Введение к работе
Актуальность темы. Одним из основных путей насыщения рынка конкурентоспособными товарами является широкое внедрение в производство прогрессивных способов переработки традиционного сырья и ресурсосберегающих технологий, обеспечивающих повышение качества продукции и сокращение производственного цикла. Помимо обогащающих компонентов в технологии хлеба традиционно используются пищевые добавки и хлебопекарные улучшители, интенсифицирующие технологический процесс, корректирующие свойства исходного сырья и выполняющие другие функции. Вопросам расширения сырьевой базы хлебопекарной промышленности и создания новых технологий, позволяющих улучшить качественные показатели продукции, посвящены работы таких ученых, как ЛЯ. Ауэрманн, Л.И. Пучкова, Т.Б. Цыганова, Р.Д. Поландова, И.В. Матвеева и др.
Со стороны хлебопекарных предприятий России существует устойчивый спрос на солодовые экстракты, которые, являясь источником сбраживаемых Сахаров, азотистых соединений и мальтодекстринов, повышают выход хлеба, улучшают органолептические характеристики и способствуют длительному сохранению свежести.
Отечественная промышленность освоила производство концентрата квасного сусла и ячменно-солодовых концентратов, однако красящие экстракты, которые не только интенсифицируют брожение теста и улучшают органолептические характеристики, но и придают темный цвет мякишу, в России не производятся, хотя хлебопекарные предприятия ежегодно перерабатывают около 1,5 тыс. тонн импортных темных экстрактов. Это связано с отсутствием отечественного производства красящих (жженых) солодов, без которых невозможно добиться требуемой цветности сусла и концентрированного экстракта. Одним из основных процессов при производстве жженых солодов является длительное обжаривание при высоких (от 160 до 230С) температурах - сложная и дорогостоящая технология,
поэтому российские производители пива используют в основном импортные специальные солода.
Из вышеизложенного следует, что актуальной задачей является поиск эффективного способа подготовки зернового сырья, позволяющего вырабатывать темные солодовые экстракты, не выходя за рамки сырьевой и технической базы российских предприятий, т.е. исключая операцию обжаривания. В качестве такого способа может быть рекомендована экструзионная обработка солода. Одновременное воздействие на обрабатываемый материал влаги, тепла и механических напряжений различного вида при экструзии приводит к деструкции биополимеров зерна (крахмала и белка) при параллельном протекании реакций неферментативного потемнения, в результате чего усиливается цвет готового продукта и может быть повышен выход экстракта при затирании.
Развитие теории и практики экструзионной обработки крахмалсодержащего сырья отражено в работах А.И. Жушмана, В.Г. Карпова, В.В. Юрьева и других отечественных и зарубежных ученых. Вместе с тем возможности экструзионной обработки при подготовке сырья к экстрагированию изучены недостаточно, поэтому поиск путей получения красящих солодовых продуктов экономически выгодным способом с применением экструзии является актуальной темой научных исследований.
Цель и задачи исследования. Цель работы состояла в разработке технологии экструдированного ферментированного (далее - ЭФС) и неферментированного (далее - ЭНФС) ржаного солода, предназначенного для переработки в солодовые экстракты для использования в хлебопекарной промышленности с целью расширения ассортимента и улучшения качества хлебобулочных изделий.
В соответствии с поставленной целью были определены основные задачи:
- изучить предложение солодовых экстрактов на российском рынке, исследовать их состав, свойства и возможности применения;
- научно обосновать целесообразность проведения экструзионной
обработки сырья в производстве солодовых экстрактов;
исследовать влияние экструзионной обработки на физико-химические свойства ржаного солода (содержание водорастворимых веществ, набухаемость) и определить оптимальные параметры экструдирования;
оптимизировать параметры процесса затирания и разработать общие технологические рекомендации производства экстрактов из экструдированного солода;
- исследовать физико-химические свойства полученных экстрактов,
провести их потребительскую оценку;
- изучить возможности использования экстрактов из экструдированного
солода в производстве ржано-пшеничного хлеба;
- изучить возможность использования фильтрационных осадков для
затемнения мякиша хлебобулочных изделий;
-разработать технологическую схему производства солодового экстракта из ЭФС с добавлением неферментированного солода на базе серийно выпускаемого оборудования;
разработать проект нормативно-технической документации на солодовый экстракт и определить технико-экономическую эффективность от внедрения новой технологии;
- провести производственную проверку новой технологии.
