Исследование экструдированных продуктов с белковой начинкой

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) [1].

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

parameters, physical and chemical parameters,

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, термо-пластификации массы и ее формовании. Под действием повышенных температур процесса 180–1900С 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 [1].

В рационе питания населения продукты на зерновой основе занимают ведущее место. Создание зернопродуктов с функциональными свойствами, оказывающих благотворное влияние на деятельность жизнеобеспечивающих функциональных систем организма человека, снижающих риск возникновения различных заболеваний, предполагает использование разных видов сырья, применение природных комплексов биологически активных веществ и современных технологий переработки сырья.

Экструзионная обработка является одним из наиболее прогрессивных видов технологии в современной пищевой промышленности. Преимущества экструзии состоят в том, что она максимально сохраняет биологически активные вещества перерабатываемого сырья, заменяет сложное оборудование и многие периодические процессы на непрерывные. Современные экструзионные технологии позволяют создавать продукты заданного химического состава, целенаправленно изменять структуру и технологические свойства вырабатываемой продукции, вводить необходимые биологически активные компоненты, придающие продукту функциональные свойства [2].

Проведенный анализ современного состояния производства экструдированных продуктов в Казахстане показал, что налажено производство экструдированных продуктов, но его объемы незначительны и не оказывают существенного влияния на объем рынка.

Таким образом, экструзионная обработка сырья дает возможность охватить значительный спектр пищевых ресурсов и комплексно их использовать. Применение экструзионных технологий для изготовления готовых продуктов обеспечивает длительные сроки хранения продуктов.

В нашей работе авторами разработаны экструдированные зерновые продукты с белковой начинкой.

Таким образом, за счет содержания витаминов, минеральных веществ, аминокислот в белковой начинке авторами разработаны экструдированные зерновые продукты с белковой начинкой, которые повышают пищевую и биологическую ценность данных продуктов. Использование белковой добавки в производстве экструдированных зерновых продуктов является актуальным направлением.

В связи с этим, авторами была разработана технология экструдированных зерновых продуктов с белковой начинкой.

Целью нашего исследования являлось изучение экструдированных зерновых продуктов с различными размерами дробленых зерен.

Объекты и методы исследований

Объектом исследования являются экструдированные зерновые продукты с различными размерами дробленых зерен (0,63; 0,8; 1,0; 1,25 и 1,6 мм).

Экструдаты анализировали по органолептическим и физико-химическим показате- лям, таким, как влажность, кислотность. Экc-пepимeнтaльныe иccлeдoвaния пpoвoдили c пoмoщью нижe пpивeдeнных coвpeмeнных мeтoдoв, пoзвoляющих нa ocнoвe кoмплeкca пoкaзaтeлeй пoлyчить хapaктepиcтикy cыpья, готового продукта: Зерно и продукты его переработки; oпpeдeлeниe киcлoтнocти мyки пo ГOCТy 27493-87; определение кислотности по болтушке по ГОСТ 10844-74. Зерно. Метод определения кислотности по болтушке; oпpeдeлeниe физикo-химичecких пoкaзa-тeлeй зернового сырья и зерновой смеси пpo-вoдилocь coглacнo oбщeпpинятым мeтoди-кaм; aнaлиз кaчecтвa зернового cыpья, opгa-нoлeптичecкaя oцeнкa – пo ГOCТ 27558-87.

Результаты и их обсуждение

Суть процесса дробления зерен в отличие от измельчения других видов сырья, заключается в том, что измельчению подвергается зерно, которое различно по структуре и свойствам. Выбор гранулометрического состава экструдируемого сырья является важной задачей при получении качественных продуктов. От размера частиц исходной смеси зависит стабильность загрузки и работы экструдера и соответственно качество готового продукта.

Основными принципами, положенными в основу измельчения зерна и работы измельчающих машин, являются удар и сдвиг. Для дробления зерен использовали молотковую дробилку ДУ-500. Пророщенные тритикале и кукурузу предварительно измельчали в молотковой дробилке, просеивали на наборе сит.

Измельчение зерновых компонентов проводили на молотковой дробилке со сменными решетками с диаметрами отверстий: d=1,0 мм; d=1,5 мм; d=2,0 мм; d=2,5 мм; d=3,0 мм. После каждого дробления измельченные продукты просеиваются на рассевах. Ситовой анализ осуществляли в лабораторных условиях с использованием рассева на вибрационном грохоте analysette 3 Spartan, с размерами сито 1,6 мм; 1,25 мм; 1,0 мм; 0,8 мм; 0,63 мм.

По анализу гранулометрического состава выявлено, что при рассеве количество мелкой фракции для тритикале и кукурузы повысилось при уменьшении диаметра ячеек.

Результатом уменьшения измельченного экструдата является увеличение больших количеств мелких фракций дробленной массы через сито. При этом наблюдается тенденция изменения текстуры экструдатов в сторону более нежной структуры. Твердость продукта снижается при неизменном значении показателя.

Гранулометрический состав измельченных зерновых компонентов выявил, что при размере диаметра отверстий сита меньше 1,5 мм частицы тритикале и кукурузы размером более 1,25 мм начинают выравнивать незначительную часть (от 0 до 4%) мелких фракций. Также на степень измельчения сильно влияет вид и природа измельченного сырья. Использование при измельчении в молотковой дробилке ячеек решетки с меньшим диаметром отверстий приводит к выравниванию гранулометрического состава измельчаемого сырья с преобладанием большого количества мелких фракций [3].

