CC BY
32
УДК: 664.8:633.11:633.14
Интенсивная инфракрасная обработка
при производстве пшеничных хлопьев, готовых к употреблению
О.В. Куропаткина, аспирант, А.А. Андреева, канд. техн. наук, В.В. Кирдяшкин, канд. техн. наук
Московский государственный университет пищевых производств
Продукты быстрого приготовления из цельного зерна - современный вид питания, соответствующий последним тенденциям в области здорового и рационального питания, позволяющий существенно сократить время, затрачиваемое на приготовление пищи. Ассортимент продуктов вырабатываемых из цельного зерна, готовых к употреблению, довольно скуден. Хлопья быстрого приготовления, выпускаемые отечественной пищевой промышленностью, перед употреблением в пищу требуют дополнительной водно-тепловой обработки.
Цельное зерно пшеницы благодаря наличию в нем, в отличие от использующейся при выпечке хлеба муки, зародыша, алейронового слоя и оболочек, обладает диетическими и функциональными свойствами. Однако в настоящее время пищевая промышленность не выпускает хлопья из цельного зерна пшеницы, готовые к употреблению.
Включение в практику использования инфракрасного излучения при производстве зерновых продуктов быстрого приготовления получает все большее распространение.
Инфракрасное излучение при производстве продуктов из цельного зерна в пищеконцентратной промышленности имеет ряд преимуществ перед традиционной водно-тепловой обработкой, благодаря целенаправленным и регулируемым изменениям качественных характеристик готового продукта.
Для получения зерновых продуктов, готовых к употреблению, используют хлопья из различных видов зерновых культур, полученные по специальной технологии, которая обеспечивает моментальность их приготовления. При этом изменяются его механические и физико-химические свойства. Короткий период времени обработки способствует со-
хранению уровня витаминов и других биологически активных веществ в полученном продукте.
Цель нашей работы - разработка технологических приемов инфракрасной обработки зерен пшеницы при производстве хлопьев, готовых к употреблению. Экспериментальные исследования процессов обработки зерна пшеницы проводили на разработанном нами экспериментальном стенде (рис. 1).
Установка состоит из терморадиационной камеры 1 с металлическим поддоном для размещения на ней объектов исследования, инфракрасных генераторов светлого излучения 2, расположенных над материалом обработки, и контрольно-измерительной и регистрирующей аппаратуры.
Стенд позволяет в реальном режиме регистрировать убыль массы обрабатываемого продукта, изменять
мощность лучистого потока инфракрасного излучения и фиксировать внешнюю и внутреннюю температуру обработки материала.
Предварительные исследования показали, что для улучшения функциональных свойств зерна пшеницы лучше удалить некоторое количество оболочек, так как они насыщены бактериальной и грибной микрофлорой, и неблагоприятно сказываются на работе желудочно-кишечного тракта человека. Нами было установлено, что остаточное количество оболочек должно составлять 6-8 % от их общего количества, что позволяет использовать данное зерно в лечебных целях.
Подготовленное таким образом зерно пшеницы увлажняли до влажности 14-32 % и обрабатывали инфракрасным излучением с мощностью лучистого потока от 4 до 40 кВт/м2.
Результаты эксперимента показали, что при исходной влажности 28 % происходят различные структурно-механические, биохимические и физико-химические изменения зерна пшеницы. При данных параметрах содержащаяся в пшенице влага превращается в пар, вызывая увеличение давления, приводящее к термодекструкции зерновки.
Исследования термограмм нагрева пшеничной крупы с влажностью 28 % инфракрасным излучением с разной мощностью лучистого потока, представленных на рис. 2, показывают, что разрушение структуры зерновки происходит при мощности лучистого потока 32-34 кВт/м2 и 3638 кВт/м2, а температура при этом составляет 108...110 °С и 130...135 °С со-
5
Л
Рис. 1. Экспериментальный стенд для интенсивной инфракрасной обработки слоя крупяного сырья:
1 - терморадиационная камера; 2 - излучатели; 3 - отражатели; 4 - сетчатый поддон; 5 - направляющие; 6 - тиристорный блок; 7-8 - термопары; 9 - термометр; 12 - вентилятор; 13 - нагреватель; 14 - контактный термометр; 15 - диффузор; 16 - устройства автоматического взвешивания; 19 - исследуемый материал
ответственно. При плотности потока 20-22 кВт/м2 разрушения структуры не происходило, а за счет испарения воды температура зерна длительное время сохранялась на уровне 100 °С.