Научная новизна. Научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность проведения экструзионной обработки ферментированного ржаного солода при получении темных солодовых экстрактов.
На основании исследований выявлено, что экструзионная обработка солода перед экстрагированием повышает содержание редуцирующих веществ в экстрактах, увеличивает экстрактивность начального сусла и значительно повышает цветность продукта.
Выявлены зависимости содержания водорастворимых веществ и набухаемости экструдированного ржаного солода от параметров экструзионной обработки (температуры в рабочем канале экструдера и влажности материала).
Получены кривые снижения вязкости суспензии экструдата ферментированного солода в начале затирания при внесении различных комплексов цитолитических ферментов, на основании которых был выбран наиболее эффективый при работе с данным сырьем ферментный препарат.
Получены экспериментальные данные, отражающие изменение физико-химического состава экстрактов и сокращение времени осахаривания при частичной замене амилолитических ферментных препаратов суспензией неферментированного солода.
Получены новые данные о влиянии экстрактов из ржаного солода, прошедшего экструзионную обработку, на физико-химические и органолептические характеристики ржано-пшеничного хлеба.
Практическая значимость работы. На основании проведенных исследований разработан способ подготовки ржаного ферментированного солода к экстрагированию с применением экструзионной обработки.
Рассчитан продуктовый баланс производства солодового экстракта предложенным способом. Показана экономическая эффективность использования из экструдированного солода для производства экстракта.
Показана возможность замены заваренного ржаного ферментированного солода (дозировка 8% к массе муки) при производстве ржано-пшеничного хлеба темными солодовыми экстрактами, полученными из ЭФС, в дозировках 2 и 3% к массе муки.
Показана возможность применения темных солодовых экстрактов и высушенного фильтрационного осадка (солодовой дробины) для затемнения мякиша хлебобулочных изделий из пшеничной муки.
Разработана технология производства темных солодовых экстрактов из ЭФС с добавлением неферментированного ржаного солода в качестве источника амилолитических ферментов. Предложена аппаратурная схема
производства этих продуктов. Проведена промышленная апробация разработанной технологии на ООО «Концентрат» (п.г.т. Шилово, Рязанская область).
Разработан проект нормативной документации экструдированный солод и экстракты из экструдированного ржаного солода.
Подана заявка на патент МПК С 12 С 1/18 №2009103591/13 от 03.02.09 «Способ производства солодового экстракта».
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы
докладывались на конференции-конкурсе научно-инновационных работ
молодых ученых и специалистов за 2008 год (Москва); на XVII
Международной конференции по крахмалу (Москва, 2009); на Втором
Международном хлебопекарном форуме в рамках 15-й Международной
выставки «Современное хлебопечение - 2009 (Москва, 2009); на Всероссийской
научно-практической конференции «Современные биотехнологии переработки
сельскохозяйственного сырья и вторичных ресурсов» (Углич, 2009); на 3-й
конференции молодых ученых и специалистов институтов Отделения
«Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции»
Россельхозакадемии «Обеспечение качества и безопасности продукции агропромышленного комплекса в современных социально-экономических условиях» (Москва, 2009).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе статья в журнале, рекомендованном ВАК, и заявка на патент РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, характеристики объектов и методов исследования, экспериментальной части, выводов, библиографического списка из 198 источников, из которых 51 иностранных, и 4 приложений. Работа изложена на 150 страницах, содержит 15 рисунков и 28 таблиц.
