Введение к работе
Актуальность темы исследования. В настоящее время в рационе пита
ния населения различных регионов России наблюдаются значительные нару
шения: избыточное потребление жиров при дефиците полноценных белков, ви
таминов и минеральных веществ, пищевых волокон и полиненасыщенных жир
ных кислот. Важнейшими задачами, стоящими перед пищевой промышленно
стью страны, являются комплексная модернизация и внедрение инновационных
технологий, а также развитие производства продуктов, обогащенных различ
ными нутриентами, в том числе функционального и лечебно-
профилактического назначения.
Ячмень – ценная сельскохозяйственная культура, широко распространенная во всем мире, благодаря скороспелости и низкой требовательности к климатическим и почвенным условиям. Продукты переработки зерна ячменя отличаются низким содержанием жира, имеют сбалансированный по аминокислотному составу белковый комплекс, богаты растворимыми и нерастворимыми пищевыми волокнами, макро- и микроэлементами, витаминами.
Применение технологических приемов, таких как гидротермическая обработка (ГТО), включающая интенсивное увлажнение, отволаживание и сушку зерна ячменя, повышает эффективность его шелушения и выход ядра, увеличивает пищевую ценность крупы, муки и продуктов на ее основе за счет сохранения периферийных слоев ядра, богатых биологически активными веществами. В этой связи разработка новой технологии ячменной муки и изучение перспектив ее использования в производстве хлебобулочных и мучных кондитерских изделий с целью расширения их ассортимента является важной и актуальной.
Степень разработанности темы исследования. Различными аспектами рассматриваемых вопросов занимались многие отечественные и зарубежные ученые. Исследованиям в области развития технологии переработки зерна, включая разработку способов гидротермической обработки, посвящены работы Г.А. Егорова, Е.М. Мельникова, В.С. Иунихиной, Г.Ц. Цыбиковой, Л.В. Ани-симовой, Г.Н. Ильичева, М.А. Яновой, R.S. Bhatty, A.E. Yamlahi, J. Kiryluk, T. Vasanthan и других ученых. Значительный вклад в разработку обогащенных продуктов питания, в том числе хлеба и мучных кондитерских изделий с использованием нетрадиционного сырья натурального происхождения, внесли В.А. Тутельян, В.И. Дробот, А.П. Косован, С.В. Краус, Т.А. Никифорова, A. Ahmad, R.K. Newman, M.S. Izydorczyk и другие. Вместе с тем, вопросы создания новых способов переработки ячменя с применением интенсивного увлажнения зерна остаются мало изученными и требуют дальнейшего исследования, что и позволило сформулировать цель и задачи исследований.
Целью данной работы является совершенствование технологии переработки ячменя в муку на основе использования гидротермической обработки с интенсивным увлажнением зерна.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
определить перспективные направления использования ячменной муки в пищевой промышленности;
разработать технологию ячменной муки с использованием математического моделирования и оптимизации процессов гидротермической обработки ячменя, включающих увлажнение зерна при атмосферном давлении и под вакуумом, отволаживание и сушку;
исследовать влияние сроков хранения и способов упаковки на качество ячменной муки, проверить безопасность ячменной муки, полученной по разработанной технологии;
дать оценку качества хлеба и печенья, выработанных с использованием ячменной муки;
разработать и утвердить техническую документацию на хлебопекарную ячменную муку, полученную с использованием интенсивного увлажнения зерна, провести промышленную апробацию предложенной технологии; определить экономическую эффективность производства ячменной муки.
Объект и предмет исследования. Объектом исследования являлось зерно ячменя, выращенное в Алтайском крае. В качестве предмета исследования рассматривался процесс гидротермической обработки зерна ячменя при переработке его в муку.
Научная новизна. Обоснована технология переработки ячменя в муку с использованием интенсивного увлажнения зерна при ГТО.
Выявлены основные закономерности и параметры гидротермической обработки ячменя, включающей увлажнение зерна при атмосферном давлении и под вакуумом, его последующее отволаживание и сушку, изучено влияние параметров ГТО на эффективность шелушения зерна и качество ячменной муки.
Доказано, что применение интенсивного увлажнения зерна при ГТО в процессе производства ячменной муки приводит к увеличению выхода и улучшению качества продукции. Установлено повышение содержания белка, крахмала и декстринов, снижение зольности в опытных образцах муки.
