Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 10
1.1. Свойства сырья 11
1.2. Технология зернового хлеба 20
1.2.1. Очистка зерна 21
1.2.2. Замачивание зерна 23
1.2.3. Диспергирование зерна 29
1.3. Технология производства продуктов с повышенной пищевой ценностью на зерновой основе 30
1.4. Цели и задачи исследования 42
Глава 2. Материалы и методы исследования 43
2.1. Материалы и методы 43
2.2. Технический и химический анализ зерна и продуктов его переработки 44
2.3. Методика подготовки зерна к переработке 45
2.4. Диспергирование зерна, оценка степени его измельчения и содержания клейковины в диспергированной зерновой массе 47
2.5. Методика тепловой обработки сырья и оценки физико-химических свойств готовых продуктов 51
Глава 3. Экспериментальная часть 56
3.1. Общие положения и схема проведения эксперимента 56
3.2. Исследование сырья 59
3.3. Исследование подготовки зерна 65
3.3.1. Исследование влияния процесса шелушения зерна на изменение его ферментативной активности 66
3.3.2. Исследование процесса замачивания зерна 68
3.3.2.1. Исследование изменений в углеводном комплексе зерна в процессе замачивания 69
3.3.2.2. Исследование изменений в белковом комплексе зерна в процессе замачивания 77
3.3.2.3.Исследование витаминного комплекса зерна при аэробном способе замачивания 79
3.3.2.4. Исследование влияния процесса замачивания на качество продуктов 81
3.4. Исследование процесса диспергирования 88
3.4.1. Влияние процесса диспергирования на степень измельчения зерна 89
3.4.2. Влияние процесса диспергирования на возникновение теплового эффекта 96
3.4.3. Влияние режимов диспергирования на качество зерновых галет 103
Выводы к разделу 107
3.5. Исследование процесса термомеханической обработки сырья 108
3.5.1. Исследование влияния режимов формования полуфабрикатов на качество зерновых галет 109
3.5.2. Исследование процесса ИК-обработки полуфабрикатов 111
3.5.2.1. Влияние интенсивности ИК-излучения и влажности
зерновой массы на длительность процесса
обработки полуфабрикатов и качество продуктов 112
3.5.2.2. Оптимизация процесса ИК-обработки 114
3.5.2.3. Влияние процесса ИК-обработки на физико-химические изменения в полуфабрикате 126
3.5.2.4. Исследование микробиологической обсеменённости зерна и продуктов его переработки в процессе производства зерновых галет 127
Глава 4. Производственная проверка результатов исследования 130
Список литературы 138
Приложения 151
- Технология производства продуктов с повышенной пищевой ценностью на зерновой основе
- Технический и химический анализ зерна и продуктов его переработки
- Исследование влияния процесса шелушения зерна на изменение его ферментативной активности
- Исследование микробиологической обсеменённости зерна и продуктов его переработки в процессе производства зерновых галет
Введение к работе
Перемены, происходящие в сфере экономических отношений на нынешнем этапе развития государства, заметно сказываются на темпе и образе жизни современного человека, что в первую очередь касается городского населения. Одними из наиболее значимых последствий этого являются изменения, происходящие в структуре питания. В качестве одного из направлений, по которым происходят эти изменения особенно важно выделить рост потребления продуктов обладающих не высокой пищевой ценностью при снижении общего количества потребляемой человеком пищи. В тоже время потребности человеческого организма в таких компонентах питания как витамины, микроэлементы, пищевые волокна и полноценные и легкоусвояемые белки, остаются на прежнем уровне, в результате чего формируется дефицит этих компонентов в питании человека, что приводит к нарушению обмена веществ и возникновению различных заболеваний. Это и составляет основное содержание проблемы здорового и рационального питания, которая приобретает всё большую значимость и актуальность. Наиболее эффективным способом её решения является повышение пищевой и биологической ценности продуктов питания и, в особенности, тех из них, уровень потребления которых наиболее высок. Для России такого рода продуктами являются в первую очередь хлеб, а так же различные крупы, макаронные изделия, мучные кондитерские изделия и другие продукты переработки зерна. В настоящее время на долю этих продуктов в рационе питания населения приходится до 50%, что объясняется многовековой традицией их употребления, а также их высокой энергетической и пищевой ценностью и невысокой стоимостью. За счет них удовлетворяется дневная потребность человека в пище на одну треть, в энергии - на 30-50%, в белке - на 30-60%, в витаминах групп В и Е - более чем на 50% [1]. Кроме того, продукты переработки зерна являются источниками ценных пищевых волокон, содержание которых в них
значительно превышает содержание пищевых волокон в других продуктах питания растительного происхождения.
