Спосіб виробництва борошняної композиційної суміші

Спосіб виробництва композиційної борошняної суміші, який передбачає дозування борошна пшеничного вищого або першого сорту та добавок, їх змішування до однорідної маси, який відрізняється тим, що добавки у вигляді пшеничного зародка та очищеної від домішок і подрібненої кукурудзи дозують у співвідношенні відповідно 30-50 % і 50-70 %, змішують, екструдують при вологості 1415 %, після чого екструдований продукт подрібнюють, просівають і подають його на дозування і змішування у кількості 8-12 % до загальної маси суміші з борошном пшеничним вищого або першого сорту. Винахід відноситься до харчової промисловості, а саме до борошномельної галузі для виробництва борошняної суміші, що забезпечує раціональне використання зернової сировини, має високі хлібопекарські властивості та підвищену харчову та біологічну цінність. Відомий спосіб виробництва борошняної композиційної суміші підвищеної харчової цінності з використанням борошна із зерна круп’яних культур в кількості 10-15% та тритікалевого борошна в кількості 20-30% від маси борошна пшеничного вищого сорту [Крошко О.С. Розробка технології виробництва борошняних сумішей підвищеної харчової цінності. Автореферат канд.дис]. Недоліком цієї технології є те, що технологічний процес виробництва борошняних сумішей потребує використання круп’яних культур, які і так мають попит, а також довгий технологічний процес, який передбачає виробництво круп та борошна із них. При цьому дуже цінний побічний продукт виробництва борошна зародок витрачається на корм для тварин, що знижує рівень використання сировини, рентабельність виробництва (його прибуток). Найближчим до способу, що заявляється, є спосіб використання пшеничного зародку у хлібопекарській галузі при виробництві хліба пшеничного із суміші борошна І та II сорту в кількості 2% до маси борошна та 5% - при виробництві хліба житньо-пшеничного (українського нового). Якість хліба не погіршується, а біологічна цінність при цьому підвищується. Недоліком цього способу використання зародкового продукту є те, що збільшення його дозування до сортового борошна понад 2% погіршує якість хліба (його об’єм зменшується, погіршуються органолептичні показники). В основу винаходу поставлена задача підвищення рівня використання зернової сировини, розширення асортименту борошняної продукції підвищеної харчової та біологічної цінності, поліпшення хлібопекарських властивостей та строку зберігання суміші, яку досягнуто шляхом використання екструдованої суміші пшеничного зародку та кукурудзи. Поставлена задача вирішується тим, що у способі виробництва композиційної борошняної суміші передбачається дозування борошна пшеничного вищого сорту та добавок, їх змішування до однорідної маси. Згідно з винаходом поставле (19) UA (11) 86675 (13) C2 (21) a200707565 (22) 05.07.2007 (24) 12.05.2009 (46) 12.05.2009, Бюл.№ 9, 2009 р. (72) КОРЖ ТАМАРА ВОЛОДИМИРІВНА, UA, ШАПОВАЛЕНКО ОЛЕГ ІВАНОВИЧ, UA, НАЗАР ОЛЕКСАНДРА СТАНІСЛАВІВНА, UA, ШАРАН АНДРІЙ ВАСИЛЬОВИЧ, UA, СУПРУН-КРЕСТОВА ОЛЕНА ЮРІЇВНА, UA, ЯНЮК ТАТЬЯНА ІВАНІВНА, UA (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ, UA (56) FR 2840772 A1, 19.12.2003 FR 2636504 A1, 23.03.1990 GB 186571 A, 24.05.1923 CN 1313039 A, 19.09.2001 CN 1875720 A, 13.12.2006 3 86675 на задача вирішується тим, що при виробництві композиційної борошняної суміші зародок та очищену від домішок і подрібнену кукурудзу дозують у співвідношенні 30-50% і 50-70%, змішують, екструдують при вологості 14-15%, після чого екструдований продукт подрібнюють, просівають і подають його на дозування і змішування з борошном пшеничним вищого чи першого сорту у кількості 812%. Причинно-наслідковий зв’язок між запропонованими ознаками і очікуваним результатом полягає в наступному. Пшеничний зародок - це побічний продукт виробництва борошна. Харчова цінність зародків пшениці виключно велика. У них міститься 33-39% білку (у перерахунку на суху речовину), 