Способ обработки рисовой крупы Российский патент 2024 года по МПК A23L7/10 A23L3/32 A23B9/06 

Предлагаемое изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к варке круп, и может быть использовано при производстве каш из круп, в общественном питании.

Широко известны классические рецептуры и технология производства каш на воде, на молоке, на смеси молока и воды.

По консистенции каши делятся на жидкие, вязкие и рассыпчатые, в зависимости от соотношения количества крупы и жидкости, используемые при варке.

Классическая технология варки круп заключается в просеивании, перебирании, промывании крупы и варки основным способом.

Известен способ обработки продуктов (см. RU №2535625, А23В 9/06, В82В 3/00, опубл. 20.12.2014, Бюл. №35), предусматривающий воздействие на продукт холодным плазменным излучением при напряжении 3 кВ, частоте 10 Гц с расходом газа 0,6 л/мин в процессе перемещения продукта с изменением его ориентации относительно источника излучения. Для осуществления способа предусмотрено устройство, содержащее узел загрузки, источник излучения, транспортер или полый барабан с приводом, выполненные с возможностью изменения ориентации продукта относительно источника излучения, и узел выгрузки. В качестве источника излучения применена система плазмотронов, размещенная параллельными рядами на раме, установленная после узла загрузки над транспортером или внутри барабана. В другом варианте устройство в качестве источников излучения включает, по меньшей мере, четыре плазмотрона и не менее шести лазеров. Для изменения ориентации продукта над транспортером установлено не менее трех манипуляторов, расположенных между источниками плазменного и лазерного излучений. Известный способ обеспечивает эффективное обеззараживание продуктов.

Недостатком известного способа является применение плазматронов. Несмотря на увеличение их количества не удается обеспечить требуемую генерацию объемной однородной плазмы на обширной поверхности обеззараживаемых продуктов, тем самым снижается эффективность процесса и существенно растет энергопотребление. В целом конструкция устройства становится материалоемкой.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ обработки коричневого риса, заключающийся в обработке холодной плазмой низкого давления (см. статью R. Thiramdas et al. / Innovative Food Science and Emerging Technologies 37, 2016), при котором было замечено сокращение времени варки крупы на 28% после применения воздушной плазмы, что является показателем экономии энергии. Количество поглощения воды обработанными плазмой образцами увеличилось на 7,2%. В этом случае сокращение времени приготовления объясняется за счет увеличения гидрофильности рисовых зерен. Отличительной особенностью данного способа является использование в качестве объекта исследования коричневого риса, получаемого при обработке зерна, в ходе которой удаляется кожура, но при этом сохраняется отрубная оболочка. В Российской Федерации данный вид риса менее распространен, т.к. внешне менее привлекателен и имеет специфический привкус и более жесткую текстуру.

Недостатком вышеупомянутого способа является использование вакуума при обработке риса холодной плазмой низкого давления, что является более сложной и продолжительной технологией обработки крупы, что приводит к повышению стоимости готового продукта.

Техническим результатом заявляемого изобретения является высокое водопоглощение (23-38%), которое приводит к сокращению времени варки крупы на 17-25%, и как следствие снижает энергозатраты при производстве блюд из круп.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе обработки крупы, предусматривающем обработку низкотемпературной неравновесной плазмой, согласно изобретению, обработку рисовой крупы проводят в аргоне при атмосферном давлении с током разряда 200-400 мкА, при использовании источника аргоновой плазмы на основе тлеющего разряда атмосферного давления, создаваемого в электродной конструкции со штыревыми катодами и плоским металлическим анодом, на котором располагают рисовую крупу, при подаче постоянного электрического напряжения до 10 кВ, при этом межэлектродное расстояние составляет 20-30 мм, продолжительность обработки 1-3 мин.

Существенным признаком заявляемого способа является обработка рисовой крупы низкотемпературной газоразрядной аргоновой плазмой при атмосферном давлении в течение 1-3 минут. При такой обработке происходит изменение в морфологии слоя зерна, что приводит к увеличению его гидрофильности.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ обработки предусматривает использование риса без отрубной оболочки (белый шлифованный рис), что способствует максимальному проникновению низкотемпературной газоразрядной аргоновой плазмы при атмосферном давлении и приводит к повышению водопоглощения до 38%. У прототипа предусматривается обработка холодной плазмой низкого давления бурого риса (с отрубной оболочкой), водовпитывание увеличилось только 7,2%. Это объясняется тем, что плазма направлена на разрушение морфологии оболочки, а не зерна риса.

Для осуществления заявляемого способа обработки рисовой крупы используют газоразрядное устройство, описанное в RU 2705791 C1, Н05Н 1/24, A61L 2/14, А61В 18/04, опубл. 12.11.2019. Известная установка используется для генерации объемной неравновесной (холодной) аргоновой плазмы на основе тлеющего разряда атмосферного давления с электродной конфигурацией многоострийный катод - плоский анод.

