CC BY
0Г.Ц. Цыбикова, д-р техн. наук, проф., e-mail: gala5842@mail.ru Л.В. Халапханова, канд. техн. наук, доц., e-mail: kiano@yandex.ru Д.Р. Санжитова, аспирант, e-mail: dolgorru@mail.ru Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ
УДК 664.746.5
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ЦЕЛЬНОСМОЛОТОЙ ЯЧМЕННОЙ МУКИ
Исследованы совершенствование технологии производства цельносмолотой ячменной муки, повышение эффективности использования биологического потенциала зерна ячменя с применением вла-готепловой обработки (ВТО). Технология, основанная на ВТО, включающей увлажнение зерна, его от-волаживание и термическую обработку позволяет исключить необходимость удаления оболочек при производстве цельносмолотой муки из ячменя. Усовершенствованный способ производства муки, основанный на ВТО, способствует повышению биологической ценности продукта, эффективности переработки зерна ячменя и способствует сохранению микро- и макроэлементов. В результате проведенных исследований установлено, что мука имеет хорошие органолептические показатели, более высокую пищевую ценность, является ценным продуктом питания и сырьем для производства мучных изделий, обладающих функциональными свойствами.
Ключевые слова: влаготепловая обработка, зерно, длительность отволаживания, влажность, термическая обработка, ячмень, цельносмолотая мука.
G.Ts. Tsybikova, Dr. Sc. Engineering, Assoc. Prof L.V. Khalapkhanova, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
D.R. Sanzhitova, P.G.
THE IMPROVEMENT IN PRODUCTION TECHNOLOGY OF WHOLE GRAIN BARLEY FLOUR
The improvement in the production technology of whole-grain barley flour, increase of the efficiency of using the biological potential of barley grain with the use of wet-heat treatment (WHT) is investigated. The technology based on the WHT, which includes the humidification of the grain, its softening and heat treatment, eliminates the needfor the removal of shells in the production of whole grain flour from barley.. The improved method offlour production based on the WTO contributes to the biological value of the product, the efficiency ofprocessing of barley grain and contributes to the preservation of micro - and macronutrients. As a result of the research it was found that flour has good organoleptic characteristics, higher nutritional value, is a valuable food and raw material for the production offlour products with functional properties.
Key words: wet-heat treatment, grain, softening time, moisture content, heat treatment, barley, whole-grain flour.
Введение
Ячмень является ценной зерновой культурой, имеющей достаточно сбалансированный химический состав, богатый минеральными веществами, витаминами. В отличие от других хлебных и крупяных культур ячмень содержит больше пищевых волокон, слизей, полисахарида Р-глюкана, обладающего холестериносжигающим эффектом. Однако при производстве муки по традиционной технологии вместе с цветковыми пленками удаляются плодовые и семенные оболочки, зародыш и алейроновый слой эндосперма, в которых локализованы значительные количества витаминов, минеральных веществ, белков, жиров и пищевых волокон. Роль последних в полноценном питании получила признание и сегодня значительно возросла. Технология, основанная на влаготепловой обработке (ВТО), включающей увлажнение зерна, его отволаживание и термическую обработку, позволяет исключить необходимость удаления оболочек при производстве цельносмолотой муки из ячменя.
13
Целью данного исследования является совершенствование существующей технологии производства цельносмолотой муки, повышение эффективности использования биологического потенциала зерна ячменя с применением ВТО.
В соответствии с этим были определены следующие задачи исследования:
- обоснование режимов обработки, изменяющих технологические свойства зерна с целью увеличения выхода муки, улучшения потребительских свойств и пищевой ценности;
- определение показателей качества нового вида муки.
Объекты и методы исследований
Объектами исследований явились образцы зерна ячменя 1 класса, выращенные в Бурятии, и продукты его переработки. В качестве дополнительного сырья для анализа использовали муку ячменную, выработанную по традиционной технологии. Определение зольности муки проводили по ГОСТ 26312.5-84, отбор проб - по ГОСТ 26312.1-84. Определение цвета, запаха, вкуса и хруста проводили по ГОСТ 26312.2-84.
Зерно увлажняли от 12-30%, отволаживали в течение 14-48 ч и подвергали термообработке при температуре 200-220°С. После охлаждения зерно измельчали и полученную муку просеивали.
Экспериментальная часть
Главным фактором влаготепловой обработки, определяющим технологические свойства зерна, являются изменение влажности и перемещение влаги внутри зерна. Физико-химические процессы, развивающиеся при ВТО, требуют определенного времени, обусловленного скоростью диффузии влаги, процессами релаксации и явлениями биохимического порядка.
