СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ХЛЕБА Российский патент 2002 года по МПК A21D8/02 A21D13/04 

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к области хлебопекарного производства, и может быть использовано в производстве хлеба массовых сортов, хлеба диетического и лечебно-профилактического назначения, характеризующегося повышенной пищевой ценностью и усвояемостью без удорожания готовой продукции.

Одним из путей разработки ассортимента хлеба и хлебобулочных изделий с улучшенными свойствами является использование в рецептурах при выпечке хлеба отрубей злаковых (например, пшеницы или ржи), так как отруби содержат до 70% витаминов зерна (витамины группы В, витамин Е), от 17 до 19% белка, причем содержание наиболее дефицитных в белковом балансе незаменимых аминокислот в отрубях выше чем в муке.

Однако отруби при хлебопечении добавляют, как правило, при выпечке хлеба диетического и лечебно-профилактического назначения для обогащения изделий пищевыми волокнами. При этом далеко неполностью реализуются потенциальные возможности отрубей как ценной пищевой добавки в связи с низкой растворимостью полезных веществ отрубей в водной фазе при приготовлении теста.

Известен способ производства хлебобулочных изделий, например диетического батона, который предполагает приготовление теста смешиванием пшеничной муки, пшеничных отрубей, дрожжевой суспензии, замес теста, его брожение, разделку, расстойку и выпечку тестовых заготовок (ТУ 8-22-55-88. Группа Н32 "Изделия из муки высшего сорта с пшеничными отрубями". Управление хлебопекарной и макаронной промышленности. Мосгорисполком, Институт питания АМН СССР, 1988).

Пшеничные отруби используют по этому способу в товарном необработанном виде в количестве до 10% от массы муки. Недостатком способа является то, что он не создает условий для хорошей усвояемости питательных веществ отрубей при их использовании в хлебобулочных изделиях. Кроме того, при использовании отрубей ухудшаются такие показатели качества хлеба, как пористость и удельный объем.

Известен способ получения диетических хлебных изделий, который включает приготовление теста путем смешивания пшеничной муки с пшеничными отрубями, экструдированными с моноглицеридами (Патент Российской Федерации 2077205, кл. А 21 D 8/02, от 07.12.93). По указанному способу пшеничные отруби перед приготовлением теста обрабатывают в экструдоре в присутствии специальной добавки - моноглицеридов, после чего полученную суспензию обрабатывают горячим (68-70^oС) солевым раствором с последующим выдерживанием полученной массы 25-30 минут при температуре 30-32^oС. При этом в соответствии со способом при производстве диетических хлебных изделий с пищевыми волокнами с использованием суспензии отрубей необходимо проведение специальной подготовки остальных компонентов, предусмотренных рецептурой при приготовлении теста. К недостаткам известного способа относятся сложность проведения процессов подготовки сырья и приготовления теста, а также недостаточная эффективность экстракции белков в процессе обработки суспензии отрубей, следствием чего является недостаточно высокое их содержание в хлебных изделиях.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату из известных к предлагаемому является способ производства хлеба, включающий измельчение отрубей, приготовление теста смешиванием муки с измельченными отрубями, гидролизующим агентом и другими компонентами теста (авторское свидетельство СССР 931138, кл. А 21 D 2/36, от 27.05.80). Этот способ производства хлеба массового сорта предусматривает приготовление теста с пшеничными отрубями, предварительно измельченными до размеров частиц 1-120 мкм, которые вносят в количестве 10-15% от массы муки. Измельченные отруби вводят при замесе теста вместе с другими компонентами и используют не только в качестве источника пищевых растительных волокон, но и в качестве компонента для повышения пищевой и биологической ценности хлеба. При этом получают готовый продукт с увеличенным содержанием белка (на 7-10%), увеличенным содержанием ценных для питания минеральных веществ и витаминов в сравнении с изделием из хлеба, полученным с использованием только муки (не содержащим измельченные отруби).

К недостаткам известного способа относится то, что при использовании измельченных отрубей неполностью используются все потенциальные возможности отрубей как ценной пищевой добавки с повышенным по сравнению с мукой содержанием белка, что является следствием неполного извлечения белка отрубей (экстрагируемого белка) в водную фазу в процессе приготовления теста. В этой связи в хлебе, в котором часть муки при приготовлении теста заменена 10-15% измельченными пшеничными отрубями, содержание белка увеличивается не более чем на 10%.

