СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЭКСТРУДИРОВАННОЙ КОМБИНИРОВАННОЙ ДОБАВКИ ИЗ АМАРАНТА Российский патент 2024 года по МПК A21D13/00 

Изобретение относится к пищевой и комбикормовой промышленности, в частности к способам производства экструдированных продуктов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ производства чечевичных палочек (Пат. № 2265334, МПК⁷ А 21 D 13/00; А 23 Р 1/12. Способ производства чечевичных палочек / Остриков А.Н., Платов К.В. № 2004116610/13, Заявл. 31.05.2004, Опубл. 10.12.2005, Б.И. № 34.), включающем просеивание исходных продуктов, увлажнение, выдерживание в бункере, экструдирование, в качестве исходных продуктов используют чечевицу, предварительно измельченную до размера частиц 0,16 - 0,63 мм, смешивают ее с подсолнечным шротом, измельченным до размера частиц 0,16 - 0,63 мм и рисовой крупой, измельченным также до размера частиц 0,16 - 0,63 мм, в соотношении % масс: чечевица - 42,0 - 44,0 %, подсолнечный шрот - 9,6 - 13,1 %, рисовая крупа - 44,6 - 47,4 %, увлажняют полученную смесь до 20-25 % и осуществляют ее обработку на шнековом экструдере при температуре продукта перед матрицей 373 - 393 К, частоте вращения шнека 1 - 2 с^-1 и давлении в предматричной зоне экструдера 6 - 10 МПа..

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

Техническая задача изобретения - получение экструдированной комбинированной добавки из амаранта высокого качества, сбалансированной по составу, повышение ее пищевой и биологической ценности, расширение ассортимента выпускаемых продуктов за счет использования при их производстве экструдированной комбинированной добавки из амаранта.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе производства экструдированной комбинированной добавки из амаранта, включающий просеивание зерен амаранта, увлажнение, экструдирование, новым является то, что в начале зерна амаранта подвергают шелушению для очистки от жесткой оболочки, затем обжаривают при температуре 200°С в течение 20 с и просеивают на сите с размером круглых отверстий 0,8 мм, далее смешивают целые обжаренные и взорванные зерна амаранта в пропорции 1 : 2, подвергают влаготепловой обработке паром под давлением 0,25 МПа в течение 4 мин до влажности 22-24 % и осуществляют обработку полученной смеси в четырехзонном шнековом экструдере при температуре продукта: в I зоне - 38°С, в II зоне - 99-100°С, в III зоне - 175°С, в IV зоне - 205°С, частоте вращения шнека - 33,9 с^-1 и давлении в предматричной зоне экструдера - 0,35 МПа, на полученные экструдированные палочки при перемешивании в вакууме наносят методом распыления белково-витаминно-липидный комплекс.

Технический результат изобретения заключается в получении экструдированной комбинированной добавки из амаранта, сбалансированной по химическому составу, с высокой пищевой и биологической ценностью при соблюдении рациональных параметров процесса.

Способ производства экструдированной комбинированной добавки из амаранта осуществляется следующим образом. В качестве исходного сырья использовали амарант (ГОСТ 28636-90. Семена малораспространенных кормовых культур - амарант аргентинский (щирица), амарант белый; амарант кровяной (багряный, метельчатый), а также сорта «Гигант» и «Воронежский».

В начале зерна амаранта подвергают шелушению для очистки от жесткой плодовой оболочки, которая практически полностью состоит из неперевариваемой человеком клетчатки - она просто не усваивается ввиду чрезмерной жесткости, поэтому зерно никаких полезных свойств не теряет. В результате шелушения с ядра удаляются семенные оболочки, алейроновый слой и зародыши, при этом оболочка составляет от 5,6 до 7,6 %, а смесь оболочки с зародышами от 7,3 до 7,9 %.

Зерна амаранта подвергают обжариванию при температуре 200°С в течение 20 с.

Обжаривание зерен амаранта при температурах свыше 200°С, например, при 220°С приведет к существенному ухудшению белково-углеводного комплекса (образованию меланоидинов и т.п.), и наоборот обжаривание зерен амаранта при температурах ниже 200°С, например, при 180°С не приведет к нужной степени денатурации белков и клейстеризации крахмала.

Обжаривание зерен амаранта в течение менее 20 с, например, при 15 с оказывается недостаточным для изменения белково-углеводного комплекса, и наоборот, обжаривание зерен амаранта в течение более 20 с, например, в течение 25 с приведет к терморазложению ценных питательных веществ.