21-30% цукрів, 13-19% ліпідів 4,6-6,7%. Зародок багатий на комплекс вітамінів. У ньому міститься вітамінів В1, В2, В6, РР і групи Е - відповідно 6,2; 1,45; 2,5; 7,5 і 15,8мг/100г, що значно більше, ніж в будь-якому із сортів борошна, а за вмістом токоферолу зародок пшениці перевищує багато харчових продуктів. У зародку також значно більший, ніж у борошні, вміст макро- і мікроелементів в тому числі кальцію, заліза, калію, магнію. За вмістом дефіцитних для хліба амінокислот лізину, метіоніну, триптофану, білок зародку близький до білку яйця. Олія пшеничного зародку має оптимальний для харчових цілей жирокислотний склад та підвищений вміст біологічно активних компонентів (більш ніж в 10 разів у порівнянні зі звичайною рослинною олією). У її складі 80% ненасичених жирних кислот (олеїнова, ліноленова, лінолева). В основному поліненасичені жирні кислоти необхідні для нормалізації процесів травлення, є найважливішою ланкою регулювання обмінних процесів, зокрема холестерину, тобто є життєво необхідними для людини. Головна особливість олії з зародків пшениці - це легка засвоюваність. Серед вуглеводів зародку немає крохмалю, приблизно на 60% вони складаються із цукрів - сахарози і рафінози, біля 30% сухих речовин становлять пентозани, решту - клітковина. Як видно, зародки пшениці є багатим комплексом біологічно активних речовин - антиоксидантів. 4 Ці сполуки корисні для загального підвищення імунного стану організму, вони стимулюють захисні механізми живих систем, і нормалізують їх дію, допомагають організму справлятися з порушеннями, що виникають в ньому. Відмічено, що зародки пшениці дозволяють істотно понизити побічний вплив на організм агресивних лікарських препаратів, а також поліпшити самопочуття і нормалізувати сон. Зародки пшениці - це засіб, що відомий з часів античності, який оберігає клітинні мембрани від пошкодження, що зупиняє процеси їх старіння . Головною проблемою при використанні пшеничних зародків є їх малий термін зберігання, що пов'язано з високим вмістом жиру та негативний вплив на хлібопекарські властивості тіста, пов’язаних з дією комплексу ферментів, із яких найбільше значення мають амілаза, протеаза, фосфатаза, ліпаза, глютатіон. Стабілізація зародка при зберіганні та поліпшення його хлібопекарських властивостей можлива шляхом використання теплових методів, різновидом яких є екструдування. Екструдований пшеничний зародок - структурований корисний продукт, готовий до вживання з покращеними санітарно-мікробіологічними показниками, він призначений для використання у хлібобулочних, кондитерських, макаронних виробах в якості білково-вітамінно-мінерального збагачувача раціону харчування. На самому початку роботи, за пробною лабораторною випічкою, були отримані дані, які чітко продемонстрували неможливість використання свіжого зародку. Вже при замішуванні тіста спостерігався негативний вплив зародку - тісто було липким. Отриманий хліб мав низькі показники якості, менший у порівнянні з контролем, об'єм (525см3), смак був відчутно погіршений, м'якиш вологий, пористість товстостінна. Контрольним зразком був хліб із борошна пшеничного вищого сорту. Дослідний зразок - суміш борошна вищого сорту з додаванням 5% нативного зародку. В табл. 1 наведені результати використання нативного зародку пшениці в хлібопеченні та його вплив на якість хліба. Таблиця 1 Вплив нативного зародку на якість хліба Показники якості Вологість тіста,% Маса хліба, г Об'єм, см Формостійкість, H/D Забарвлення скоринки Пористість Смак Борошно вищого сорту 43,5 255 650 0,74 Золотисте Середня рівномірна Приємний, притаманний свіжому хлібу Виходячи з отриманих даних можна зробити висновок, що для використання зародкового продукту необхідно покращити його хлібопекарські Суміш з нативним зародком (5%) 43,5 252 525 0,34 Світло-жовте Дрібна рівномірна Дуже погіршений смаком зародку властивості. Літературний дані вказують на можливість покращення хлібопекарських властивостей