СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЭКСТРУДИРОВАННЫХ СЫРНЫХ ЗЕРНОВЫХ ПАЛОЧЕК (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2007 года по МПК A23L1/10 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 производства кукурузных палочек (Кретов И.Т., Остриков А.Н., Кравченко В.М. Технологическое оборудование предприятий пищеконцентратной промышленности: Учебник. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 1996. - 448 с.), согласно которому просеянную крупу смешивают в шнековом кондиционере с солью или солевым раствором до влажности 12-13%, при этом соль добавляют из расчета 1% от общей массы смеси, выдерживают крупу в темперирующем бункере в течение 3-4 часа и экструдируют.

Недостатками известного способа являются низкая биологическая ценность получаемого продукта и несбалансированность его аминокислотного состава.

Техническая задача изобретения - получение комбинированных экструдированных продуктов питания высокого качества, сбалансированных по аминокислотному составу, повышение их пищевой и биологической ценности, расширение ассортимента выпускаемых экструдированных изделий при использовании недорогого и широко распространенного сырья.

Поставленная задача достигается тем, что

- в способе производства экструдированных сырных зерновых палочек, включающем измельчение, просеивание исходных продуктов, увлажнение, выдерживание в темперирующем бункере, экструдирование, новым является то, что сухую сырную смесь «Чеддер» в количестве 15% смешивают с измельченным рисом в количестве 85% к массе сырной смеси, размеры частиц которого изменяются в диапазоне 0,32...0,63 мм, увлажняют до 15...18% и осуществляют обработку на экструдере при температуре продукта в предматричной зоне экструдера 423...433 К и давлении 7,5...8,5 МПа, полученный экструдат дражируется солевитаминной добавкой в количестве 2,5% к массе экструдированных сырных палочек;

- в способе производства экструдированных сырных зерновых палочек, включающем измельчение, просеивание исходных продуктов, увлажнение, выдерживание в темперирующем бункере, экструдирование, новым является то, что сухую сырную смесь «Чеддер» в количестве 10% смешивают с измельченным пшеном в количестве 90% к массе сырной смеси, размеры частиц которого изменяются в диапазоне 0,32...0,63 мм, увлажняют до 15...18% и осуществляют обработку на экструдере при температуре продукта в предматричной зоне экструдера 428...438 К и давлении 8,0...9,5 МПа, полученный экструдат дражируется солевитаминной добавкой в количестве 3% к массе экструдированных сырных палочек;

- в способе производства экструдированных сырных зерновых палочек, включающем измельчение, просеивание исходных продуктов, увлажнение, выдерживание в темперирующем бункере, экструдирование, новым является то, что сухую сырную смесь «Чеддер» в количестве 20% смешивают с измельченным тритикале в количестве 80% к массе сырной смеси, размеры частиц которого изменяются в диапазоне 0,32...0,63 мм, увлажняют до 15...18% и осуществляют обработку на экструдере при температуре продукта в предматричной зоне экструдера 433...443 К и давлении 7,0...7,5 МПа, полученный экструдат дражируется солевитаминной добавкой в количестве 3,5% к массе экструдированных сырных палочек.

Технический результат изобретения заключается в получении комбинированных экструдированных продуктов питания высокого качества, сбалансированных по аминокислотному составу, повышении их пищевой и биологической ценности при соблюдении рациональных параметров процесса (температуры и давления перед матрицей и др.).

На фиг.1 изображена сравнительная характеристика биологической ценности (БЦ) и коэффициента расхождения аминокислотного скора (КРАС): а) рисовой смеси; б) тритикалевой смеси; г) кукурузных палочек, на фиг.2 изображено соотношение компонентов в "идеальном" продукте, обоснованное Институтом питания Академии медицинских наук РФ, в сравнении с составом полученных экструдатов.

Большинство производимых в настоящее время экструдированных продуктов не сбалансированы по аминокислотному составу, поскольку их основу чаще всего составляет один компонент (рис, кукуруза и т.д.). Поэтому для повышения их биологической ценности и сбалансированности по аминокислотному составу необходимо научное обоснование выбора новых поликомпонентных смесей.

