Технология мучных смесей для продуктов функционального назначения Бобков Владимир Александрович

Изучение физико-механических свойств различных видов муки....77

\

Анализ однородности мучных композитных смесей путём анализа ИК-спектров в ближней инфракрасной области 91

Изменение белково-протеиназного и углеводно-амилазного комплексов в зависимости от состава мучных смесей 99

Список использованных источников 123

Приложение А Инструкция по производству мучных смесей на ОАО «МКХ»

Приложение В Различные технологические схемы переработки крупяных

культур в муку 157

Приложение Г Технические параметры и нормы выходов при переработке

крупяного сырья в муку по различным технологическим схемам 163

Приложение Д Балансы помолов крупяного сырья в муку по

технологической схеме №1 165

Приложение Е Дисперсионный анализ распределения гречневой муки в

мучной смеси 169

Приложение Ж Расчет коэффициентов вариации при смешивании разном

времени смешивания различных видов смесей 171

Приложение И Расчет уравнений определения концентрации компонента мучной смеси по показателю белизны 182

Введение к работе

Питание - основа жизнедеятельности человека, одно из основных условий его существования, влияющее на продолжительность жизни, работоспособность, самочувствие и настроение, сопротивляемость инфекциям и другим неблагоприятным факторам окружающей среды. Пища является не только источником пластического материала и энергии, но и содержит комплекс биологически активных веществ, регулирующих функции организма.

В течение последних трех-пяти десятилетий в результате технической революции и крупных социальных изменений средние энергозатраты человека снизились в 2 - 2,5 раза. Во столько же уменьшилось и потребление пищи. Однако параллельно со снижением количества потребляемой пищи как источника энергии происходит и снижение потребления содержащихся в ней незаменимых пищевых веществ, в частности витаминов и минеральных элементов.

Наряду со снижением энергозатрат, происходит снижение разнообразия рациона, увеличение потребления рафинированных продуктов, высококалорийных, но бедных основными питательными веществами продуктов, таких как белый хлеб, макаронные, кондитерские изделия и т. п.

По мнению нутрициологов, потребность населения России и других индустриально развитых стран в микро- и макронутриентах не может быть сегодня полностью удовлетворена за счет традиционного питания. Необходимы дополнительные источники поступления физиологически функциональных ингредиентов.

Мировой и отечественный опыт свидетельствует, что решением данной проблемы является разработка и создание крупного промышленного производства разнообразных специализированных продуктов питания, дополнительно обогащенных недостающими витаминами, макро- и микроэлементами до уровня, соответствующего физиологическим потребностям человека.

Существенное расширение спектра биологически активных добавок сделало необходимым разработку нового поколения продуктов питания, обогащенных не каким-то одним или небольшим числом полезных компонентов, а по возможности всем или наиболее полным комплексом витаминов, минеральных веществ и пищевых волокон в сочетании, когда это возможно, со снижением калорийности и введением вкусовых и ароматических добавок, обеспечивающих высокие органолептические свойства обогащенного продукта.

Такой вид питания, обеспечивающий рост, нормальное развитие и жизнедеятельность человека, способствующий укреплению его здоровья и профилактике заболеваний, получил название функционального.

Важнейшим путем создания продуктов, обеспечивающих здоровое питание (продуктов функционального назначения), является обогащение базовых продуктов недостающими физиологически функциональными ингредиентами (витаминами, минеральными веществами,

полиненасыщенными жирными кислотами, пищевыми волокнами и др.) и разработка новых технологий получения этих продуктов.

При всем многообразии пищевых продуктов лишь одна их группа постоянно присутствует во всех пищевых рационах - это продукты на основе зерновых культур. Хлеб - главный их представитель, обладает высокой пищевой ценностью и уникальным свойством неприедаемости. В ежедневном рационе человека хлеб, крупяные и макаронные изделия служат источниками энергии, углеводов, пищевых волокон, белков, витаминов группы В, железа.

Поэтому пшеничная мука служит удобным в технологическом отношении объектом для создания функциональных пищевых продуктов, обогащенных пищевыми волокнами, витаминами, минералами и другими биологически активными веществами.

В то же время пшеничная мука высшего сорта значительно беднее витмаминами и минералами, чем мука более низких сортов. К тому же она характеризуется невысоким содержанием белков, которые не сбалансированы по аминокислотному составу. На основании этого возникает возможность обогащения пшеничной муки.

Приоритетным направлением в создании зерновых продуктов функционального назначения является использование с целью коррекции химического состава различных круп (гречневой, овсяной, ячменной, рисовой, пшенной, гороховой). Причем наиболее эффективно использовать крупу в измельченном до крупности муки виде. При этом целесообразно измельчать следующие крупы: ядрицу, рис дробленый, ячневую крупу, овсяную крупа дробленую. Такие продукты имеют повышенную пищевую ценность наряду с крупами, имеющими целое ядро, однако пользуются низким потребительским спросом. Мучные смеси с такими компонентами разработаны ВНИИЗом, при участии института питания РАМН, а также некоторыми другими учеными.

Введение в пшеничную муку дополнительных компонентов, таких как мука из крупяных и зернобобовых культур позволяет управлять химическим составом, изменяя при этом органолептические показатели продукта: вкус, аромат, внешний вид, что позволяет обогатить и расширить ассортимент продукции.

Однако, использование таких смесей, безусловно, влияет и на реологические свойства теста, создавая определенные трудности при производстве хлеба и хлебобулочных изделий. Закономерности изменения реологических свойств мучных смесей с добавлением муки из крупяных продуктов изучены еще далеко не в полной мере. К тому же возникает немаловажный вопрос о возможностях коррекции реологических свойств в сторону снижения упругости и повышению растяжимости тестовых заготовок.

При производстве мучных смесей, в состав которых входят различные виды крупяных продуктов, необходимо соблюдать специфические требования к крупности вносимых добавок, а также использовать специальное технологическое оборудование и режимы смешивания, позволяющие в конечном итоге получать однородные по своему составу и устойчивые к расслоению смеси.

Поэтому такое направление, как разработка однородных устойчивых мучных смесей с добавлением муки из крупяных культур для продуктов функционального назначения, несомненно, является актуальным и своевременным.

Научная новизна

Выявлена целесообразность применения муки из крупяных культур в качестве компонентов для продуктов функционального назначения и показана возможность производства такой муки по универсальной схеме размола.

На основании идентичности физических характеристик компонентов мучных смесей установлено, что время образования гомогенных смесей не зависит от концентрации.

Установлена и математически описана зависимость реологических свойств полуфабрикатов от вида и состава смесей.

Показана возможность корректировки реологических и хлебопекарных свойств мучных смесей путем внесения различных ферментных препаратов и СПК.

Впервые предложен способ оценки однородности мучных смесей по показателю белизны.

Показана возможность идентификации мучных смесей с помощью метода инфракрасной спектроскопии в ближней области.

Выявлено, что гомогенность и устойчивость к расслоению не зависит от вида крупяных культур, что объясняется близостью физических свойств компонентов смеси.

Практическая значимость

На основании проведенных исследований предложена универсальная технологическая схема и параметры процесса переработки крупяных продуктов в муку, в которой в качестве сырья используется крупа целая, дробленая, а также побочные продукты крупяного производства.

Показана возможность составления однородных и устойчивых к расслоению смесей на основе муки из крупяных культур.

На основе разработанных математических моделей характеристик альвеограмм от состава смеси показана возможность прогнозирования реологических и хлебопекарных свойств мучных смесей.

Показана возможность корректировки этих свойств путем внесения СПК и ферментных препаратов, что было подтверждено опытно- промышленными испытаниями.

Построена и проверена градуировочная модель для прибора ИНФРАЛЮМ ФТ-10, позволяющая идентифицировать содержание гречневой муки в смеси.

Разработана инструкция по производству мучных смесей для продуктов функционального назначения на ОАО «Московский комбинат хлебопродуктов». Проведены опытно-промышленные испытания по выработке мучных смесей и изготовлению хлебобулочных изделий из них.

1 Обзор литературы

Одним из основных условий жизнедеятельности организма человека является питание. От организации питания зависит здоровье человека, его работоспособность и продолжительность жизни. Рациональное и безопасное питание способствует нормальному росту и развитию организма человека, профилактике заболеваний, продлению жизни населения России, повышению работоспособности и обеспечивает условия для адаптации в нашем обществе на современном этапе развития [19, 35, 136].

Проблема полноценной и здоровой пищи всегда была одной из самых важных для человечества. В условиях сложной экологической и социально- экономической ситуации качество питания ухудшается. За последние годы энергозатраты населения России значительно снизились, а следовательно, уменьшилась потребность в энергии и ее источнике - пище. В то же время потребность в микронутриентах и других физиологически необходимых веществах практически не изменилась. По мнению нутрициологов, потребность населения России и других индустриально развитых стран в микронутриентах не может быть сегодня удовлетворена за счет традиционного питания. Необходимы дополнительные источник поступления физиологически функциональных ингредиентов [114, 118, 136].

В связи с этим приобретают актуальность разработка и внедрение в производство функциональных пищевых продуктов, которые содержат ингредиенты, повышающие сопротивляемость заболеваниям, способные регулировать физиологические процессы в организме человека, позволяя ему долгое время сохранять активный образ жизни.

Важнейшим путем создания продуктов, обеспечивающих здоровое питание, является обогащение базовых продуктов недостающими физиологически функциональными ингредиентами (витаминами, минеральными веществами, полиненасыщенными жирными кислотами, пищевыми волокнами и другими) и разработка новых технологий получения этих продуктов.

В современном мировом сообществе идет постоянная работа по созданию новых продуктов функционального питания, обладающих как широким спектром применения, так и узкой направленностью на конкретный орган, систему, заболевание. В наибольшей степени требованиям адекватного питания отвечают многокомпонентные продукты на основе сырья животного и растительного происхождения [136].

Здоровье каждого человека и нации в значительной мере определяется типичным рационом питания. Продукты питания, кроме снабжения организма человека энергией, необходимыми нутриентами, выполняют и другие функции, наиболее важная из которых - профилактика и лечение ряда заболеваний [24, 136].

Состояние здоровья населения, по данным Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ), имеет тенденцию к ухудшению и характеризуется увеличением числа лиц, страдающих различными заболеваниями, в том числе и алиментарными.