зародку, шляхом нетривалого температурного 5 86675 впливу - прогрівання або обжарювання. Ми вибрали варіант, більш прийнятний для зернопереробної галузі, а саме - екструдування. Для поліпшення властивостей пшеничного зародку, як компонента борошняних сумішей, доцільно дослідити вплив екструдування (варіант теплової обробки зародку) та вибрати необхідні його режими. Дослідження процесу екструдування пшеничного зародку проводилися на лабораторному екструдері марки ПЭК 40х5В. Екструдування самого зародку показало, що збільшення його об'єму, тобто розпушення, є порівняно низьким. Результат отриманий при проведенні експерименту знаходить підтвердження в літературних джерелах. Сировина, яка містить багато жиру, як, наприклад, соя 6 тощо, має низький ступінь розпушування. З метою поліпшення процесу екструдування, тобто збільшення об'єму вихідного продукту, що опосередковано свідчить про більш глибокі структурні зміни, нами було вибрано варіант екструдування суміші пшеничного зародку з компонентом, який характеризується високим коефіцієнтом розпушування. Найкращим компонентом з цієї точки зору є кукурудза. Подальші дослідження, таким чином, стосувались вибору оптимальних режимів екструдування: співвідношення компонентів суміші та вологості. Оцінку якості екструдованого продукту проводили за показником питомого об'єму (об'єм 100г продукту). Результати запланованого експеременту наведено в табл.2. Таблиця 2 Вплив режиму екструдування на питомий об’єм екструдованого продукту Вологість 20 : 80 W = 14% W = 15% W = 16% 160 144 100 Співвідношення в суміші зародок .'кукурудза, % 40:60 50:50 60:40 80:20 Об'єм екструдату, см3/100г 90 80 64 60 78 64 52 54 54 40 50 46 Найбільший об’єм екструдату при вологості 14% та співвідношенні зародок : кукурудза = (20 : 80) %. При співвідношенні (40 : 60) % (вологість 14%), об’єм значно зменшився, але продук достатньо розпушений, порівняно із рештою зразків, і при цьому співвідношенні вміст зародку порівняно високий і становить 40 %. Тому вибираємо зразок із співвідношенням (40 : 60) %. Екструдована суміш може бути як самостійним 100:0 50 46 40 продуктом харчування, так і компонентом борошняних сумішей. Наші дослідження стосувались саме використання екструдованого зародку в складі борошняних композиційних сумішей. Вибір дозування екструдованої суміші в складі пшеничної борошняної композиційної суміші проводили за результатами пробних випічок (таблиця 3). Таблиця 3 Вплив дозування екструдованої суміші на вологості тіста та якість хліба Показники якості Борошно вищого сорту Вологість тіста, % 43,5 Маса хліба, г 265 Об'єм, см3 630 Формостійкість, H/D 0,5 Забарвлення та Рівномірн, зостан скоринки лотиста Пористість Забарвлення м'якушки Смак Середня рівномірна Світла Приємний, притаманний свіжому хлібу Дозування екст 5 10 43,5 43,5 265 265 500 460 0,44 0,42 Рівномір на, Бугриста, золотиста світлокоричнева Середня, Дрібна, рівномірна рівномірна СвітлоІнтенсивно коричнева кремова Приємний Приємний, 3 вираженим смаком Необхідно відмітити, що при замішуванні тіста дослідних зразків консистенція тіста та його в'язкість були більш високими. Тобто введення екструдату сприяє збільшенню його водопоглинальної здатності. Внаслідок цього якість хліба погіршуєть рудованої суміші, % 15 10 43,5 44,5 265 265 400 600 0.4 0,43 Досить бугри- Рівномірна, світлоста, коричнекоричнева ва Дрібна, Середня рівномірна рівномірна ТемноІнтенсивнокремова кремова Виражений Приємний з вирасторонній женим смаком смак ся: об'єм зменшується, скоринка бугриста, пористість м'якушки дрібна, товстостінна. Для поліпшення умов утворення тіста, пористості хліба, доцільно збільшити вологість тіста на 1%, для зразка що містить 10% екструдованої суміші. Цей від 7 86675 соток дозування екструдованої суміші є найбільш доцільним для подальшого дослідження, адже він містить більше 4 % екструдованого зародку, характеризується порівняно непоганою якістю хліба: поверхня рівна, інтенсивного