Белки всех объектов исследования имеют свои лимитирующие аминокислоты: белок риса - лизин и треонин, белок пшена - лизин и валин, белок тритикале - лизин и треонин, белок сырного порошка - лизин и треонин.

Рис - один из наиболее распространенных видов сырья при производстве зерновых завтраков, что связано с наличием в нем большого количества крахмала, основного структурообразующего элемента экструдированных продуктов питания.

Тритикале содержит воды - 14,0%, белков - 14,5%, улеводов - 68,6%, жиров - 1,5%, клетчатки - 3,1% и золы - 2,0%. По содержанию лизина тритикале значительно превосходит пшеницу, в нем его содержится около 3% от общего количества белка.

Продолжительными свойствами пшена являются высокое содержание железа, которое связывает кислород в крови и очень хорошо усваивается в комбинации с витамином С. Кроме того, пшено поставляет организму фтор, магний и марганец. В 100 г пшена содержится 40 мг кремния, 0,85 мг меди, 3,8 г клетчатки, 9 мг железа, 170 мг магния, 0,04 мг фтора, 1,9 мг марганца, 72,8 г углеродов, 10,6 г белка, 3,9 г жира.

Сырные порошки производятся только из натуральных сыров, пастеризованных и распыленно-высушенных, обладающих стабильными параметрами, микробиологически безопасными, готовых для использования в производстве, имеющих длительные сроки хранения (до 12 месяцев).

Способ осуществляют следующим образом.

В качестве исходного сырья используют: рисовую крупу, пшенную и крупу тритикале и сухую сырную смесь «Чеддер».

Крупу измельчают, отсеивают через сито № 2 с целью выравнивания гранулометрического состава частиц до размера от 0,32 до 0,63 мм, затем из нее выделяют металлические примеси на магнитной колонке. Подготовленную таким образом крупу загружают в смеситель и тщательно смешивают с солевым раствором и сухой сырной смесью в соотношении: крупа рисовая 85% + сырная смесь «Чеддер» 15%; пшено 90% + сырная смесь «Чеддер» 10%, крупа тритикале 80% + сырная смесь «Чеддер» 20%.

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. 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, происходит 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.].

При этом получают экструдированные сырные зерновые палочки хорошего качества, степень вспучивания которых составляет около 300% при диаметре матрицы 5·10^-3 м (степень вспучивания определяется как отношение площади поперечного сечения экструдата к площади выходного отверстия матрицы экструдера).

Способ поясняется следующими примерами.

Пример 1. В качестве исходного сырья используют рисовую крупу и сухую сырную смесь «Чеддер».

Рисовую крупу измельчают, отсеивают через сито № 2 с целью выравнивания гранулометрического состава частиц от 0,32 до 0,63 мм. Затем из крупы выделяют металлические примеси на магнитной колонке. Подготовленную таким образом крупу загружают в смеситель и тщательно смешивают с солевым раствором и сырной смесью в соотношении: крупа рисовая 85% + сырная смесь «Чеддер» 15%. Далее осуществляют обработку смеси на экструдере при температуре продукта перед матрицей 423...433 К и давлении в предматричной зоне экструдера 7,5...8,5 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 «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=423...433 К позволяет достичь давления в предматричной зоне экструдера Р=7,5...8,5 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.

Полученные экструдированные сырные палочки загружают в дражировочный барабан и дражируют солевитаминной добавкой в количестве 3% к массе экструдированных сырных палочек в течение 5 мин. В состав добавки входят продукты с размером частиц не более 0,1 мм.

Пример 2. В качестве исходного сырья используют пшенную крупу и сухую сырную смесь «Чеддер».

Пшенную крупу измельчают, отсеивают через сито № 2 с целью выравнивания гранулометрического состава частиц от 0,32 до 0,63 мм. Затем из крупы выделяют металлические примеси на магнитной колонке. Подготовленную таким образом крупу загружают в смеситель и тщательно смешивают с солевым раствором и сырной смесью в соотношении: пшенная крупа 90% + сырная смесь «Чеддер» 10%. Далее осуществляют обработку смеси на экструдере при температуре продукта перед матрицей 428...438 К и давлении в предматричной зоне экструдера 8,0...9,5 МПа.