В последние два десятилетия структура питания населения России не соответствует рекомендуемым нормам и изменяется преимущественно в сторону уменьшения потребления животных продуктов и увеличения потребления растительных, особенно хлебопродуктов и картофеля. Основные нарушения пищевого статуса различных групп россиян сводятся к избыточному потреблению животных жиров, при этом дефицитными являются полиненасыщенные жирные кислоты, содержание в рационах питания полноценных белков не соответствует нормам потребления, содержание пищевых волокон на 30 % ниже рекомендуемых норм. Большой дефицит наблюдается в потреблении витаминов (аскорбиновой кислоты, витаминов группы В, фолиевой кислоты) и микроэлементов (кальция, железа, йода, фтора, селена, цинка) [4, 105, 108, 113, 114, 115].

Таким образом, установлено, что современные рационы питания с учетом их особенностей и образа жизни представляют собой фактор риска для здоровья человека, поэтому актуальным является разработка и внедрение продуктов, позволяющих сбалансировать потребление наиболее физиологически полезных компонентов.

1.1 Современная концепция функционального питания

Концепция «Функциональное питание» как самостоятельное научно- прикладное направление в области здорового питания сложилась в начале 90-х годов. С современных позиций под термином «функциональные пищевые продукты» понимают такие продукты питания, которые предназначены для систематического употребления в составе пищевых рационов всеми возрастными группами здорового населения с целью снижения риска развития заболеваний, связанных с питанием, сохранения и улучшения здоровья за счет наличия в их составе физиологически функциональных пищевых ингредиентов [90].

Большой теоретический и практический вклад в развитие технологии продуктов функционального питания внесли ученые A.M. Уголев, М.Н. Волкарев, В.И. Покровский, В.А. Тутельян, Б.А. Шендеров, A.A. Кочеткова, JI.H. Шатнюк, И.В. Матвеева, Г.Г. Дубцов.

По мнению авторов в категорию функциональных пищевых ингредиентов следует включать те продукты, в которых функциональный ингредиент поступает в организм в форме традиционного питательного продукта. Пищевой продукт может быть отнесен к функциональному пищевому продукту при условии содержания в нем биоусвояемого функционального ингредиента в пределах 10-50 % средней суточной потребности в соответствующем нутриенте [24, 133, 141, 147].

Минимальные количества микронутриентов и других биологически активных веществ индивидуально или в результате комплексного воздействия участвуют в важнейших биохимических реакциях организма, обеспечивают специфические физиологические эффекты [132].

Количество функционального ингредиента в готовом пищевом продукте должно быть физиологически значимым, т.е. быть сопоставимым с нормой физиологической потребности в нем, но в то .же время не должно ухудшать потребительские свойства продукта — внешний вид, вкус, аромат [104, 107, 115].

В настоящее время в нормативных актах уточнены адекватные и максимальные уровни потребления пищевых и биологически активных веществ в соответствии с физиологическими нормами их потребления для современного человека с учетом его пола, возраста, физиологического состоянии, физической нагрузки и некоторых других факторов [75].

Согласно Федеральному закону и другим законодательным документам, продукты, содержащие физиологически функциональные ингредиенты или БАДы к пище, не предназначены для лечения. Такие продукты могут употреблять здоровые люди для профилактики в целях снижения риска развития заболеваний и обменных нарушений.

Однако избыточное потребление одного пищевого или биологически активного вещества может стать причиной нарушения обмена другого или создать дополнительную нагрузку на почки при выведении из организма его излишка. С этой точки зрения употребление пищевых продуктов, содержащих ограниченные количества функциональных ингредиентов, гораздо менее рискованно [112].

Современная научная литература описывает тысячи веществ с выраженной биологической активностью. Принципы классификации основаны на химическом строении, механизме физиологического действия ли природных источниках [12, 106, 118].

Природными источниками функциональных ингредиентов служат натуральные пищевые продукты и животное, растительное, минеральное или микробиологическое сырье.

Круг веществ, относящихся к категории функциональных ингредиентов, расширяется благодаря появлению новых научных данных о влиянии различных компонентов пищи на здоровье, о возможности их промышленного производства и введения в пищевые системы с целью получения обогащенных продуктов.

В настоящее время в технологической практике производства функциональных продуктов наиболее широко применяются функциональные ингредиенты следующих групп: пищевые волокна, витамины, минеральные вещества, полиненасыщенные жирные кислоты или содержащие их жиры, антиоксиданты, олигосахариды, некоторые полезные микроорганизмы (пробиотики). Такие категории ингредиентов входят в состав практически вех групп продуктов хлеба, хлебобулочных и мучных кондитерских изделий, молочных продуктов, спредов и паст, минеральной воды и напитков, продуктов детского питания [27, 118, 133].

1.2 Принципы создания функциональных продуктов

Продукты, которые отличаются повышенным содержанием одних веществ или, наоборот, пониженным содержанием других, уже давно существуют в лечебном и диетическом питании, рекомендуемом людям, страдающим определенными заболеваниями или нуждающимся в продуктах измененного состава. Такими категориями людей являются, например, спортсмены, беременные женщины и дети, люди преклонного возраста и другие группы риска.

Другая причина обогащения продуктов полезными для здоровья веществами обусловлена необходимостью восполнения их потерь при глубокой переработки сырья, широко применяемой в пищевых технологиях. Некоторые продукты имеют неустойчивый или несбалансированный химический состав в силу свойств сырья или технологии и нуждаются в его коррекции [118].

Обогащение продуктов дополнительными полезными веществами становится оправданным только при соблюдении ряда принципов.

Во-первых, для обогащения пищевых продуктов следует использовать только те вещества, дефицит которых реально имеет место, достаточно широко распространен и опасен для здоровья.

Во-вторых, обогащению следует подвергать в первую очередь продукты массового потребления, доступные для всех групп детского и взрослого населения и регулярно используемые в повседневном питании.

В-третьих, не должны ухудшаться потребительские свойства обогащаемых продуктов и уменьшаться содержание и усвояемость других присутствующих в них пищевых веществ, существенно изменять вкус, аромат, свежесть продуктов, сокращать срок их хранения.

При обогащении необходимо учитывать возможность химического взаимодействия ингредиентов между собой и с компонентами продукта и выбирать такие их сочетания, формы, способы и стадии внесения, которые обеспечивают их максимальную сохранность в процессе производства и хранения.

Регламентируемое содержание веществ в обогащенном ими продукте питания должно быть достаточным для удовлетворения за счет данного продукта 20 - 50 % средней суточной потребности в этих веществах при обычном уровне потребления обогащенного продукта.

Количество дополнительно вносимых веществ должно быть рассчитано с учетом их возможного естественного содержания в исходном продукте или сырье, используемом для его изготовления, а также с учетом потерь в процессе производства и хранения с тем, чтобы обеспечить содержание этих веществ на уровне не ниже регламентируемого в течение всего срока годности обогащенного продукта.

Регламентируемое содержание веществ в обогащенном ими продукте должно быть указано на индивидуальной упаковке и строго контролироваться как производителем, так и органами государственного надзора.

Эффективность обогащенных продуктов должна быть убедительно подтверждена апробацией на репрезентативных группах людей, демонстрирующей не только их полную безопасность, приемлемые вкусовые качества, но также хорошую усвояемость, способность существенно улучшать обеспеченность организма микронутриентами, введенными в состав обогащенного продукта, и связанные с этими веществами показатели здоровья [118, 137, 147].

Постепенно на рынке сформировались основные группы продуктов функционального назначения, к которым относятся зерновые, молочные и жировые продукты, безалкогольные напитки. Во всех группах функциональных продуктов наблюдается интенсивный рост объема производства. Одно из лидирующих мест занимают продукты на основе хлеба и зерновых [21].

1.3 Функциональные продукты хлебной группы

Известно, что хлебопродукты являются основными источниками энергии, белка и углеводов в питании населения России, обеспечивающими соответственно 36,6, 40 и 53 % суточного их поступления. По частоте потребления они находятся на первом месте у всех групп населения. При этом сегодня они остаются наиболее дешевыми и доступными для всех категорий потребителей [4, 25,71, 80, 93].

Годовое потребление продуктов на основе зерновых, рекомендуемое НИИ питания РАМН РФ, составляет 107 кг/год на человека. Считается, что за счет их потребления взрослый человек должен потреблять, в среднем, 680 ккал/сутки, что соответствует 30 - 40 % общей калорийности пищи и обеспечивается потреблением 200 - 250 г хлеба, круп и других продуктов [35].

Благодаря этому использование хлебобулочных изделий в качестве носителя, дополнительно обогащенного недостающими нутриентами, позволяет донести до самых широких групп населения, в том числе — наиболее нуждающихся в улучшении их пищевого статуса и здоровья.

Анализ литературы показывает, что ликвидация дефицита макро- и микронутриентов возможна при использовании зерновых продуктов и может быть обеспечена двумя путями [36, 118]:

1. сохранением оболочек и алейронового слоя, содержащих наибольшее

количество микронутриентов и биологически активных веществ зерна

при его помоле [146];

2. обогащением продуктов функциональными ингредиентами

Первый способ состоит в использовании в пищу продуктов из цельного зерна - цельнозернового хлеба, хлопьев, круп из нешлифованного зерна, а также изделий из муки грубого помола.

Второй путь предполагает производство хлеба и хлебобулочных изделий, обогащенных физиологически функциональными продуктами, которые можно разделить на следующие группы:

2. белковые обогатители, производство которых базируется в основном на использовании пищевых растительных белков (сухая пшеничная клейковина (СПК), продукты переработки бобовых культур) [28];

3. сырье с высоким содержанием пищевых волокон (ПВ). Основным источником является цельное зерно (дробленое или расплющенное), мука из цельносмолотого зерна пшеницы и ржи, мука грубого помола, нетрадиционные виды муки - овсяная, ячменная, гороховая, пшенная, а также текстурированная мука, полученная с применением экструзионных методов обработки зерна. А также овощные, фруктовые добавки, отруби злаковых и специальные концентраты растворимых и нерастворимых ПВ в виде очищенных препаратов [31, 40, 45, 70, 83, 88, 118];

4. витаминные добавки и вещества, содержащие различные макромикроэлементы.

