CC BY
112теоретические аспекты хранения и переработки сельхозпродукции
УДК 664.2.03
Переработка муки тритикале на клейковину и крахмал
Н. р. АНДРЕЕВ, д-р техн. наук, чл.-корр. РАН; В. Г. ГОЛЬДШТЕЙН, канд. техн. наук; Л. П. НОСОВСКАЯ;
л. в. адикаева
ВНИИ крахмалопродуктов, п. Красково, Московская обл.
В условиях приоритетной задачи по импортоза-мещению ингредиентов, получаемых путем глубокой переработки сырья, основное направление исследований должно способствовать улучшению качества вырабатываемой продукции, расширению ее ассортимента, привлечению альтернативных видов сырья, внедрению интенсивных наукоемких технологий.
Основным сырьем для производства продукции глубокой переработки зерна являются кукуруза и пшеница. По сравнению с этими зерновыми культурами, зерно тритикале занимает незначительный объем, но интерес к этой культуре возрастает. Так, если в 1989 г. международный урожай зерна тритикале составлял всего 250 тыс. т зерна, то в 2005 г. сбор зерна составил около 14 млн т, а в 2009 г. — 16 млн т. В 2014 г. мировой урожай зерна тритикале уже составил более 17 млн т.
Основной состав зерна тритикале, пшеницы и ржи генотипов культивируемых в Венгрии (The 9th International Triticale Symposium in Szeged, May 23—27, 2016, Hungary) приведен в табл. 1.
Как видим, по содержанию крахмала в зерне тритикале имеет наилучшие показатели. Авторами также исследован выход клейковины из зерна тритикале,
Таблица 1
Основной состав зерна тритикале генотипов, культивируемых в Венгрии
Показатель Массовая доля, % к СВ зерна
Пшеница Тритикале Рожь
Сырой протеин 11,8-15,7 10,7-14,4 11,8-12,3
Сырой жир 1,44-1,47 1,04-1,84 1,26-1,29
Зола 1,4-1,47 1,5-1,18 1,61-1,82
Диетическая 9,12-10,3 8,9-13,1 12,92-15,2
клетчатка
Крахмал 60,07-62,03 61,3-70,1 56,7-59,8
Таблица 2
Размеры зерен крахмала в зерне тритикале, ржи и пшеницы
Зерно Крахмал, % к СВ зерна Амилоза, % к СВ крахмала Размер гранул крахмала, % к массе крахмала
А >15 мкм В 5-15мкм С < 5 мкм
Тритикале 60,3-69,0 21,9-27,3 70,5-83,3 11,9-23,8 4,9
Рожь 54 28,3 78,6 15,3 6,2
Пшеница 64 27,5 68,6 23,1 8,3
который в зависимости от генотипа зерна изменялся в пределах от 7 до 26%.
Также впечатляют показатели размера зерен в этих культурах (табл. 2).
По количеству гранул размеров А, В и С тритикале имеет наилучшие показатели по массовой доле крахмала А, сопоставимые с зерном ржи и пшеницы по крахмалу В и наименьшее количество крахмала С, что несомненно должно сказаться на уменьшении потерь крахмала с побочными продуктами при переработке зерна. Для переработки зерна тритикале в крахмалопаточном и бродильном производствах важнейшим показателем является массовая доля крахмала, которая может достигать 70—74% [1].
В соответствии с данными, приведенными в табл. 1, зерно тритикале имеет сопоставимые показатели по массовой доле белка с зерном ржи и пшеницы, но массовая доля свободных аминокислот в зерне тритикале больше, чем в зерне пшеницы [2].
В табл. 3 приведены результаты исследований по содержанию незаменимых аминокислот в белках зерновых культур.
Анализируя состав аминокислот тритикале и пшеницы, можно предположить, что композиция белков этих культур может привести к более сбалансированному составу незаменимых аминокислот, таких как изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенила-ланин и треонин. Перевариваемость белков пшеницы и тритикале практически одинаковая: 90,3 и 89,3 соответственно [3].