Экспериментально установлено, что для данного продукта температура перед матрицей Т=428...438 К позволяет достичь давления в предматричной зоне экструдера Р=8,0...9,5 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.

Полученные экструдированные сырные палочки загружают в дражировочный барабан и дражируют солевитаминной добавкой в количестве 2,5% к массе экструдированных сырных палочек в течение 5 мин. В состав добавки входят продукты с размером частиц не более 0,1 мм.

Пример 3. В качестве исходного сырья используют крупу тритикале и сухую сырную смесь «Чеддер».

Крупу тритикале измельчают, отсеивают через сито № 2 с целью выравнивания гранулометрического состава частиц от 0,32 до 0,63 мм. Затем из крупы выделяют металлические примеси на магнитной колонке. Подготовленную таким образом крупу загружают в смеситель и тщательно смешивают с солевым раствором и сырной смесью в соотношении: крупа тритикале 80% + сырная смесь «Чеддер» 20%. Далее осуществляют обработку смеси на экструдере при температуре продукта перед матрицей 433...443 К и давлении в предматричной зоне экструдера 7,0...7,5 МПа.

Экспериментально установлено, что для данного продукта температура перед матрицей Т=433...443 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.

Полученные экструдированные сырные палочки загружают в дражировочный барабан и дражируют солевитаминной добавкой в количестве 3,5% к массе экструдированных сырных палочек в течение 5 мин. В состав добавки входят продукты с размером частиц не более 0,1 мм.

Согласно результатам исследований, показатели безопасности всех экструдатов 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 (белому с кремовым оттенком - для рисовых, желтому - для пшенных и коричневатому - для тритикалевых), вкусу и аромату (соответствующему исходному сырью с отчетливым сырным 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, растворимость и водоудерживающая способность измельченного экструдата. 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 представлена в табл.

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 рисовой крупе. 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 сухой сырной смеси, характеризующейся высоким содержанием белков, обусловливает почти двукратное увеличение калорийности палочек.

Биологическая ценность взорванных зерновых палочек составила 82% в смеси рисовая крупа + сухая сырная смесь «Чеддер», 86,5 в смеси пшенная крупа + сухая сырная смесь «Чеддер» и 89% в смеси крупа тритикале + сухая сырная смесь «Чеддер».

Таблица
Физико-химические показатели экструдатаНаименование показателейРазмерностьРис + сырная смесьПшено + сырная смесьТритикале + сырная смесьВлажность%6,05,75,9Кислотностьград7,77,67,8Набухаемостьг/г3,83,54,3Растворимость%46,543,742,2Водоудерживающая способностьг/г5,024,764,55Энергетическая ценностькДж/100 г1491,61518,041520,9

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

Соотношение компонентов в «идеальном» продукте, обоснованное Институтом питания Академии медицинских наук РФ, в сравнении с составом полученных экструдатов представлено на фиг.2.

Как видно из примера и вышеизложенного при производстве в способе производства экструдированных сырных зерновых палочек наиболее эффективным является то, что в качестве исходных продуктов используют рисовую, пшенную крупу и крупу тритикале, которые измельчают до размера частиц от 0,32 до 0,63 мм. Затем смешивают с сухой сырной смесью «Чеддер» и солевым раствором и подают в экструдер, где осуществляют обработку при температуре продукта перед матрицей в смеси рисовая крупа + сухая сырная смесь 423...433 К и давлении в предматричной зоне экструдера 7,5...8,5 МПа, в смеси пшенная крупа + сухая сырная смесь при температуре 428...438 К и давлении в предматричной зоне экструдера 8,0...9,0 МПа и в смеси крупа тритикале + сухая сырная смесь при температуре 433...443 и давлении в предматричной зоне экструдера 7,0...7,5 МПа.

