ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛУФАБРИКАТОВ ВСПУЧЕННЫХ ЭКСТРУДАТОВ НА ОСНОВЕ КРАХМАЛОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ С ВНЕСЕНИЕМ МЕЗГИ ПЛОДОВООВОЩНЫХ КУЛЬТУР

 

Зинюхина А.Г., Гайнулина А.Р., к.с/х.н. Ваншин В.В., к.т.н. Попов В.В.

Оренбургский Государственный Университет, Россия

 

Одним из наиболее эффективных методов преобразования свойств растительного сырья с целью приготовления на его основе разнообразных пищевых продуктов высокого качества является экструзионная обработка.

При экструзионной обработке перерабатываемый материал под­вергается интенсивному термо-влаго-механическому воздействию, которое приводит к различным по глубине изменениям его составных частей.

Экструзионная обработка крахмалосодержащего сырья позволяет получать легко усвояемые, с улучшенными вкусовыми свойствами пи­щевые продукты, которые требуют незначительной кулинарной обра­ботки либо полностью готовых к употреблению.

Технологии производства полуфабрикатов вспученных экструдатов недостаточно изучены и распространены в России. Вместе с тем пользуются определенной популярностью у Российских граждан импортные аналоги вспученных экструдатов «Снеки». Причем потребителей привлекает не только высокие органолептические свойства и питательная ценность данных продуктов, а также и сам процесс фритирования сопровождающийся значительным увеличением размеров продукта. Хлебопекарные предприятия имеют большие проблемы, связанные с утилизацией некондиционного хлеба, крошка из которого может служить основным сырьем для производства полуфабрикатов вспученных экструдатов. Дополнительным сырьем могут служить отходы винзаводов содержащие значительное количество пищевых волокон (целлюлоза, гемицеллюлозы, лигнин) служащих средством улучшения деятельности желудочно-кишечного тракта и для лечения ряда серьезных заболеваний человека. 

В связи с вышеизложенным, задачей исследования явилось изу­чение возможности и целесообразности производства, вспученных экструдатов посредством определения влияния способа предварительной обработки винных выжимок и дозы их добавления к хлебной крошке на ход процессов экструзии и сушки экструдированных полуфабрикатов и на качество вспученных экструдатов.

Основная цель работы – расширение технологических возмож­ностей одношнековых экструдеров и ассортимента, вспученных экструдатов путем разработки оптимальных рецептур и параметров экструзии полуфаб­рикатов с добавлением к хлебной крошке винных выжимок.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые изучено влияние добавления винных выжимок в полуфабрикаты вспученных экструдатов на основе крошки из некондиционного хлеба на эффективность прохождения процесса экструзии и на качество получаемых полуфабрикатов. В частности, изучено влияние добавления винных выжимок в полуфабрикаты вспученных экструдатов на основе крошки из некондиционного хлеба 1 сорта на производительность пресса-экструдера, энергоемкость процесса экструдирования, внешний вид сухих полуфабрикатов вспученных экструдатов, их влажность и кислотность, свойства при фритировании и прочность отфритированных изделий.

Практическая значимость работы состоит в следующем: дано обоснование целесообразности применения винных выжимок в качестве источника пищевых волокон при производстве полуфабрикатов вспученных экструдатов на основе крошки из некондиционного хлеба. Рекомендовано оптимальное соотношение внесения в тесто для полуфабрикатов хлебной крошки, морковной мезги и винных выжимок.

На основании проведенного по теме конференции обзора лите­ратуры можно сделать следующие выводы:

– экструзия является одним из наиболее эффективных методов переработки растительного сырья для производства продуктов;

– экструзионную переработку крахмалосодержащего сырья целе­сообразно проводить в шнековых экструдерах с применением автогенных режимов экструзии;

– основными параметрами, влияющими на ход автогенных режи­мов экструзии, являются: вид исходного сырья, массовая доля влаги в экструдируемой смеси, конструкция шнековой части, конструк­ция матрицы;

– наиболее важным параметром, характеризующим шнековую часть пресса, является отношение длины шнека к его диаметру;