Если технологические свойства зерна тритикале для крахмалопаточной и бродильной промышленности определяются массовой долей крахмала в зерне, то для хлебопекарного производства основные технологические показатели определяются клейковинным комплексом зерна. Клейковинные белки тритикале имеют несколько другое сочетание глютлинов и проламинов по сравнению с рожью и пшеницей. Содержание проламиновой фракции у тритикале больше, чем у ржи, но меньше, чем у пшеницы. Содержание клейковины в тритикале варьируется в широких пределах и достигает 30 % [4]. Клейковину оценивали по ее количеству в сыром и сухом виде, а также по качеству (в единицах деформации клейковины ИДК) и по группе качества. Количество сырой клейковины во всех образцах составило в среднем 17,74% при минимальном значении 3,6 % (сорт Консул урожая 2011 г.) и макси-
Таблица 7
Результаты балансового опыта по переработке хлебопекарной тритикалевой муки
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
Таблица 3
массовая доля незаменимых аминокислот в белках зерновых культур
Таблица 6
Аминокислоты Массовая доля, г/100 г белка в зерне
Тритикале Рожь Пшеница Кукуруза Рис
Гистидин 2,3 2,7 2,0 2,6 2,1
Изолейцин 3,45 3,70 4,2 4,0 4,1
Лейцин 7,2 7,75 6,8 12,5 8,2
Лизин 3,44 4,02 2,6 2,9 3,8
Метионин 1,28 1,35 3,7 4,0 3,6
Фенилаланин 4,94 4,74 8,2 8,6 10,5
Треонин 3,55 4,06 2,8 3,8 3,8
Триптофан 1,02 — 1,2 0,7 1,1
Валин 4,48 5,1 4,4 5,0 6,1
Выход и качество клейковины из исследуемых сортов муки
Мука тритикалевая Масса сырой клейковины Значение деформации в условных единицах ИДК Характеристика клейковины на основании значений деформации
Хлебопекарная 7,02 66,7 Хорошая
Из зерна сорта Бард 2,05 83,9 Удовлетворительно слабая
Из зерна сорта Легион 4,0 50,2 Хорошая
Из зерна сорта Консул 2,0 49,6 Хорошая
Таблица 4
Химический состав зерна тритикале, полученного с мглинского крахмального завода
Сухие вещества, % Массовая доля, % СВ
Крахмал Белок Жир Зола Растворимые вещества
92,0 70,1 10,1 1,5 1,72 10,0
Продукты переработки Массовая доля СВ, % Выход, % СВ муки Массовая доля, % СВ
Крахмал Белок
Крахмал А 89,4 48,2 — 0,7
Крахмал Б 89,8 10,7 29,8 —
Мезга 90,0 12,65 15,3 —
Клейковина 95,0 10,6 5,5 80,9
Процессовая 2,5 17,8
вода
Таблица 5
Показатели качества образцов муки тритикале
Мука тритикале Влажность, % Массовая доля, % СВ
Крахмал Белок Растворимые вещества
Хлебопекарная 10,6 62,7 16,4 10,1
Из зерна сорта Бард 11,3 65,7 14,7 9,8
Из зерна сорта Легион 11,1 64,5 14,3 10,2
Из зерна сорта Консул 10,6 65,0 12,8 10,2
мальном — 25,4% (сорт ТИ-17 урожая 2013 г.). Таким образом, разброс количества клейковины в зерне тритикале имеет широкий диапазон. Содержание сухой клейковины составило в среднем 6,88 % при минимальном значении 1,4% (сорт Консул урожая 2011 г.) и 1,6 % (то же, урожая 2012 г.) при максимальном значении в зерне урожая 2013 г.: 9,52 % (сорт Каприз) и 9,32 % (сорт ТИ-17).
Качество клейковины было оценено в среднем в 55 единиц ИДК (с диапазоном значений от 23 до 88 ед. приб. ИДК. Группа клейковины получила оценку: I (хорошая) — в 25 образцах из 39 испытанных; II (удовлетворительно крепкая) — в 13 образцах [5].
В 2015 г. во ВНИИ крахмалопродуктов разработаны основы безотходной технологии переработки зерна тритикале на крахмал и сухой корм [6]. При переработке муки из зерна тритикале, содержащей значительное для производственных целей количество клейковины с показанием 45—70 единиц ИДК, можно получать кроме крахмала клейковину, а также отруби и сухой корм.
Исследовались зерно тритикале сортов Бард, Легион, Консул, полученных от Донского зонального
научно-исследовательского института сельского хозяйства; несортовое зерно тритикале, полученное с Мглинского крахмального завода (табл. 4); мука тритикалевая хлебопекарная ТУ 9293-001-0088610500— 2013 г., полученная от ИП «Ностаев В. Ц.», Республика Калмыкия. Исследования проводились с учетом требований международной организации по стандартизации ISO (ИСО): массовая доля влаги (ГОСТ 13586), массовая доля белка — на приборе К-424 (ГОСТ 10842); массовая доля крахмала (ГОСТ 10845) — с использованием поляриметра Polartronic — N; массовая доля золы (ГОСТ 7698). Величину деформации сырой клейковины определяли на ИДК-3М.