Среди нетрадиционных видов муки особое место занимают крупяные продукты, которые являются удобным в техническом отношении объектом для создания функциональных пищевых продуктов, обогащенных пищевыми волокнами, витаминами, минералами и другими биологически активными веществами [32, 45, 118, 138, 145]. При этом подавляющее большинство крупяных культур произрастают в России, и они полностью покрывают потребности рынка [41].

1.4 Пищевая ценность продуктов переработки различных видов

зерна

Биохимический состав зерна пшеницы, как и большинства злаковых культур, характеризуется макронутриентами - углеводами, белками, липидами, и микронутриентами — минеральными веществами, витаминами и другими биологически активными компонентами.

Наиболее изучено содержание различных химических веществ в зерновке пшеницы. По химическому составу пшеница относится к зерновым культурам, богатым крахмалом.

1.4.1 Биохимический состав пшеницы и продуктов ее переработки

В зерновке пшеницы содержится в среднем 53-55 % крахмала. По химическому составу крахмал состоит из двух видов а-глюкана - амилозы (20 %) и амилопектина (80 %), количество которых приблизительно равно 98,0-99,0 % по сухому весу. При этом мелкие зерна пшеничного крахмала содержат амилозы в среднем 24,0 %, а крупные - 25,1 %. Температура клейстеризации крахмала пшеницы колеблется в пределах 58-64 С, причем для мелких зерен она выше, чем для крупных [58, 61, 93, 119].

В последнее время повышенное внимание обращено на такие сложные полисахариды, как клетчатка (целлюлоза), гемицеллюлоза и пектиновые вещества. Вместе с лигнином они объединяются в группу веществ, названных пищевыми волокнами, которые плохо усваиваются организмом человека, из-за чего их часто называют балластными веществами. При этом они играют важную роль в процессах функционирования пищеварительного тракта. В среднем в зерне пшеницы содержится 2,0-3,4 % клетчатки, 5,0-8,0 % гемицеллюлозы (пентозанов) и около 0,5 % пектиновых веществ на сухое вещество [34, 35, 44, 93, 119].

Содержание белка в пшенице колеблется в широких пределах от 9,2 до 25,8 % (в среднем 13,0 %).

В пшеничном зерне содержится 4,0 % проламина, 4,4 % глютелина, 0,6 % глобулина и 2,4 % альбумина и других водорастворимых веществ белковой природы [35, 44, 50, 93, 94]. В зерне пшеницы больше всего глиадина и глютенина, которые образуют пшеничную клейковину [43].

Биологическая ценность белков определяется количеством и соотношением входящих в них аминокислот. Биологическая ценность белка по аминокислотному составу оценивается сравнением его с аминокислотным составом «идеального» белка по аминокислотной шкале. Данный показатель называют аминокислотным скором. В наибольшем количестве в зерне пшеницы содержатся глютаминовая кислота (в среднем 21,9 %), в наименьшем - триптофан (0,8 %), цистин (1,1 %), метионин (1,4 %), тирозин (1,8 %), лизин (2,1 %) [44, 93].

Липиды зерна объединяют большое количество разнообразных по составу веществ, основную долю из которых (63,0-65,0 %) составляют жиры — простые липиды, причем 70,0-85,0 % жиров представлены триацилглицеридами ненасыщенных жирных кислот: олеиновой, линолевой и линоленовой. Общее содержание липидов в зерне пшеницы достаточно низкое и варьируется от 2,0-4,0 % сухого вещества. Основная доля липидов в зерне приходится на фосфатиды, содержащиеся в зародыше пшеницы (до 0,6 о/₀) [34₅ 44, 49, 50, 93].

Содержание минеральных веществ, которое характеризуется показателем зольности, в зерновке пшеницы составляет 1,7-2,2 %. На количественном и качественном составе минеральных веществ сильно сказываются условия выращивания, в том числе и химический состав почв. В золе пшеницы в основном преобладает фосфор, калий и магний. На фосфор приходится около половины всей золы, на калий - 1/3 и на магний 12,0-13,0 % [44]. При этом фосфор находится в зерне, как в виде фосфатов, так и в виде органических соединений (фитина) [49, 50]. Однако следует отметить, что характерным для зерна всех злаковых, в том числе и пшеницы, является низкое содержание кальция. Что касается микроэлементов, то в зерновке пшеницы обнаружены марганец, никель, цинк, молибден, кобальт, медь и другие [44, 49, 50].

Витамины в зерне представлены водорастворимыми витаминами - В1 (тиамин), В₂ (рибофлавин), В₃ (пантотеновая кислота), (пиридоксин), РР (ниацин или никотиновая кислота), Н (биотин), мио-инозит в виде фитина и некоторыми жирорастворимыми витаминами. Витамин С (аскорбиновая кислота) в зрелых зернах практически не содержится, но появляется при прорастании зерна. Основная доля витаминов пшеницы приходится на тиамин (5,7-6,6 мкг/г), рибофлавин (1,5-1,9 мкг/г) и никотиновую кислоту (45-70 мкг/г), причем содержание последней в десятки раз превышает содержание первых двух.

Номенклатура продуктов, сырьем для которых является зерно, довольно обширна и различается по видам, технологии производства и глубине переработки. В настоящее время мукомольно-крупяная промышленность производит более 60 видов основных и побочных зернопродуктов, в том числе и из пшеницы.

Основными видами зернопродуктов из злаковых культур являются крупы и мука, которые, в свою очередь, обеспечивают широкое разнообразие изделий хлебобулочной, макаронной, кондитерской и пищеконцентратной промышленности [35].

Мука - измельченное ядро зерна с размером частиц менее 0,2 мм в зависимости от сорта.

На современных мукомольных заводах в основном вырабатывают муку высшего, первого и второго сортов, а также сорта экстра, крупчатка и обойная, и манную крупу при различных типах помолов пшеницы. На каждый сорт муки установлены нормы качества по зольности, дисперсности, содержанию клейковины, белизне и числу падения [1, 93, 111].

Однако, как показала практика и многочисленные исследования мука одного и того же сорта, выработанная из зерна одинакового качества при различных типах помолов, существенно отличается по своему химическому составу. Особое различие в свойствах наблюдается у муки первого и второго сортов, вырабатываемых при одно-, двух- и трехсортных помолах [1, 93].

Для получения равноценной по качеству муки одноименных сортов необходимо строгое постоянство системы формирования муки каждого сорта. В настоящее время на мукомольных заводах на высокопроизводительном оборудовании можно формировать готовые сорта муки в размольном отделении на сборных мучных шнеках. При последовательной переработке зерна с различными показателями могут быть сформированы сорта по различным показателям (содержание и качество клейковины, зольность, крупность и так далее). Такая технология позволяет получать муку заданного качества и с необходимыми хлебопекарными показателями, однако для этого требуется высокий уровень знаний обслуживающего персонала и значительная аналитическая работа по изучению свойств зерна и муки. Сложность состоит в том, что на предприятиях перерабатывают большое количество зерна, произрастающего в различных климатических зонах страны, с существенно отличающимися показателями качества [16, 60, 69].

Из твердых сортов пшеницы, а также из мягких сортов при специальном макаронном помоле вырабатывают сырье для макаронной промышленности.

Однако, в сравнении с крупяными культурами, пшеничная мука существенно проигрывает по сбалансированности аминокислотного состава белка, содержанию пищевых волокон, а также количеству микроэлементов и витаминов.

1.4.2 Побочные продукты переработки зерна

В процессе переработки зерна на мукомольных и крупяных производствах образуются побочные продукты производства [9, 76, 77, 78]. Основными видами вторичного сырья являются зародыш, отруби, лузга и мучка. Большая их часть идет на кормовые цели и только 15 % от общего количества используется в хлебопечении и как диетический продукт. Ряд предприятий наладил выпуск зародышевых хлопьев, диетических отрубей и других видов продукции.

На крупяных предприятиях при переработке пшеницы побочным продуктом является мучка. Результаты исследований показывают, что по содержанию рибофлавина в 3 раза, а по тиамину в 1,7 раза этот продукт превосходит целое зерно пшеницы. Высокое содержание ненасыщенных жирных кислот, белка, крахмала, витаминов и минеральных веществ позволяет использовать пшеничную мучку при производстве растительных масел, сахаристых продуктов и для обогащения хлебобулочных и кондитерских изделий биологически активными веществами [76, 77].

Однако высокое содержание биологически активных компонентов и жира приводит к быстрому окислению и прогорканию, что сильно ограничивает срок хранения таких продуктов и не позволяет широко использовать в хлебопечении. Другой немаловажной проблемой является соответствие нормам показателей безопасности различных видов мучки. Этот продукт содержит оболочечные части зерна, а вместе с этим может быть обсеменен значительным числом микроорганизмов и содержать микотоксины.

На мукомольных заводах побочным продуктом является пшеничный зародыш и отруби. Использование зародышевых хлопьев взамен пшеничной муки позволяет обогатить хлебобулочные изделия естественным концентратом из витаминов, белков и углеводов. По сравнению с целым зерном он содержит в 3 раза больше белка и в 6 раз больше жира и Сахаров.

Зародыш успешно используется как ценное сырье для фармацевтической и парфюмерной промышленности, для производства концентрированного витамина Е и зародышевого масла. [15, 44, 96].

Другим новым ресурсосберегающим продуктом переработки пшеницы в муку являются диетические отруби. В процессе размола зерна наряду с мукой получают продукт, состоящий из семенных оболочек и алейронового слоя зерновки - отруби. Объединенный поток отрубей содержит в среднем 18,0 % белка, 4,3 % липидов, 30,0 % крахмала, 45,0 % пищевых волокон, в том числе 8,6 % клетчатки, 23,0 % гемицеллюлозы, 3,5 % пектиновых веществ, 9,9 % лигнина. Установлено, что содержание витаминов группы В и токоферолов в отрубях в 2...3 раза превосходит их содержание в целом зерне.

Выявлено, что многие болезни, в том числе и пищеварительной системы человека, вызваны использованием в питании рафинированных продуктов, обедненных пищевыми волокнами. Диетические отруби обладают профилактическим действием и позволяют скомпенсировать недостаток потребления пищевых волокон [44, 78, 81, 96, 149].

Актуальным является повышение степени и глубины переработки пшеницы, комплексное ее использование, более полное извлечение ценных компонентов [77].

