Экструдированные пищевые изделия сложных форм и разнообразных вкусов Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

П.Г. Рудась, Д.В. Семыкин, А.И. Петергов, В.И. Степанов ЭКСТРУДИРОВАННЫЕ ПИЩЕВЫЕ ИЗДЕЛИЯ СЛОЖНЫХ ФОРМ И РАЗНООБРАЗНЫХ ВКУСОВ

Даны результаты технологии получения экструзионных продуктов сложных форм и различных структурных свойств. Разработаны рецептурные композиции экструдатов разнообразных вкусовых направлений с использованием пищевых добавок.

Ключевые слова: экструзионные продукты, формообразование, рецептурные композиции, вкусоароматические добавки.

P.G. Rudas, D.V. Semykin, A.I. Petergov, V.I. Stepanov EXTRUDED FOOD PRODUCTS OF SHAPED FORMS AND VARIOUS TASTES

The results on technology for reception of the extruded products of shaped forms and various structural properties are given. The recipes of the extruded products of varied taste directions with food additive use are developed.

Key words: extruded products, shaping, recipes, flavour additives.

Бурное развитие техники пищевой промышленности конца ХХ века открыло широкие перспективы переработки сельскохозяйственного сырья и производства новых видов продуктов питания. Применение такого универсального процесса, как термопластическая экструзия в пищевой промышленности произвело революцию в мире пищевых производств.

Началось все с того, что американец Чарльз Люк в 30-е годы предложил взрывать в барокамере разваренные рисовые зерна. Зерна, помещенные в барокамеру, выдерживались при определенной влажности и температуре, затем давление резко сбрасывалось. Вода мгновенно превращалась в пар и в результате взрывного испарения влаги зерно приобретало высокопористую и хрустящую структуру. Такой способ получения хрустящей зерновой продукции был интересен, но малопроизводителен и нетехнологичен. Все же новинка заинтересовала гигант пищевой промышленности - компанию "Келлог”. Способ получения необычного взорванного продукта улучшали и, в конечном итоге, приспособили шнековые прессы-экструдеры, применяемые в полимерной промышленности для выработки экструдированного крахмалсодержащего продукта - рисовых палочек (rice stick).

Применяемую в пищевой промышленности экструзионную обработку сырья можно охарактеризовать как непрерывный процесс переработки крахмалосодержащего сырья и других пищевых материалов в готовые изделия или полуфабрикаты при комплексном воздействии тепла, влаги, давления и напряжений сдвига за короткий период времени. В процессе таких воздействий в замкнутой системе экструзионной установки зерновое сырье как основная составляющая всех компонентов претерпевает глубокие физико-химические изменения. Основной принцип такой обработки заключается в переработке различных материалов в экструзионных установках, функциональное назначение которых заключается в смешивании ингридиентов, термопластификации массы и ее формовании. Под действием повышенных температур процесса 180-190 0С и механических деформаций в экструдере перерабатываемая рецептурная смесь переходит в вязко-текучее состояние, а последующее экзотермическое расширение массы, при выходе ее из формующей матрицы, приводит к образованию пористой структуры продукта.

Технологический процесс экструзии и производство экструдированных продуктов продолжает непрерывно развиваться, в результате данные пищевые изделия приобретают новые формы и качества, начиная от простейших форм изделий в виде шариков и палочек до сложных профилей типа U-образные, "кольцо”, "трубка”, которые используются и коэкструзионной технологии.

Получение сложных профилей изделий из полимеров в химической промышленности имеет узкую специфику и не может быть полностью простым масштабированием, с успехом перенесено на пищевое производство.

При производстве качественных экструдатов сложных форм существенные роли играют структурооб-разование и дальнейшее формообразование экструдата. Только при ламинарном течении экструдата с равномерной и однородной структурой в формующей головке установки обеспечиваются необходимые условия формообразования, в противном случае (при нарушении технологических режимов экструзии) экструдат "выходит” в форме, отличной от задаваемой - может пригарать, рваться, деформироваться.

Одной из основных задач наших исследований было получение экструдированного продукта в форме трубки и кольца с фиксированным внутренним диаметром.

Для разработки формующего элемента на базе двухшнекового экструдера Werner & Pfleiderer Continua 37 изучались следующие основные условия экструдирования, от которых в наибольшей степени зависят стабильность формообразования изделий и устойчивость процесса экструзии: состав экструдируемой смеси, "живое сечение” и форма формующего элемента (кольцевой зазор), рабочее давление процесса.