Процесс производства крахмала и клейковины из тритикалевой муки проводили в соответствии с технологией переработки пшеничной муки на крахмал [7], клейковину и побочные продукты. Для анализа образцов зерна тритикале, его измельчали на лабораторном измельчителе ЛЗМ до прохода измельченного зерна через сито с ячейками 250 мкм. Отруби от полученной муки не отделялись (табл. 5). Показатели качества клейковины тритикале существенно отличались в зависимости от сорта (табл. 6). Результаты балансового опыта лабораторной переработки хлебопекарной муки тритикале на крахмал и клейковину приведены в табл. 7.
Анализируя результаты исследований, можно утверждать, что переработка муки тритикале на крахмал и клейковину экономически целесообразнее, чем переработка зерна тритикале «сернистокислотным» способом, так как в результате переработки муки
получаем крахмал А, клейковину (белковый концентрат с массовой долей белка 70—80%), отруби и сухой тритикалевый корм. При переработке зерна тритикале сернистокислотным способом производятся только крахмал А и тритикалевый корм [6].
При производстве крахмала и клейковины из муки тритикале не потребуется разработка новых видов оборудования, так как вполне можно использовать технологическую линию переработки пшеничной муки на аналогичные продукты [7, 8]. Это
позволит перерабатывать на крахмал и клейковину зерно тритикале, выращенное в южных районах России, так как в отличие от зерна пшеницы тритикале значительно устойчивее к поражению насекомыми, такими как клоп-черепашка и злаковая муха благодаря наличию плотных колосниковых чешуек и воскового налета [9]. Качество клейковины из тритикале будет зависеть от сорта перерабатываемого зерна, как и при переработке пшеничной муки.
Литература
1. Грабовец, А. И. Селекция тритикале для бродильного производства: итоги и проблемы / А. И. Грабовец [и др.] // Зернобобовые и крупяные культуры. — 2015. — № 2. — С. 63-68.
2. Кононенко, С. И. Экструдирование тритикале как фактор повышения эффективности гусеводства / С. И. Кононенко, А. Ф. Гулиц // Сб. научных трудов Всероссийского научно-исследовательского института овцеводства и козоводства. — 2014. — Т. 2. — № 7. — С. 130-33.
3. Крючкова, Т. Е. Улучшение технологических показателей хлеба из муки тритикале с помощью пшеничной клейковины / Т. Е Крючкова // Научный журнал Куб-
References
1. Grabovets A. I. et al. [Selection of triticale for fermentation: results and problems]. Zernobobovye ikrupyanye kul'tury, 2015, no. 2, pp. 63—68. (In Russ.)
2. Kononenko S. I., Gulits A. F. [Extrusion of triticale as a factor in improving the efficiency of geese breeding]. Sb. nauchnykh trudov Vserossiiskogo nauchno-issledovatelskogo instituta ovt-sevodstva i kozovodstva [Collection of scientific works of the All-Russian Scientific Research Institute of sheep and goat breeding]. 2014, vol. 2, no. 7, pp. 130-133. (In Russ.)
3. KryuchkovaT. E. [Improvement of technological parameters of bread from flour triticale with the help of wheat gluten]. Nauchnyi zhurnal KubGAU, 2012, no. 82 (08). Available at: http://ej. kubagro.ru/ 2012/08/pdf/01/pdf. (In Russ.)
ГАУ. — 2012. — № 82 (08). (http://ej.kubagro.ru/2012/08/ pdf/01/pdf).
4. Корячкина, С. Я. Технология хлеба из целого зерна тритикале / С. Я. Корячкина, Е. А. Кузнецова, Л. В. Череп-кина. — Орел, 2012. — С. 17.
5. Мелешкина, Е. П. Оценка качества зерна тритикале / Е. П. Мелешкина [и др.] // Хлебопродукты. — 2015. — № 2. — С. 48-49.
6. Андреев, Н. Р. Качество сухого корма из вторичных продуктов переработки зерна тритикале на крахмал / Н. Р. Андреев [и др.] // Достижения науки и техники АПК. — 2016. — Т. 30. — № 11. — С. 73-75.