– наиболее перспективным из способов переработки некондиционного хлеба является производство из него сухих завтраков типа экструдатов с применением режимом теплой экструзии на длинношнековых экструдерах;

– наибольшее распространение получила выработка полуфабри­катов экструдатов в виде лапши;

– при экструдировании полуфабрикатов экструдатов в виде лапши в режиме теплой экструзии наиболее важными параметрами, характе­ризующими матрицу, являются высота (толщина) формующего отверс­тия и коэффициент живого сечения матрицы;

– переработка крахмалосодержащего сырья в режиме теплой экструзии сопровождается изменением углеводного комплекса, степень которого до настоящего времени изучена недостаточно.

Приготовление крошки из хлеба осуществляли следующим обра­зом: хлеб нарезали на куски размером не более 70x70x70 мм, из­мельчали в дробилке до размеров частиц не более 7 мм, высушивали полученную крошку до влажности 12-14 % в сушилке и домалывали в той же дробилке до частиц размера не более 2 мм.

Подготовка добавок проводилась двумя способами:

– размол (морковную мезгу и винные выжимки измельчали в дробилке до частиц размером не более 1 мм, затем смешивали с хлебной крошкой);

– предварительное экструдирование (морковную мезгу и винные выжимки увлажняли до массовой доли влаги 28 %, затем экструдировали через матрицу с одним формующим отверстием диа­метром 3 мм, при температуре продукта на выходе из экструдера около к 120 °С; полученный экструдат смешивают с хлебной крош­кой).

Приготовление полуфабриката вспученного экструдата (формование полуфабриката) осуществляли на лабораторном универсальном прессе-экструдере. Основные узлы пресса-экструдера: станина, электродвигатель, ременная передача, редуктор, смеситель, прессующий механизм, ваттметр (амперметр и вольтметр). Прессующий механизм экструдера состоит из шнека, расположенного внутри корпуса, состоящего из отдельных секций и заканчивающегося головкой, в которой уста­новлена матрица. Корпус состоит из секции с питающей воронкой и прессующих секций. На прессующей секции может быть установлен электродвигатель. Для измерения температуры продук­та на выходе из экструдера применяли хромель-копелевые термопары и регистрирующий потенциометр типа КСП-11. Для измерения дав­ления перерабатываемого материала перед матрицей применяли мано­метр. При установке секций на место секций или изме­няется длина рабочей части шнека.

На основании поставленной задачи исследований и результатов обзора литературы перед непосредственным проведением исследова­ний была разработана параметрическая схема их проведения.

Системный подход к изучению процесса экструзии был осущест­влен нами на основании анализа результатов экспериментов много­численных предыдущих исследований в области теплой и горячей экструзии [1, 3, 5, 7, 8, 9, 10, 11].

В качестве возмущающего, параметра процесса экструзии был определен вид исходных ингредиентов (хлебная крошка и добавки).

В качестве регулирующих параметров процесса экструзии были определены: массовая доля влаги в экструдируемой смеси, частота вращения прессующего шнека, отношение длины шнека к его диамет­ру, толщина формующего отверстия и коэффициент живого сечения матрицы.

В качестве наблюдаемого параметра – состояние поверхности получаемого полуфабриката.

В качестве регулируемых параметров – степень вспучивания полуфабриката, производительность процесса экструзии, удельный расход энергии на экструдирование, удельная прочность вспученных полуфабрикатов, температура и давление продукта перед матрицей, энергия связи воды с частицами в полуфабрикате.

Температура и массовая доля влаги в исходной смеси являются регулирующими, так как они определяют его реологическое состоя­ние.

Однако при проведении процесса в автоматическом режиме, проводимом без принудительного нагрева и охлаждении исходной смеси, ее температура до экструзии изменяется незначительно от 20 до 25 °С и не оказывает существенного влияния на прохождение процесса экструзии. В результате этот показатель был исключен из регулирующих параметров.

Давление экструдируемого материала перед матрицей в качест­ве регулируемого параметра было взято в связи с тем, что по дан­ным исследователей [1, 2, 4, 6, 12] этот параметр хорошо корре­лирует с качеством получаемого продукта. Температура экструдиру­емого материала перед была выбрана в качестве регулиру­емого параметра в связи с тем, что она коррелирует с качеством конечного продукта.