При разработке матрицы, формующей кольцеобразный профиль экструдата, первоначально был изучен вариант, которой представлен на рисунке 1.

Принцип действия данной конструкции основан на продавливании термонестабильной экструдируемой массы 4 через кольцевой зазор, образованный матрицей 2 и циллиндрическим сердечником 3, жестко связанным со шнеком 1. Выдавливаемый еще пластичный экструдат обтекает сердечник 3, и, выходя за внутренние пределы матрицы, взрывается с образованием отверстия по центру.

Использование цилиндрического по профилю наконечника на шнеке экструдера (см рис.1) привело к положительным результатам получения изделия кольцеобразной формы, хотя диаметр внутреннего отверстия оказался непропорционально малым по отношению к наружному диаметру кольца.

Эмпирически были определены следующие размерные соотношения формующего устройства:

М = d + 3...4, мм.

Причем, данное тождество имеет силу только при

1,5 < Sм / Sd < 2,2

где Sм - площадь отверстия матрицы;

Sd - площадь сечения сердечника.

Рис. 1. Формующий элемент: 1 - элемент шнека; 2 - матрица; 3 - формующий элемент;

4 - экструдируемая масса; М - диаметр матрицы; d - диаметр формующего сердечника;

Sм - площадь отверстия матрицы; Sd - площадь сечения сердечника

Проведенные исследования показали, что термонестабильная экструдируемая масса «взрывается» (экспандируется) при выходе из кольцевого отверстия в разных направлениях, в том числе и вовнутрь трубки.

С целью регулирования коэффициента расширения и улучшения истечения расплава экструдата через матрицу, в экструдируемую крахмалсодержащую смесь соответственно добавляли инертные (некрахмальные) компоненты - пшеничные отруби или свекловичный высушенный жом, а также жиросодержащий компонент - какао, которые в свою очередь являлись и вкусовыми добавками.

Наилучший результат по органолептическим и структурообразующим характеристикам достигнут при следующем составе экструдируемой смеси: пшеничная мука - 74 %, отруби пшеничные - 20 %, какао - 6%.

Режимные параметры процесса экструзии при этом были следующие:

Т (температура) - 175...180 0С; Р (давление) = 3,0...3,5 МПа, П (производительность) = 12 кг/ч;

Р ж.с. ( площадь «живого сечения») = 40 мм2.

Площадь «живого сечения» (кольцевого зазора) строго лимитирована конструктивными особенностями экструдеров. В нашем случае нормативной площадью является 40 мм2.

Эффект использование инертных материалов при попытке формования трубки был заметен - снижался коэффициент расширения в трубке формировалось отверстие, но с диаметром, меньшим диаметра формующего сердечника.

В процессе исследований было выявлено, что на выходе из матрицы экструдат еще обладал эластичными свойствами на протяжении 50...80 мм. Принимая это во внимание, для получения "трубок” использовали систему формования, представленную на рисунке 2.

Принцип действия данной системы формования следующий: экструдируемая масса 1, продвигаемая шнеком 2, перемещается вдоль корпуса экструдера 3. Термодинамически неустойчивая масса 1 проталкивается через кольцевое отверстие, образованное диаметром М матрицы 4 и меньшей цилиндрической частью 5 формующего элемента 6. Обтекая цилиндрическую часть меньшего диаметра 5, экструдируемая масса, в момент "взрыва” "наползает” на коническое расширение 7 формующего элемента и плавно переходит на его больший диаметр 8. На цилиндрической части большего диаметра происходит окончательная структуризация трубки с фиксированными значениями внутреннего и внешнего диаметров.

1 2 3 4 7

При проведении исследований была получена следующая зависимость оптимальных размеров элемента, формующего трубку :

О = ( 1,4...1,8 ) с1 , L= 6 мм,

где С - диаметр меньший циллиндрической части формующего элемента;

О - диаметр большей циллиндрической части формующего элемента;

1_ - расстояние между цилиндрическими составляющими формующего элемента

Изменение коэффициента в пределах 1,4...1,8 позволяет регулировать толщину трубки, а следовательно, ее прочность в зависимости от рецептурного состава смеси .

Таким образом, путем плавного расширения диаметра формующего элемента, который жестко связан со шнеком, обеспечивается стабилизация внутреннего диаметра экструдированного продукта в виде трубки. На данное техническое решение получен патент Российской Федерации.