На основе сравнительного анализа изменения влажности, кислотности, кислотного числа жира и микробиологической обсемененности ячменной муки, полученной из зерна, прошедшего ГТО с увлажнением зерна при атмосферном давлении и под вакуумом, отволаживанием и сушкой, а также из зерна, не подвергавшегося ГТО, доказано, что применение рекомендуемых способов и режимов ГТО увеличивает сроки годности продукта.
Установлено положительное влияние гидротермической обработки с увлажнением зерна под вакуумом на физико-химические и органолептические показатели качества хлеба и сахарного печенья при определенном соотношении пшеничной и ячменной муки в мучной смеси.
Практическая значимость работы. На основании экспериментальных исследований предложена технология производства ячменной муки с использованием увлажнения зерна под вакуумом в процессе гидротермической обработки с высоким выходом продукции, обладающей хорошими технологическими и потребительскими характеристиками.
Показана возможность использования ячменной муки, выработанной по предлагаемой технологии, для расширения ассортимента хлебобулочных и мучных кондитерских изделий.
По результатам работы получен патент № 2527294 «Устройство для интенсивного увлажнения зерна». Разработаны и утверждены технические условия на хлебопекарную ячменную муку ТУ-9293-001-21451215-15.
Проведена производственная выработка партии ячменной муки на предприятии ЗАО «Алтайская крупа» (с. Советское Алтайского края), которая подтвердила эффективность предлагаемой технологии.
Материалы диссертационной работы применяются в учебном процессе на кафедре «Технология хранения и переработки зерна» ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова» и используются при подготовке магистров по нaпрaвлению «Продукты питания из растительного сырья».
Положения, выносимые на защиту. Результаты исследования рынка Алтайского края и потребительских предпочтений в отношении хлебобулочных и мучных кондитерских изделий с ячменной мукой.
Обоснование возможности и целесообразности применения гидротермической обработки с увлажнением зерна под вакуумом, отволаживанием и сушкой с целью увеличения выхода ячменной муки высокого качества.
Влияние способа производства ячменной муки на ее стойкость при хранении, регламентируемые сроки годности продукции.
Результаты оценки физико-химических и органолептических показателей качества хлебобулочных и мучных кондитерских изделий с ячменной мукой.
Степень достоверности и апробации результатов обеспечивалась применением современных методов испытаний, апробацией экспериментальных данных в условиях производства, обработкой результатов исследований методами математической статистики, публикацией материалов в рецензируемых журналах. Основные положения и результаты исследований опубликованы в научных журналах, докладывались на конференциях различного уровня: 7-ая - 11-ая Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь» (г. Барнаул, 2010 - 2014 гг.); 5-ая Всероссийская научно-практическая конференции «Исследования и достижения в области теоретической и прикладной химии. Экология. Продукты питания» (г. Барнаул, 2011 г.); II Всероссийская молодежная форсайт-игра «Пищевая биотехнология: от проблем и вызовов к новой технологической платформе» (г. Томск, 2012 г.); Международная научная школа «Пищевые технологии и биотехнологии» (г. Томск, 2012 г.); III Молодежная форсайт-игра «Food for life» (г. Томск, 2012 г.); финальный этап отбора участников по программе «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» (УМНИК) (г. Барнаул, 2012 и 2013 гг.); XIV и XV международная научно-практическая конференция «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств» (г. Барнаул, 2013 и 2014 гг.); III Международная научно-практическая конференция «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия ХХI века» (г. Краснодар 2013 г.); Международная научно-практическая конференция «Со-
временные проблемы здорового питания. Инновации и традиции» (г. Барнаул 2014 г.); Международная научная конференция «Биотехнология и общество в XXI веке» (г. Барнаул 2015 г.).
Публикaции. По мaтериaлaм диссертaции опубликовaно 22 рaботы, в том числе 4 – в рецензируемых издaниях, рекомендовaнных ВAК РФ и 1 патент.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследований, результатов исследований и их обсуждения, выводов, библиографического списка из 207 наименований (из которых 57 на иностранном языке) и 8 приложений. Работа изложена на 145 страницах, содержит 28 рисунков и 28 таблиц.