СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЭКСТРУДИРОВАННЫХ ЗЕРНОВЫХ ПАЛОЧЕК Российский патент 2005 года по МПК A21D13/00 A23P1/12 

Изобретение относится к пищеконцентратной промышленности, в частности к производству экструдированных продуктов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ приготовления экструзионных продуктов (Патент №1829916, МКИ³ А 23 Р 1/08, опубл. 23.07.1993 г., Б.И. №27), заключающийся в смешивании продуктов с последующим экструдированием смеси.

Недостатками известного способа являются ограниченность его применения в плане переработки зернового сырья, а также жесткие режимы процесса - высокие давление и температура, что нежелательно при экструдировании термолабильных пищевых смесей.

Техническая задача изобретения - получение комбинированного экструдированного продукта высокого качества, повышение его пищевой ценности и расширение ассортимента выпускаемых экструдированных изделий.

Поставленная задача достигается тем, что в способе производства экструдированных зерновых палочек включающем измельчение исходных продуктов, смешивание и экструдирование полученной смеси, новым является то, что в качестве исходных продуктов используют нешелушеное зерно тритикале, пшеничные зародыши и сгущенное обезжиренное молоко, нешелушеное зерно тритикале с массовой долей влаги 10...11% измельчают до размера частиц от 0,32 до 0,63 мм, затем смешивают со сгущенным обезжиренным молоком и пшеничными зародышами в пропорции 7:1:2 соответственно и подают в экструдер, где осуществляют обработку при температуре продукта перед матрицей 440...445 К и давлении в предматричной зоне экструдера 7,0...7,5 МПа, полученный экструдат дражируют сахарно-ореховой добавкой в количестве 3% к массе экструдированных зерновых палочек.

Технический результат изобретения заключается в получении качественного экструдированного продукта с повышенной пищевой ценностью при соблюдении рациональных параметров процесса (температуры и давления перед матрицей и др.), а также в расширении ассортимента выпускаемых экструдированных изделий.

На фиг.1 изображена сравнительная характеристика аминокислотного состава экструдированных зерновых палочек и эталонного белка по шкале ФАО/ВОЗ палочек; на фиг.2 - диаграмма пищевой ценности экструдированных зерновых палочек в сравнении с формулой сбалансированного питания.

Недостатком традиционных зерновых экструдатов является то, что для их производства используют крупы, которые вырабатывают последовательным сепарированием, шелушением, шлифованием и дроблением зерна. При этом снижается содержание белка, клетчатки, жира, витаминов и минеральных веществ за счет удаления оболочек, алейронового слоя и зародыша. Ввиду этого использование для экструзии нешелушеного зерна позволит повысить пищевую ценность, а также значительно снизить себестоимость экструдатов, так как стоимость зерна на 80...90% ниже стоимости крупы.

Способ осуществляют следующим образом.

В качестве исходного сырья используют: нешелушеное зерно тритикале сорта Амфиплоид 1, пшеничные зародыши, являющиеся побочным продуктом мукомольной промышленности и сгущенное обезжиренное молоко (ГОСТ 1923-78).

Зерно тритикале подвергают очистке на зерноочистительной комбинированной машине ЗКМ-1,5, которая состоит из сепаратора, триера-куколеотборника и обоечной машины. Из зерновой массы выделяют примеси куколя, битые и щуплые зерна, минеральные примеси, очищают поверхность от пыли. Нешелушеное зерно с массовой долей влаги 10...11% подают в молотковую дробилку, где измельчают и отсеивают через сито №2 с целью выравнивания гранулометрического состава частиц до размера от 0,32 до 0,63 мм. Затем из зерна выделяют металлические примеси на магнитной колонке. Подготовленное таким образом нешелушеное зерно загружают в смеситель и тщательно смешивают с обезжиренным сгущенным до 70% сухих веществ молоком и пшеничными зародышами в пропорции 7:1:2 соответственно.

При выборе рецептурного состава смеси учитывали ряд факторов. Во-первых, необходимость максимального обогащения экструдированного продукта, в основном содержащего углеводы, белками и минеральными веществами для достижения их лечебно-профилактической или физиологической дозы. Во-вторых, достижение приятного вкуса и привлекательной структуры, характерной для продуктов данного класса.