Исследования влияния влажности на выход муки были проведены на трех образцах зерна ячменя. Влажность изменяли в пределах от 12 до 30% при оптимальной длительности отвола-живания, т=18 ч, определенной предварительными исследованиями для каждого образца. Увеличение влажности до 16-18% обусловливает повышение выхода муки до 96,0-96,4%. Дальнейшее повышение степени увлажнения зерна до 30% приводит к переувлажнению зерна и пластификации эндосперма, структурно-механические свойства ухудшаются, и выход муки уменьшается до 86,2-82,9%. Увлажнения до 14% недостаточно для достижения необходимых структурно-механических свойств и выхода муки изменяются в пределах 89,6-91,0% (табл. 1).
Таблица 1
Влияние влажности на выход ячменной муки, прошедшую ВТО
Выход, %
Опыт Влажность зерна, % образец 1 образец 2 образец 3
^=10,6) ^=9,9) ^=8,5)
1 12 89,6 90,6 89,8
2 14 90,2 91,0 89,0
3 16 96,0 92,6 92,0
4 18 96,4 92,8 92,7
5 20 92,0 91,8 92,0
6 30 86,2 83,1 82,9
Исследования влияния длительности отволаживания при оптимальных значениях влажности 18% показали, что при отволаживании в течение 16-18 ч выход муки увеличивается до 93,0% Увеличение длительности отволаживания свыше 20 ч приводит к нежелательным изменениям зерновки эндосперма, видимо, обусловленной накоплением низкомолекулярных углеводов и при этом выхода муки из ячменя изменяются до 48,3% (табл. 2).
Таблица 2
Влияние длительности отволаживания зерна на выход ячменной муки, прошедшей ВТО
Опыт Длительность отволаживания,% Выход, %
образец 1 образец 2 образец 3
1 14 90,2 91,1 85,2
2 16 92,8 92,8 87,9
3 18 93,0 91,8 88,0
4 20 92,8 86,4 87,0
5 22 87,0 88,6 86,9
6 48 48,3 47,0 48,8
Из исследований видно, что наилучшие показатели достигаются при влажности зерна ячменя 18% и длительности отволаживания 20 ч.
Для исследования комплексного воздействия параметров ВТО на мукомольные свойства и определения оптимальных условий технологического процесса использовали метод математического планирования ПФЭ2. Значимыми факторами, влияющими на выход ячменной муки, являются влажность зерна, длительность отволаживания и температура обработки. По результатам реализации программы оптимизации были определены параметры обработки зерна ячменя: температура обработки - 220°С, влажность - 18%, отволаживание - 20 ч. Сравнительные данные образцов муки, полученной по традиционной и разработанной технологии, приведены в таблице 3.
Таблица 3
Показатели качества ячменной муки
Показатель Способ получения
ячменная мука, полученная традиционным способом цельносмолотая мука, из зерна, прошедшего ВТО, «Новая»
Клетчатка, % 2,0 7,2
Зольность, % 1,7 2,6
Декстрины, % 0,6 2,5
Кислотность, град 6,6 7,0
Пектиновые вещества, % 0,3 8,1
- цвет светло-бежевый с вкраплениями оболочек светло-бежевый
- вкус свойственный ядру ячменя свойственный ядру ячменя ореховый привкус
- запах свойственный ядру ячменя
Содержание клетчатки и пектиновых веществ в цельносмолотой ячменной муке значительно выше, чем их содержание в ячменной муке по традиционной технологии. Это объясняется тем, что при производстве муки по традиционной технологии в процессе шелушения и шлифования удаляются оболочки, являющиеся источником клетчатки и пектиновых веществ, а при производстве цельносмолотой ячменной муки «Новая» с ВТО эти процессы исключены. Поскольку клетчатка и пектиновые вещества необходимы организму человека для нормального пищеварения, а недостаток клетчатки в диете способствует развитию ожирения, желчнокаменной болезни, сердечно-сосудистых заболеваний, появлению запоров и других заболеваний, то полученная ячменная мука может применяться в диетическом питании и является ценным продуктом [3].
Таким образом, предлагаемые режимы влаготепловой обработки в данном способе обеспечивают выход ячменной муки 96,4% с зольностью 2,57%. Установлено, что полученный продукт измельчения ячменя по зольности значительно отличается от муки, полученной по традиционной технологии.
Исследования зольности нового вида ячменной муки «Новая» показали, что она содержит на 0,6-0,7% больше минеральных веществ, чем традиционная мука, зольность которой составила 1,90%. Результаты исследований минерального состава муки представлены в таблице 4.