Получив экструдаты сложных профилей (кольцо, трубка), помимо шариков и жгутиков, исследовали возможность создания базовых рецептур из зерновых культур. Они входят в группу изделий с высоким содержанием волокон, что позволяет получать низкокалорийные высоковолокнистые пищевые продукты. Одна из функций балластных веществ заключается в связывании и выведении из организма вредных соединений, в том числе ионов тяжелых металлов, радионуклидов и др.

Проведенные исследования позволили получить следующие базовые рецептуры из зернового сырья, которые рекомендованы для использования в промышленном производстве: кукурузная крупа - 94%, овсяная крупа - 6%; гречневая крупа - 10%, рис - 30%, пшено - 30%, кукурузная крупа - 30%; кукурузная крупа -85%, пшеничная мука - 15%.

Во многие пищевые продукты, с целью придания им желаемых свойств, добавляют натуральные и синтетические пищевые добавки. Сегодня сформировано единое мнение об использовании синтетических пищевых добавок: они не являются необходимыми, но без них выбор пищевых продуктов был бы намного беднее, а процесс приготовления пищи более кропотливым и продолжительным.

В наши исследования входило расширение ассортимента экструдированных продуктов сложных форм, которые бы отвечали нормам сбалансированного питания с детерменированным комплексом показателей пищевой ценности.

В зависимости от применяемых пищевых и вкусо-ароматических добавок, продукты типа готовых завтраков, снэков, кукурузы хрустящей, фигурных зерновых изделий условно разделили на два направления: сладкое и пикантное.

Основываясь на вкусах, адаптированных к российскому потребителю, применяли натуральную гамму добавок и ароматизаторы фирм различных стран, разрешенные для использования в пищевых продуктах.

Сладкие экструдированные изделия имели следующие ноты вкуса: корица с яблоком, шоколад, кокос, пряник, молочная карамель, цитрон, банан.

На натуральной гамме пищевых и вкусовых добавок из множества исследованных вариантов для промышленного использования рекомендовали следующие рецептурные композиции (табл. 1).

Таблица 1

Рецептурные композиции экструдированных продуктов сладкого направления с использованием

натуральных добавок, %

Наименование Вкус кокоса Пряничный Вкус восточных Миндаль- Вкус Вкус тахинной

компонентов вкус сладостей ный вкус шоколада халвы

Зерновой экструдат 40,0-50,0 40,0-50,0 45,0-50,0 40,0-50,0 40,0-50,0 40,0-50,0

Сахар 15,0-25,0 15,0-25,0 15,0-25,0 15,0-25,0 15,0-25,0 15,0-25,0

Соль 0,3-0,8 0,1-1,0 0,2-0,8 0,3-0,8 0,3-0,8

Сухое молоко 2,0-7,0 2,0-7,7 2,0-7,0 2,0-7,0 3,0-8,0 2,0-5,0

Растительное масло 25,0-30,0 25,0-30,0 25,0-35,0 25,0-30,0 10,0-20,0 20,0-30,0

Ванилин 0,05-2,0 0,05-2,0 0,05-2,0 0,05-2,0 0,05-2,0 0,05-2,0

Сладкий миндаль - - - 5,0-10,0 - -

Кунжутное семя - - - - - 5,0-10,0

Какао - - - - 10,0-20,0

Кокосовая крошка 5,0-10,0 - - - - -

Смесь пряничная* - 2,0-5,0 - - - -

Куркума - - 0,1-0,3 - - -

Имбирь - - 0,1-0,3 - - -

Кардамон - - 0,05-0,2 - - -

Фенхель - - 0,1-0,3 - - -

* смесь пряничная: корица - 10 частей, гвоздика - 1 часть, мускатный орех - 3 части, кориандр - 1 часть.

На практике для приготовления продукта по вышеприведенным рецептурам поступали следующим образом (на примере продукта с вкусом тахинной халвы):

Для получении 1 кг готового продукта на поверхность 424 г экструдата наносили смесь пищевых и вкусо-ароматических добавок в масляно-водной эмульсии. Смесь содержала 200 г сахара, 60 г кунжута, 30 г

295

сухого молока, 5 г соли и 1 г ванилина. Предварительно все сухие компоненты измельчали до тонкодисперсных порошков (пудры) и тщательно перемешивали до однородной массы в рафинированном дезодорированном растительном масле в количестве 280 г. Затем в полученную суспензию при интенсивном перемешивании добавляли 10 г воды. Смесь наносили на экструдат при его умеренном перемешивании в течение

2,5 мин и получали равномерное перераспределение смеси на всех гранулах изделия. Далее продукт подсушивали при температуре 115°С в течение 4 мин, охлаждали на ленточном транспортере, фасовали и упаковывали.