После обжаривания зерна амаранта просеивают на сите с размером круглых отверстий 0,8 мм, разделяя их на две фракции: обжаренные цельные зерна амаранта и вспученные (взорванные) зерна амаранта (крупку).

Затем целые обжаренные и взорванные зерна амаранта (крупка) смешивают в пропорции 1 : 2. При обосновании выбора пропорции компонентов 1 : 2 учитывали ряд факторов: необходимость получения качественных экструдированных амарантных палочек, сбалансированных по составу; повышение их пищевой и биологической ценности; достижение высоких органолептических показателей: приятного вкуса и аромата, хорошей консистенции.

После смешивания полученную смесь подвергают влаготепловой обработке паром под давлением 0,25 МПа в течение 4 мин до влажности 22-24 %.

Экспериментально установлено, что только обработка смеси паром под давлением 0,25 МПа в течение 4 мин позволит добиться достижения влажности 22-24 %. Обработка амарантовой смеси паром при повышенном давлении, например 0,3 МПа, как и обработка в течение свыше 4 мин, например 5 мин приводит к чрезмерному переувлажнению зерен амаранта, например 26 %, что затрудняет их дальнейшее экструдирование.

Обработка амарантовой смеси паром при пониженном давлении, например 0,15 МПа, как и обработка в течение менее 4 мин, например 3 мин приводит к недостаточному увлажнению зерен амаранта, например 18 %, что делает невозможным их дальнейшее экструдирование из-за недостатка влаги.

Необходимость увлажнения смеси (до 22-24 %) обусловлена следующими соображениями. Доказано, что расширение продукта на выходе из отверстий матрицы непосредственно является следствием физических свойств воды [Остриков, А.Н. Экструзия в пищевой технологии / А.Н. Остриков, О.В. Абрамов, А.С. Рудометкин. - СП.б : ГИОРД, 2004. - 288 с]. При таких термических условиях (изменение температуры в экструдере может быть в пределах 403 - 573 К) и под очень большим давлением вода существует только в жидком состоянии. Когда пластифицированный материал выходит из матрицы и достигает атмосферного давления, вода из состояния перегретой жидкости мгновенно превращается в пар, выделяя значительное количество энергии. Под действием давления пара в продукте образуются поры, а оставшиеся целыми крахмальные зерна разрываются. Если влаги в смеси было менее 20 %, то ее оказывалось недостаточно и продукт на выходе из экструдера не расширялся. И, наоборот, если влаги в продукте было более 25 %, это также приводило к снижению степени расширения, так как при этом формируется более плотная структура продукта с грубой консистенцией. Причина этих изменений заключается в том, что при увеличении влажности повышается пластичность массы, а это обуславливает снижение механических напряжений в экструдате. Следовательно, количество теплоты, выделяемой в результате работы сил вязкого трения, оказывалось недостаточно для получения вспученной структуры.

После этого смесь амаранта с влажностью 22-24 % подвергают обработке в четырехзонном шнековом экструдере при температуре продукта: в I зоне - 38°С, в II зоне - 99-100°С, в III зоне - 175°С, в IV зоне - 205°С, частоте вращения шнека - 33,9 с^-1 и давлении в предматричной зоне экструдера - 0,35 МПа.

Перерабатываемая зерновая смесь целых обжаренных и взорванных зерен амаранта (крупки) через загрузочный патрубок поступает в рабочую камеру, где перемещается шнеком при частоте вращения 33,9 с^-1 к матрице.

По мере продвижения целых обжаренных и взорванных зерен амаранта (крупки) в I зоне смешения смесь амаранта частично перемешивается и нагревается за счет эффекта диссипации (преобразование механической энергии движущегося зерновой смеси в тепловую за счет сил трения за счет трения между частицами продукта и витками шнека) до 38°С, в II зоне сжатия происходит скачкообразное увеличение давления и продукт уплотняется вследствие уменьшения размеров винтового канала, нагреваясь при этом до 99-100°С. В III зоне гомогенизации происходит превращение размягченных зерен в однородный расплав за счет возрастания давления. Давление расплава амарантовой смеси в этой зоне достигает необходимого значения, при этом обеспечивается окончательное расплавление мелких включений и образуется расплав однородный по структуре при температуре нагрева расплава до 175°С.