Пищевые волокна - это важный компонент питания представляющий собой комплекс биополимеров, включающий полисахариды (целлюлозу, гемицеллюлозу, пектиновые вещества), а также лигнин и связанные с ним белковые вещества. Их особенностью является плохая перевариваемость в пищеварительном тракте человека, а также их способность к взаимодействию с белками, ферментами, гормонами, продуктами распада углеводов, пептидами и аминокислотами, жирными и другими кислотами в процессе пищеварения, что лежит в основе их радиопротекторных, сорбционных и ионообменных свойств и делает их ценными компонентами питания. Пищевые волокна обеспечивают осуществление перистатического эффекта, интенсифицируют развитее кишечной микрофлоры, повышают расход энергии при обмене веществ, связывают токсичные элементы, уменьшая тем самым их, вредное воздействие на организм и создают чувство насыщения при потреблении пищи. Рекомендуемая суточная норма потребления пищевых волокон (балластных веществ) составляет 10-15 грамм на человека [2].
При этом важной остаётся проблема снижения питательных свойств готовой продукции вследствие негативного воздействия на перерабатываемое сырьё. Так, при производстве многих пищевых продуктов из зернового сырья, при его переработке, удаляются некоторые ценные компоненты. Особенно это заметно в технологии производства сортовой муки изо ржи и пшеницы, так как она предполагает удаление таких анатомических частей зерновки как зародыш, щиток, плодовые и семенные оболочки, а с ними и значительной части витаминов, микроэлементов и ценных пищевых волокон [3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]. Таким образом, технологическое воздействие на зерновое сырьё, направленное на получение продукции соответствующей требованиям, предъявляемым нормативными документами, приводит к получению продукции с пониженной пищевой и биологической ценностью обладающей, однако, при этом высоким
7 уровнем потребления. Сочетание данных условий является причиной того, что
в качестве объекта для обогащения выбраны продукты переработки зерна и в
первую очередь хлеб.
Существует несколько вариантов повышения пищевой ценности хлеба: во-первых, обогащение хлеба, выработанного по традиционной технологии из муки высоких сортов витаминами, микроэлементами или такими продуктами переработки зерна, как отруби; во-вторых, производство хлеба из цельно смолотого зерна (из обойной муки) и, в-третьих, производство хлеба из диспергированной зерновой массы [10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22,23, 24, 25, 26]. Последний вариант представляет особый интерес, и в первую очередь потому, что он значительно проще и экономичнее первых двух, так как он не предполагает осуществления сложной операции размола зерна в муку. К тому же производство хлеба из диспергированной зерновой массы позволяет получать продукт из зернового сырья прошедшего стадию ферментации в увлажнённом состоянии, что приводит к значительному повышению пищевой и биологической ценности этого продукта, который, в среднем, в три раза богаче белком, витаминами и микроэлементами чем традиционные сорта хлеба.
Однако, не смотря на то, что использование целого, проращенного зерна в целях производства на его основе продуктов питания с повышенными питательными свойствами даёт удовлетворительные результаты, получаемые продукты имеют специфические органолептические свойства, что приводит к снижению уровня их потребления. Это является причиной биохимических изменений, происходящих в сырье в процессе его подготовки и содержания в готовом продукте достаточно крупных частей не разрушенного зерна. Кроме того, остаётся множество не изученных вопросов, касающихся как особенностей отдельных этапов технологии, так и возможностей разработки иных способов производства продуктов с повышенной пищевой ценностью из диспергированной зерновой массы.
8 Научная новизна.
Выявлены основные закономерности процессов при производстве продуктов типа галет из диспергированной зерновой массы пшеницы и показано влияние свойств, способов и режимов подготовки зерна пшеницы на качество готового продукта.
Выявлен характер биохимических изменений происходящих в зерне при его подготовке, и показано, что для получения зерна с оптимальным уровнем биохимических изменений операцию шелушения необходимо проводить при режимах исключающих повреждение зародыша и эндосперма зерна и осуществлять аэрацию зерна в процессе его замачивания.
