Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современный взгляд на проблему повышения пищевой ценности продуктов питания 10
1.1. Некоторые аспекты повышения пищевой ценности продуктов питания 10
1.2. Бобовые культуры в технологии пищевых продуктов 17
1.3. Нут - перспективный источник пищевого белка 22
1.3.1. Ресурсы нута и обоснование целесообразности его применения с экономической точки зрения 22
1.3.2. Физиологические особенности семян нута и анализ их химического состава 27
1.3.3. Продукты переработки семян нута в технологии хлебобулочных изделий 37
1.4. Производство и применение заквасок для хлебобулочных изделий из пшеничной муки 39
1.5. Биологически активированные семена бобовых в технологии хлеба 44
Заключение 45
Глава 2. Методы и материалы исследований 47
2.1. Характеристика объектов исследований 47
2.2. Схема экспериментальных исследований 48
2.3. Методы исследований 50
2.4. Методы оценки качества полуфабрикатов и готовых изделий... 54
2.5. Теоретические основы компьютерного моделирования обработки семя нута 56
Глава 3. Нутовая мука и полуфабрикаты из нее в технологии хлеба 58
3.1. Изучение химического состава и технологических свойств нутовой муки 58
3.2. Разработка технологии хлеба с применением нутовой муки чечевичной сыворотки 63
3.3. Разработка технологии хлеба на закваске с заваркой из нутовой муки 69
3.3.1. Получение закваски из нутовой муки без внесения специальной микрофлоры 69
3.3.2. Разработка способа приготовления теста с применением закваски с заваркой из нутовой муки 73
3.3.3. Изучение влияния закваски с заваркой из нутовой муки на качество готовых изделий 76
Глава 4. Получение и применение в технологии хлебобулочных изделий обработанных семян нута 80
4.1. Разработка технологических приемов по снижению активности ингибиторов трипсина 80
4.2. Выбор параметров снижения массовой доли олигосахаридов... 87
4.2.1. Идентификация олигосахаридов семян нута 87
4.2.2. Определение рациональных параметров снижения содержания олигосахаридов в семенах нута 90
4.3. Разработка технологии хлебобулочных изделий с обработанными семенами нута 93
4.3.1. Получение и характеристика «нутового пюре» 93
4.3.2. Выбор способа приготовления теста с «нутовым пюре» и изучение его влияния на биотехнологические характеристики теста 95
4.3.3. Влияние «нутового пюре» на качество готовых изделий 99
Глава 5. Разработка технологии хлеба на основе биологически активированных семян нута 104
5.1. Исследование активности ферментов семян нута в процессе проращивания 104
5.2. Определение химического состава семян нута при проращивании 107
5.3. Приготовление теста с проращенными семенами нута 111
5.3.1. Обоснование роли проращенных семян нута в нутово-дрожжевом полуфабрикате 111
5.3.2. Изучение состава и свойств нутово-дрожжевого полуфабриката 116
5.3.3. Изучение влияния нутово-дрожжевого полуфабриката на биотехнологические свойства теста и качество готовых изделий 118
Расчет экономической эффективности 125
Основные выводы и результаты 127
Библиографический список 129
Приложения 144
- Ресурсы нута и обоснование целесообразности его применения с экономической точки зрения
- Теоретические основы компьютерного моделирования обработки семя нута
- Разработка технологии хлеба на закваске с заваркой из нутовой муки
- Определение рациональных параметров снижения содержания олигосахаридов в семенах нута
Введение к работе
Актуальность работы. Потребление хлебобулочных изделий населением России неизменно увеличивается. Однако, они, как самый доступный вид продовольствия, характеризуются пониженной биологической ценностью. Для повышения этого показателя существует ряд технологических приемов, одним из которых является улучшение состава готового продукта путем применения биологически ценного растительного сырья, в частности, продуктов переработки нута.
Бобовая культура нут, благодаря хорошей урожайности, устойчивости к сельскохозяйственным заболеваниям, значительному содержанию белка с высоким аминокислотным скором по лимитирующей аминокислоте лизину, по сравнению с зерновыми культурами, является весьма ценной для пищевой отрасли. О целесообразности ее использования на пищевые цели свидетельствуют научные труды Л.В. Антиповой, Л.В. Капрельянца, Н.Н. Липатова, Л.Н. Любарского, А.А. Покровского, Мс. Watters К., Ullia J., Velencia М., Salunkhe D. и др. Продукты переработки нута обладают технологическими и функциональными свойствами не характерными для сырья хлебопекарного производства. Поэтому необходимы научные и практические исследования по созданию технологий, позволяющих получить новую продукцию с показателями качества, удовлетворяющими потребителя. Применение таких продуктов позволит расширить сырьевую базу хлебопекарной отрасли, увеличить ассортимент хлебобулочных изделий, повысить их биологическую ценность.