В IV (предматричной) зоне стабилизации происходит выравнивание давления до 0,35 МПа и температуры расплава до 205°C. Затем он выдавливается через выходное отверстие в матрице.

После выхода амарантного расплава из матрицы в результате резкого перепада температуры и давления происходит мгновенное испарение влаги, аккумулированная продуктом энергия высвобождается со скоростью, примерно равной скорости взрыва, что приводит к образованию пористой структуры и увеличению объема экструдата (расширению). При этом в результате «взрыва» продукта (или «декомпрессионного шока») происходят глубокие преобразования его структуры: разрыв клеточных стенок, деструкция, гидролиз [Остриков, А.Н. Экструзия в пищевой технологии / А.Н. Остриков, О.В. Абрамов, А.С. Рудометкин. - СП.б : ГИОРД, 2004. - 288 с.].

Полученные экструдированные амарантные палочки, отличительной особенностью которых является высокая доля белка (до 16,47 %), жира (до 5,62 %), высокий уровень обменной энергии при использовании ее в качестве добавки в комбикорм для сельскохозяйственной птицы, свиней, крупного рогатого скота (КРС) (таблица).

Таблица - Химический состав исходного амаранта и экструдированных амарантных палочек Наименование показателей, единицы измерения Значения показателей Нормативная документация на методы испытания Исходный амарант Экструдированная смесь обжаренного амаранта и крупки Массовая доля влаги, % 11,29 7,8 ГОСТ 31640 Массовая доля сырого протеина, % 15,56 16,47 ГОСТ 32044.1 Массовая доля сырого жира, % 6,7 5,62 ГОСТ 32905 Массовая доля сырой клетчатки, % 6,3-7,4 6,7 ГОСТ 31675 Массовая доля сырой золы, % 2,88 2,68 ГОСТ 32933 Массовая доля кальция, % 0,16 0,51 ГОСТ 32904 Массовая доля фосфора, % 0,46 0,38 ГОСТ 26657 Массовая доля углеводов, % 66,7 18,23 ГОСТ 26176 Обменная энергия:
- птица ккал/100 г
- свиньи ккал/100 г
- КРС ккал/100 г -
-
- 343,95
13,35
12,05 ВНИТИП
ВИЖ

Затем на полученные экструдированные амарантные палочки при перемешивании в вакууме (под давление 0,02-0,03 МПа) наносят методом распыления белково-витаминно-липидный комплекс, получая в результате экструдированную комбинированную добавку из амаранта, сбалансированную по химическому составу, с высокой пищевой и биологической ценностью.

Способ поясняется следующим примером.

Пример. В начале зерна амаранта подвергают шелушению для очистки от жесткой плодовой оболочки, которая практически полностью состоит из неперевариваемой человеком клетчатки.

Затем зерна амаранта подвергают обжариванию при температуре 200°С в течение 20 с.

После обжаривания зерна амаранта просеивают на сите с размером круглых отверстий 0,8 мм, разделяя их на две фракции: обжаренные цельные зерна амаранта и вспученные (взорванные) зерна амаранта (крупку).

Затем целые обжаренные и взорванные зерна амаранта (крупка) смешивают в пропорции 1 : 2, после чего полученную смесь подвергают влаготепловой обработке паром под давлением 0,25 МПа в течение 4 мин до влажности 22-24 %.

После этого смесь амаранта с влажностью 22-24 % подвергают обработке в четырехзонном шнековом экструдере при температуре продукта: в I зоне - 38°С, в II зоне - 99-100°С, в III зоне - 175°С, в IV зоне - 205°С, частоте вращения шнека - 33,9 с^-1 и давлении в предматричной зоне экструдера - 0,35 МПа.

Перерабатываемая зерновая смесь целых обжаренных и взорванных зерен амаранта (крупки) через загрузочный патрубок поступает в рабочую камеру, где перемещается шнеком при частоте вращения 33,9 с^-1 к матрице.

По мере продвижения целых обжаренных и взорванных зерен амаранта (крупки) в I зоне смешения смесь амаранта частично перемешивается и нагревается за счет эффекта диссипации (преобразование механической энергии движущегося зерновой смеси в тепловую за счет сил трения за счет трения между частицами продукта и витками шнека) до 38°С, в II зоне сжатия происходит скачкообразное увеличение давления и продукт уплотняется вследствие уменьшения размеров винтового канала, нагреваясь при этом до 99-100°С. В III зоне гомогенизации происходит превращение размягченных зерен в однородный расплав за счет возрастания давления. Давление расплава амарантовой смеси в этой зоне достигает необходимого значения, при этом обеспечивается окончательное расплавление мелких включений и образуется расплав однородный по структуре при температуре нагрева расплава до 175°С.