В последние десятилетия в мукомольной промышленности различных стран преобладает тенденция вырабатывать не строго регламентированные схемами технологического процесса сорта муки, а по заказам потребителей — определенные сорта муки и смеси из разных сортов муки с добавлением различных компонентов [9, 19, 60].

1.4.3 Биохимический состав муки из крупяных культур

Применению муки из нетрадиционных злаковых и бобовых культур (соевой, овсяной, ячменной, кукурузной, просяной, гречневой, фасолевой, бобовой различных сортов) в качестве обогатителя в хлебопечении уделяется значительное внимание исследователей [3, 10, 14, 25, 26, 33, 40, 48, 52, 53, 55, 82, 92, 95, 98, 99, 110, 116, 121, 129].

Пищевая ценность продуктов на основе злаков во многом зависит от технологических режимов переработки. При применении жестких условий ведения технологического процесса происходит разрушение термолабильных микронутриентов и биологически активных веществ. Применение в здоровом питании таких продуктов обусловлено в основном высоким содержанием пищевых волокон. В основном же используются щадящие технологические режимы, что сохраняет присутствие в готовых продуктах первоначального количества.

Особое место среди крупяного сырья занимает гречневая мука. Она содержит значительно больше по сравнению с мукой других культур макро- и микроэлементов (кальций, железо). В ее состав входит лецитин, снижающий уровень холестерина в крови, и рутин, обладающий Р- витаминной активностью и способствующий снижению хрупкости и проницаемости кровеносных сосудов, восстановлению сердечной деятельности, нормализации кровяного давления. Также гречневая мука богата витаминами Bi, В₂, В₆, РР. Пищевые волокна составляют 11,3% гречневой муки. Жиры гречневой муки на 69 % состоят из моно- и полиненасыщенных жирных кислот [13, 37, 122].

Овсяная мука - практически единственная злаковая мука, содержащая кремний, играющий важную роль в процессах обмена в организме. В состав овсяной и ячменной муки входит большое количество полисахарида р- глюкана, обладающего холестериноснижающим эффектом; а также слизи, улучшающие работу желудочно-кишечного тракта [140, 148].

По своей пищевой ценности пшенная мука уступает лишь овсяной и гречневой. Вместе с тем, она имеет значительное содержание клетчатки, витаминов группы В, p-каротина, фосфора и магния, отличается высокой усвояемостью и калорийностью.

В состав рисовой муки входит большое количество витамина биотина и витаминов группы В (В_ь В2, В_б), а также макроэлемента цинка, имеющего важное медико-биологическое значение [37, 84].

Отдельное внимание следует уделить муке из зернобобовых культур. Так, к примеру, гороховая мука значительно богаче злаковой витамином Е, пантотеновой кислотой, витамином Вь макро- и микроэлементами калием, кальцием, железом, цинком.

Соевая мука повышает биологическую и питательную ценность любого продукта, обогащая его белком и витаминами А, В_ь В2, РР, минеральными веществами, лецитином, фосфатидами и цефалином. [120].

Вопрос о повышении биологической ценности продукта путем введения муки различных крупяных и зернобобовых культур напрямую связан с количеством в них незаменимых аминокислот и понятием аминокислотного скора.

По содержанию лизина лучше сбалансированы ячменная, гречневая и овсяная мука. Значительное отклонение от нормы по этой аминокислоте отмечается в белках муки из пшеницы, риса и особенно пшенной. По содержанию метионина и фенилаланина ни в одной муке нет удовлетворительного сбалансирования. Наилучшую сбалансированность по валину имеют белки пшенной, рисовой и пшеничной муки. Триптофан укладывается в норму только по рисовой муке, лейцин - только по гречневой.

По совокупности средней степени сбалансированности незаменимых аминокислот в белке муки из различных видов крупяных культур можно разместить в такой ряд (по убывающей сбалансированности): гречневая > ячменная > рисовая > пшеничная > пшенная > овсяная. Разумеется, этот ряд нельзя считать точным показателем биологической ценности белков разной муки из крупяных культур, так как она зависит от многих других факторов: усвояемости пищи и белков, изменяющейся значимости отдельных аминокислот в обмене веществ, неодинаковой сбалансированности отдельных аминокислот в муке и вводимых суммарных продуктов питания [84, 93].

Таким образом, зерновые культуры и полученные из них крупы и мука, отличаются по составу и пищевой ценности, что делает возможным создание ассортимента разнообразных продуктов функционального и лечебно- профилактического назначения [25, 100].

В основном для повышения пищевой и биологической ценности специалистами рекомендуется вносить от 3 до 30 % продукта в зависимости от его химического состава [25, 26, 93, 139, 144].

Получение муки из крупяных культур возможно из разных видов сырья.

1.5 Получение муки из крупяных культур

Обзор научно-технической литературы показал возможность получения муки из крупяных культур по специальным технологическим схемам. Причем выбор технологии и параметров процесса обусловлен назначением муки [8, 22, 122, 123].

Первоначально, в 30-50 годы XX века были разработаны технологические схемы выработки муки из проса, овса, ячменя, кукурузы, гороха. При этом основным фактором при построении технологической схемы была максимальная приближенность к действующей на предприятиях по переработке пшеницы и ржи в муку. В качестве сырья использовалось предварительно очищенное зерно крупяных культур. Такой подход дает возможность вырабатывать муку из крупяных культур на действующих предприятиях в больших количествах (от 120 т/сутки) посредством незначительного изменения параметров технологического оборудования и изменения направления движения продуктов размола по технологической цепочке. Такая мука использовалась в качестве добавки при производстве хлеба и хлебобулочных изделий.

В 70 - 80 годах проводится реконструкция мельниц на более производительное оборудование, что позволяет решить проблему производства муки пшеничной высшего сорта для обеспечения потребности населения. Такое оборудование отличается с одной стороны эффективностью и технологичностью, а с другой - высокой специфичностью, узким варьированием параметров работы, что не позволяет использовать технологическую схему для переработки нескольких культур.

В тоже время перспективным направлением использования муки крупяных культур становится производство продуктов детского и диетического питания. Технологии получения муки предусматривали получение обычной муки и не требующей варки. Муку получали путем измельчения тщательно очищенной необработанной крупы либо крупы,

прошедшей слабую гидротермическую и механическую обработку [42, 67, 91].

Для очистки от сорной и зерновой примеси применяют воздушно- ситовой сепаратор, концентратор, камнеотделительную и шлифовальную машины, триер и магниты. Почти во всех технологиях предусмотрена сухая очистка крупы.

Технически выработка муки осуществлялась в одном цехе с применением термической обработки. В связи с этим очищенную крупу сразу измельчают в муку.

Измельчение крупы может проводится тремя способами: на вальцовом станке, на вальцовом станке и дробилке, на молотковой или штифтовой дробилке с встроенным ситом. При этом важным являются как способ измельчения, так и схема сортирования продуктов размола, которая должна обеспечить вывод в отходы высокозольных частиц оболочек и случайных примесей.

Полученная таким способом мука в основном используется для получения каш, продуктов быстрого приготовления диетического назначения.

Современные технологии переработки крупяного сырья в муку предусматривают комплексную переработку сырья и выработку нескольких видов муки с разным гранулометрическим составом и назначением. В основном такая мука используется для производства специальных сортов хлеба и хлебобулочных изделий лечебно-профилактического назначения, а также мучных кондитерских изделий [13, 22, 97, 100, 122, 123].

Крупнота помола муки из крупяных культур по разным источником варьируется в зависимости от вида перерабатываемого сырья и типа технологической схемы. Так, в работах [123, 124] предлагается использовать ячменную муку «Особую», остаток на сите 067 не должен превышать 2 %, муку кондитерскую с остатком на сите №38ш не более 2%, а также обдирную, с остатком на сите №27ш не более 2 %. В другой работе предлагается получать муку из проса, овса, ячменя и гороха крупностью не более 2 %

схода с сита №24. Для гречневой муки регламентируется другая крупность муки - не менее 80 % должно проходить через сито 045.

Таким образом, крупнота помола муки, полученной по различным технологическим схемам и различного назначения значительно варьируется, поэтому требуется определить оптимальную крупность муки, которая бы позволяла получать изделия заданного качества и по своим физико- механическим свойствам была близка к пшеничной муке высшего сорта.

При размоле крупяных культур достаточно сложно подобрать универсальную схему, с помощью которой возможно предусмотреть переработку нескольких культур. С другой стороны использование целых зерен крупяных культур предполагает длинную технологическую схему с большим количеством оборудования, так как необходимо удалять оболочку зерна.

Использование крупы в качестве сырья для производства из нее муки позволяет сократить технологический процесс. При этом отпадает необходимость в тщательной очистке сырья. Наиболее целесообразным с точки зрения эффективности использования является применение в качестве сырья дробленых видов крупы. Такие продукты пользуются низким спросом среди населения, имеют более привлекательную цену, однако, по своим свойствам и химическому составу нисколько не уступают целым видам крупы.

В настоящее время для повышения пищевой ценности хлеба, формирования продуктов заданного состава и свойств, отвечающих требованиям функциональных продуктов необходимо иметь технические возможности для переработки различных видов крупяных продуктов на одной универсальной технологической линии. При этом полученная мука должна удовлетворять требованиям преимущественно хлебопекарной и кондитерской промышленности.

Добавление муки из крупяных культур осуществляется в муку высшего или первого сорта путем сухого перемешивания в смесителях преимущественно на мукомольных заводах. Однако в литературе уделяется большое внимание качеству получаемых изделий и достаточно мало информации по процессу составления смесей, оценке их качества и однородности.

Анализ тенденций развития мукомольной и хлебопекарной промышленности позволяет сделать заключение об актуальности и целесообразности проведения исследований по составлению мучных смесей с крупяными продуктами, анализу однородности и оценке технологических свойств.

1.6 Технологические основы процесса получения мучных смесей

При внесении добавок необходимо решить проблему равномерного распределения компонентов, так как от ее решения зависят технологические и органолептические свойства готового продукта [38, 46, 64, 65].

Несмотря на то, что твердые материалы перерабатываются в промышленности с незапамятных времен и почти во всех ее отраслях, смешивание сыпучих материалов и в настоящее время остается мало изученным физическим процессом. Трудность определения тех или иных параметров процесса смешивания обусловливается многообразием физических и химических свойств исходных компонентов, а также отсутствием единой методики определения качества смеси [65].