Далее осуществляют обработку смеси на экструдере при температуре продукта перед матрицей 440...445 К и давлении в предматричной зоне экструдера 7,0...7,5 МПа.

Перерабатываемый материал через загрузочный патрубок поступает в рабочую камеру, где перемещается шнеком к матрице. По мере продвижения продукт в зоне смешения частично перемешивается, в зоне сжатия происходит скачкообразное увеличение давления и уплотнение продукта вследствие резкого уменьшения размеров винтового канала. В зоне пластификации осуществляется частичное превращение частиц продукта в расплав за счет трения между частицами продукта и витками шнека. Затем происходит дальнейшее сжатие продукта. Далее в зоне гомогенизации происходит превращение размягченных частиц в однородный расплав за счет возрастания давления. Давление расплава продукта в зоне дозирования достигает необходимого значения, обеспечивается окончательное расплавление мелких включений и образуется расплав однородный по структуре и температуре. В зоне стабилизации происходит выравнивание давления и температурных полей расплава продукта. Затем он попадает в предматричную зону и продавливается через выходное отверстие в матрице. После выхода продукта из матрицы в результате резкого перепада температуры и давления происходит мгновенное испарение влаги, что приводит к образованию пористой структуры и увеличению объема экструдата (вспучиванию), при этом происходят глубокие преобразования его структуры: разрыв клеточных стенок, деструкция, гидролиз [Термопластическая экструзия: научные основы, технология, оборудование// Под. ред. А.Н.Богатырева, В.П.Юрьева. - М.: Ступень, 1994. - 200 с.].

Дробление нешелушеного зерна на молотковой дробилке оказывает положительное влияние на экструдирование, так как плотная оболочка зерна разрушается, а внутренние слои становятся доступными для воздействия температуры и давления.

При этом получают экструдированные зерновые палочки хорошего качества, степень вспучивания которых составляет около 300% при диаметре матрицы 3-10^-3 м (степень вспучивания определяется как отношение площади поперечного сечения экструдата к площади выходного отверстия матрицы экструдера).

Полученные экструдированные зерновые палочки загружают в дражировочный барабан и дражируют сахарно-ореховой добавкой в количестве 3% к массе экструдированных зерновых палочек в течение 5 мин. В состав добавки входят: сахар с размером частиц не более 0,1 мм - 5 г/100 г продукта, фундучная паста (фундук тертый) - 5 г/100 г продукта.

Способ поясняется следующими примером.

В качестве исходного сырья используют: нешелушеное зерно тритикале сорта Амфиплоид 1, пшеничные зародыши, являющиеся побочным продуктом мукомольной промышленности и сгущенное обезжиренное молоко (ГОСТ 1923-78).

Зерно тритикале подвергают очистке на зерноочистительной комбинированной машине ЗКМ-1,5, которая состоит из сепаратора, триера-куколеотборника и обоечной машины. Из зерновой массы выделяют примеси куколя, битые и щуплые зерна, минеральные примеси, очищают поверхность от пыли. Нешелушеное зерно с массовой долей влаги 10...11% подают в молотковую дробилку, где измельчают и отсеивают через сито №2 с целью выравнивания гранулометрического состава частиц от 0,32 до 0,63 мм. Затем из зерна выделяют металлические примеси на магнитной колонке. Подготовленное таким образом нешелушеное зерно загружают в смеситель и тщательно смешивают со сгущенным обезжиренным до 70% сухих веществ молоком и пшеничными зародышами в пропорции 7:1:2 соответственно.

Далее осуществляют обработку смеси на экструдере при температуре продукта перед матрицей 440...445 К и давлении в предматричной зоне экструдера 7,0...7,5 МПа.

Экструдер должен работать при давлении продукта в предматричной зоне, не превышающем оптимального значения. Это необходимо, так как величина давления однозначно определяет температуру обработки продукта, от которой в свою очередь зависит качество готового изделия. Установлено [Термопластическая экструзия: научные основы, технология, оборудование/ Под. ред. А.Н.Богатырева, В.П.Юрьева. - М.: Ступень, 1994. - 200 с.], что основные компоненты (углеводы, белки, жиры, витамины и др.) пищевых продуктов имеют различную оптимальную температуру, необходимую для протекания полных и качественных физико-химических изменений при экструзии.