Работа выполнена в рамках НИР кафедры технологии хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств Воронежской государственной технологической академии «Создание и совершенствование ресурсосберегающих технологий при переработке сельскохозяйственного растительного сырья» (№ г.р. 01970008815, 2002-2005 гг.), в рамках НТП Минобразования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» по теме 204.01.01.024 «Создание высокоэффективных технологий производства хлебобулочных изделий с использованием биологически активных добавок» (подпрограмма «Технологии живых систем») (2003-2004 гг.).
Цель диссертационной работы: применение семян нута и продуктов их переработки в технологии хлебобулочных изделий повышенной биологической ценности, сбалансированных по белкам и углеводам.
При выполнении исследований решались следующие задачи:
разработка технологии пшеничного хлеба с применением нутовой муки; определение влияния нутовой муки на биотехнологические характеристики теста, качество готовых изделий, их биологическую ценность; разработка рецептуры, технологической инструкции для хлеба «Арамис», вырабатываемого с применением нутовой муки;
разработка технологии закваски из нутовой муки без внесения микрофлоры для пшеничного хлеба; определение влияния этой закваски на показатели качества изделия и перевариваемость его белков; разработка аппаратурно-технологической схемы приготовления закваски из нутовой муки; разработка рецептуры, технологической инструкции для хлеба «Партос», вырабатываемого по предлагаемой технологии;
обоснование выбора семян нута сорта «Совхозный» для выработки хлебобулочных изделий; оптимизация режимов обработки семян нута с целью снижения содержания антипитательных веществ - олигосахаридов и уменьшения активности ингибиторов трипсина; разработка технологии хлебобулочных изделий «Нут-Нут» с применением «нутового пюре» из обработанных семян нута, аппаратурно-технологической схемы его получения; определение влияния «нутового пюре» на биологическую ценность, качество готовых изделий и его роли в процессе их черствения;
- разработка рациональных режимов получения биологически активных семян
нута; исследование их биохимических свойств и биологической ценности; разработ
ка технологии и аппаратурно-технологической схемы приготовления хлеба «Нутик»
с проращенными семенами нута; исследование их влияния на биотехнологические
свойства теста, качество готовых изделий и улучшение аминокислотного состава;
- опытно-промышленная апробация основных результатов исследования.
Научная новизна работы: теоретически обоснована и экспериментально
подтверждена целесообразность применения нутовой муки и нового нута сорта «Совхозный» в технологии хлебобулочных изделий; определен механизм действия
7 компонентов нутовой муки на биотехнологические характеристики пшеничного теста; разработаны технологические приемы их регулирования для обеспечения показателей качества хлебобулочных изделий и повышения их биологической ценности.
Разработана эффективная технология хлеба из пшеничной муки на основе нутовой. Установлена закономерность созревания закваски из нутовой муки без внесения чистых культур молочнокислых бактерий, определена ее роль в пшеничном тесте при брожении, в обеспечении качества и усвояемости готовых изделий.
Доказана возможность снижения антипитательных веществ в семенах нута в результате обработки в водном растворе гидрокарбоната натрия. Разработана технология хлебобулочных изделий улучшенной биологической ценности на основе «ну-тового пюре», полученного из обработанных семян нута.
Установлены закономерности повышения биологической активности семян нута при проращивании. Разработана эффективная технология пшеничного хлеба, сбалансированного по белкам и углеводам на основе проращенных семян нута.
Практическая значимость работы: разработаны технологические аспекты производства хлебобулочных изделий на основе продуктов переработки семян нута; предложена эксклюзивная технология закваски из нутовой муки и способ приготовления хлеба «Партос» на ее основе.
Комплекс разработанных технологических подходов и технических решений способствует повышению биологической ценности хлебобулочных изделий и замедляет процесс их черствения.