Установлено, что при аэробном способе замачивания зерна изменение ферментативной активности в нём происходит в два этапа. На первом этапе зерно расходует собственные запасы низкомолекулярных соединений, что приводит к снижению их концентрации, а на втором этапе происходит резкая активация ферментной системы зерна, в результате чего происходит гидролиз высокомолекулярных соединений и рост концентрации низкомолекулярных.
Установлено влияние процесса диспергирования на изменение физических и биохимических свойств диспергированной зерновой массы. Показано влияние процесса диспергирования на степень измельчения зерновой массы и качество зерновых галет.
Установлено влияние влажности ферментированного зерна и параметров тепловой обработки полуфабрикатов с помощью ИК-излучения на качество зерновых галет, длительность и энергоёмкость данного процесса.
Показано влияние механической и тепловой обработки полуфабрикатов зерновых галет с помощью ИК-излучения на физические, биохимические и микробиологические изменения в полуфабрикатах и готовом продукте.
9 Практическая значимость работы.
Разработана технология производства зерновых галет из диспергированной зерновой массы, которая включает в себя следующие этапы: 1) очистка зерна пшеницы; 2) замачивание очищенного зерна и его ферментация; 3) диспергирование увлажнённого зерна; 4) формовка полуфабрикатов из полученной диспергированной зерновой массы; 5) интенсивная ИК-обработка полуфабрикатов и получение готового продукта.
На основании результатов проведённых исследований сформулирована заявка и получен патент на изобретение «Способа получения пищевых продуктов из зерновых культур», и разработаны практические рекомендации по ведению основных этапов технологии производства зерновых галет (см. Приложение 1).
Определены рациональные режимы процессов подготовки зерна пшеницы, его замачивания, ферментации и диспергирования при изготовлении зерновых галет.
Определены оптимальные параметры ведения процесса ИК-обработки полуфабрикатов по показателям, характеризующим качество зерновых галет и энергоёмкость процесса.
Показано, что для оценки жизнеспособности зерна целесообразно, использовать методы характеризующие изменение его ферментативной активности в процессе замачивания.
Разработана методика определения степени измельчения зерновой массы в процессе диспергирования, основанная на определении содержания в диспергированной зерновой массе неизмельчённого продукта.
Показана возможность применения для оценки физических свойств зерновых галет методик определения крошимости и удельного объёма, характеризующего пористость, ранее применявшихся при оценке качества других видов продуктов.
Технология производства продуктов с повышенной пищевой ценностью на зерновой основе
Однако, как технология зерновых макарон, так и технология зернового хлеба не позволяют добиться достаточно высокой степени измельчения зерна. Это является одной из причин снижения товарных качеств этих продуктов, по сравнению с традиционными сортами хлеба и макарон, и не высокого уровня их потребления. Поэтому в настоящее время уделяется большое внимание разработке таких технологий, которые позволяли бы получать продукты, обладающие не только высокой пищевой ценностью, но и достаточно высокими потребительскими свойствами.
Одной из таких технологий является технология производства экструзионных продуктов [136, 137]. Она представляет собой достаточно универсальным вариантом для обогащения продуктов белком, пищевыми волокнами, витаминами, микроэлементами, растительными жирами, пектиновыми веществами, органическими кислотами, сахарозаменителями и другими добавками и получения продуктов с высокими вкусовыми и органолептическими свойствами, а главное - с более сбалансированным аминокислотным, жирнокислотным и минеральным составом. Большие перспективы здесь заложены в получении продуктов быстрого приготовления, легко усвояемых, с функциональными свойствами, более совершенных в сравнении с изделиями, вырабатываемыми по традиционным технологиям.
В основе этого лежит то, что экструзия - один из самых высокоэффективных процессов, совмещающий термо-, гидро- и механическую обработку сырья и позволяющий получать продукты с заранее заданными свойствами, управляя исходным составом экструдируемой смеси, механизмом физико-химических, механических, биохимических и микробиологических процессов, протекающих при термопластической экструзии пищевых масс.
Необходимыми условиями для получения экструзионных пищевых продуктов являются увлажнение и пластификация сырья, получение расплава биополимеров, денатурация белков и клейстеризация крахмалов, структурирование расплава под действием сил сдвига и растяжения, его охлаждение и формование.