В IV (предматричной) зоне стабилизации происходит выравнивание давления до 0,35 МПа и температуры расплава до 205°C. Затем он выдавливается через выходное отверстие в матрице.

После выхода амарантного расплава из матрицы в результате резкого перепада температуры и давления происходит мгновенное испарение влаги, аккумулированная продуктом энергия высвобождается со скоростью, примерно равной скорости взрыва, что приводит к образованию пористой структуры и увеличению объема экструдата (расширению).

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, что основные компоненты (углеводы, белки, жиры, витамины и др.) амаранта 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.

Экспериментально установлено, именно частота вращения шнека 33,9 с^-1 позволяет достичь давления в предматричной зоне экструдера 0,35 МПа, что как раз и обеспечивает достижение температуры продукта перед матрицей 205°С. В этом диапазоне температур происходят полные и глубокие физико-химические изменения белков, углеводов и других компонентов амаранта, придающие им свойства, наиболее приемлемые для полного усваивания человеческим организмом.

Полученные амарантные палочки были исследованы по комплексу показателей, характеризующих потребительские свойства, пищевую и энергетическую ценность готового изделия. Экструдированные хрустящие амарантных палочки анализировали по органолептическим показателям, влажности и кислотности по ГОСТ 9846-88.

Органолептические показатели: получен продукт в виде прямых или изогнутых коротких палочек округлого поперечного сечения, с шероховатой поверхностью и развитой пористостью. По светло-серому цвету, вкусу и аромату (соответствующему исходному виду сырья) экструдат имеет удовлетворительные потребительские данные.

Для оценки качественных характеристик амарантных палочек были исследованы следующие их физико-химические свойства: набухаемость (водопоглотительная способность), растворимость и водоудерживающая способность. Эти важные показатели, демонстрирующие возможность экструдата связывать воду и растворяться в ней, характеризуют его углеводный состав, а также потребительские свойства и частично усвояемость продукта.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволит:

- получать экструдированные амарантные палочки с хорошими потребительскими свойствами и высокой биологической и пищевой ценностью;

- получении экструдированной комбинированной добавки из амаранта, сбалансированной по химическому составу, с высокой пищевой и биологической ценностью;

- расширить ассортимент выпускаемых продуктов за счет использования при их производстве экструдированной комбинированной добавки из амаранта.

Изобретение относится к пищевой и комбикормовой промышленности. Предложен способ производства экструдированной комбинированной добавки из амаранта, согласно которому зерна амаранта подвергают шелушению, обжариванию и просеиванию на сите. Затем смешивают целые обжаренные и взорванные зерна амаранта и подвергают их влаготепловой обработке паром под давлением. Проводят обработку полученной смеси в четырехзонном шнековом экструдере при температуре продукта: в I зоне – 38°С, во II зоне – 99-100°С, в III зоне – 175°С, в IV зоне – 205°С. На полученные экструдированные палочки при перемешивании в вакууме наносят методом распыления белково-витаминно-липидный комплекс. Изобретение обеспечивает получение экструдированной комбинированной добавки из амаранта, сбалансированной по составу, повышение ее пищевой и биологической ценности. 1 табл.

Способ производства экструдированной комбинированной добавки из амаранта, включающий просеивание зерен амаранта, увлажнение, экструдирование, отличающийся тем, что вначале зерна амаранта подвергают шелушению для очистки от жесткой оболочки, затем обжаривают при температуре 200°С в течение 20 с и просеивают на сите с размером круглых отверстий 0,8 мм, далее смешивают целые обжаренные и взорванные зерна амаранта в пропорции 1:2, подвергают влаготепловой обработке паром под давлением 0,25 МПа в течение 4 мин до влажности 22-24% и осуществляют обработку полученной смеси в четырехзонном шнековом экструдере при температуре продукта: в I зоне – 38°С, во II зоне – 99-100°С, в III зоне – 175°С, в IV зоне – 205°С, частоте вращения шнека – 33,9 с^-1 и давлении в предматричной зоне экструдера – 0,35 МПа, на полученные экструдированные палочки при перемешивании в вакууме наносят методом распыления белково-витаминно-липидный комплекс.