світло-коричневого забарвлення, пористість рівномірна дрібна, що пов'язано з низькою вологістю тіста. Підвищення вологості тіста до 44,5% дало позитивні результа 8 ти: об'єм хліба збільшився, пористість рівномірна, середня (як у контрольного зразка), тонкостінна, забарвлення скоринки світло-коричневе. Але хоч у порівнянні з контролем, об'єм хліба залишається меншим на 5 %, але харчова цінність та інтегральний скор його значно вищий (таблиця 4). Таблиця 4 Харчова цінність борошна та композиційної суміші Вміст поживних речовин в 100г продукту, % Середня добова потреба в поживних речовинах, г Білки,% Жири,% Вуглеводи, % Калий Кальций Магний Фосфор Цинк Залізо В1 В2 В3 В5 В6 В9 РР Н Е Енергетична цінність, ккал(кДж) Борошно вищого сорту 85 102 382 10,3 0,9 76,5 3750 800 400 1200 15,00 14 мг/100г 122,0 18,0 16,0 86,0 0,71 1,2 1,7 2 12 7,5 2 0,2 19 0,23 10 3000 (11317) мг/100г 0,17 0,06 0,20 0,50 0,07 0,017 1,2 0,0015 2,57 336,2 (1204) Суміш 11,23 1,67 74,2 Мінеральні речовини 170,27 20,71 33,04 143,06 1,57 1,74 Вітаміни 0,23 0,108 0,33 0,81 0,152 0,018 1,506 0,0016 3,25 338,2 (1211) На основі розрахунку харчової цінності та інтегрального скору встановлено, що композиційна суміш має вищу харчову цінність порівняно із борошном вищого сорту. По білку інтегральний скор вищий у порівнянні із контролем на 0,91%. Запропонована композиційна суміш має майже у 2 рази вищий інтегральний скор по жиру, при цьому скор по вуглеводах нижчий на 0,64%. Використання в сумішах зародку забезпечує також суттєве підвищення інтегрального скору по мінеральних речовинах та вітамінах. Підвищення забезпечення потреби організму в мінеральних речовинах порівняно із контролем становить мінімум 14,4% 11,72 1,45 17,23 Підвищення покриття добової потреби в поживних речовинах, % 8,4 83,5 -3,6 % 4,03 2,30 7,32 10,58 9,28 11,02 38,5 14,4 105,0 65,3 119,9 44,1 Інтегральньш скор,% Борошно вищого сорту 10,81 0,79 17,87 2,91 2,01 3,47 6,40 4,22 7,65 8,92 2,67 1,49 5,95 3,12 7,58 5,64 0,58 22,93 300 (1131,7) Суміш % 12,0 4,79 2,44 9,58 6,74 7,98 7,03 0,62 28,83 300 (1131,7) 34,5 79,4 63,8 61,0 116,0 5,3 24,6 6,9 25,7 0,6 по Са і по Mg, P, Zn, Fe - приблизно у 1,5 - 2 рази, по вітамінах для суміші максимальне підвищення відбуваєтьсяпо вітаміну В6 - на 116%, лише для вітаміну Н покриття потреби добової не змінюється і становить 0,6%. При цьому енергетична цінність композиційної суміші порівняно із контролем вища всього на 0,6%. Зберігання зародку ускладнено у зв'язку з підвищеним вмістом жиру - лабільної речовини, що призводить до його швидкого псування. Дослідження впливу екструдування зародку на зміну кислотного числа жиру, при зберіганні наведено в таблиці 5. 9 86675 Таблиця 5 Дослідження впливу екструдування на якість жиру Найменування продукту Вміст жиру у продукті Свіжий продукт Г % Нативний пше- 0,9435 9,31 ничний зародок Екструдована суміш зародоку і кукурудзи 40% : 60% 0,6700 6,31 80 % : 20% 0,8865 8,69 Кислотне число жиру, мг КОН Свіжий Через 3 продукт місяці 8,31 18,25 8,25 8,20 9,28 8,49 Як видно із табл.5 кислотне число сумішей нижче порівняно із його значенням для нативного зародку в 2 рази. Зменшення кислотного числа та підвищення мікробіологічної чистоти внаслідок екструдування (з даних літературних джерел) затримує процес гідролітичного розпаду жирів, тобто подовжує термін зберігання екструдованого продукту. Використання побічних продуктів виробництва борошна, а саме пшеничного зародку, в складі композитних сумішей сприяє більш раціональному використанню зернової сировини, економії сортового борошна та сприяє підвищенню прибутку на 1т переробленого зерна. За технологічною схемою зародок відбирається на 4 розмельній системі і його кількість по балансу становить 0,3% від маси переробленого зерна. При переробці 1т зерна відбір зародку становить: 0,3 * 1000 = 3кг 100 Розрахунок економічного ефекту при введені у виробництва композитних сумішей буде складатись з таких показників: - підвищення прибутку