Самое важное - получение расплава биополимеров, т. е. переход биополимеров в условиях экструзии в вязкотекучее состояние. Для этих целей в современной практике экструзионных технологий используются два типа экструдеров - одношнековые и двухшнековые, которые имеют различные технические особенности и специфические рабочие параметры режимов переработки сырья.
Одношнековые экструдеры предназначены для переработки крахмалсодержащего сырья, а также растительного сырья, содержащего белки, и имеют как достоинства, так и недостатки. Они проще в изготовлении, относительно дёшевы, возможно восстановление изношенного рабочего органа, но при этом плохо смешивается обрабатываемый продукт, отсутствуют принудительное транспортирование и самоочистка, а также затруднен переход с одного сырья на другое.
На двухшнековых экструдерах можно перерабатывать большой ассортимент сырья - от муки до целого зерна и при этом значительно снижаются затраты на подготовку исходного сырья, исключается необходимость в подсушивании продукта после экструдирования. Эти машины, несмотря на сложность конструкции трудоемкость в использовании и значительный износ рабочих органов, обеспечивают более высокое качество продукции, точное объемное дозирование, лучшее перемешивание продукта, достигается эффект самоочистки, они также способны перерабатывать смеси с высоким содержанием жира и сахара и не требуют предварительной гидротермической обработки продукта. По конструктивным особенностям шнеков двухшнековые экструдеры можно разделить на пять основных типов: вращающиеся в одном направлении с взаимным зацеплением; вращающиеся в одном направлении без зацепления; с противоположным вращением шнеков с взаимным зацеплением; с противоположным вращением шнеков без зацепления; с коническими зацепляющими шнеками.
Рабочая зона экструдера разделена на функциональные зоны: загрузки, транспортирования, пластикации, сжатия, дозирования и формования. Исходные компоненты в виде порошка и жидкости подаются в зону загрузки. Во время прохождения зоны транспортирования при необходимости удаляются захваченный воздух и другие газообразные включения. Кроме этого, происходит перемешивание компонентов.
Предварительно смешанная масса попадает в зону пластикации, где происходит её интенсивная обработка путем деформации сдвига с одновременным повышением температуры до 80 - 120С. Плотность материала и коэффициент заполнения межвиткового пространства увеличиваются, давление повышается и вследствие этого зернистая структура разрушается, материал желируется. В зоне сжатия продукт подвергается повторному сжатию до максимального давления (20 МПа), температура растет (200 С) за счет подвода энергии извне, и материал продавливается через матрицу с фильерой. В момент его выхода из фильеры деформации релаксируют, продукт разбухает, влага частично испаряется. Во время релаксации эластичный материал, находящийся под давлением в экструдере, пенится, и такая структура сохраняется после удаления влаги и охлаждения. Экструдаты из белкового сырья приобретают волокнистую структуру, а из крахмалистого сырья -пористую. Форма фильеры влияет на конфигурацию изделия, практически не изменяя структуры продукта.
Технический и химический анализ зерна и продуктов его переработки
Технический анализ зерна проводился согласно ГОСТ 10839-64 «Зерно. Методы исследования». Натура зерна определялась по ГОСТ 10840-64, количество и качество клейковины - по ГОСТ 13586.1-68, влажность - по ГОСТ 13586.5-93; стекловидность - ГОСТ 10987-76; содержание сорной, зерновой, особо учитываемой примесей, мелких зёрен и крупности - ГОСТ 13586.2-81; энергия и способность прорастания ГОСТ 10968-88; число падения методом Хагберга-Пертена - ГОСТ 27676-88.
Определение биохимических показателей зерна пшеницы и продуктов его переработки осуществлялось по следующим методикам: определение содержания рибофлавина (витамина Вг) производилось в соответствии с инструкцией по определению рибофлавина (витамина Вг) в пищевых продуктах № 4398-87, разработанной в Институте Питания АМН СССР лабораторией витаминизации пищевых продуктов [153]; определение содержания витамина С в зерне и продуктах его переработки осуществлялось по методике описанной в руководстве [154]; определение водорастворимого белка по методу Лоури, а также декстринов спектрофотометрическим методом осуществлялось по методике описанной в руководстве [155]; определение восстанавливающих Сахаров осуществлялось по методике описанной в руководстве [156].
