Совершенствование технологии производства цельносмолотой ячменной муки

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 β-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.

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, τ=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

Опыт	Влажность зерна, %	Выход, %
		образец 1 (W=10,6)	образец 2 (W=9,9)	образец 3 (W=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
K	15,7	21,3
Ca	9,8	11,9
Mg	4,4	8,2
Na	23,0	30,1
Микроэлементы, мг
Mn	16,8	23,5
Fe	6,0	8,9
Cu	1,1	1,2
Ni	0,6	0,3
Zn	1,8	7,5
Cr	0,9	0,9
Hg	-	0,02
Pb	0,2	0,2
As	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.

Содержание клетчатки и пектиновых веществ в ячменной муке «Новая» по сравнению с ячменной мукой по традиционной технологии

Таблица 5

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.

Влияние ВТО на содержание декстринов в ячменной муке «Новая»

Таблица 6

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.