Предлагаемый способ по сравнению с базовым позволяет:

- 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 производству экструдированных продуктов. Способ производства экструдированных сырных зерновых палочек включает измельчение, просеивание исходных продуктов, увлажнение, выдерживание в темперирующем бункере и экструдирование. Сухую сырную смесь «Чеддер» в количестве 15% смешивают с измельченным рисом в количестве 85% к массе сырной смеси, размеры частиц которого изменяются в диапазоне 0,32...0,63 мм. Затем продукт увлажняют до 15...18% и осуществляют обработку на экструдере при температуре продукта в предматричной зоне экструдера 423...433 К и давлении 7,5...8,5 МПа. Полученный экструдат дражируется солевитаминной добавкой в количестве 2,5% к массе экструдированных сырных палочек. В другом варианте сухую сырную смесь «Чеддер» в количестве 10% смешивают с измельченным пшеном в количестве 90% к массе сырной смеси, размеры частиц которого изменяются в диапазоне 0,32...0,63 мм, увлажняют до 15...18% и осуществляют обработку на экструдере при температуре продукта в предматричной зоне экструдера 428...438 К и давлении 8,0...9,5 МПа, полученный экструдат дражируется солевитаминной добавкой в количестве 3% к массе экструдированных сырных палочек. В третьем варианте сухую сырную смесь «Чеддер» в количестве 20% смешивают с измельченным тритикале в количестве 80% к массе сырной смеси, размеры частиц которого изменяются в диапазоне 0,32...0,63 мм, увлажняют до 15...18% и осуществляют обработку на экструдере при температуре продукта в предматричной зоне экструдера 433...443 К и давлении 7,0...7.5 МПа, полученный экструдат дражируется солевитаминной добавкой в количестве 3,5% к массе экструдированных сырных палочек. Изобретение позволяет использовать в качестве исходных компонентов широко распространенные и недорогие виды сырья с нестабильными свойствами. 3 н.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.

1. Способ производства экструдированных сырных зерновых палочек, включающий измельчение, просеивание исходных продуктов, увлажнение, выдерживание в темперирующем бункере, экструдирование, отличающийся тем, что сухую сырную смесь «Чеддер» в количестве 15% смешивают с измельченным рисом в количестве 85% к массе сырной смеси, размеры частиц которого изменяются в диапазоне 0,32...0,63 мм, увлажняют до 15...18% и осуществляют обработку на экструдере при температуре продукта в предматричной зоне экструдера 423...433 К и давлении 7,5...8,5 МПа, полученный экструдат дражируется солевитаминной добавкой в количестве 2,5% к массе экструдированных сырных палочек.2. Способ производства экструдированных сырных зерновых палочек, включающий измельчение, просеивание исходных продуктов, увлажнение, выдерживание в темперирующем бункере, экструдирование, отличающийся тем, что сухую сырную смесь «Чеддер» в количестве 10% смешивают с измельченным пшеном в количестве 90% к массе сырной смеси, размеры частиц которого изменяются в диапазоне 0,32...0,63 мм, увлажняют до 15...18% и осуществляют обработку на экструдере при температуре продукта в предматричной зоне экструдера 428...438 К и давлении 8,0...9,5 МПа, полученный экструдат дражируется солевитаминной добавкой в количестве 3% к массе экструдированных сырных палочек.3. Способ производства экструдированных сырных зерновых палочек, включающий измельчение, просеивание исходных продуктов, увлажнение, выдерживание в темперирующем бункере, экструдирование, отличающийся тем, что сухую сырную смесь «Чеддер» в количестве 20% смешивают с измельченным тритикале в количестве 80% к массе сырной смеси, размеры частиц которого изменяются в диапазоне 0,32...0,63 мм, увлажняют до 15...18% и осуществляют обработку на экструдере при температуре продукта в предматричной зоне экструдера 433...443 К и давлении 7,0...7,5 МПа, полученный экструдат дражируется солевитаминной добавкой в количестве 3,5% к массе экструдированных сырных палочек.