Реализация результатов работы:
разработан способ приготовления хлеба «Арамис» с нутовой мукой и чечевичной сывороткой (патент РФ № 2243662) на который утверждена техническая документация ТИ 9113-03525832-157-2005, РЦ; проведена промышленная апробация его производства на ОАО «Лиски-Хлеб» (акт производственных испытаний от 15.02.2005 г.);
разработаны технологические аспекты по применению нутовой муки в качестве сырья при приготовлении хлеба «Партос» (патент РФ № 2258370), на который
8 утверждена техническая документация ТИ 9113-03525832-158-2005, РЦ; проведена промышленная апробация его производства на ОАО «Лиски-Хлеб» (акт производственных испытаний от 15.02.2005 г.);
разработан способ приготовления хлебобулочного изделия «Нут-Нут» с обработанными семенами нута (заявка на патент № 2005107208, приоритетная справка от 15.03.2005 г.); проведена промышленная апробация его производства на ОАО «Лиски-Хлеб» (акт производственных испытаний от 15.02.2005 г.);
разработан способ приготовления хлеба «Нутик» с применением проращенных семян нута (заявка на патент № 2005107207, приоритетная справка от 15.03.2005 г.); проведена промышленная апробация его производства на ОАО «Лиски-Хлеб» (акт производственных испытаний от 15.02.2005 г.);
исследованы органолептические и физико-химические показатели качества новых изделий, их аминокислотный состав, биологическая ценность, сбалансированность по белково-углеводному составу.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены:
- на научно-практических симпозиумах, конгрессах, международных и всерос
сийских конференциях: V-м Международном симпозиуме «Новые нетрадиционные
растения и перспективы их использования» (г. Пушино, 2003 г.) - очно; Междуна
родной научно-практической конференции, посвященной 90-летию Воронежского
государственного аграрного университета им. К. Д. Глинки и 10-летию технологиче
ского факультета ВГАУ «Актуальные направления развития экологически безопас
ных технологий производства, хранения и переработки сельхозпродукции» (г. Воро
неж, 2003 г.) - очно; Московском Международном Конгрессе «Биотехнология: со
стояние и перспективы развития» (г. Москва, 2005 г.) - очно; V-ой Международной
научно-практической конференции (пос. Персиановский, 2004 г.); Всероссийской
научно-технической конференции-выставке «Высокоэффективные пищевые техно
логии, методы и средства для их реализации» (г. Москва, 2004 г.);
- на региональных и отраслевых конференциях, конференциях преподаватель
ского состава и научных работников ВГТА: отчетных научных конференциях ВГТА
(г. Воронеж, 2003-2005 гг.); Межрегиональной конференции молодых ученых «Пи
щевые технологии» (г. Казань, 2004 г.); Межрегиональной научно-практической
конференции «Современное хлебопекарное производство, перспективы его разви
тия» (г. Екатеринбург, 2004 г.).
Разработки экспонировались на научно-технических выставках и награждены дипломами:
Всероссийской научно-технической конференции-выставке «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации» (г. Москва, 2003 г.) - диплом «За разработку технологий новых хлебобулочных изделий полифункционального назначения с использованием биологически активных добавок и нетрадиционных видов сырья»;
17-й, 18-й, 19-й и 20-й межрегиональных выставках «ПРОДТОРГ» (г. Воронеж, 2003-2005 гг.) - дипломы «За разработку эффективных технологий по переработке высокобелкового зернового и белкового сырья и создание новых хлебобулочных и кондитерских изделий повышенной пищевой ценности», «За разработку альтернативных технологий хлебобулочных изделий с использованием бобового сырья», «За разработку прогрессивной технологии хлебобулочных изделий с применением сырья из бобовых культур», «За разработку новых технологий хлебобулочных изделий с продуктами переработки семян нута»;
П Всероссийской выставке-ярмарке научно-исследовательских работ и инновационной деятельности студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений Российской Федерации «ИННОВ-2005» (г. Новочеркасск, 2005 г.) - диплом «За разработку хлебобулочных изделий функционального назначения с применением продуктов переработки нетрадиционного сырья: амаранта, нута, льна, кунжута, цикория».
Участие в областном конкурсе на соискание премий в области науки и образования отмечено благодарственным письмом Администрации Воронежской области (постановление администрации области от 22 декабря 2003 г.).
Ресурсы нута и обоснование целесообразности его применения с экономической точки зрения
Нут (Cicer arietinwri) — до недавнего времени не очень известная для народов России полевая культура. К основным районам его возделывания относятся засушливые жаркие местности. Родиной нута являются Индия, Бангладеш, Пакистан, страны Средиземноморья [16, 137].
Следует отметить положительное влияние нута на стабильность зернового производства. Включение нута в севооборот как предшественника озимой пше ницы оказывает положительное влияние на урожайность этой культуры. Нут позволяет получать значительно более высокие урожаи по сравнению с другими видами зернобобовых, особенно в острозасушливые годы [67, 140].