Для определения водопоглощения риса отбирали пять партий по 10 рисовых зерен на одно измерение. Измеряли начальную массу партии мо и массу м после выдержки в дистиллированной воде комнатной температуры от 30 до 180 мин. Перед взвешиванием излишки воды с поверхности рисовых зерен удаляли бумажной салфеткой. Водопоглощение рассчитывали по формуле:

По полученным пяти величинам водопоглощения определяли среднее его значение и среднюю погрешность. Результаты исследований представлены в таблице 1 и на фиг.1-2. За контроль взят необработанный рис.

Как видно из таблицы 1, водовпитывание испытуемых партий риса по сравнению с контролем возрастает практически на 30% при выдержке в дистиллированной воде в течение 30 мин, на 11% - 60 мин и на 5% - при 120-180 мин.

Наблюдаемое быстрое уменьшение контактного угла для обработанных образцов рисовых зерен связано с увеличением поглощения воды из-за увеличения гидрофильности и шероховатости поверхности зерна (см. фиг. 1).

На фиг. 2а видно, что поверхность необработанного рисового зерна представляет нормальную зернистую структуру без каких-либо заметных изменений в морфологии слоя. После холодно-плазменной обработки (см. фиг. 2б) на поверхности зерен наблюдаются трещины и впадины, образование отверстий, через которые вода может проникать внутрь зерна, в результате увеличивается шероховатость и гидрофильность поверхности зерна.

Плазменная обработка изменяет естественную морфологию поверхности рисовых зерен, что приводит к улучшению кулинарных и текстурных параметров, при этом время варки риса сокращается по сравнению с необработанным рисом.

Отработка времени варки рисовой крупы обработанной аргоновой плазмой при установленных условиях представлена на фиг. 3.

Как видно из фиг. 3 продолжительность варки рисовой крупы в сравнении с контрольными образцами для каш разной консистенции значительно сокращается. Продолжительность варки опытного образца рисовой рассыпчатой каши составляет 15 мин, рисовой вязкой каши 20 мин, рисовой жидкой каши 25 мин. Обработка круп холодной аргоновой плазмой позволяет сократить время варки на 5 мин по сравнению с традиционной технологией.

Заявляемый способ обработки рисовой крупы осуществляется следующим образом.

Технологический процесс начинают с подготовки рисовой крупы: крупу просеивают, перебирают, промывают от мучели и высушивают. Затем крупу обрабатывают низкотемпературной неравновесной аргоновой плазмой с током разряда 200-400 мкА, межэлектродное расстояние составляет 20-30 мм, продолжительность обработки 1-3 мин. Для плазменной обработки крупы используют источник объемной холодной аргоновой плазмы на основе тлеющего разряда атмосферного давления (TPАД) (см. статью Семенов А.П., Балданов Б.Б., Ранжуров Ц.В. // Приборы и техника эксперимента. 2020. №2, патент RU 2705791 С1). Тлеющий разряд создается в специальной электродной конструкции с штыревыми катодами и плоским металлическим анодом, на котором располагают объект (рисовую крупу). Плоский анод представляет собой металлическую пластину. Параллельно аноду (на расстоянии 30 мм) установлено катодное плато, на котором закреплены штыревые катоды и ориентированы перпендикулярно плоскости анода. Фактическое расстояние от анода до объекта варьируется в пределах 20-25 мм. Диаметр штырей 1,5 мм. Радиус закругления остриев торцевых срезов штыревых катодов составлял 50 мкм. Для стабильного зажигания и устойчивого горения тлеющего разряда каждый штыревой катод нагружается регулируемым в диапазоне 1-9 МОм балластным сопротивлением. Устойчивость разряда относительно перехода отрицательной короны в искровой пробой разрядного промежутка достигается слабой прокачкой аргона через разрядный промежуток. Аргон продувался перпендикулярно катодным штырям и направлению электрического тока (200-400 мкА) пробиваемого промежутка. Устройство работает следующим образом. При атмосферном давлении в разрядном промежутке продольно плоскости анода и перпендикулярно штыревым катодам прокачивают аргон. На разрядный промежуток (протяженность разрядного промежутка 1-2 см) подается от источника питания постоянное электрическое напряжение до 10 кВ. Подачей постоянного напряжения возбуждается характерная форма стационарного разряда типа тлеющего, на который накладываются слаботочные стримерные разряды, что позволяет получить однородную плазму на всей площади анода. Характер протекания тока в плазменном канале представляет собой установившийся режим периодичных импульсов тока 200-400 мкА. Зерна рисовой крупы равномерно распределялись по поверхности плоского анода. Затем крупу варят основным способом, количество жидкости и продолжительность варки зависит от необходимой консистенции готовой каши.