Для эффективного и качественного протекания экструзии необходимо подобрать такой характер изменения температуры, при котором основные компоненты продуктов подвергались бы, с одной стороны, полной гидротермической обработке, а с другой, на них оказывалось бы «мягкое» (щадящее) температурное воздействие, предотвращающее их термическое разложение.

Анализ теоретических и экспериментальных данных [Остриков А.Н. Экструзия в пищевой технологии / А.Н.Остриков, О.В.Абрамов, А.С.Рудометкин - С-Пб:. ГИОРД - 2004. - 288 с.] показал, что для качественного проведения экструзионной обработки необходимо плавное повышение температуры продукта с последующей стабилизацией. Экспериментально установлено, что для данного продукта температура перед матрицей Т=440...445 К позволяет достичь давления в предматричной зоне экструдера Р=7,0...7,5 МПа. Именно в этом диапазоне температур в смеси происходят полные и глубокие физико-химические изменения белков, углеводов и других компонентов, придающие им свойства, наиболее приемлемые для полного усваивания человеческим организмом.

Согласно результатам исследований, показатели безопасности экструдата соответствуют требованиям СаНПиН 2.3.2.560-96.

Полученные при рациональных параметрах процесса экструдированные зерновые палочки исследуют по комплексу показателей, характеризующих потребительские свойства, пищевую и энергетическую ценность готового изделия. Их измельчают, просеивают через металлическую сетку №025 (ГОСТ 4601-73) и подвергают анализам. Экструдированные зерновые палочки анализируют по органолептическим показателям по ГОСТ 15113.3-77, влажности - по ГОСТ 15113.4-77, кислотности - по ГОСТ 15113.5-77.

Органолептические показатели: получен продукт в виде прямых или изогнутых коротких палочек округлого поперечного сечения, с шероховатой поверхностью и развитой пористостью. По цвету (кремовому с коричневатым оттенком), вкусу и аромату (соответствующему исходному сырью с отчетливым сливочным привкусом) экструдат имеет удовлетворительные потребительские данные, характерные для такой группы пищевых продуктов, как «сухие завтраки».

Для оценки качественных характеристик взорванных зерновых палочек были определены следующие их физико-химические свойства: набухаемость - 3,1 г/г, растворимость - 41,2% и водоудерживающая способность измельченного экструдата - 4,55 г/г. Установлено, что данные показатели взорванных зерновых палочек соответствуют аналогичным, свойственным традиционным сухим завтракам.

Другие физико-химические характеристики (табл.) также соответствовали нормам для этой категории изделий. Энергетическая ценность полученного продукта составляет 1356,7 кДж/100 г.

Определение биологической ценности экструдатов. Оценку аминокислотной сбалансированности и биологической ценности продукта проводили по следующим показателям: коэффициент различия аминокислотного скора (КРАС) и биологическая ценность (БЦ) пищевого белка.

В результате эксперимента определили, что массовая доля аминокислот в экструдате превышает их содержание в зерне тритикале. Это обусловлено уменьшением конечной влажности экструдата и частично его обогащением белковыми веществами. При этом наблюдается значительное увеличение таких незаменимых аминокислот, как изолейцин, лизин, триптофан.

Внесение в рецептурную смесь сгущеного обезжиренного молока, характеризующегося высоким содержанием белков, обусловливает почти двукратное увеличение калорийности палочек.

Биологическая ценность взорванных зерновых палочек составила 86%.

Таблица
Физико-химические показатели экструдатаНаименование показателейРазмерностьЭкструдатВлажность%5,9Кислотностьград8,1Насыпная массакг/м³246Механическая прочностьН1,41Массовая доля общего сахара, в пересчете на СВ%3,19Массовая доля жира, в пересчете на СВ%3,85

Анализ пищевой ценности разработанного экструдированного продукта. Одним из основных требований к продуктам питания, помимо высоких потребительских свойств, является сбалансированность их состава.

Соотношение компонентов в «идеальном» продукте, обоснованное Институтом Питания Академии медицинских наук РФ, в сравнении с составом полученных экструдатов представлено на фиг.2. За счет потребления 100 г взорванных зерновых палочек можно удовлетворить суточную потребность в белке на 29,7%, углеводах - 69,2%, минеральных веществах - 36%.