Существуют два вида нута: Kabuli и Desi. Kabuli — разновидность нута с крупными семенами, которой требуется от 100 до ПО дней для достижения зрелости. Доля выращивания Kabuli составляет 10-15 % мирового производства. Ос новные производители данной разновидности — Турция, Сирия, Иран, Мексика и Эфиопия. Семена Kabuli имеют размеры 8—10 мм, оболочку кремового или белого цвета. Их применяют в основном для приготовления супов, салатов или перемалывают в муку [16].
Вид нута Desi обладает семенами меньшего размера и созревает за 95-105 дней. Desi составляет 85-90 % мирового производства и выращивается в Индии, Пакистане, Бирме, Бангладеш и Австралии. Семена Desi - сморщенные, неправильной формы, у них толстая оболочка, которая может быть белой, зеленой, пурпурной, коричневой или черной. Применяют вместо зеленого или желтого гороха, а также для получения муки. В Индии, где Desi широко распространен, он подается в разных вариантах: вареным, жареным, очищенным, печеным или засахаренным [16, 140].
По объему производства нут занимает четвертое место в мире среди зернобо-бовых (рис. 1.3), примерно в пять раз превосходит производство чечевицы. Его потребление в пищу в мире занимает второе место среди зернобобовых культур.
Нут привлекает к себе внимание благодаря своей высокой доходности. Производители альтернативных зернобобовых культур часто сталкиваются с проблемами ценовых ожиданий и неопределенности производства нута. Цены на него подвержены значительным колебаниям. Рынок нута, подобно другим рынкам альтернативных культур, подвержен неожиданным изменениям, связанным с выходом на него множества фирм [16].
Нут занимает почти 20 % в торговле между странами на мировом зерновом рынке. С 1999 до 2002 гг. экспорт нута в мире составил 575 тыс. т, причем 80 % экспорта пришлось на Австралию, Турцию и Мексику. В настоящее время существуют пять крупных экспортеров нута — Индия, Турция, Австралия, Мексика и Сирия. Турция, Сирия и Мексика поставляют главным образом разновидность Kabiili, а Индия и Австралия — в основном Desi. Среди других крупных экспортеров этой культуры можно выделить также Пакистан, Испанию и Бангладеш.
В настоящее время Индия является крупнейшим производителем нута. В этой стране мировые сборы нута за последние 5 лет составляют 60% от его мирового производства.
В последние годы наблюдается резкий рост сбора нута в Канаде. Нут канадского производства уже занял достойное место на мировых рынках. Раннее созревание и высокая урожайность ведут к росту канадской промышленности, сфокусированной на прогрессивных исследованиях и надежном послепродажном обслуживании. Качество конечного продукта проистекает из разработки номенклатуры канадского нута, многообразия методов эксплуатации и технологий обработки. В Канаде формируются замкнутые продуктовые цепочки по производству и переработке бобовых, в том числе нута. Эти культуры приносят канадским фермерам большие прибыли, а также дополнительные выгоды, связанные с возможностью не только первичной, но вторичной и даже третичной переработки [16].
В последние годы одним из значимых производителей нута стали США, где в 2004 г. нутом было засеяно 134 тыс. акров. Большинство посевных площадей нута находится в Калифорнии, но его выращивают также и в штатах Вашингтон, Айдахо и Монтана.
Международный центр сельскохозяйственных исследований в засушливых областях (ИКАРДА) и Международный исследовательский институт зерновых культур для полузасушливых тропиков (ICRISAT) проводят исследования в области производства нута. Работа в ИКАРДА концентрируется на типе Kabiili, в то время как ICRISAT специализируются на Desi. Два центра вместе разработали высокоурожайные сорта нута, сопротивляющиеся вредителям [149].
В Россию нут, скорее всего, проник из Болгарии через Украину, а также из стран Закавказья и юго-западной Азии, и стал возделываться на полях и огородах в 70-х годах XVIII в. Производственные посевы нута в засушливых районах России появились в начале 30-х годов. Сейчас большие площади его остались в районах с резко континентальным климатом [9, 72]. А также в последнее время выращивается нут в Центральном регионе России.
Теоретические основы компьютерного моделирования обработки семя нута
Математическое моделирование технологических процессов связано с описанием качественных и количественных изменений, происходящих в сырье. Это позволяет сформулировать главный принцип для моделирования состава семян нута, заключающийся в нахождении оптимальных условий их замачивания. Для решения поставленной задачи оптимизации состава семян нута, формализуем ее параметры. Пусть Tj? ТІ І - продолжительность замачивания семян нута (ч), t,- температура среды замачивания (С), а,Ь0, Ы,Ь2, c,c0,cl,c2 -коэффициенты регрессионной зависимости. Тогда W- массовая доля влаги в семенах нута выражается как w; := ЬО + Ы t + Ь2 Х-, MDOS, -массовая доля олигосахаридов -MDOS; = сО + сі t; + с2 т., MDIT;- активность ингибитора трипсина - MDIT = а w. +С Цель моделирования состоит в определении условий замачивания таким образом, чтобы активность ингибитора трипсина и массовая доля олигосахаридов были минимальны.