При сохранении мощности лучистого потока на первоначальном уровне, после резкого выброса пара, избыточное количество подаваемой энергии вызывало быстрый рост температуры крупы, и через 5-10 с ее поверхность начинала обгорать. Поэтому для поддержания температуры крупы на уровне, достигнутом при разрыве структуры, мощность потока автоматически снижалась. При этом тепло расходовалось только на испарение воды.
При воздействии интенсивного инфракрасного излучения на зерно происходит его обезвоживание. Представленные на рис. 3 кривые четко отражают условия термодеструкции зерна при описываемых режимах обработки. Так, при мощности потока 36-38 кВт/м2 залповый выброс пара составлял 5 %, при 30-32 кВт/м2 - 2 % от общего количества влаги в зерне, при мощности лучистого потока 20-24 кВт/м2 залпового выброса влаги не происходило.
В то же время, при обработке крупы в течение 180 с, влажность снижалась до 20-24 % у второго и третьего образца соответственно, а у первого, обработанного с мощностью лучистого потока 36-38 кВт/м2, влажность снижалась до 0 %. Поэтому при влажности 18 % эксперимент заканчивали, так как в противном случае взорванная крупа теряла свои пластические свойства, и получение из нее хлопьев не представлялось возможным.
Важнейшее свойство зерна пшеницы, обеспечивающее функциональные свойства и сохраняющее биологическую активность в полученном продукте, - содержание витаминов группы В. В качестве критерия оценки максимально допустимого времени термической обработки и качества готового продукта было выбрано содержание витамина В2, который содержится в зерне пшеницы в больших количествах.
На рис. 4 представлен график изменения содержания витамина В2 в зависимости от времени обработки интенсивным инфракрасным излучением.
Из рис. 4 видно, что оптимальным временем, в течение которого витаминная активность сохраняется на высоком уровне, является 120 с, после чего она резко снижается.
Обработанная таким образом крупа при помощи плющильного станка
ENGINEERING AND TECHNOLOGY
Рис. 2. Термограммы нагрева пшеничной крупы с использованием различных режимов обработки
Рис. 3. Кривые обезвоживания зерна пшеницы, полученные с использованием различных режимов ИК-излучения
0 30 60 90 120
Длительность темперирования, с
Рис. 4. Кинетика снижения количества витамина В2 при темперировании пшеничной крупы при температуре 102 °С
шП 7^77
ц?
ГТтП 7777
6
Рис. 5. Установка для инфракрасной обработки сырья УТЗ-4:
1 - бункер-дозатор с подъемным шибером;
2 - терморадиационные блоки; 3 - продукт;
4 - металлическая сетка; 5 - натяжной барабан; 6 - электродвигатель с частотным регулированием оборотов; 7 - приводной барабан
плющилась в хлопья толщиной 0,20,3 мм. Для получения продукта, готового к употреблению, полученные
хлопья обжаривали при помощи инфракрасного излучения на установке для термообработки зерна, серийно выпускаемой ООО ПК «Старт» (рис. 5). Обжаривание проводили при одностороннем облучении с мощностью лучистого потока 32-34 кВт/м2, в течение 30 с до температуры продукта 115...120 °С. В результате удаления остаточного количества влаги до 6-8 % получался продукт хрустящей консистенции и готовый к употреблению.
В результате проведенной работы был установлен оптимальный режим инфракрасной обработки, создающий условия для термодеструкции зерна пшеницы с исходной влажностью 28 %. Вода, превращаясь в пар, создает избыточное давление, в результате чего зерновка разрушается. Помимо изменения структурно-механических свойств происходят глу-
бокие изменения биохимических свойств углеводного комплекса пшеницы. В ходе последующей выдержки крупы при температуре, близкой к 100 °С, происходит варка крупы в течение 120 с, вследствие чего увеличивается содержание водорастворимых веществ, повышается пищевая ценность и усвояемость готового продукта. Последующая обжарка завершает процесс приготовления пшеничных хлопьев, готовых к употреблению.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гинзбург, А.С. Сушка пищевых продуктов/А.С. Гинзбург. - М.: Пи-щепромиздат, 1960. - 683 с.