Смешивание материалов зависит в первую очередь от таких физических свойств компонентов, как гранулометрический состав, плотность, размеры, форма и состояние поверхности частиц, угол естественного откоса, коэффициент внутреннего трения и других параметров [85, 127].

Под смешиванием принято понимать такой механический процесс, в результате которого первоначально находящиеся раздельно компоненты после равномерного распределения каждого из них в смешиваемом объеме материала образуют однородную смесь.

В результате процесса перемешивания в смесителе происходит взаимное перемещение частиц разных компонентов, находящихся до

перемешивания отдельно или в неоднородно внедренном состоянии. В идеализированном процессе необходимо получить такую смесь, когда в любой ее точке к каждой частичке одного из компонентов примыкают частицы других компонентов в количествах, определяемых заданным соотношением компонентов [65].

Структуру готовой смеси можно представить как совокупность отдельных микрообъемов, в которых соблюдена пропорциональность состава. Минимальный микрообъем в пределе можно представить как коллектив частиц, содержащий одну частицу ключевого компонента (находящегося в смеси в меньшем количестве, по сравнению с остальными компонентами).

Однако такое идеализированное расположение частиц в действительности не наблюдается, так как слишком велико число факторов, которые влияют на их взаимные перемещения и от которых в конечном результате зависит степень смешивания. Эти факторы можно разделить на три группы:

2. методы смешивания (распыливание, пересыпание, перелопачивание, наслаивание компонентов, смешивание компонентов в «кипящем» слое и т.д.);

3. конструктивные особенности смесителей и их режимы работы (степень заполнения, скорость и характер циркуляции материала внутри смесителя, конструкция размешивающего органа, скорость вращения этого органа и т.д.);

4. физико-механические характеристики смеси компонентов (соотношение компонентов, их гранулометрический состав, объемные массы, коэффициент внутреннего трения и т.д.).

Процесс смешивания сыпучих материалов является сложным механическим процессом, механизм действия которого зависит главным образом от конструкции смесителя. Складывается он из следующих элементарных процессов:

1. перемещение группы смежных частиц из одного места смеси в другое внедрением, вмятием, скольжением слоев (процесс конвективного смешивания);

2. постепенное перераспределение частиц различных компонентов через свежеобразованную границу их раздела (процесс диффузионного смешивания);

3. сосредоточение частиц, имеющих одинаковую массу, в соответствующих местах смесителя под действием гравитационных или инерционных сил (процесс сегрегации).

Процесс сегрегации по своему действию на смесь противоположен первым двум процессам: он ухудшает качество смеси. При перемешивании сыпучих материалов в смесителе одновременно протекают все три элементарных процесса. Однако доля их влияния в различные периоды смешивания неодинакова. В первые мгновения работы смесителя качество смеси, оцениваемое тем или иным критерием, например коэффициентом неоднородности У_с, изменяется в основном за счет конвективного разноса компонентов. В это время процесс смешивания идет на уровне макрообъемов. Поверхность раздела между разнотипными компонентами еще невелика. Еще меньшее влияние на него в это время оказывает процесс сегрегации, так как внутри перемещаемых макрообъемов частицы относительно друг друга остаются неподвижными, в силу чего они еще не перераспределяются в силовом поле в соответствии с их массами. Процесс конвективного смешивания в первые моменты идет с большой скоростью, что видно из графика зависимости У_с = (1).. Процессу конвективного смешивания соответствует I участок кривой.

На участке конвективного смешения скорости процесса почти не зависит от физико-механических свойств смеси, так как процесс смешения идет на уровне макрообъемов. Главное влияние на скорость процесса смешения в эти моменты времени оказывает характер движения потоков частиц в смесителе.


После того как компоненты в основном будут распределены по рабочему объему смесителя, процессы конвективного и диффузионного смешения

становятся по их влиянию на общий процесс смешения сопоставимы. В это время процесс

перераспределения частиц идет уже на уровне микрообъемов. Начиная с О я Ь_дШп Ьр некоторого момента, процесс

диффузионного смешения становится преобладающим (II участок кривой). Более заметное влияние на ход процесса смешения начинает оказывать сегрегация частиц. Два противоположных процесса сегрегация и диффузионное смешивание могут в определенный момент времени, зависящий от конструкции смесителя и физико-механических свойств смеси, уравновеситься. После этого момента дальнейшее перемешивание компонентов смеси не имеет смысла, так как качество смеси остается постоянным (III участок кривой 1) В некоторых случаях указанное равновесие противоположных процессов наступает несколько позже того момента, когда качество смеси было наилучшим. Этому случаю соответствует пунктирная кривая 2. В первом случае (кривая 1) время наступления равновесия 1_р совпадает со временем достижения наилучшего качества смеси 1_0ПТ, во втором же (кривая 2) 1р>1_опт-

Скорость перераспределения отдельных частиц (II и III участков) зависит не только от характера движения потока материала в смесителе, но и от физико-механических свойств частиц их размера, состояния поверхности, веса, относительного веса, адгезионных сил и тому подобное. По этой причине скорость диффузионного смешивания для различных смесей в одном и том же смесителе неодинакова, как неодинаковы значения и 1:_0П1,


Принимая во внимание основы теории смешивания следующим шагом на пути создания эффективного смесительного комплекса является математическое моделирование процесса [65].

Процесс смешивания сыпучих материалов в смесителях можно считать линейным, когда всякое изменение возмущающегося воздействия вызывает соответствующее пропорциональное изменение реакции системы на возмущение.

Наибольшее распространение среди исследователей получили следующие типовые математические модели структуры потока материала: модели идеального вытеснения и идеального смешивания, диффузионная модель, ячеечная модель и комбинированные модели [65, 74].

Все виды математических моделей не дают возможности для моделирования процесса смешивания, так как содержат коэффициенты диффузии, определяемые практическими методами. Поэтому целесообразно исследовать процесс смешивания мучных смесей на лабораторных моделях смесителей.

1.6.1 Технология производства смесей

Применение мучных композитных смесей, при наличии рациональных технологий их приготовления и использования, позволяет изменить в необходимых пределах пищевую ценность хлеба, улучшить его органолептические и физико-химические показатели, создать группы новых сортов хлебай хлебобулочных изделий [57, 86, 101, 109].

Состав вырабатываемых в настоящее время смесей сформирован в большинстве случаев на основе вкусовой совместимости компонентов. Целесообразным является подбор сырья на основе взаимного обогащения биологически ценных компонентов с учетом функционально- технологических свойств, стоимости сырья, сроков его хранения [39, 52, 56, 95].

Над решением проблемы сбалансированности изделий хлебной группы трудятся многие научные коллективы и промышленные предприятия. Одной из первых мучных смесей в России начала вырабатываться ржано-пшеничная смесь. Для ее изготовления проводили совместное кондиционирование зерна пшеницы и ржи, а также размол. Однако, было показано, что различные культуры обладают разной сорбцией влаги, что создает определенные трудности при переработке. Результаты исследований выявили различную размолоспособность пшеницы и ржи, поэтому чтобы сохранить необходимое соотношение компонентов можно было использовать только односортный помол зерна. При этом анализ ИК-спектров показал, что процентное содержание компонентов не является стабильным и изменяется по различным этапам технологического процесса [59].

Другим способом получения сбалансированных продуктов является получения продуктов быстрого приготовления из хлопьев, полученных из различных культур. При определенных режимах гидротермической обработки реологические свойства различных культур выравниваются, что позволяет совместную переработку различных культур [68]. Недостатком такой технологии считается использование таких смесей только для приготовления каш и продуктов быстрого приготовления зерновых завтраков.

Использование мучных композитных смесей, в том числе и с мукой крупяных культур, позволяет существенно расширить спектр использования: в хлебе и хлебобулочных изделиях, в мучных кондитерских и макаронных изделиях [62].

В состав мучных смесей могут входить ржаная мука, ржаная ферментированная мука, пшеничная мука, пшеничные зародыши, пшеничные отруби, различные виды хлопьев из крупяных культур, цельносмолотые виды муки, семена льна, семена подсолнечника, кунжута [2, 109]. В состав смеси, характеризующейся большим содержанием пищевых волокон, включена мука из цельносмолотой ржи, пшеницы, овса, ячменя, кукурузы, бобов, проса, гречихи, льна, сои.

Многокомпонентая смесь для хлеба «8 злаков» содержит 8 видов муки из различных культур, пшеничную клейковину, а также соевые, ржаные и пшеничные хлопья, семена подсолнечника, коричневого льна и кунжута, зерна гречихи и экструдированной кукурузы. В состав этой смеси также входят цельная ржаная и пшеничная мука, а также ячменная, овсяная, рисовая, гречневая и полбяная мука. При этом отмечается, что, благодаря повышенному содержанию белков, витаминов, пищевых волокон и таких микроэлементов как железо, фосфор, магний и кальций, хлеб «8 злаков» повышает умственную активность и работоспособность организма, улучшает память, укрепляет нервную систему, улучшает работу сердца и системы кровообращения [72, 73, 130].

Во ВНИИЗе совместно с Институтом питания РАМН разработаны новые сорта муки из крупяных культур (гречневая, ячменная, овсяная, кукурузная, пшенная, рисовая, гороховая), а также композитные мучные смеси на их основе различного назначения. Для хлебобулочных изделий используется 65 % муки пшеничной хлебопекарной 1 сорта, 15 % ржаной обдирной и 20 % муки из крупяных культур. Хлеб разработан С.-Пб. Филиалом ГосНИИХП и рекомендован для профилактического и лечебно- диетического питания. Для кондитерских изделий (кексов) смесь может состоять из 80 % пшеничной муки высшего сорта и 20 % муки из крупяных культур. Для блинов и оладий из. смеси пшеничной муки высшего сорта и муки из крупяных культур. На все виды готовой продукции разработана нормативно-техническая документация [30, 79].

Анализ документации показал, что мука из различных крупяных культур отличается гранулометрическим составом, что требует оценки времени наступления однородности для каждого вида муки, а также разработки простых и быстрых методов контроля качества смесей.