После описания математической модели возникает необходимость ее технической реализации. В настоящее время наиболее приемлемым средством являются системы компьютерной алгебры {MathCad, Maple, Mathematica). Причины, позволяющие делать такое утверждение, следующие:
1) уровень производительности современных ЭВМ позволяет с приемлемыми затратами времени для подобных задач использовать даже среды с интерпретируемыми языками высокого уровня, традиционно проигрывающими компилируемым приложениям; 2) трудозатраты на создание готовых специализированных приложений, реализующих ту или иную математическую модель, оказываются неоправданными, если возникает необходимость коррекции или смены модели, что вполне естественно в исследовательской деятельности; 3) в системах компьютерной алгебры динамичность подхода к реализуемой модели страхуется от ошибок наглядностью промежуточных результатов, доступных к оценке в символьной форме - в виде "обычных" математических формул.
Ниже приведена программа с комментариями в среде MathCad. Задаемся исходными данными: продолжительность замачивания т:=2..17 и т1:=9..24; и температура среды замачивания t:={20 22 23 24 26 27 28 30 3 і 32 34 35 36 38 39 40} коэффициенты уравнения регрессии для определения массовой доли влаги в семенах нута Ь0:=-3.46, b 1:=0.42, Ь2:=1.22. Определим массовую долю влаги в семенах нута:
Выходные данные по массовой доле влаги в семенах нута от продолжительности замачивания и температуры w:={7.012 8.998 11.032 13.145 15.237 16.879 19.236 21.089 23.211 22.899 25.001 27.015 29.238 31.014 33.005 34.116}. Полученные данные сравниваем с начальными, если различие между начальными значениями влажности и полученными более чем в 4-5 раз, то заданные условия являются оптимальными для проведения процесса замачивания. Определим активность ингибиторов трипсина в зависимости от параметров замачивания семян нута
Одним из путей решения поставленной задачи - повышения биологической ценности и улучшения показателей качества хлебобулочных изделий является применение в технологии хлеба продуктов переработки семян нута -нутовой муки, сбалансированной по составу незаменимых аминокислот. Сравнительный анализ химического состава нутовой и пшеничной хлебопекарной муки показал, что по содержанию основных компонентов они существенно различаются (табл. 3.1). В нутовой муке содержится белка в 2,5 раза больше, а крахмала в 1,3 раза меньше, чем в пшеничной муке I сорта. По сравнению с хлебопекарной пшеничной мукой II сорта в нутовой муке белка больше в 2,2 раза, а крахмала меньше в 1,2 раза.
Углеводы нутовой муки представлены не только крахмалом, но и моно- и дисахаридами, доля которых в 13,5 и 6,7 раз выше по сравнению с пшеничной мукой I и II сортов, соответственно [90, 96].
В составе нутовой муки содержится значительно больше натрия, калия, кальция, магния, железа (56; 659; 84; 42; 12 мг/100 г продукта соответственно), чем в пшеничной муке I сорта (4; 176; 24; 44; 2,1 мг/100 г продукта соответственно) и чем в пшеничной хлебопекарной муке II сорта (7; 310; 39; 94; 5 мг/100 г продукта соответственно); отмечено более высокое содержание витаминов Р-каротина и В2. Нутовая мука характеризуется оптимальным для организма человека соотношением макроэлементов кальция и фосфора (1:1,5), кальция и магния (1:0,6), тогда как в пшеничной муке I и II сортов - 1:5 и 1,8, 1:6 и 2,3 соответственно [99].
Биологическая ценность пшеничной хлебопекарной муки I сорта составляет 44,2 %, скор по лимитирующей аминокислоте - лизину - 45,5 %, II сорта и нутовой - 57,3 и 65,8 %; 47,0 и 134,5 % соответственно (табл. 3.2). В нутовой муке сумма незаменимых аминокислот в 2,8 и в 2,1 раз больше, чем у пшеничной хлебопекарной муки I и II сортов соответственно [92].
Анализ научно-технической литературы показал, что рациональной дози ровкой нутовой муки в технологии хлеба является 12 %, так как повысить биоло гическую ценность хлебобулочного изделия можно путем увеличения дозировки нутовой муки [93].