При достаточно высоком содержании белков, углеводов, витаминов и минеральных веществ готовый продукт беден жирами, минеральными веществами и витаминами. Невысокое содержание жиров и минеральных веществ обусловлено небольшим их содержанием в исходной смеси. В экструдате были обнаружены следы водорастворимых витаминов (группы B₁, В₂, С), жирорастворимые витамины (группы A, D, Е, РР) лучше сохраняются в экструдате, но также в незначительном количестве.

Поэтому применяется дражирование взорванных зерновых палочек сахарно-ореховой добавкой с целью повышения витаминной ценности готового продукта.

Применение фундучной паста (фундука тертого) обусловлено высоким содержанием жира (60%), белка (20%), витамина Е, минеральных веществ: калия, железа, кобальта. По калорийности орех превышает рыбу и мясо. Как продукт диетического питания фундук используется при заболеваниях сердечно-сосудистой системы и малокровии, увеличении предстательной железы, при варикозном расширении вен, флебитах, трофических язвах голени и капиллярных геморрагиях. Фундучная паста (фундук тертый) применяется как наполнитель для сухих завтраков, как добавка при производстве шоколадно-ореховых паст, кремов, глазурей, карамели, йогуртов, мороженого и многого другого.

Как видно из примера и вышеизложенного при производстве в способе производства экструдированных зерновых палочек наиболее эффективным является то, что в качестве исходных продуктов используют нешелушеное зерно тритикале, пшеничные зародыши и сгущенное обезжиренное молоко, нешелушеное зерно тритикале с массовой долей влаги 10...11% измельчают до размера частиц от 0,32 до 0,63 мм, затем смешивают со сгущенным обезжиренным молоком и пшеничными зародышами в пропорции 7:1:2 соответственно и подают в экструдер, где осуществляют обработку при температуре продукта перед матрицей 440...445 К и давлении в предматричной зоне экструдера 7,0...7,5 МПа, полученный экструдат дражируют сахарно-ореховой добавкой в количестве 3% к массе экструдированных зерновых палочек.

Предлагаемый способ по сравнению с базовым позволит:

- получать экструдированные зерновые палочки с хорошими потребительскими свойствами и достаточно высокой биологической и пищевой ценностью; они более сбалансированы по составу незаменимых аминокислот, а также оптимизированы по критерию «коэффициент различия аминокислотного скора» (КРАС);

- использовать в качестве исходных компонентов смеси широко распространенные и недорогие виды сырья;

- расширить ассортимент выпускаемой продукции при переработке различного сырья с нестабильными свойствами.

Изобретение относится к пищеконцентратной промышленности, в частности к способам производства экструдированных продуктов. В качестве исходных продуктов используют нешелушеное зерно тритикале, пшеничные зародыши и сгущенное обезжиренное молоко. Нешелушеное зерно тритикале с массовой долей влаги 10...11% измельчают до размера частиц от 0,32 до 0,63 мм, смешивают со сгущенным обезжиренным молоком и пшеничными зародышами в пропорции 7:1:2 соответственно. Смесь подают в экструдер, где осуществляют обработку при температуре продукта перед матрицей 440...445 К и давлении в предматричной зоне экструдера 7,0...7,5 МПа. Полученный экструдат дражируют сахарно-ореховой добавкой в количестве 3% к массе экструдированных зерновых палочек. Изобретение позволяет получить комбинированные экструдированные продукты высокого качества с повышенной пищевой ценностью. 1 табл., 2 ил.

Способ производства экструдированных зерновых палочек, включающий измельчение исходных продуктов, смешивание и экструдирование полученной смеси, отличающийся тем, что в качестве исходных продуктов используют нешелушеное зерно тритикале, пшеничные зародыши и сгущенное обезжиренное молоко, нешелушеное зерно тритикале с массовой долей влаги 10...11% измельчают до размера частиц от 0,32 до 0,63 мм, затем смешивают со сгущенным обезжиренным молоком и пшеничными зародышами в пропорции 7:1:2 соответственно и подают в экструдер, где осуществляют обработку при температуре продукта перед матрицей 440...445 К и давлении в предматричной зоне экструдера 7,0...7,5 МПа, полученный экструдат дражируют сахарно-ореховой добавкой в количестве 3% к массе экструдированных зерновых палочек.