1.6.2 Критерии качества смесей

Для идентификации параметров и проверки адекватности математических моделей процесса смешивания необходима экспериментальная информация о состоянии смеси в различные моменты времени [46]. Процесс смешивания заключается в распределении частиц одного компонента в объеме частиц другого или других компонентов. Если вести речь о двухкомпонентной смеси, то проникновение частиц компонента А под действием рабочего органа в объем частиц компонента В приводит к тому, что локальные значения концентраций в объеме смеси принимают определенные значения. Выделяя в объеме смеси равномерным или случайным образом расположенные малые микрообъемы и отслеживая процесс смешивания, предполагается, что через границы этих объемов будут проходить различные количества частиц компонентов А и В, а поэтому будут меняться их соотношения (концентрации). Совокупная оценка состояния композиции в этих контрольных объемах характеризует качество смешивания [46].

В перемешиваемой смеси, в ее микрообъемах возможно бесконечное разнообразие взаимного расположения частиц компонентов. В этих условиях соотношение компонентов в произвольных точках — величина случайная. Поэтому большинство современных методов оценки качества смеси (степени смешивания) основаны на методах статистического анализа.

Из математической статистики известно, что наиболее просто статистический материал анализируется по одной случайной величине.

Чтобы оценивать качество смешивания одной случайной величиной, смесь условно считают двухкомпонентной. Для этого выделяют из смеси один какой-то компонент, называемый ключевым, а все остальные компоненты объединяют во второй условный компонент. По степени распределения ключевого компонента в массе второго условного компонента и судят о качестве смеси. Таким образом, в двухкомпонентной смеси

случайной величиной X является содержание ключевого компонента в ее

»

микрообъемах.


Случайная дискретная величина X может быть полностью охарактеризована, если известны: закон ее распределения, математическое одидание М, дисперсия Б или среднее квадратическое отклонение 8.

Большинство исследователей в качестве основы критерия оценки качества смеси принимают среднее квадратическое отклонение содержания ключевого компонента в пробах, взятых из смеси. Величина среднего квадратического отклонения 8 по данным опытов подсчитывают по формуле

, (1)

п-1

где X] - значение случайной величина X в 1-ом опыте, в нашем случае - содержание ключевого компонента в ьой пробе; т - среднее арифметическое наблюденных значений величины X, в нашем случае - среднее арифметическое содержание ключевого компонента во всех пробах; п — общее число отобранных проб.

При большом числе проб величина т сходится по вероятности с математическим ожиданием М случайной величины X. Среднее квадратическое отклонение 8 зависит от величины т и имеет ее размерность. Это не позволяет использовать величину 8 в чистом виде для сравнительной оценки качества смесей с различным содержанием в них ключевого компонента. Поэтому величину 8 берут в относительной форме, деля ее на некоторую величину 8о, в которую многие авторы вкладывают разный смысл. В таблице 1 приведены основные формулы, используемые для расчета критерия оценки качества смешивания и 8о.

Таблица 1 - Сводная таблица величин, предложенных различными авторами в качестве критерия оценки качества смеси сыпучих материалов [64]

Для удобства в таблице принято единое обозначение одинаковых величин. Здесь 5₀ - среднее квадратическое отклонение концентрации ключевого компонента в пробах (СКВО) для совершенно несмешанной смеси;

- СКВО при рандомальном состоянии смеси, то есть при максимально возможном в статистическом смысле смешении; 8_П - истинное значение СКВО смеси; Б - Измеренное значение СКВО; % - вес пробы; р,ц - фактическое весовое относительное содержание компонентов в смеси; (с1_э)_р; (_э\ - эффективный средний размер частиц в пробах соответственно для компонентов р и q; С_р и С_ч — коэффициенты отклонения веса частиц компонентов р и ц; у_р, у_ч - средние значения веса частиц, отнесенные к числу частиц компонентов р и ц; Б - поверхность раздела между компонентами к моменту их анализа; Бо - максимально возможная поверхность раздела между компонентами; х - доля неперемешанной смеси; а - коэффициент пропрорциональности; и - вероятность того, что хотя бы один из элементов данной поверхности раздела попадет в выделенный элементарный объем; ДБ - элемент поверхности раздела между компонентами; т - число частиц в пробе; Г; - кратчайшее расстояние между частицами компонентов; ц - среднее число произвольных точек в единице рассматриваемой площади среза пробы; К1 - число клеток, на которое разбивается рассматриваемая

площадь; - величина критерия Пирсона со степенью свободы К_ь которая превышается с вероятностью а; а); - наблюдаемая частота появления 1-го компонента; р! - заданная частота появления ьго компонента; и - среднее значение частоты появления величины о){ для данной серии опытов; К₂ — число смешиваемых компонентов; К₃ - число степеней свободы, равное количеству отбора проб минус число наложенных связей при обработке опыта; Ба, 8ь - СКВО концентрации компонентов соответственно по а и Ь; С_а, С_в - среднее значение концентраций компонентов а и Ь в пробах.

Анализ различных способов оценки однородности смеси показывает, что в большинстве случаев используется СКВО концентрации ключевого компонента.

В современной практике мукомольной и комбикормовой промышленности наибольшее распространение в качестве критерия оценки качества смешивания получил коэффициент неоднородности (вариации) У_с, у которого 8о = т :

= (2)

Обычно при анализах смеси определяют не число частиц ключевого компонента в пробах, а его концентрацию с; в них, что практически значительно проще. С учетом этого формула (2) записывается в виде

Пр.-с)

г-%,(3)

с \ п-1

где с - среднее арифметическое значение концентрации ключевого компонента в пробах в %; - значение концентрации ключевого компонента в ьой пробе; п — число проанализированных проб [47, 65, 131].

В многокомпонентных смесях дисперсии концентраций каждого компонента существенно различаются, поэтому приходится определять концентрации каждого компонента в отдельности и по ним рассчитывать значения дисперсии. Это довольно трудоемкая, а в ряде случаев

невыполнимая вследствие отсутствия методов анализа сложных технологических смесей работа. В таких случаях целесообразно оценивать качество через различные технологические параметры (физико-химические, физико-механические, влажность и так далее) функционально связанные с концентрацией компонентов [46].

Многообразие физико-химических свойств сыпучих материалов и требований, предъявляемых к конечному продукту, обусловили появление и развитие многочисленных методов смешения и конструкций смесительных устройств [18, 46, 142, 143].

1.6.3 Аппараты для смешивания

Различают два основных вида смешивания: периодический и непрерывный. Периодический процесс смешивания характеризуется тем, что все перемешиваемые компоненты одновременно или в определенной последовательности вводятся в некоторый ограниченный объем, и процесс смешивания продолжается до тех пор, пока не будет достигнута нужная степень однородности распределения ингредиентов. Для непрерывного процесса смешивания характерно то, что загрузка материалов, как и выгрузка смеси, осуществляется непрерывно. Обычно все ингредиенты загружаются в одном месте (на входе), а готовая смесь выгружается в другом (на выходе). В соответствии с видом смешивания используется специальные смесительные устройства [17].

В последнее время разработаны смесительные аппараты, использующие различные силовые поля и воздействия: взвешенный слой, силы инерции, центробежное поле, гравитацию, вибрацию, ультразвук, электромагнитное поле и тому подобное.

В соответствии с приведенной выше характеристикой устройств выпускаются вибрационные, лопастные, инерционные, спирально-винтовые, центробежные и пневмосмесители [17, 18, 46, 47].

Однако в мукомольной промышленности при смешении муки и мучных смесей наиболее распространены смесители периодического действия горизонтального типа [17, 117]. Рабочий орган таких смесителей обычно состоит из вала с прикрепленными к нему лопатками, либо из спиральных лент, навитых на вал во взаимно обратном направлении, либо комбинированного типа. Использование радиальных лопаток способствует интенсификации процесса смешивания. Наклон лопаток по отношению к валу можно регулировать в значительных пределах. От угла наклона лопаток зависит продолжительность цикла смешивания и качество смеси.

Другим техническим решением конструкции смесителя является монтаж лопастного вала внутри корпуса с закрепленной двухзаходной спиральной лопастью и концентрпчно ей - наружных спиральных лопастей. Причем направления винтовой линии каждой пары лопастей взаимно противоположны [23].

Такие решения позволяют производить мучные композитные смеси с заданным химическим составом и реологическими и хлебопекарными свойствами, что в настоящее время актуально.

Однако в основном исследования велись в области смешивания белково-витаминных добавок и комбикормов [7, 23, 29, 89].

Продукты мукомольного производства несколько отличаются от них физико-механическими свойствами, что оказывает влияние на процессы смешивания. Поэтому изучение физико-механических свойств как традиционных, так и нетрадиционных продуктов переработки зерна при производстве мучных смесей является достаточно значимым.

1.6.4 Физико-механические свойства мучных смесей

Свойства сыпучих материалов в отличие от жидкостей и твердых тел характеризуются рядом показателей. Некоторые из них весьма специфичны и используются для характеристики какого-то одного свойства сыпучего материала, проявляемого в конкретном случае воздействия на него тех или иных факторов [18].

По гранулометрическому составу сыпучего материала оценивают количественное распределение составляющих его частиц по линейным размерам. Большинство сыпучих материалов имеет частицы неправильной формы, для которых в качестве определяющего линейного размера может быть принят условный диаметр, вычисляемый по трем измерениям частицы как среднее арифметическое или среднее геометрическое [23].

Насыпная плотность сыпучего материала зависит от размера составляющих его частиц, их средней плотности, влажности, от плотности укладки частиц в слое. Она не остается постоянной даже при покое сыпучего материала. Под влиянием вибраций стенок сосуда сыпучий материал со временем уплотняется, и его насыпная плотность достигает некоторого предельного значения. В процессе движения, перемещения, смешивания, наоборот, происходит разрыхление материала. Насыпная плотность при этом уменьшается, приближаясь к предельному значению минимума.

Влажность влияет на многие их свойства: текучесть, коэффициент внутреннего трения, смерзаемость, сводообразование, комкуемость, плотность и т.д. связь влаги с материалом может быть механической, физико- механической и химической.

Текучесть сыпучих материалов характеризует их способность вытекать с той или иной скоростью из отверстий. Она зависит от гранулометрического состава материала, формы и размера частиц, коэффициента внутреннего трения, влажности и т.д.

Угол естественного откоса образуется линией естественного откоса сыпучего материала с горизонтальной поверхностью. Он определяет подвижность сыпучего материала, его необходимо учитывать при конструировании выпускных конических частей бункеров, наклонных самотеках. Во всех случаях следует принимать угол наклона поверхностей к горизонту, по которым стекает продукт, превосходящим по величине его угол естественного откоса [63].