7. Андреев, Н. Р. Основы производства нативных крахмалов / Н. Р. Андреев. — М.: Пищепромиздат. — 2001. — 289 с.
8. Starch: Chemistry and Technology (3rd edition), Edited by. James BeMiller and Roy Whistler, Academic Press. — 2009. — 894 рр.
9. Фомичева, А. А. Направление и итоги селекции яровой тритикале в условиях Среднего Дона / А. А. Фомичева [и др.] // Агрономия и лесное хозяйство. — 2015. — № 2. — С. 43-46.
4. Koryachkina S. Ya., Kuznetsova E. A., Cherepkina L. V. Tekh-nologiya khleba iz tselogo zerna tritikale [Technology of bread from whole grain of triticale]. Orel, 2012.
5. Meleshkina E. P. et al. [Evaluation of the quality of grain triticale]. Khleboprodukty, 2015, no. 2, pp. 48—49. (In Russ.)
6. Andreev N. R. et al. [Quality of dry feed from secondary products of grain processing triticale on starch]. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK, 2016, vol. 30, no. 11, pp. 73-75. (In Russ.)
7. Andreev N. R. Osnovy proizvodstva nativnykh krakhmalov [Basics of production of native starches]. Moscow, Pishchep-romizdat, 2001. 289 p.
8. Starch: Chemistry and Technology (3rd edition), Edited by James BeMiller and Roy Whistler, Academic Press, 2009. 894 p.
9. Fomicheva A. A. et al. [Direction and results of selection of spring triticale in the Middle Don]. Agronomiya i lesnoe khozyaistvo, 2015, no. 2, pp. 43-46. (In Russ.)
Переработка муки тритикале на клейковину и крахмал Ключевые слова
клейковина; крахмал; мука; тритикале. Реферат
Основным сырьем для производства продукции глубокой переработки зерна являются кукуруза и пшеница. По сравнению с этими зерновыми культурами, объем производства зерна тритикале является незначительным, но интерес к этой культуре возрастает, начиная с 1990 г. Процессы производства крахмала и клейковины из тритикалевой муки проводили в соответствии с технологией переработки пшеничной муки на крахмал. Результаты исследований показали, что переработка муки тритикале на крахмал и клейковину экономически целесообразнее, чем переработка зерна тритикале сернистокислотным способом, так как в результате переработки муки можно получить крахмал А, клейковину (белковый концентрат с массовой долей белка 70-80%), отруби и сухой тритикалевый корм. При переработке зерна тритикале сернистокислотным способом производится только крахмал А и тритикалевый корм. При использовании предлагаемой технологии производства крахмала и клейковины из муки тритикале не потребуется разработка новых видов оборудования, так как можно использовать технологическую линию переработки пшеничной муки на аналогичные продукты.
Авторы
Андреев Николай Руфеевич, д-р техн. наук, чл.-корр. РАН; Гольдштейн Владимир Георгиевич, канд. техн. наук; Носовская Лилия Петровна; Адикаева Лариса Владимировна ВНИИ крахмалопродуктов,
140051, Московская обл., п. Красково, ул. Некрасова, д. 11, [email protected], [email protected]
processing of Triticale Flour for Gluten and Starch Key words
gluten; starch; flour; triticale. Abstract
The main raw materials for the production of products of deep processing of grain are corn and wheat. Compared to these crops, the volume of triticale grain production is insignificant, but interest in this culture has been increasing since 1990. The processes of starch and gluten production from tritical flour were carried out in accordance with the technology of processing wheat flour for starch. The results of the research showed that processing of triticale flour for starch and gluten is economically more expedient than triticale grain processing by sulfuric acid method, because as a result of flour processing it is possible to obtain starch A, gluten (a protein concentrate with a mass fraction of protein 70-80%), bran and dry tritical fodder. When processing triticale grain with sulfuric acid method, only starch A and tritical feed are produced. With the use of the proposed technology for the production of starch and gluten of triticale flour, development of new types of equipment will not be required, since it is possible to use the processing line for processing wheat flour for similar products.
Authors
Andreev Nikolai Rufeevich,
Doctor of Technical Science, Corresponding Member of RAS;
Goldstein Vladimir Georgievich, Candidate of Technical Science;
Nosovskaya Lilia Petrovna;
Alikaeva Larisa Vladimirovna
All-Russia Research Institute for Starch Products,
11 Nekrasova str., Kraskovo, Moscow Region, 140051, Russia,