Целью изобретения является увеличение содержания водорастворимого белка в хлебе, полученного с использованием отрубей, а в связи с этим повышением пищевой ценности целевого продукта. Этот технический результат достигается тем, что в способе производства хлеба, включающем измельчение отрубей, приготовление теста смешиванием муки с измельченными отрубями, гидролизующим агентом и другими компонентами теста, измельчение отрубей проводят в присутствии гидролизующего агента путем гидродинамической обработки суспензии отрубей при температуре 30-70^oС, гидромодуле от 1:2,5 до 1:4 в роторно-пульсационном аппарате в зазоре между ротором и статором при значении градиента скорости от 2,8•10⁵ до 3,4•10⁵ м/с•м. В том случае, когда количество воды, используемой при измельчении отрубей, близко к количеству воды по рецептуре, приходится, если это необходимо, при смешении компонентов использовать твердые закваски. В качестве гидролизующего агента наряду с водой может быть использована жидкая закваска, применяющаяся в хлебопекарном производстве, что позволяет использовать жидкие закваски при приготовлении теста для производства хлеба.

При обработке суспензии отрубей в роторно-пульсационном аппарате в указанных выше условиях происходит измельчение отрубей с одновременной высокоэффективной экстракцией полезных веществ отрубей в водную фазу. Следствием этого является значительное увеличение содержания белка (водорастворимого усвояемого белка) и в обработанных отрубях и соответственно в хлебе, полученном с их использованием. Вместе с этим, в процессе обработки отрубей по предлагаемому способу происходит и высокоэффективная экстракция крахмала в водную фазу с одновременным его растворением и ферментативным гидролизом под действием амилазы, содержащейся в отрубях. Результатом этого является значительное (до 50%) увеличение содержания сахаров в обработанных отрубях, что наряду с повышением пищевой ценности обработанных отрубей способствует при их использовании в составе теста стимулированию жизнедеятельности дрожжей, приводящему к уменьшению времени приготовления теста. При этом указанные выше параметры обработки суспензии отрубей в роторно-пульсационном аппарате являются оптимальными, т.к. в пределах указанного температурного интервала, гидромодуля и градиентов скорости процессы экстракции, растворения и ферментативного гидролиза протекают наиболее полно и эффективно.

Способ производства хлеба осуществляется следующим образом. Измельчение отрубей проводят в присутствии гидролизующего агента путем гидродинамической обработки суспензии отрубей при температуре 30-70^oС, гидромодуле от 1:2,5 до 1: 4 в роторно-пульсационном аппарате в зазоре между ротором и статором при значении градиента скорости от 2,8•10⁵ до 3,4•10⁵ м/с•м. Приготавливают тесто смешиванием муки с измельченными отрубями, гидролизующим агентом и другими компонентами теста, приготовленное тесто используют для производства хлеба. В необходимом случае, т.е. когда количество жидкости ограничено по рецептуре и используют при производстве хлеба жидкие закваски, в качестве гидролизующего агента используют жидкие закваски.

Процесс обработки водной суспензии отрубей по предлагаемому способу можно осуществлять в роторно-пульсационном аппарате, описанном, например, в заявке на патент (Международная заявка PCT/RU/96/00297, WO 98/16304 от 23.04.98, B 01 F 7/00). Устройство содержит корпус, выполненный в виде улитки с входным и выходным патрубками. Ротор установлен на валу и представляет собой диск, на торцах которого размещены коаксиальные цилиндры с прорезями. Ротор и статоры установлены с возможностью совершать резонансные колебания различной частоты и амплитуды.

Обрабатываемая суспензия отрубей поступает в корпус и прокачивается вращающимся ротором через ступени ротор-статор. Протекая в каналах ротора и статоров, в зазорах между ротором и статорами суспензия отрубей подвергается измельчению, при этом происходит одновременно высокоэффективная экстракция водорастворимых веществ отрубей (белка, полисахаров, витаминов и др.) в водную фазу. Оптимальный режим работы роторно-пульсационного аппарата обеспечивается подбором скорости вращения ротора, диаметра и зазора между ротором и статором. Значения градиента скорости определяется по формуле

где W_Р - линейная скорость ротора;
W_С=0 - скорость вращения статора (неподвижен);
σ - величина зазора между ротором и статором.

Для осуществления процесса обработки отрубей был использован роторно-пульсационный аппарат с диаметром ротора 0,176 м или 0,220 м, скорость вращения ротора составляла 3000-4000 оборотов в минуту, величина зазора между ротором и статором составляла от 0,08 мм до 0,16 мм.