Полученный продукт может использоваться в качестве закусок и готовых к употреблению завтраков. Он имел высокую пористость, привлекательный цвет, вкус и аромат халвы. Органолептическая оценка составляла 4,9 балла по пятибалльной шкале.

Наряду с натуральными добавками все более широкое применение находят синтетические ароматизаторы. Они доступны в течение года, не требуют больших площадей и особых условий хранения, практически стерильны. Их стоимость значительно ниже цены натуральных добавок, что способствует снижению себестоимости готового продукта.

В работе исследовали около 200 ВАД (вкусо-ароматических добавок) 12 различных фирм: IFF, Symrise, Firmenich, Givaudan, Frutarom и др. В таблице 2 приведены результаты наиболее удачных, рекомендованных для промышленного использования рецептур сладкого направления.

Таблица 2

Рецептуры экструдированных продуктов сладкого направления с использованием ароматизаторов, %

Наименование компонента Кокосовый вкус Шоко- ладный вкус Банано- вый вкус Вкус цитрона Вкус лесного ореха Вкус молочной карамели Вкус корицы с яблоком

Зерновой экструдат 60,0 60,0 57,4 60,0 55,0 55,7 60,0

Растительное масло 24,8 21,8 26,5 25,2 24,5 25,0 20,6

Сахар 12,0 15,0 14,0 12,0 15,0 17,0 12,8

Сухое молоко 1,5 3,0 2,7 1,5 5,0 2,0 -

Соль 0,5 0,1 0,1 0,5 0,2 0,2 0,1

ВАД "Кокос" 1,2 - - - - - -

ВАД "Цитрон" - - - 0,8 - - -

ВАД "Лесной орех" - - - - 0,3 - -

ВАД "Банан" - - 0,3 - - - -

ВАД "Шоколад” - 0,1 - - - - -

ВАД "Молочный карамели" - - - - - 0,1 -

ВАД "Корица с яблоком" - - - - - - 4,5

Какао-порошок - - - - - - 2,0

Постулат рыночной экономии - спрос рождает предложение - как нельзя более точно определяет направление развития ассортимента готовых экструдированных продуктов на основе зерновых круп. Предпочтение, учитывая спрос населения, отдано пикантный гамме продуктов.

В своих исследованиях использовали натуральные пищевые и вкусовые добавки, а также ароматизаторы остросоленого и пикантного вкуса.

Наиболее удачные, оригинальные рецептуры с натуральными компонентами представлены в таблице 3.

Таблица 3

Рецептурные композиции экструдированных продуктов пикантного направления с использованием

натуральных добавок, %

Наименование компонента Ореховый Вкус Вкус «капель Вкус карри

вкус пельменей датского короля»

Зерновой экструдат 40,0-50,0 50,0-65,0 60,0-70,0 60,0-70,0

Сахар 0,2-0,7 0,2-0,7 0,2-0,7 0,3-0,8

Соль 2,0-5,0 2,0-5,0 1,0-5,0 2,0-5,0

Сухое молоко 2,0-5,0 1,0-5,0 - 0,05-2,0

Растительное масло 20,0-30,0 25,0-30,0 20,0-30,0 20,0-30,0

Сушеный чеснок - 0,1 - 0,5 - -

Сушеный лук - 2,0 - -

Перец красный - 0,1-0,5 - -

Карри (слабый) - - - 1,0-30

Петрушка сушеная - - 1,0-3,0 -

Кардамон - - 0,1-0,3 -

Кориандр - - 0,05-0,2 -

Фенхель - - 0,1-0,2 -

Перец жгучий индиский 0,05-0,2 - - -

Фундук 15,0-25,0 - - -

Экструдированные продукты с ореховым вкусом получали следующим образом: для изготовления закуски к вину в смесь вводили 280 г растительного масла, 200 г сушеного фундука, 30 г сухого молока, 25 г соли и 1 г жгучего перца. Эту смесь наносили на 450 г экструдата. Готовый продукт имел наполненный ореховый вкус. Органолептическая оценка - 4,9 балла.

Все вышеперечисленные рецептуры одобрены дегустационным советом и рекомендованы для использования в производстве новых, оригинальных, вкусных готовых к употреблению экструдированных продуктов.

С целью уменьшения себестоимости готового продукта пикантного направления использовали ароматизаторы различных фирм с вкусом сыра, бекона, паприки, укропа и морепродуктов. Из множества исследованных вариантов в таблице 4 представлены наиболее удачные рецептуры, которые были рекомендованы для промышленного использования.