2. Технология крупяных концент-ратов/В.Н. Гуляев [и др.]. - М.: Аг-ропромиздат, 1989. - 200 с.
2
3
4
5
Интенсивная инфракрасная обработка при производстве пшеничных хлопьев, готовых к употреблению
Ключевые слова
инфракрасное излучение; пшеница; функциональные свойства; хлопья, готовые к употреблению.
Реферат
В современном обществе остро стоит проблема здорового питания. В связи с возрастающей динамикой жизни актуален вопрос создания новых продуктов с повышенной биологической и физиологической ценностью, а также позволяющих экономить время. Таким продуктом являются хлопья из цельного зерна пшеницы, готовые к употреблению, способные составить основу полноценного рациона при малых затратах времени.
Известна полезность пшеницы для человека из-за наличия в ней незаменимых аминокислот, белка, растительных жиров, важных микроэлементов, а также витаминов группы В.
В процессе производства хлопьев, готовых к употреблению, важную роль, играет термическая обработка крупяного сырья. Она позволяет значительно снизить время приготовления продукта, повысить его пищевую ценность и доступность содержащихся в зерне биологически активных веществ.
Все большее распространение в пищеконцентратной промышленности получает технология обработки зернового сырья инфракрасным излучением. Преимущество такой обработки состоит в том, что инфракрасные лучи нагревают объект по всему объему за короткий промежуток времени, это приводит к значительным и регулируемым модификациям его физико-химических, биохимических свойств и способствует сохранению витаминов и биологически активных веществ.
Нами были проведены исследования водно-тепловой обработки пшеницы с применением инфракрасного излучения и разработана на их базе технология производства диетических пшеничных хлопьев, готовых к употреблению, с использованием двухэтапной инфракрасной обработки, с целью повышения ассортимента продуктов, вырабатываемых из цельного зерна пшеницы. Данная технология позволяет получить готовый продукт в виде хлопьев, обладающих нежной хрустящей консистенцией, с высокой степенью сохранения биологически активных веществ, присущих зерну пшеницы. Хлопья готовы к непосредственному употреблению без дополнительного кулинарного воздействия.
Авторы
Куропаткина Ольга Викторовна, аспирант, Андреева Алеся Адольфовна, канд. техн. наук, Кирдяшкин Владимир Васильевич, канд. техн. наук,
Московский государственный университет пищевых производств, 125080, Москва, Волоколамское шоссе, д. 11, olga.kuropatkina@mail.ru
Development of Production Technology of Wheat Flakes Ready to Consume with IR Radiation Usage
Key words
infrared radiation; wheat; functional properties; flakes, ready to eat.
Abstracts
In modern society problem of health nutrition is actual. Due to the increasing pace of life the issue of creating new productswith enhanced biological and physiological value and little time-cooking is critical. Ready to eat, flakes of whole wheat grains seems to be such product - able to form the basis of a nutritious diet with low time demand.
Benefit of wheat is well known due to presence of important nutrition elements in it such as amino acids, proteins, vegetable fats, essential minerals, and vitamins B.
In the production process of ready-to-eat flakes of important role plays heat treatment of raw grain. It significantly reduces the cooking time, to increases nutritional value and the availability of biologically active substances which contain in cereals.
In food concentrates industry is becomes more common to use infrared radiation in processing of grains raw materials. The advantage of this treatment is that infrared rays to heat grains over the whole volume in a short time, this leads to the significant and controllable modification of its physic, chemical, biochemical properties and helps preserv the vitamins and biologically active substances.
We performed researches of the hydro-thermal treatment of wheat, developed a technology of diet ready to consume wheat flakes production. This method based on using IR-heating and consists of two steps of treatment. This technology enables to get product with perfect sensory characteristic. These flakes have functional and diet properties, and ready to consume without any additional treatment.
Authors
Kuropatkina Olga Viktorovna, Graduate Student, Andreeva Alesya Adolfovna, Candidate of Technical Science, Kirdyashkin Vladimir Vasilyevich, Candidate of Technical Science, Moscow State University of Food Production, 11, Volokolamskoye Shosse, Moscow, 125080, olga.kuropatkina@mail.ru