Адгезия - способность материалов прилипать к твердым поверхностям. Это вредное свойство и его необходимо учитывать при конструировании, изготовлении и эксплуатации смесителей, бункеров, выпускных устройств, транспортных линий. Адгезия обусловлена силами, различными по своей природе: молекулярными, капиллярными, электрическими и кулоновскими.

При длительном хранении без перемещений мелкозернистые и порошкообразные материалы способны уплотняться, слеживаться, теряя сыпучесть. Уплотняется материал вследствие перераспределения частиц в слое: мелкие частицы под влиянием незначительных вибраций вклиниваются в зазоры между крупными частицами. Это приводит к увеличению площади контакта между частицами, и как следствие, к росту сил адгезии [131, 135].

Таким образом, каждый компонент мучной смеси обладает рядом физико-механических свойств, которые оказывают воздействие на процессы смешивания и сегрегации. При этом основными параметрами являются геометрические размеры частиц и их плотность.

Все пищевые продукты представляют собой сложные многокомпонентные дисперсные системы, обладающие внутренней структурой и специфическими физико-химическими свойствами. Среди комплекса физических свойств реологические являются основополагающими [66].

1.7 Влияние различных видов муки из крупяных культур на реологические и хлебопекарные свойства

Современные технологические линии производства пищевых продуктов рассчитаны на определенные реологические параметры полуфабрикатов, поэтому изучение изменения этих свойств позволяет определить возможность использования продуктов на линиях и более точно и правильно подобрать технологические параметры, что значительно отражается на потребительских свойствах готового продукта.

Решение проблемы управления химическим составом на основе составления мучных смесей с пшеничной мукой и мукой из крупяных культур приводит к изменению реологических свойств полуфабрикатов и хлебопекарных свойств готовых изделий.

Реологическими или структурно-механическими называются механические свойства материалов, проявляющиеся в процессе их деформации, течения и разрушения. Пищевые материалы, такие как хлебопекарное тесто, кондитерские массы, находятся между двумя предельными состояниями - твердым идеально упругим телом и истинно вязкой жидкостью. Такие продукты имеют сложный комплекс свойств, являющихся определенной комбинацией упругости, вязкости, пластичности, но проявляющих их в конкретных условиях в различной степени.

Методы и приборы для контроля реологических характеристик пищевых продуктов разделяются на две группы:

1. методы точного измерения классических или истинных реологических величин - динамической вязкости, предела прочности, модуля упругости и др. в абсолютных единицах;

2. методы измерения условных реологических характеристик, которые имитируют технологические операции и являются эмпирическими, а результаты измерений представляют собой параметры консистенции и текстуры [66].

В изучении мучных смесей наиболее целесообразно использование второго метода.

Попытки определение реологических свойств в хлебопекарной промышленности осуществлялись с давних времен. Предшественниками современных реологов были Беккари (1728) или Болланд (1836) и Кунис (1885), использовавшие алейрометр. К 1900-му году планомерно начинается исследование реологических свойств пшеничного теста. Практический прорыв был совершен венгром Ханкочи и C.B. Брабендером, которые создали фаринограф и экстенсограф.

В настоящее время созданы специальные приборы для оценки физических свойств теста, характеризующих хлебопекарные свойства муки. Одним из наиболее широко применяемых приборов является фаринограф Брабендера, позволяющий определить такие важные показатели качества муки, как время образования, устойчивость и разжижение теста, водопоглотительную способность, стабильность и эластичность теста. Для определения вышеуказанных показателей физических свойств теста применяют и валориграф [125].

Другим прибором, позволяющим оценить хлебопекарные свойства муки по реологии теста, является альвеограф. С его помощью возможно определение следующих параметров: упругости теста, его растяжимости, удельной работы, удельной работы деформации теста.

Принцип действия альвеографа состоит в снятии характеристик теста, замешанного из воды, соли и муки, под действием избыточного давления воздуха. Данный процесс имитирует деформацию теста под действием газов, выделяемых дрожжевыми культурами или химическими разрыхлителями. В фазе брожения тесто претерпевает процесс растяжения, в ходе которого возникший диоксид углерода увеличивает поры в тесте и придает таким образом тесту больший объем. Поэтому газоудерживающая способность теста считается очень важной качественной характеристикой. Она представляется с помощью кривых растяжимости. Принцип состоит в растяжении приготовленного по стандартной методике теста.

Первоначально альвеограф использовали в Центральной лаборатории Государственной комиссии по сортоиспытанию для оценки силы пшеницы. Данные альвеограмм показывают физические свойства теста и потенциальную силу пшеницы, то есть возможность получать хлеб отличного качества. Таким образом, методика анализа муки на альвеографе за короткое время анализа дает представление о хлебопекарных свойствах муки, что является достаточно удобным методом в условиях мукомольного завода.

С помощью показателей альвеографа возможна оптимизация смесей как зерна, так и муки в соответствии с заданными критериями. В настоящее время наиболее часто используются данные, полученные с помощью альвеографа для оценки влияния различных улучшителей (сухой пшеничной клейковины, аскорбиновой кислоты, ферментных препаратов, эмульгаторов), а также для оценки изменения реологических свойств при добавлении различных нетрадиционных видов сырья для хлебопечения.

На основе многочисленных исследований рассчитаны коэффициенты корреляции между объемным выходом хлеба и показателями альвеографа, фаринографа, количеством и качеством клейковины [126].

Исследованию альвеограмм мучных смесей посвящено недостаточное количество работ, однако знание этих параметров позволяет предсказывать поведение полуфабрикатов на современных автоматизированных линиях, а также успешно производить их корректировку с помощью улучшителей для облегчения ведения технологического процесса тестоведения и выпечки.

Анализ научно-технической литературы показывает, что добавление в рецептуру муки из крупяных культур от 3 до 5 %, а в некоторых случаях и до 10 % (в зависимости от вида муки) позволяет получить хлеб и хлебобулочные изделия лучшего качества. Однако такое количество по проведенным расчетам незначительно изменяет химический состав мучной смеси, что не позволяет отнести данные виды смеси к функциональным продуктам питания.

Более высокая дозировка муки из крупяных культур нарушает оптимальное соотношение клейковины, что значительно изменяет реологические свойства теста и, следовательно, снижает объем и ухудшает структуру пористости хлеба.

Хлеб, приготовленный с различной дозировкой муки из крупяных культур, приготовленный по традиционной технологии, т. е. при длительном контактировании компонентов и продолжительном брожении полуфабрикатов и теста, получается ухудшенного качества: объем хлеба значительно снижается, величина пористости мякиша уменьшается, а структура его становится грубой, толстостенной [75, 128].

Ухудшение качества хлеба из мучных смесей объясняется отсутствием клейковины в составе муки из крупяных культур, меньшей атакуемостью крахмала амилолитическими ферментами, более высокой температурой клейстеризации крахмала, плохой набухаемостью белков крупяных культур, а также увеличенным количеством дисульфидных связей, содержащихся в белковых веществах некоторых примесей.

Проведенные во ВНИИХПе и Институте питания РАМН исследования показали, что наряду с вышеизложенными причинами наблюдается упрочнение белковых структур.

Сущность этого явления состоит в следующей закономерности: изменение свойств белковых структур, а, следовательно, и качества готового продукта проявляются тем сильнее, чем дальше по морфологии и биологической характеристике находятся источники белков и чем длительнее осуществляется контакт белковых веществ в сырье различного происхождения в процессе его совместной переработки.

При контакте разнородных белковых веществ муки различных культур в тесте происходит изменение свойств белковых веществ пшеницы (клейковины). Клейковина при этом становится более прочной и менее растяжимой [75].

Для использования мучных смесей с добавлением муки из крупяных продуктов необходимо изучить степень влияния каждого вида и концентрации на характеристики альвеограмм, а затем уточнить возможные пути коррекции для получения изделий с высокими потребительскими свойствами.

1.7.1 Методы коррекции реологических и хлебопекарных свойств

Практические результаты изучения реологических свойств на приборах альвеограф, промилограф и фаринограф при внесении ферментных препаратов различного принципа действия рассмотрено в работах [5, 6, 87].

По литературным данным [75], применение ферментного препарата фосфолипазы в количестве 0,75 КЬи/кг муки при производстве хлебобулочных изделий из пшеничной муки с добавлением нетрадиционных видов муки (гречневой, кукурузной и овсяной) позволяет увеличить объем и сжимаемость мякиша. При этом наилучшее качество хлеба наблюдается при совместном внесении ферментных препаратов фосфолипазы, альфа-амилазы и ксиланазы [102, 134].

При использовании муки с очень упругой и малорастяжимой клейковиной, при добавлении бактериальных ферментных препаратов показатель Р/Ь снижался, что свидетельствовало об улучшении физических свойств теста. Происходило снижение упругости и незначительное увеличение эластичности. Добавление бактериального ферментного препарата протеолитической направленности приводит к значительному снижению показателя упругости теста и показателя [11].

По данным другого источника [13], при использовании гречневой муки от 30 - 70 %, одним из возможных приемов улучшения качества хлебобулочных изделий является внесение специальных добавок - структурообразователей, которые способны дополнительно связывать жидкую фазу теста, обеспечивая формирование его оптимальных реологических свойств, и улучшать качество готовых изделий.

Таким образом, выявлено, что при использовании муки из крупяных культур в качестве компонентов мучных смесей происходит существенное изменение реологических и хлебопекарных свойств. При этом изменение этих свойств носит однонаправленный характер. Поэтому актуальным является изучение скорости и характера влияния муки из крупяных культур на параметры альвеограмм, а также на хлебопекарные качества мучных смесей. Такой подход позволит, во-первых, предсказать поведение теста на современных механизированных технологических линиях производства хлеба, хлебобулочных, мучных кондитерских, а также макаронных изделий. Во-вторых, позволит подобрать компоненты, которые скорректируют влияние муки из крупяных культур, и в-третьих, даст возможность получить различные изделия функционального назначения с хорошими потребительскими свойствами [51].