Проведение микробиологических анализов осуществлялось согласно следующим методам: ГОСТ 26668-85 «Продукты пищевые и вкусовые. Методы отбора проб для микробиологических анализов.»; ГОСТ 26669-85 «Продукты пищевые и вкусовые. Подготовка проб для микробиологических анализов.»; ГОСТ 26670-91 «Продукты пищевые. Методы культивирования микроорганизмов.»; ГОСТ Р 30518-97 «Продукты пищевые. Методы выявления и определения количества бактерий группы кишечных палочек (колиформных бактерий)»; ГОСТ 10444.15-94 «Продукты пищевые. Методы определения количества мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов».
Методика подготовки зерна к переработке включала в себя этапы его очистки, шелушения и увлажнения.
Очистка зерна осуществлялась либо на лабораторном зерноочистительном оборудовании, либо в зерноочистительном отделении мелькомбината до кондиций, соответствующих требованиям, предъявляемым зерну пшеницы, поступающему на первую драную систему размольного отделения мельницы.
Шелушение зерна пшеницы проводилось на лабораторной установке SАТАКЕ следующим образом: в рабочую зону установки, через приёмный патрубок, помещалась навеска зерна, продолжительность шелушения которого определялась по секундомеру. Шелушенное зерно и продукты его шелушения собирались в разные ёмкости установленные в корпусе шелушителя, что давало возможность оценить степень шелушения, исходя из следующего соотношения: 46 Где: СШ - степень шелушения зерна, % тд - масса зерна до шелушения, г тп - масса зерна после шелушения, г
Увлажнение осуществлялось следующим образом: навеска зерна, с установленной величиной влажности, помещалась в ёмкость, и к нему добавлялось заранее определённое количество воды. Увлажнение проводилось до достижения величины влажности 35-45%. Продолжительность нахождения зерна во влажной среде составляла, в зависимости от условий эксперимента, от 18 до 48 часов. При этом особо контролировалось поступление воздуха к зерновой массе в целях создания условий для аэробного или анаэробного типа дыхания, в зависимости от задач эксперимента. В случае, когда было необходимо создать условия для анаэробного дыхания зерна, количество вносимой влаги значительно превышало по объёму то количество, которое способно поглотить зерновая масса. Таким образом, зерно в течение всего процесса анаэробного замачивания находилось в ёмкости под слоем воды. При создании аэробных условий для дыхания зерна к нему добавлялось количество воды, предварительно рассчитанное по формуле:
Где: G - количество вносимой воды, г Q - количество увлажняемого зерна, г wK и wH - значения конечной и начальной влажность зерна, % 1,05 - коэффициент учитывающий потери влаги при испарении.
При этом в течение всего периода замачивания осуществлялось периодическое перемешивание зерновой массы в целях её равномерного увлажнения и аэрации.
Диспергирование заключается в том, что зерно, прошедшее этапы очистки и замачивания, после ферментации помещается в диспергирующую машину, где происходил процесс его измельчения и гомогенизации. При проведении лабораторных исследований диспергирование осуществлялось на серийной установки марки ЛЗ-08, внешний вид которой, показан на рис. 1, состоящей из станины и установленного на ней электродвигателя, на валу которого помещён редуктор с рабочей камерой. Внутри камеры находятся основные рабочие органы диспергатора - шнек и набор поочерёдно установленных ножей с количеством лопастей 3, 8 и 12 шт., и матриц с диаметром фильер 4 и Змм.
Исследование влияния процесса шелушения зерна на изменение его ферментативной активности
Процесс подготовки зерна к переработке включает в себя этапы его очистки, шелушения и замачивания. При этом очистка зерна, как указывалось ранее, осуществляется до кондиций, соответствующих требованиям, предъявляемым к зерну, поступающему в размольное отделение мелькомбината [6]. 3.3.1. Исследование влияния процесса шелушения зерна на изменение его ферментативной активности.
Обязательным условием при производстве продуктов из диспергированной зерновой массы, является использование для этих целей жизнеспособного зерна, так как только в этом случае в зерне при его замачивании происходит активация ферментного комплекса и начинается процесс прорастания, что в итоге позволяет получать продукты с требуемыми свойствами. Однако, такая технологическая операция как шелушение хотя и позволяет получать зерновые галеты хорошего качества, но при этом она может оказывать достаточно существенное воздействие на способность зерна к прорастанию, а соответственно на его ферментативную активность.