На данном этапе исследований расход нутовой муки составлял 10 - 40 % с интервалом 5 % к массе пшеничной (пробы 2-8 соответственно). Тесто готовили безо-парным способом по рецептуре хлеба из муки пшеничной I сорта, увеличивая дозировку дрожжей в 2 раза (контроль — проба 1).
В пробах следили за изменением количества и качество клейковины (табл. 3.3), и газообразующей способности теста (табл. 3.4).
Отмечено, что при внесении нутовой муки ухудшаются свойства клейковины и снижается ее сырая масса. Уменьшение составляет 1,1 - 63,8 % при дозировке нутовой муки 15 - 30 % к массе пшеничной. При увеличении дозировки нутовой муки до 35 - 40 % клейковина не отмывалась (табл. 3.3). Это можно объяснить тем, что нуто-вая мука не образует клейковину из-за незначительного содержания проламинов и глютелинов. Кроме того, белки нутовой муки обладают высокой реакционной способностью [62] и с их внесением нативое равновесие между -S-S- связями и SH-группами смещается в сторону увеличения -S-S- связей, в результате клейковина укрепляется, приближается к крошащейся, и значения ИДК ниже контрольных на 5 -15 %.
Разработка технологии хлеба на закваске с заваркой из нутовой муки
Закваску получали по технологии, которая предусматривает в качестве основного компонента питательной смеси при размножении спонтанной кислотообразующей микрофлоры осахаренную заварку из нутовой муки.
Выбор этого ингредиента обусловлен составом нутовой муки: на 41,8 % больше содержится белка по сравнению с пшеничной хлебопекарной мукой второго сорта, при этом следует отметить, что доля водорастворимого белка в нутовой муке составляет 48 - 50 %, а солерастворимого - 43-44 %. Водорастворимые и соле-растворимые белки служат источниками для метаболизма микроорганизмов. Массовая доля усвояемых дрожжевыми клетками и молочнокислыми бактериями мо-но- и дисахаридов в нутовой муке выше на 71 %, чем в пшеничной хлебопекарной муке II сорта. Приготовление закваски из нутовой муки целесообразно, так как она будет обогащать питательную смесь моно- и дисахаридами, усвояемыми азотистыми веществами, витаминами и минеральными ингредиентами (калий, натрий, кальций, магний, фосфор, железо) [95].
Способ производства жидкой закваски осуществляли по схеме, представленной на рис. 3.6, которая предусматривает следующие операции [81, 88]: 1. Приготовление осахаренной заварки. Нутовую муку заваривали водой температурой 85-90 С в течение 15 мин, затем охлаждали до 63 С и вносили ржаной неферментированный солод в дозировке 1,5 % к массе нутовой муки в заварке. Продолжительность осахаривания клейстеризованного крахмала заварки составляла 1,5 - 2 ч, после чего охлаждали до 28-32 С. закваске добавляли такой же объем осахаренной заварки из нутовой муки.
Аппаратурно-технологический участок приготовления закваски с заваркой из нутовой муки представлен на рис. 3.7.
Нутовая мука поступает в дозатор сыпучих компонентов Ш2-ХД2-А (2), откуда дозируется в заварочную машину ХЗ-2М-300 (3). Сюда же из бачка водосоле-подготовительного ТЇТ2-ХДИ (1) подается вода температурой 90 С в соотношении нутовая мука : вода - 1:2,5, смесь тщательно перемешивают. Полученная гомогенная заваренная масса охлаждается до температуры 63 С, после чего подается солод ржаной неферментированный в количестве 1,5 % к массе муки в заварке. Осахаривание заварки осуществляется в заварочной машине, из которой 2. Приготовление закваски. В осахаренную заварку вносили натив-ную нутовую муку в дозировке 50 % к ее массе в заварке. Эта мука является источником микрофлоры, способной вызывать брожение. Продолжительность заквашивания заварки спонтанной микрофлорой нутовой муки в разводочном цикле составляет 14-16 ч при температуре 28-30 С до конечной кислотности 9-10 град., а в производственном - 2-3 ч. 3. Отбор в производство и возобновление закваски. После достижения требуемой кислотности отбирали х/г от общего объема закваски на приготовление теста из пшеничной муки второго сорта, а к оставшейся охлажденная до 32 С осахаренная заварка с помощью насоса ХНЛ-300 (4) по ступает в сборник МВ-500 (5). Рисунок 3.7. Аппаратурно-технологаческая схема участка приготовления закваски с заваркой из нутовой муки: 1 - бачок водосолеподготовительный Ш2-ХДИ; 2 - дозатор сыпучих компонентов Ш2-ХД2-А; 3 - заварочная машина ХЗ-2М-300; 4 - насос ХНЛ-300 для перекачивания питательной смеси и закваски; 5 - сборник МВ-500 с мешалкой; 6 - накопительный чан РЗ-ХЧД с мешалкой и рубашкой; 7 -расходный чан
Необходимый объем готовой заварки в качестве питания перекачивается в чан для брожения закваски РЗ-ЧХД (6). Процесс воспроизводства закваски протекает при температуре 30-32 С в течение 2-3 ч до накопления кислотности 9-Ю град. Часть готовой закваски отбирается в расходный чан (7) и поступает через дозировочную станцию на замес теста. К оставшейся части закваски добавляется эквивалентный объем осахаренной заварки для воспроизводства прежней массы закваски и цикл повторяется.