Способ поясняется следующими примерами:
Пример 1
В емкость из нержавеющей стали, снабженную рубашкой, термометром и выносным роторно-пульсационным аппаратом, загружают 15,0 кг ржаных отрубей в 60,0 л гидролизующего агента - воды (гидромодуль 1:4). Смесь подвергают гидродинамической обработке в роторно-пульсационном аппарате в зазоре между статором и вращающимся ротором при значении градиента скорости 2,8•10⁵ м/с•м (диаметр ротора 0,176 м, число оборотов - 3000 об/мин, величина зазора между ротором и статором - 0,1 мм) при температуре 30^oС в течение 3 минут. Полученную суспензию ржаных отрубей, характеристика которой приведена в таблице 1, используют при выпечке хлеба.

Пример 2
По методике примера 1 получают суспензию из 24,0 кг ржаных отрубей в 60,0 л воды (гидромодуль 1: 2,5) при значении градиента скорости 3,4•10⁵ м/с•м при температуре 50^oС (диаметр ротора 0,22 м, число оборотов ротора - 4000 об/мин, величина зазора 0,13 мм).

Характеристика суспензии приведена в таблице 1.

Пример 3
Аналогично получают суспензию гидродинамической обработкой 15,0 кг пшеничных отрубей в 60,0 л воды (гидромодуль 1:4) в роторно-пульсационном аппарате при значении градиента скорости 3,0•10⁵ м/с•м (диаметр ротора 0,22 м, число оборотов ротора - 4000 об/мин, величина зазора 0,11 мм) при температуре 70^oС в течение 3 минут. Характеристика суспензии приведена в таблице 1.

Пример 4
Аналогично получают суспензию пшеничных отрубей при гидромодуле 1:3 в роторно-пульсационном аппарате при значении градиента скорости 2,8•10⁵ м/с•м, (диаметр ротора 0,22, число оборотов ротора - 4000 об/мин, величина зазора 0,16 мм) при температуре 58^oС в течение 4 минут. Характеристика суспензии приведена в таблице 1.

Пример 5
Аналогично примеру 1 получают суспензию из 13,0 кг ржаных отрубей, 56,0 кг закваски (состоящей из 7,3 кг ржаной муки, 48,0 литров воды, 0,7 кг суспензии дрожжей), 4,5 л воды (гидромодуль 1:4) в роторно-пульсационном аппарате при значении градиента скорости 2,8•10⁵ м/с•м (диаметр ротора 0,22 м, число оборотов ротора - 3000 об/мин, величина зазора 0,12 мм) при температуре 35^oС в течение 3 минут. Характеристика суспензии приведена в таблице 1.

Хлебные изделия с использованием суспензий отрубей можно изготавливать различными способами, принятыми в хлебопекарном производстве.

В качестве примеров были выпечены образцы хлеба по рецептурам "Докторский", "Пшеничный", "Украинский новый", в которых часть используемой при выпечке пшеничной муки была заменена на обработанные ржаные или пшеничные отруби, которые вводили в процессе приготовления теста в виде суспензии отрубей, полученной по примерам 1-5 предлагаемого способа.

Ниже приводятся примеры изготовления хлеба, при этом образцы хлеба по примерам 6-7 получены в минипекарне, образцы 8-13 в промышленных условиях.

Пример 6
Выпекают образец по рецептуре "Хлебцы докторские". Тесто готовят следующего состава (на 100,0 кг сырья), кг:
Мука пшеничная в/с - 83,0
Суспензия пшеничных отрубей по примеру 3 (гидромодуль 1:4) - 85,0
Соль - 1,2
Сахар - 5,0
Масло сливочное - 2,5
Дрожжи - 0,8
(В 85,0 кг суспензии отрубей содержится 17,0 кг отрубей + 68,0 л воды)
После смешения ингредиентов время брожения теста составило 30 мин. Выпечку производят в соответствии с ГОСТ 27669-88.

Показатели качества готовых хлебцев, содержащих 17% отрубей, представлены в таблице 2.

Для сравнения в таблице 2 приведены показатели образцов, выпеченых с использованием 17,0% сухих измельченных пшеничных отрубей (по прототипу).

Пример 7
Выпекают образец по рецептуре хлеба "Пшеничный" с заменой 17,0% пшеничной муки на пшеничные отруби, обработанные по примеру 4, которые используют при приготовлении теста в виде водной суспензии.

Рецептура хлеба, кг:
Мука пшеничная в/с - 83,0
Суспензия пшеничных отрубей (гидромодуль 1:4) - 68,0
Соль - 1,3
Дрожжи - 1,0
Вода - 12,0
(В 68,0 кг суспензии отрубей содержится 17,0 кг отрубей + 51,0 л воды)
В качестве образца сравнения выпекают пшеничный хлеб, содержащий измельченные отруби (по прототипу).