Таблица4

Рецептуры экструдированных продуктов пикантного направления с использование ароматизаторов, %

Наименование компонента Вкус бекона Вкус паприки Вкус укропа Вкус сыра Вкус креветок Вкус кетчупа

Зерновой экструдат 70,0 70,0 70,0 65,0 70,0 76,0

Растительное масло 22,5 22,0 23,0 26,0 23,9 25,5

Сахар - - 0,5 1,0

Соль 1,5 1,2

Сухое молоко 1,0

ВАД "Бекон" 7,5

ВАД "Паприка" 8,0 2,0

ВАД "Укроп" 7,0

ВАД "Сыр сливочный" 9,0

ВАД "Креветка" 1,3

ВАД - фон томатный 4,0

Чеснок 1,0

Перец красный 0,3

Помимо указанных в таблице рецептур, сырное направление включало ароматизаторы сыра с луком, сыр Начо, сыр с беконом, сыр Дор-Блю, Пармезан, Гауда, сыр Чилли и другие виды сыров. Количество вку-со-ароматической добавки составляло 8-9%. В пикантное направление входили лук жареный и репчатый (0,05% и 0,8%), парика Барбекю (9%) и зеленый лук (9%).

Таким образом, из исследованных более 200 рецептур сладкого и пикантного направления рецептур экструдатов сложных профилей (типа кольца) 10 вариантов с использованием натуральных добавок и 13 с ароматизаторами одобрены и рекомендованы для широкого внедрения в производство. Апробацию предложенных рецептур проводили на предприятиях ОАО «Русский продукт».

Литература

1. Коваленок В.А., Карпов В.Г., Усачев И.А. Оценка макропористой структуры экструдатов из крахмалосодержащего сырья // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2011. - №1. - С. 33-35.

2. Остриков А.Н., Магомедов Г.О., Дерканосов Н.М., Василенко В.Н., Абрамов О.В., Платов К.В. - СПб.: ООО «Проспект Науки», 2007. - 197 с.

УДК 63 (571.51) А.И. Хохлова, В.В. Матюшев

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ПОЛИФЕРМЕНТА ДЛЯ СНИЖЕНИЯ УРЕАЗЫ И УВЕЛИЧЕНИЯ ДОЛИ САХАРА В СОЕ НА УСТАНОВКЕ УЖК-600

В статье представлен сравнительный анализ качества различных сортов сои, а также результаты эксперимента смешивания сои с полиферментом при приготовлении жидкого корма на установке УЖК-60. Ключевые слова: соя, белок, уреаза, сахар, полифермент, установка УЖК-60, эффективность.

A.I. Khokhlova, V.V. Matyushev

THE RESEARCH RESULTS ON POLYENZYME APPLICATION FOR UREASE DECREASE AND SUGAR CONTENT INCREASE IN SOYA BY MEANS OF UZhK-600 INSTALLATION

The comparative analysis of soya various cultivar quality and the experiment results of soya mixing with polyenzyme in the process of liquid forage mixing by means of UZhK-60 installation is given in the article.

Keywords: soya, protein, urease, sugar, polyenzyme, UZhK-60, installation, efficiency.

Рыночная экономика жестко диктует необходимость обновления ассортимента продуктов питания богатых белками, исключая дорогостоящие составляющие. В настоящее время разработана возможность их замены растительным протеином, в первую очередь, за счет соевого белка. В нашей стране производство белковых продуктов из семян сои невелико, получение отдельных видов продуктов практически отсутствует, а создание технологий новых белковых продуктов требует разработки эффективных приемов и способов, обеспечивающих экологически безопасное получение исходных белков с заданными функциональными свойствами [1]. Но использование соевого белка в питании сдерживается из-за содержания в нем ряда таких антипитательных веществ, как ингибитор трипсина, уреаза, гемагглютин, липоксидаза и другие [2].

Из литературных источников известно, что существует множество способов инактивации антипитательных соединений соевых продуктов, которые сводятся к трем основным: физическим, биохимическим и комбинированным. При этом каждый инактивационный фактор избирательно действует на отдельное анти-питательное вещество.

Классические методы снижения антипитательных веществ основаны на длительной высокотемпературной обработке соевых бобов, предварительно прошедших стадии увлажнения, измельчения, при использовании цельных бобов - процесс варки.

Данным способам присущи существенные недостатки, связанные, во-первых, с использованием парового хозяйства, и как следствие с большими энергозатратами и повышенными требованиями к безопасности производства, во-вторых, со снижением питательной ценности готового продукта.