Готовую закваску в объеме 50 % отбирали каждые 2-3 ч. Процесс кислото-образования регулировали путем изменения соотношения отбираемой закваски на приготовление теста и вносимой питательной смеси. Так, если необходимо замедлить процесс накопления кислот, то на замес теста отбирали 75 % массы готовой закваски, а оставшиеся 25 % освежали, для чего вносили 75 % осахарен-ной заварки. Для интенсификации кислотообразования 25 % закваски отбирали на производство, а оставшиеся 75 % освежали. О качестве жидкой закваски судили по ее подъемной силе, кислотности, влажности, числу дрожжевых клеток и молочнокислых бактерий (табл. 3.8).
Основная кислотообразующая микрофлора зрелой закваски представлена молочнокислыми бактериями Lactobacillus plantarum, Lactococcus lactis, а бродильная - Saccharomyces cerevisiae. Такой состав микрофлоры обусловлен тем, что основной фактор для развития и размножения молочнокислых бактерий -наличие достаточного количества азотистых веществ питательной смеси. Так к концу осахаривания заварки из нутовой муки массовая доля аминного азота составляла 80 мг против первоначальной - 45 мг, утилизация аминного азота к концу брожения закваски с заваркой - 35 мг.
В процессе ферментативного действия протеаз муки и неферментирован-ного солода массовая доля азотистых веществ в заварке из нутовой муки возрастает. Развитие некоторого числа дрожжевых клеток в этой закваске вызвано богатой усвояемыми углеводами средой. На I стадии отмечалась активная утилизация Сахаров микроорганизмами в ходе созревания закваски (к концу осахарива ния заварки содержание Сахаров составляло 60 % СВ, а при созревании закваски уменьшалось до 31 % СВ).
Определена возможность применения закваски с заваркой из нутовой муки в приготовлении теста безопарным способом из муки пшеничной хлебопекарной II сорта.
Для контрольной пробы 1 тесто готовили по рецептуре хлеба из пшеничной муки П сорта (ГОСТ 28808-90). В опытную пробу 2 вносили нутовую закваску в дозировке 35 % к массе муки в тесте (табл. 3.9).
Определение рациональных параметров снижения содержания олигосахаридов в семенах нута
Рекомендуемая массовая доля олигосахаридов в изолятах, концентратах, гид-ролизатах и тектсуратах растительных белков, в пищевых шротах и муке из семян бобовых, масличных и нетрадиционных культур составляет не более 2,0 мг/кг. Среди способов снижения олигосахаридов выделяют экстракционные (замачивание, проваривание) и биотехнологические — проращивание или ферментативный гидролиз специфическими ферментами. Традиционно олигосахариды отделяют промывкой водными растворами кислот и щелочей или этанолом при получении концентратов белка, а также осаждением белка из водных сред при получении изолятов.
Исследовали изменение массовой доли олигосахаридов при замачивании семян в водопроводной воде, водном растворе гидрокарбоната натрия с массовой долей 2-3 %, растворе пероксида водорода с массовой долей 0,15 % и водном растворе сульфата аммония с массовой долей 1,5 % [63 при гидромодуле 1:8 - 1:10 и температуре 18 - 35 С в течение 24 ч. і В случае замачивания цельных семян нута заметные изменения в содержании олигосахаридов происходят только через 5 ч, а максимальное снижение их массовой доли отмечается после 12 ч замачивания (рис. 4.3). Анализируя полученные данные, пришли к выводу, что для замачивания семян нута с целью снижения массовой доли олигосахаридов оптимальными условиями являются - водный раствор гидрокарбо ната натрия с массовой долей 2-3 %, гидромодуль 1:10 и температура 35 С. При v, этом в первые 5 ч наблюдали резкое снижение массовой доли сахаридов в семенах нута, при дальнейшем продолжении замачивания до 12 ч отмечали дальнейшее уменьшение, но при этом их массовая доля изменялась незначительно.
