуру. Его используют в кондитерской, хлебобулочной, фармацевтической, парфюмерной промышленности, в детском питании, а также в озеленении, как цветочно-декоративную культуру. Основная его ценность – способность генерировать в зерне и в листьях высококачественный белок .

Амарант имеет исключительно высокую кормовую ценность. Урожайность зеленой массы составляет 500-900 ц/га, а в отдельных случаях может достигать 1000-1500 ц/га. Амарант может давать и два укоса. Химический состав силоса амаранта считается ценным благодаря следующему составу: сухое вещество 23,6%, протеин 3,5%, жир 0,9%, клетчатка 5,5%, зола 4,2% .

Амарант выращивают в кормовых и зерновых севооборотах. Нетребователен к предшественникам, ими могут быть многолетние и однолетние травы, зерновые и зернобобовые культуры, картофель, свекла и другие пропашные культуры.

Поскольку семена амаранта очень маленькие, то прорастание семян происходит медленно, и борьба с сорняками в этом случае выходит на первый план. Поле должно быть чистым от сорняков. Выращивают амарант как в широкорядных посевах, так и в обычных рядковых. Семена амаранта сеют на глубину 2-2,5 см. Норма высева в рядковых посевах 1,2-1,5 кг/га, в широкорядных 0,6-0,8 кг/га. Сев в третьей декаде апреля и в первой декаде мая. Послеукосные посевы можно проводить в конце июня - начале июля, но не позднее 20 июля .

Для дружных всходов семян амаранта почва должна быть прогрета до 8-10°С. К влаге амарант нетребователен, засухоустойчив. На генерирование 1 грамма сухого вещества амарант расходует воды втрое меньше, чем бобовые культуры и вдвое меньше, чем зерновые. Растение хорошо переносит суточное колебание температур . Растение может достигать в высоту более трех метров, количество листьев на растении более двухсот [2]. Метелка в зрелом состоянии достигает в длину 30-50 см, а диаметр метелки может достигать 15-25 см [3]. Одно растение дает до полумиллиона мелких зерен. Масса 1000 шт. семян 0,4 г [1].

Уборку проводят прямым комбайнированием. После уборки обязательно очистить. Амарант, как любая мелкосемянная культура, при хранении трудно вентилируется, что делает ее предрасположенной к самосогреванию, особенно если влажность выше 12% и не выполнена очистка от сорных примесей .

Когда нам привезли на очистку, калибровку и подготовку к посеву семена амаранта, мы поняли, что с задачей справимся, поскольку такие размер и форма семян не могут составлять трудностей при очистке. Единственно, что настораживало, это наличие в составе семян амаранта точно таких же по форме и размеру семян дикого амаранта – щирицы.

Отличительный признак – цвет, семена щирицы темного цвета. Понятно, что фотосепаратор отделит темные семена на фоне остальных светлых семян, но сам принцип фотосепаратора, особенно на мелкосемянном материале, не позволяет сделать такое разделение достаточно строгим и при отборе одной темной семянки в отход попадает 4-5 желтых кондиционных. Поэтому наша задача состояла в том, чтобы как можно меньше оставить семян щирицы до фотосепаратора. Надежда была на то, что между дикой формой семян и окультуренной есть отличительный признак – плотность, т.е. мы предполагали, что семена амаранта пусть ненамного, но все-таки плотнее семян щирицы. Если это так, то на пневмовибростоле разделение должно произойти. Так и получилось, но все по порядку.

На рисунке 3 приведена компоновка семенного завода (щадящая пофракционная технология по производству сильных семян).

Рис.3. Общий вид семенного завода для любых с/х культур.

Рис.4. Исходный материал.	Рис.5. Сход с сита 1,5.	Рис.6. Проход через сито  1,5.

 

Семена амаранта были нам привезены в послеуборочной засоренности (рис.4). В силу большой разницы размеров семян и растительного сора, его легко удалось отделить на ситах  (рис.5, 6). Отбор мелкого растительного и, в большей мере, минерального сора удалось выполнить на щелевых ситах . Проход при этом составлял мертвый отход (рис.7).

Рис.7. Проход через щелевое сито 0,6.

 

Таким образом, очищенный от крупного растительного и мелкого растительного и минерального сора амарант был направлен на сепарацию семян по плотности на пневмовибростоле ПВСФ. Поскольку выпускаемые нами пневмовибростолы имеют уникальную настройку режима работы за счет монотонно регулируемых вентиляторов каждого по отдельности для оптимального формирования псевдоожиженного слоя на деке, то разделение семян по плотности происходит даже в случае очень малой разницы этого параметра в составе смеси. Разделение амаранта и щирицы именно это и показало (рис.8, 9, 10).

Рис.8. Сход с легкого края деки ПВСФ.	Рис.9. Сход с середины деки ПВСФ.	Рис.10. Сход с «тяжелого» края деки ПВСФ.

 

Таким образом, общая схема очистки амаранта до фотосепаратора выглядит так (рис.11).

Рис.11. Схема очистки амаранта.

При повторной сепарации семян амаранта, сошедшего с середины деки пневмовибростола, удается также повысить качество очистки его от щирицы.

Как известно, фотосепаратор при поштучном удалении сорной частицы, отличной по цвету от цвета чистых семян, не может попутно не вынести из потока «за компанию» 4-5 штук чистых семян.

Именно такая смесь семян амаранта и щирицы, что в качестве отхода ссыпается после фотосепаратора, также «облагораживается» при сепарации на пневмовибростоле, что в целом позволяет свести к минимуму долю отхода при очистке амаранта, и довести качество очистки до абсолютного (рис.12).

Рис.12. Амарант после очистки на фотосепараторе.

 

Именно такое качество очистки амаранта перед его переработкой выполняется на производстве, возглавляемом Александром Дуда – президентом производителей амаранта и амарантовой продукции.

Уважаемый читатель, мне очень хотелось обратить Ваше внимание на эту культуру, а еще в большей мере, на продукцию ее переработки.