Наблюдения показывают, что при замачивании зерна пшеницы с высокой степенью шелушения (до 6%), уложенного на влажной фильтровальной бумаге слоем толщиной в одно зерно, при условиях достаточной влажности и доступа воздуха, может происходить прорастание отдельных зерновок с не повреждённым зародышем. Всхожесть такого зерна, как показывают эксперименты, может доходить до 30% и более [128]. Однако этого не наблюдается в случае с замачиванием зерна (особенно шелушенного) в ёмкостях, где для его прорастания могут создаваться неблагоприятные условия. В связи с этим может изменяться и характер биохимических процессов происходящих в зерне. Так как биохимические изменения выражаются в усилении действия ферментов, и, прежде всего амилолитических, расщепляющих крахмал, для определения влияния процесса шелушения на ферментативную активность зерна использовали метод определения числа падения, как метода характеризующего изменение амилолитической активности. На рис. 4 показана зависимость значения числа падения от времени замачивания зерна при различной степени его шелушении. С целью данного эксперимента зерно пшеницы подвергали шелушению в процессе, которого удалялось 2, 4 и 6% оболочек. После чего шелушённое зерно замачивали в течение 24-х часов до влажности 40%, высушивали и использовали для определения числа падения (см. Приложение 4).
Из графиков, приведенных на рис. 5. видно, что операция шелушения оказывает отрицательное воздействие на ферментативную активность зерна. Так, снятие всего 2-х процентов оболочек уже приводит к тому, что биохимические изменения, происходящие в течение первых 24-х часов замачивания и приводящие к снижению числа падения, протекают менее интенсивно, чем в нешелушённом зерне. То же относится и к изменению показателя числа падения при повышении степени шелушения до 4-х и 6-ти процентов. Это объясняется тем, что в процессе шелушения происходит не только снятие плодовых и семенных оболочек, но и частичное, а иногда и полное удаление зародыша, вследствие чего зерно теряет способность к прорастанию [74, 78]. Кроме того, происходит частичное оголение эндосперма, что, в процессе замачивания, приводит к слёживанию зерна и образованию им плотной, воздухонепроницаемой массы, в результате чего зерно с не повреждённым зародышем, возможно, переходит на анаэробный тип дыхания и процессы прорастания в нём приостанавливаются. Таким образом, операция шелушения зерна оказывает отрицательное влияние не только на способность его к прорастанию, но и на его ферментативную активность в процессе замачивания.
Процесс замачивания в технологии продуктов из диспергированной зерновой массы играет особо важную роль, так как он обеспечивает необходимый уровень увлажнения зерна, а также степень физических и биохимических изменений в нём, что позволяет получать продукты с требуемыми свойствами [105, 106, 107, 108, 109, ПО, 111, 112, 113, 114, 115, 116,117,118, 119,120, 121, 123,124, 125,126].
Возможны два способа замачивания зерна: анаэробный - когда объём вносимой в зерновую массу воды значительно превышает объём зерна и аэробный - когда для замачивания зерна берётся предварительно рассчитанное количество воды. Первый способ проще с технической точки зрения, так как не требует мер по обеспечению аэрации, а конечную влажность зерна можно регулировать, контролируя время нахождения его в воде. Однако длительное нахождение зерна во влажной среде в условиях нехватки кислорода приводит к тому, что оно переходит на анаэробный тип дыхания, вследствие чего изменяется характер протекающих в нём биохимических процессов, что приводи к его порче. Аэробный способ замачивания не имеет таких существенных недостатков, хотя и требует контроля за степенью увлажнения и аэрации в целях получения сырья с требуемым уровнем физических и биохимических преобразований.
В связи с этим целью данного исследования было обоснование использования аэробного способа замачивания зерна, как технологической операции в процессе производства продуктов из диспергированной зерновой массы. Для этого, в ходе эксперимента, зерно пшеницы замачивалось по методике описанной в разделе 2.3. аэробным и анаэробным способами, после чего высушивалось и использовалось для определения показателей содержания в зерне водорастворимого белка по методу Лоури [155], декстринов спектрофотометрическим методом, а также восстанавливающих Сахаров [156], и витаминов С и В2 [153, 154]. Кроме того, для определения активности амилолитических ферментов в зерне в процессе его замачивания проводили анализ показателя числа падения.