на 1т переробленого зерна: Ціна 1кг пшеничного зародку становить 10грн, а висівок 0,5грн. Виходячи з того, що у роздрібну торгівлю потрапляє біля 20% зародку, підрахуємо кількість продукту, який реально використовується: 3 * 0,20 = 0,6кг Решта - 2,4кг зародку реалізується за ціною висівок: 0,5грн, тобто 2,4 * 0,5 = 1,2грн/т. Отже, при впровадженні у практику безвідходного виробництва, отримаємо, що роз 10 рахунковий валовий дохід підприємства на 1 т переробленого зерна: 2,4 * 10 = 24грн 24грн - 1,2грн = 22,8грн - економія сировини: Процес виготовлення композитної суміші передбачає заміну 10% борошна на екструдований продукт із зародком (в перерахунку на суху речовину 10% екструдату містить 4,3% зародку). Виходячи з вище проведених розрахунків маємо, що екструдована суміш, отримана з зародку 1т 2.4 * 10 = 5,7кг 4,3 зерна може замынити борошна. А отже, за рахунок економії борошна пшеничного при впроваджені лінії виготовлення композиційних сумішей валовий прибуток підприємства на 1т переробленого зерна збільшитися на 5,7 * 2грн × 10коп = 12грн. Розрахунковий економічний ефект від впровадження технології за сумою показників становить 22,8 + 12 = 34,8грн на тону переробленого зерна. Виконання способу ілюструється прикладами, наведеними в табл. 6 Рецептури композиційних сумішей, параметри екструдування зародку та кукурудзи за прикладами 2-3 вкладаються в діапазони ознак технічного рішення, що заявляється, за прикладами 1, 4 і 5 - виходять за ці межі. Наводимо описання приготування суміші за прикладом 3. Композицій борошняна суміш з використанням екструдованої суміші зародку та кукурудзи виготовляється таким чином : кукурудзу очищають від домішок, подрібнюють, дозують зародок та подрібнену кукурудзу у співвідношенні 40% і 60% відповідно, змішують, екструдують при вологості 14%. Екструдований продукт подрібнюють, просівають. На етапі виготовлення композиційної суміші дозують екструдовану суміш зародку та кукурудзи у кількості 10 % та 90 % борошна пшеничного вищого сорту, змішують. У таблиці 6 наведені показники якості та харчової цінності готової суміші. Вони свідчать про те, що максимальний позитивний ефект може бути досягнутий при дотриманні параметрів, що знаходяться у межах ознак технічного рішення, що заявляється. Композиційна борошняна суміш за прикладами 23, порівняно з найближчим аналогом, характеризується добрими хлібопекарськими показниками (питомий об’єм хліба, пористість) та має вищу харчову цінність за вмістом білків, жиру, мінеральних речовин та вітамінів. 11 86675 12 Таблиця 6 Приклади конкретного виконання способу Інгредієнти, параметри Прототип 1 Зародок пшеничний Екструдований продукт: зародок+кукурудза=40:60 Пшеничне борошно Питомий об’єм хліба, см3/г Пористість,% Вміст білку, % Вміст жиру, % Вміст мінеральних вин, мг/100г: Магний Фосфор Цинк Залізо Вітаміни, мг/100г: В1 В2 В6 РР Е 2 Приклади виконання способу 2 3 5 8 4 5 10 15 20 90 85 80 98 95 92 Хлібопекарські властивості суміші 2,43 2,41 2,39 75 73 70 Харчова цінність сумішей 10,73 10,79 11,09 1,17 1,29 1,52 2,35 68 2,25 65 2,10 60 11,23 1,67 11,78 2,06 12,04 2,44 21,88 108,08 1,16 1,38 24,52 114,52 1,14 1,47 29,63 131,65 1,40 1,64 33,04 143,06 1,57 1,74 41,56 171,59 2,00 2,01 50,08 200,12 2,43 2,28 0,21 0,104 0,114 1,326 2,864 0,21 0,104 0,126 1,353 2,936 0,22 0,106 0,142 1,220 3,138 0,23 0,108 0,152 1,506 3,272 0,24 0,112 0,178 1,659 3,608 0,26 0,116 0,204 1,812 3,944 речо Таким чином, технічним рішенням винаходу є композиційна суміш борошна пшеничного сортового та екструдованого продукту, із зародку та кукурудзи, що має добрі хлібопекарські властивості, підвищену харчову та біологічну цінність, Комп’ютерна верстка Д. Шеверун забезпечує більший строк зберігання сировини, більш раціональне її використання, підвищує прибуток підприємства. Дані з хімічного складу цієї суміші дозволяють вважати її продуктом оздоровчого призначення. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601