Характеристика хлеба приведена в таблице 2.

Пример 8
По технологии изготовления хлеба "Дарницкий" в промышленных условиях (на заводе "Эксперимент - хлеб", г. Казань) выпекают образцы хлеба с заменой 15,0% пшеничной муки 1 сорта при приготовлении теста на 15% ржаных отрубей, обработанных по примеру 2 предлагаемого способа. Отруби вводят в виде суспензии.

Характеристика хлеба представлена в таблице 3. В этой таблице приведены показатели хлеба "Дарницкий" серийного производства.

Пример 9
Выпекают образец по технологии хлеба "Дарницкий" с заменой пшеничной муки I сорта на 15% пшеничных отрубей, обработанных в соответствии с технологией примера 3.

Показатели качества готового хлеба приведены в таблице 3.

Пример 10
На хлебозаводе ("Васильевский", Татарстан) получают по технологии изготовления хлеба "Дарницкий" образец хлеба, в котором при приготовлении теста 15% пшеничной муки I сорта заменено на 15% ржаных отрубей, полученных по примеру 1.

Показатели качества хлеба приведены в таблице 3.

Пример 11
Выпекают образец по технологии изготовления хлеба "Украинский Новый" с заменой пшеничной муки II сорта в тесте на 15% ржаных отрубей, полученных по примеру 5. Показатели качества хлеба приведены в таблице 2.

Пример 12
Выпекают хлеб "Украинский новый" с заменой пшеничной муки II сорта на 15% ржаных отрубей, полученных по примеру 5. Показатели качества хлеба приведены в таблице 2.

Пример 13
Выпекают хлеб "Украинский Новый", в котором при приготовлении теста 15% пшеничной муки II сорта заменяют на 15% измельченных пшеничных отрубей с размерами частиц 1-120 мкм.

Характеристика полученного хлеба приведена в таблице 2.

Как следует из данных, представленных в таблице 1, обработка отрубей злаковых в присутствии гидролизующего агента в роторно-пульсационном аппарате, при указанных выше значениях гидромодуля, температуры и градиента скорости приводит к значительному увеличению переваримости in vitro суспензии отрубей, а также к увеличению содержания суммы сахаров в обработанных отрубях. Данные таблицы 2 показывают, что при использовании суспензии отрубей в соответствии с предлагаемым способом при выпечке хлеба по технологии "Хлебцы докторские", "Пшеничный", "Украинский-новый" представляется возможным увеличить общее содержание белка, а также переваримость in vitro (на 22-29%) таких образцов хлеба по сравнению с образцами, полученными по способу-прототипу. При выпечке хлеба массового сорта по технологии "Дарницкий" общее содержание белка в образцах увеличивается на 13-15% по сравнению с серийными образцами хлеба, не содержащими отруби, при этом также значительно увеличивается переваримость in vitro образцов хлеба с обработанными отрубями (на 40-42%).

Определение общего содержания белка и аминокислотного состава (по ГОСТ 13496.4-93) образцов хлеба в результате проведенных испытаний в испытательном центре ВНИВИ, РОСС, RU.0001, 21ПУ48 показали, что в образце хлеба, выпеченным с добавлением суспензии отрубей, общее содержание белка увеличено на 15,4% (по сравнению с образцом хлеба массового производства), при увеличенном содержании незаменимых аминокислот, что свидетельствует о повышенной биологической ценности целевого продукта.

Способ предусматривает измельчение отрубей злаковых в присутствии гидролизующего агента путем гидродинамической обработки в роторно-пульсационном аппарате при значении градиента скорости от 2,8•10⁵ до 3,4•10⁵ м/с•м при гидромодуле от 1:2,5 до 1:4, температуре 30-70^oС. В качестве гидролизующего агента можно использовать жидкие закваски. Полученную суспензию за счет увеличения содержания водорастворимого белка используют при производстве хлеба с повышенной пищевой ценностью. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Способ производства хлеба, включающий измельчение отрубей, приготовление теста смешиванием муки с измельченными отрубями, гидролизующим агентом и другими компонентами теста, отличающийся тем, что измельчение отрубей проводят в присутствии гидролизующего агента путем гидродинамической обработки суспензии отрубей при температуре 30-70^oС, гидромодуле от 1: 2,5 до 1: 4 в роторно-пульсационном аппарате в зазоре между ротором и статором при значении градиента скорости от 2,8•10⁵ до 3,4•10⁵ м/с•м. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве гидролизующего агента используют жидкие закваски.