Для определения продолжительности варки каш различной консистенции из рисовой крупы брали партии риса массой 100 г обработанные низкотемпературной аргоновой плазмой в течение 1, 2, 3, 4, 5 мин. Варку проводили при температуре 90-95°С до полной готовности. Зависимость времени варки каш от времени плазменной обработки рисовой крупы представлена на фиг. 4, 5, 6. Плазменная обработка рисовой крупы в ТРАД представлена на фиг. 7.

Как видно на фиг. 4, 5, 6, продолжительность варки каш различной консистенции уменьшается при 1, 2, 3-минутной плазменной обработке рисовой крупы. Обработка крупы низкотемпературной аргоновой плазмой свыше 3 мин не уменьшает время варки каш.

Таким образом, оптимальным периодом обработки аргоновой плазмой рисовой крупы является 1-3 минуты.

Предлагаемый способ обработки рисовой крупы поясняется примерами.

Пример 1

Рисовую крупу перебирают, промывают, обсушивают на воздухе в течение 3 мин, обрабатывают низкотемпературной аргоновой плазмой при атмосферном давлении с током разряда 400 мкА, межэлектродное расстояние составляет 20 мм, продолжительность обработки 3 мин. Варят основным способом согласно таблице 2 в течение 15 мин для рассыпчатых каш (см. фиг. 4).

Пример 2

Рисовую крупу перебирают, промывают, обсушивают на воздухе в течение 3 мин, обрабатывают низкотемпературной неравновесной аргоновой плазмой при атмосферном давлении с током разряда 300 мкА, межэлектродное расстояние составляет 25 мм, продолжительность обработки 3 мин, варят основным способом согласно таблице 3 в течение 20 мин для вязких каш (см. фиг. 5).

Пример 3

Рисовую крупу перебирают, промывают, обсушивают на воздухе в течение 3 мин, обрабатывают низкотемпературной аргоновой плазмой с током разряда 200 мкА, расстояние от сопла генератора до поверхности крупы составляет 30 мм, продолжительность обработки 3 мин. Варят основным способом согласно таблице 4 в течение 25 мин для жидких каш (см. фиг. 6).

На фиг. 4, 5, 6 показана зависимость продолжительность варки каш от длительности плазменной обработки рисовой крупы в течение 1-3 мин.

Для всех образцов были изучены органолептические характеристики, представленные в таблице 5.

Изучение органолептических показателей показали, что обработка крупы низкотемпературной неравновесной аргоновой плазмой атмосферного давления не влияет на вкус, запах и цвет готовых каш. Консистенция рассыпчатой рисовой каши не значительно отличается от контрольных образцов, некоторые зерна более разварены. Анализируя данные, можно сказать, что все показатели находятся на достаточно высоком уровне и практически не отличаются от контрольных образцов.

Предлагаемый способ варки рисовой крупы по сравнению с классической технологией имеет следующие преимущества:

- сокращение времени варки на 17-25%;

- энергосберегающая технология производства блюд из круп.

Предлагаемый способ обработки рисовой крупы может быть использован при производстве блюд из круп в общественном питании.

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано при производстве круп и в общественном питании. Предложен способ обработки рисовой крупы, предусматривающий обработку низкотемпературной неравновесной плазмой, при этом обработку рисовой крупы проводят в аргоне при атмосферном давлении с током 200-400 мкА, при использовании источника аргоновой плазмы на основе тлеющего разряда атмосферного давления, создаваемого в электродной конструкции со штыревыми катодами и плоским металлическим анодом, на котором располагают рисовую крупу, при подаче постоянного электрического напряжения до 10 кВ, при этом межэлектродное расстояние составляет 20-30 мм, продолжительность обработки 1-3 мин. Изобретение обеспечивает высокое водопоглощение (23-38%) рисовой крупы, которое приводит к сокращению времени варки крупы на 17-25% и как следствие снижает энергозатраты при производстве блюд из рисовой крупы. 7 ил., 5 табл., 3 пр.

Способ обработки рисовой крупы, предусматривающий обработку низкотемпературной неравновесной плазмой, отличающийся тем, что обработку рисовой крупы проводят в аргоне при атмосферном давлении с током 200-400 мкА, при использовании источника аргоновой плазмы на основе тлеющего разряда атмосферного давления, создаваемого в электродной конструкции со штыревыми катодами и плоским металлическим анодом, на котором располагают рисовую крупу, при подаче постоянного электрического напряжения до 10 кВ, при этом межэлектродное расстояние составляет 20-30 мм, продолжительность обработки 1-3 мин.