Продолжительность замачивания, ч б) Рисунок 4.3. Изменение массовой доли олигосахаридов в семенах нута в процессе замачивания при гидромодуле 1:8-1:10 и а) температуре 18-20 С и б) температуре 35 С: 1 - в водопроводной воде; 2 - в водном растворе пероксида водорода с массовой долей 0,15 %; 3 - в водном растворе сульфата аммония с массовой долей 1,5 %; 4 - в водном растворе гидрокарбоната натрия с массовой долей 2-3 %
Необходимо было изучить характер экстракции различных фракций Сахаров в зависимости от продолжительности процесса (рис. 4.4). Динамика экстракции всех присутствующих в семенах нута олигосахаридов различна. Рисунок 4.4. Влияние замачивания семян нута в водном растворе гидрокарбоната натрия с массовой долей 2-3 % при гидромодуле 1:8-1:10 и температуре 35 С на массовую долю олигосахаридов: 1 - сахароза, 2- раффиноза, 3 - стахиоза, 4 - версбаскоза
Как видно из рис. 4.4 максимальное уменьшение массовой доли стахиозы, версбаскозы наблюдается в интервале 1 - 5 ч после начала обработки.
Таким образом, максимальное извлечение моно-и олигосахаридов из семян нута достигается при применении в качестве экстрагента водного раствора гидрокарбоната натрия с массовой долей 2-3 % в виду особенностей компонентного состава углеводной фракции нута. В результате изучения динамики диффузии низкомолекулярных углеводов при замачивании семян нута установлено, что максимальная экстракция олигосахаридов происходит после 5 ч замачивания семян в оболочке. Установлено, что оптимальными параметрами обработки семян нута является выдерживание их при температуре 35 С, в растворе гидрокарбоната натрия с массовой долей 2-3 % в течение 12 ч при соотношение вода: семена- 1:8-1:10.
Применяли программу, составленную в среде MathCad, и позволяющую контролировать состав семян нута по антипитательным веществам в зависимости от условий их обработки. Установлено, что наибольший эффект достигается при выдерживании семян нута в 2-3 % водном растворе гидрокарбоната натрия при гидромодуле 1:8, температуре 35 С в течение 12 ч, что подтверждает экспериментальные исследования.
Для реализации задачи улучшения биологической ценности хлебобулочных изделий нами проведены исследования по использованию обработанных семян нута с учетом их химического состава, совместимости с компонентами основного и дополнительного сырья хлебопекарного производства. Рисунок 4.6 - Аппаратурно-технологическая схема приготовления «нутового пюре»: 1 -расходная емкость для горячей воды; 2 - замочный чан; 3 - отделитель грязной воды; 4 -центробежный насос; 5 - измельчитель-дозатор; 6 -заварочная машина; 7-шестеренчатый насос; 8 - бачок водосолеподготовительньш Ш2-ХДИ; 9 - расходный чан
Семена нута и вода в соотношении 1:8 поступают в замочный чан 1 для отделения загрязнений и примесей, далее семена центробежным насосом подаются в чан замочный 2 для выдерживания в течение 12 ч в водном растворе гидрокарбоната натрия с массовой долей 2-3 % при гидромодуле 1:8. Обработанные семена с помощью центробежного насоса 4 подаются в измельчитель-дозатор 5, где их измельчают и далее смешивают с водой температурой 85±2 С, которая поступает из водосолеподготовительного бачка 8, в заварочной машине 6 в течение 15 мин.
Получают полуфабрикат влажностью 35 % желтого цвета с привкусом бобов нута - «нутовое пюре». Его с помощью шестеренчатого насоса 6 перека чивают в расходную емкость 9 и затем на производство.
Полученное пюре содержит в своем составе, % на СВ: липиды - 7,53, бе лок - 21,0, клетчатку - 3,44, углеводы - 58,4. Минеральные вещества представ лены фосфором (0,044 мг%), кальцием (0,019 мг%), магнием (0,016 мг%); вита мины: Bi (тиамин) - 0,05 мг%, Вг (рибофлавин) - 0,20 мг%, провитамином А — 0,02 мг%, РР (ниацин) - 1,7 мг%. Биологическая ценность «нутового пюре» 51,2 %. Дозировку пюре в тесто определяли из расчета достижения в готовом продукте максимальной биологической ценности (табл. 4.10).