Таблица 4
Минеральный состав, на 100 г продукта
Минеральные элементы Традиционная мука Мука «Новая»
Зольность, % 1,70 2,57
Макроэлементы, мг
К 15,7 21,3
Са 9,8 11,9
Мм 4,4 8,2
№ 23,0 30,1
Микроэлементы, мг
Мп 16,8 23,5
Бе 6,0 8,9
Си 1,1 1,2
N1 0,6 0,3
гп 1,8 7,5
Сг 0,9 0,9
Нм - 0,02
РЬ 0,2 0,2
АЭ 0,2 0,2
Полученные данные показывают, что технология из ячменя позволяет сохранить в процессе переработки в муке «Новая» минеральные вещества, многие из которых имеют большое значение для организма человека. Так, железо является основным структурным компонентом гемоглобина крови и гемосодержащих ферментов: каталазы, пероксидазы и цитохромокси-дазы - главных катализаторов окислительно-восстановительных процессов. Дисбаланс этого элемента приводит к развитию тяжелых анемий и других заболеваний крови. Установлено более высокое содержание в муке «Новая» по усовершенствованной технологии кальция, магния, натрия, калия и железа. Данный элемент содержится в муке в количестве 6,0 мг/кг, а в муке по новой технологии содержание железа составило 8,9 мг. Наряду с железом в окислительно-восстановительных процессах, происходящих в любом живом организме, как известно, участвует медь. Медь является компонентом многих ферментов и белков, участвующих в окислительно-восстановительных процессах. Она входит в состав церрулоплазмина животных и человека, а также в состав пластоцианина растений и является кофактором таких важных ферментов, как цитохромоксидаза, полифенол-, ди-, амино- и аскорбинооксидазы. Содержание в муке «Новая» данного элемента выше, чем в ячменной муке по традиционной технологии. Немаловажно, что цинк, медь и железо, содержащиеся в продукте, усиливают действие друг друга [2].
Заключение
Таким образом, можно заключить, что усовершенствованный способ производства муки с ВТО значительно повышает биологическую ценность продукта и способствует сохранению микро- и макроэлементов.
Исследования по оценке качества ячменной муки «Новая» на содержание клетчатки и пектиновых веществ, имеющих большое значение, показали существенные различия. Результаты представлены в таблице 5.
Таблица 5
Содержание клетчатки и пектиновых веществ в ячменной муке «Новая» по сравнению с ячменной мукой по традиционной технологии
Наименование Содержание, % на сухое вещество
ячменная мука по традиционной технологии ячменная мука «Новая»
Клетчатка 0,35 1,32
Пектиновые вещества 0,28 0,61
Это объясняется тем, что при производстве муки по традиционной технологии в процессе шелушения и шлифования удаляются оболочки и периферийные слои эндосперма, являющиеся источником клетчатки и пектиновых веществ, при производстве ячменной муки «Новая» эти процессы исключены.
При технологической переработке зерна ячменя под действием ферментов и тепла накапливаются декстрины. Результаты представлены в таблице 6.
Таблица 6
Влияние ВТО на содержание декстринов в ячменной муке «Новая»
Увлажнение зерна, % Время отволаживания, ч Содержание декстринов, %
0 0 0,67
16 16 1,42
18 18 1,92
20 20 2,45
Изменения в зерне при ВТО способствуют декстринизации крахмала, и мука отличается более высоким содержанием декстринов по сравнению с контрольным образцом.
В результате проведенных исследований можно сделать заключение, что усовершенствованная технология переработки ячменя существенно повлияла на качество муки. Мука имеет хорошие органолептические показатели, более высокую пищевую ценность, является ценным продуктом питания и сырьем для производства мучных изделий, обладающих функциональными свойствами.
Библиография
1. Sanzhitova D.R., Tsybikova G.Ts., Khalapkhanova L.V. et al. Grain food produkts from barley at innovative production technologies // Journal of agricultural engineering sciences and technology: 3-rd International conference of Mongolian Agrikultural Engineers. - Ulaanbaatar, 2017. - P. 76-79.
2. Баярхуу Я. Разработка технологии производства продуктов функционального назначения из ячменя: дис. ... канд. техн. наук. - Улан-Удэ, 2003. - 118 с.
3. Выборное А.А. Разработка технологии ячменной муки с использованием интенсивного увлажнения зерна: автореф. дис. ... канд. техн. наук. - Барнаул, 2016.
Bibliography
1. Sanzhitova D.R., Tsybikova G.Ts., Khalapkhanova L.V. et al. Grain food produkts from barley at innovative production technologies // Journal of agricultural engineering sciences and technology: 3-rd International conference of Mongolian Agrikultural Engineers. - Ulaanbaatar, 2017. - P. 76-79.
2. Bayarkhuu Ya. Development of production technology of functional purpose products from barley: Diss. ... kand. Techn. sciences. - Ulan-Ude, 2003. - 118 р.
3. Vybornov A.A. Development of technology for barley flour using the intensive moisture of grain: Abstract Diss. ... kand. Techn. sciences. - Barnaul, 2016.