Исследование микробиологической обсеменённости зерна и продуктов его переработки в процессе производства зерновых галет
При этом минимальное значение показателя набухаемости составило 3,8 мл/г, максимальное - 5,4 мл/г, среднее, таким образом - 4,6 мл/г. Так как кривая, построенная по среднему значению данного показателя, достаточно близко совпадала с кривой построенной по среднему значению показателя удельного объема, она не была отражена на рис. 30. Пространство ограниченное указанными кривыми и показанное на рис. 30. штриховкой, при условии, что задачей ставилось повышение удельного объёма, набухаемости и крошимости при снижении энергозатрат, представляет собой зону технологических оптимумов. Значения всех показателей, находящиеся в границах этой зоны, соответствуют оптимальным режимам воздействия на полуфабрикаты, при которых достигается оптимальный технологический эффект. Так, время требуемое для доведения зерновых галет до готовности, при плотности излучения 25,70 кВт/м , примерно в 8 раз меньше чем при плотности 5,15 кВт/м . При этом достигается значительная экономия электроэнергии, почти на 40% и улучшение качественных показателей готовых продуктов, которое происходит, по-видимому, за счёт сокращения потерь энергии и интенсификации всех физических и биохимических процессов. Здесь следует отметить, что метод графического анализа предполагает, что зона технологических оптимумов должна располагаться внутри поля ограниченного значениями параметров процесса (в нашем случае это мощность ИК-излучения и время обработки полуфабрикатов). Однако из рис. 30. видно, что зона технологических оптимумов выходит за рамки граничных значений. Это объясняется конструктивными особенностями лабораторной установки не позволяющей получить достаточно равномерный поток ИК-излучения более высокой мощности.
Процесс тепловой обработки, как и процесс замачивания и ферментации, является тем этапом, на котором в зерновом сырье происходят наиболее существенные физические и биохимические изменения [53, 138, 140, 142, 143, 144]. С целью их выявления были проанализированы пробы не обработанных полуфабрикатов и готовых зерновых галет по показателям, приведённым в табл. 42. Как видно из таблицы, физические изменения, происходящие в полуфабрикате в процессе его ИК-обработки, выражаются в значительном увеличении его пористости, косвенно определяемой по показателю удельного объёма, и крошимости. Также интенсивное тепловое воздействие приводит к существенным изменениям в углеводном, белковом и витаминном комплексах.
Это выражается в увеличении значения показателя набухаемости вследствие клейстеризации и декстринизации крахмала, росте содержания восстанавливающих Сахаров, снижении концентрации водорастворимых фракций белка, что может объясняться его тепловой денатурацией и происходящей реакцией меланоидинобразования, и снижении содержания в готовом продукте термолабильных витаминов С (аскорбиновой кислоты) и В2 (рибофлавина) (см. Приложение 3). Технология производства зерновых галет предполагает, что диспергирование, формование и тепловая обработка зерна осуществляется только после его увлажнения и ферментации. Каждый из этих этапов может оказывать влияние на микробиологическое состояние зерна, промежуточных и готовых продуктов (см. Приложение 3). С тем, чтобы выявить характер этого влияния был проведён эксперимент, в ходе которого были изготовлены зерновые галеты и отобраны для анализа следующие пробы: 1 - очищенное от примесей, сухое зерно до процесса замачивания и ферментации; 2 - зерно после замачивания и ферментации в течение 24-х часов; 3 - диспергированная зерновая масса до ИК-обработки; 4 - готовый продукт после ИК-обработки. В процессе подготовки проб осуществляли стерилизацию поверхностей рабочих инструментов и деталей оборудования с тем, чтобы исключить возможность попадания нежелательной микрофлоры в образцы. Результаты анализа указанных проб по показателю общей обсеменённости (КОЕ/г) приведены в табл. 43. Во влажной среде, при доступе атмосферного воздуха, на поверхности зерна пшеницы начинается активное развитие микрофлоры, что, как видно из таблицы, уже после 24-х часового замачивания приводит к увеличению показателя общей обсеменённости в 13,77 раза. Тепловой эффект, возникающий при диспергировании, оказывает некоторое стерилизующее воздействие и вызывает снижение показателя общей обсеменённости в 11,27 раза. ИК-излучение мощностью 25,7 кВт/м с длиной волны 1,1 мкм приводи к увеличению температуры поверхностных слоев обрабатываемого полуфабриката до 110-150С в результате чего происходит его полная стерилизация.