Анализы результатов по физико-химическим показателям показывают, что измельченные фракции, полученные из пророщенных тритикале и кукурузы с различным гранулометрическим составом при определении по содержанию влаги и по титруемой кислотности отличаются значительно, при этом происходит увеличение кислотности, а влажность уменьшается. Снижение влажности получаемой фракции после дробления снижается, это происходит при выделении части влаги за счет нагрева зерновых интенсивной продувкой в дробилку воздушным каскадным классификатором. Содержание белка возрастает, а содержание клейковины у зерновых культур увеличивается. Белки тритикале образуют клейковину, доля которой такая же или несколько больше, чем пшеничной. По качеству клейковина тритикале слабая. Причиной является повышенная активность протеолитических ферментов. По содержанию клетчатки у кукурузы с уменьшением частиц дробление тоже идет на уменьшение [3].

Таким образом, зная гранулометрический состав продуктов размола, включая размеры частиц, разработали баланс помола, оптимизировали работу экструдера [3].

Следующим этапом в данной работе было изучение экструдированных продуктов с белковой начинкой, полученных с различными размерами частиц дробленых зерен.

Белковую начинку наполняли в хрустящие трубочки, полученные с различными размерами частиц дробленых зерен после наполнения расфасовывали в упаковки. Определяли физико-химические и органолептические свойства экструдированных зерновых продуктов с белковой начинкой, полученных с различными размерами частиц дробленых зерен (0,63; 0,8; 1,0; 1,25 и 1,6 мм) ( Табл. 1).

Таблица 1 - Органолептические показатели готовой продукции с различными размерами частиц дробленых зерен, мм

Показатели	Продукты, полученные с различными размерами частиц дробленых зерен, мм
	1,6              1	1,25	1,0         \	0,8	0,63
Органолептические показатели
Форма	трубочка, края трубочки с ровным обрезом и вмятинами на поверхности	трубочка, края трубочки с ровным обрезом и сильными вмятинами на поверхности	трубочка, края трубочки с ровным обрезом и ровными поверхности	трубочка, края трубочки с ровным обрезом и вмятинами на поверхности	трубочка, края трубочек с ровным обрезом и сильными вмятинами на поверхности
Цвет	светлокоричневый с включениями	светлокоричневый с включениями	светлокоричневый с включениями	коричневый с включениями	темно-коричневый, с включениями
Вкус и запах	слабовыраженный вкус тритикале и клубничный аромат	слабовыраженны й вкус тритикале и клубничный аромат	слабовыраже нный вкус тритикале и клубничный аромат	слабовыраже нный вкус тритикале и клубничный аромат	слабовыраженный подгоревший вкус тритикале и клубничный аромат
Вид в изломе	трубочка плотно соприкасается с начинкой, начинка распределена равномерно и не выступает за края продукта

Полученные экструдированные продукты анализировали по комплексу показателей, характеризующих их потребительские свойства, пищевую и энергетическую ценность. Органолептические показатели: получен продукт в виде прямых коротких палочек округлого поперечного сечения, с шероховатой поверхностью и развитой пористостью.

По цвету (светло-коричневый до темнокоричневого оттенка), вкусу и аромату (соответствующий исходному виду сырья) экструдат имеет удовлетворительные потребительские данные, характерные для такой группы пищевых продуктов, как «сухие завтраки» [4].

Для оценки качественных характеристик экструдированных палочек были исследованы следующие их физико-химические свойства: кислотность и влажность.

В таблице 2 представлены качественные показатели полученных экструдированных продуктов с белковой начинкой.

Таблица 2 – Физико-химические показатели экструдированных продуктов, полученные с различными размерами частиц дробленых зерен, мм

Показатели	Продукты, полученные с различными размерами частиц дробленых зерен, мм
	1,6	1,25	1,0	0,8	0,63
Кислотность, град	18,3	18,4	18,4	18,6	18,8
Влажность, %	36,3	36,5	36,4	36,6	36,6

Источник финансирования исследований: Бюджетная программа 217 «Развитие науки», подпрограмма 102 «Грантовое финансирование».

Заключение

Сравнительный анализ пяти разработанных вариантов изделий показывает (Табл.2), что при определении физикохимических и органолептических показателей готовых продуктов они незначительно отличаются друг от друга. Выбор оптимального варианта, как ранее была указано, - трубочки, полученные с размерами частиц от 0,8 до 1,0 мм по всем показателям удовлетворяют потребительские данные, характерные для такой группы пищевых продуктов. Таким образом, можно сделать вывод, что полученный продукт с размерами частиц 1,0 мм является оптимальным образцом:

– экструдированные продукты с белковой начинкой обладают хорошими потребительскими свойствами и имеют достаточно высокую биологическую и пищевую ценность;

– учитывая низкую влажность экструдатов и соответственно перспективы их длительного хранения, увеличение содержания жира является нецелесообразным;

– разработанные изделия могут быть рекомендованы в повседневном питании, особенно для детей школьного возраста.

Апробированные технологии могут иметь большие перспективы, в частности для производства продуктов более сбалансированного состава или функционального назначения.