1.8 Заключение по обзору литературы

Общеизвестно, что основной зерновой культурой, используемой в мукомольной и хлебопекарной промышленности, является пшеница. Она богата витаминами, минеральными веществами, пищевыми волокнами, содержит значительное количество крахмала и белка. Однако белок пшеницы не достаточно сбалансирован по аминокислотному составу. В то же время в процессе переработки пшеницы в муку происходит снижение пищевой ценности за счет разделения анатомических частей, содержащих необходимые в питании вещества, и их удаления с отходами производства. Таким образом, используемые технологии получения пшеничной муки привели к снижению пищевой ценности. Поэтому для производства продуктов хлебопекарной и кондитерской промышленности, сбалансированных по пищевой и биологической ценности, необходимо искать новые пути решения данной задачи.

Анализ литературных источников показал, что в настоящее время существует два основных направления решения этого вопроса, позволяющих ликвидировать дефицит макро- и микронутриентов и повысить пищевую и биологическую ценность продуктов переработки пшеницы. Первое заключается в сохранении оболочек и алейронового слоя, содержащих нутриенты в необходимом количестве, а второе - в обогащении продуктов функциональными ингредиентами, в том числе и мукой из крупяных культур. Использованию в качестве обогатителя в рецептуре хлеба, хлебобулочных и кондитерских изделий муки из крупяных культур посвящено множество научных работ. Такие продукты обладают повышенным содержанием пищевых волокон, витаминов группы В, РР, микроэлементами. Белок этих продуктов более сбалансирован, по таким аминокислотам, как лизин, метионин и триптофан. Таким образом, второй путь является более целесообразным, позволяя более полно корректировать химический состав мучных смесей.

Однако в работах, посвященных научным исследованиям по обогащению продуктов мукой из крупяных культур, в достаточной степени не освещен вопрос процесса смешивания и оценки его качества.

В то же время, хотя и существует множество аппаратов для смешивания, методик оценки однородности смеси для инертных материалов, процесс гомогенизации сыпучих пищевых компонентов остается до сих пор малоизученным. Если в комбикормовой промышленности процесс смешивания и оценки качества смесей достаточно хорошо изучен, то при производстве мучных композитных смесей необходимы новые методы с учетом использования имеющихся средств контроля на мукомольном заводе, поскольку методы, используемые в производстве комбикормов, требуют существенных затрат, сложных процедур и высокой квалификации персонала.

В то же время при внесении муки из крупяных культур наблюдается изменение как реологических, так и хлебопекарных свойств. При этом оценка изменения реологических свойств теста может быть проведена с помощью альвеографа Шопена. По изменяющимся характеристикам прибора достаточно просто подобрать необходимые улучшители, которые скомпенсируют влияние муки из крупяных культур и позволят получить изделия с хорошими потребительскими свойствами.

Поэтому проблема промышленной выработки мучных композитных смесей для продуктов функционального назначения заданного состава и свойств, а также оценки их качества (однородности) является актуальной и своевременной.

2 Материалы и методы исследования

Исследования проводились в лабораториях кафедр «Технологии переработки зерна», «Технологии хлебопекарного и макаронного производств», «Расчет и конструирование машин» ГОУВПО «Московский государственный университет пищевых производств» (г. Москва), испытательной производственной технической лаборатории ОАО «Московский комбинат хлебопродуктов», ИЛЦ «БИОТЕСТ» Московского государственного университета прикладной биотехнологии (г. Москва), ФГУ «Ростест-Москва» (г. Москва), хемометрической лаборатории ООО «Люмэкс-Центрум» (г. Москва).

Производственные испытания осуществляли в условиях ОАО «Московский комбинат хлебопродуктов» (г. Москва).

2.1 Материалы исследования

При проведении исследований использовали следующее сырье и материалы:

Различные по качеству пробы пшеничной муки высшего сорта и первого сорта, полученные в основном на ОАО «Московский комбинат хлебопродуктов» г. Москва и на других крупных мукомольных заводах РФ. Все пробы пшеничной муки соответствовали требованиям ГОСТ Р 521892003. Характеристика качества муки представлена в таблице 2.

Также в исследовании использовались образцы муки, полученные в результате размола крупяного сырья, представленные в торговой сети: мука гречневая I сорта (ТУ 9293-005-00932169-96), мука пшенная сортовая (ТУ 9293-007-00932169-96), мука овсяная с базисным выходом 60% (ТУ 8-22-3-84), мука рисовая I сорта (ТУ 9293-010-00932169-96), мука ячменная сортовую (ТУ 9293-008-00932169-96), мука гороховая сортовая (ТУ 9293-011-00932169).

Рисунок 1 - Структурная схема проведения исследований

Таблица 2 - Физико-химические показатели пшеничной хлебопекарной муки

В лабораторных условиях на мельничной установке «Нагема» и с помощью центробежного измельчителя на кафедре «Технология переработки зерна» из крупяных продуктов были получены образцы муки. В качестве сырья использовались горох целый и колотый, пшенная крупа, рис, рис дробленый, гречневая крупа ядрица и продел, ячневая крупа, хлопья «Геркулес», овсяная крупа.

Таблица 3 - Физико-химические показатели качества крупы

В качестве дополнительных компонентов смесей, позволяющих компенсировать внесение муки из крупяных продуктов использовали муку соевую полоножирную обжаренную (пр-во Индия), крахмал пшеничный по ТУ 9187-083-00334735-2002, произведенный ОАО «Плещеевский крахмальный завод» (Россия), глютен пшеничный сухой (сухая пшеничная клейковина) по ТУ 9189-005-00365517-06 (Россия, г. Ефремов).

Для корректировки хлебопекарных свойств составляли комплексные хлебопекарные улучшители, в состав которых входили ферментные препараты производства компании Новозаймс (Дания) следующих видов: а- амилаза грибного происхождения Фунгамил 2500 СГ (активность 2500 БАи/г); эндо-ксиланаза Пентопан 500 БГ (активность 2700 БХи/г); глюкозооксидаза Глюзим Моно 10000 БГ (активность 10000 ООБи/г); липаза Липопан 50 БГ (активность 50 КЬи/г); аскорбиновая кислота (пр-во Китай).

Использовали соль поваренную пищевую, прессованные дрожжи, маргарин молочный, маргарин для слоеного теста по ГОСТ 52178-2003, сахар-песок, масло растительное, яичный порошок, произведенный ОАО «Ладога» по ГОСТ 2858-92.

Химические реактивы и препараты имели марку "ХЧ" и "ЧДА" и отвечали требованиям соответствующей нормативно-технической документации.

2.2 Методы исследования

При изучении свойств сырья, полуфабрикатов и качества готовых изделий в работе применяли общепринятые физико-химические и органолептические, а также специальные методы исследования.

2.2.1 Физико-химические методы анализа

Пробы пшеничной муки, муку из крупяных культур, полножирную

соевую обжаренную муку, а также мучные смеси анализировали по следующим показателям:

Пробы отбирали по ГОСТ 27668-88 «Приемка и методы отбора проб»

Влажность анализировали по ГОСТ 9404-88 «Мука и отруби. Метод определения влажности».

Белизну муки определяли по ГОСТ 26361-84 «Мука. Метод определения белизны» на приборе РЗ-БПЛ.

Количество и качество клейковины по ГОСТ 27839-88 «Мука пшеничная. Методы определения количества и качества клейковины».

Зольность муки определяли по ГОСТ Р 51411-99 (ИСО 2171-93) «Зерно и продукты его переработки. Определение зольности (общей золы)».

Определение кислотности муки по болтушке вели по ГОСТ 2749387 «Мука и отруби. Метод определения кислотности по болтушке».

Определение цвета, вкуса, запаха муки - по ГОСТ 27558-87 «Мука и отруби. Методы определения цвета, запаха, вкуса и хруста».

Определения зараженности и загрязненности вредителями хлебных запасов - по ГОСТ 27559-87 «Мука и отруби. Метод определения зараженности и загрязненности вредителями хлебных запасов».

Определения крупности муки - по ГОСТ 27560-87 «Мука и отруби. Метод определения крупности».

Определение и оценку дисперсности муки производили методом телевизионной микроскопии на измерительном устройстве ГИУ-1, разработанное в МГТУ им. Б.Э. Баумана.

Гранулометрическое устройство ГИУ-1 представляет собой телевизионный микроскоп, позволяющий определять гранулометрический состав тонкодисперсных веществ, в частности муки, и предназначен для наблюдения и телевизионной регистрации изображений объектов в проходящем и отраженном свете для исследования в лабораторных условиях.

Для количественной обработки видеоизображений проб муки видеокамера микроскопа подключена к ПК. Обработка видеоизображений происходит с помощью программы Иоиг32 1,0 и состоит в автоматизированном подсчете отдельных частиц муки, определении их размера, а также определении показателей, характеризующих форму частиц муки. Результаты отображаются в виде гистограмм и числовых таблиц распределения частиц муки по всем возможным параметрам.

Угол естественного откоса и объемную массу определяли по ГОСТ 28254-89 «Комбикорма, сырье. Методы определения объемной массы и угла естественного откоса».

Пикнометрическую плотность компонентов мучных смесей определяли по ГОСТ 5180-84.

Похожие диссертации на Технология мучных смесей для продуктов функционального назначения



Пищевая ценность сныти обыкновенной Aegopodium podagraria L. (Apiaceae) и её использование в технологии продуктов функционального назначенияШишкина Наталия Владимировна



Разработка технологии продуктов функционального назначения на основе композитного структурообразователя Бугаец Наталья Алексеевна

Разработка технологий получения продуктов профилактического назначения с использованием выжимок дикорастущих ягодКольман, Ольга Яковлевна



Разработка технологий продуктов питания функционального назначения на основе топинамбура Купин Григорий Анатольевич



Разработка технологии быстроразвариваемого плющенного продукта профилактического назначения из зерна горохаМатюшкина Ирина Викторовна



Разработка технологии сухих рыборастительных продуктов геродиетического назначения Максюта Игорь Викторович



Разработка технологий хлебобулочных изделий функционального назначения с использованием продуктов переработки семян амарантаШмалько Наталья Анатольевна



Разработка технологий хлебобулочных и макаронных изделий профилактического назначения с использованием продуктов переработки корня скорцонерыЖиркова Елена Владимировна



Разработка технологии мучных кондитерских изделий профилактического назначения с использованием продуктов переработки стевии (Stevia rebaudiana Bertoni) Ходус Наталья Владимировна



Разработка технологий хлебобулочных и мучных кондитерских изделий профилактического назначения с использованием продуктов переработки цикория корнеплодногоРезникова Лариса Георгиевна