Однако на основе материалов исследований, проводимых в об­ласти теплой экструзии и предварительных экспериментов нами был сделан вывод о том, что при теплой экструзии корреляции меж­ду температурой перерабатываемой массы перед матрицей, качеством получаемого полуфабриката, а также давлением перерабатываемой массы перед матрицей и качеством получаемого полуфабриката не наблюдается. Это можно объяснить тем, что при теплой экструзии для достижения наилучших результатов желательна полная желатинизация и лишь частичная декстринизация, что не всегда объективно определяет температура и давление продукта перед матрицей.

На данном этапе исследований было выявлено: наибольшую производительность (23,6 кг/ч) имеет экструдер при экструдировании полуфабрикатов вспученных экструдатов при толщине формующего отверстия 1,1 мм и массовой доле влаги в экструдируемой массе 33 %.

Наибольшую степень вспучивания (1,5 ус.ед.) имеет полуфаб­рикат, экструдированный при толщине формующего отверстия 1,1 мм и массовой доле влаги экструдируемой смеси 29 %.

Наименьшие энергозатраты (398,8 кДж/кг) требуется на прове­дение процесса экструзии при толщине формующего отверстия 1,1 мм и массовой доле влаги в экструдируемой смеси 33 %.

Наименьшую удельную прочность (6,24 г/мм2) имеют экструдаты, полуфабрикат которых получен экструдированием смеси морковной мезги и хлебной крошки с добавлением сахара при массовой доле влаги в экструдируемой массе 29 % и толщине формующего отверстии 0,3 мм.

 

Список литературы

1.     Богатырев, А. Н., Экструзионные продукты // Пищевая промышленность / А. Н. Богатырев, В. П. Юрьев. – М., 1993. – N1 – с. 10-11.

2.    Герун Е. Г., Потапов В. Д. Технология и оборудование производства сухих завтраков.– М.: Пищевая промышленность, 1972 – 140с.

3.    Дегтяренко Г. Н., Попов В. П., Чеснокова Е. Я. Оптими­зация процесса производства полуфабрикатов экструдатов на уни­версальном малогабаритном пресс-экструдере с использованием черствого и деформированного хлеба.// Тезисы докладов XV на­учно-технической конференции.- Оренбург: ОрПИ, 1993.– с.36-37.

4.    Зоткин В. И. и др. Изменение показателей качества гороха при экструдировании.// ВНИИКП, 1981. – вып.19.– с.16-19.

5.    Жушман А. И., Контелова Е. К., Карпов В. Г. Экструзионная обработка крахмала и крахмалосодержащего сырья. – ЦНИ­ИТЭИ Пищепром, 1980. – 36с.

6.    Карлов В. Г. Получение набухающих крахмалопродуктов экструзионным методом. Диссертация кандидата технических на­ук. – М.: 1981.– 240 с.

7.    Краус С. В. Оптимизация параметров экструдирования продуктов из крушеного сырья. Кандидатская дисс. М.: МТИПП. 1988.

8.    Медведев Г. М., Дегтяренко Г. Н., Попов В. П. Оптими­зация процесса производства полуфабрикатов хлебных экструдатов на одношнековом экструдере.// Инф. сборник ЦНИИ и ТЭП. – М.-N2.– 1993.– с. 26-28.

9.    Медведев Г. М. Использование режимов тепловой экс­трузии для формования полуфабрикатов экструдатов на шнековых макаронных прессах. Обзорная информация.– М.: ЦНИИТЭИ хле­бопродуктов.– 1992.– 33с.

10.                        Мухамедов Х. Р. Совершенствование технологии получе­ния новых видов пищевых продуктов из черствого и деформиро­ванного хлеба методом экструзии. Кандидатская диссертация.- М.: МТИПП.– 1989.

11.                        Попов В. П. Разработка технологии производства сухих полуфабрикатов экструдатов с использованием варочных экструдеров.// Автореферат кандидатской диссертации. – М., 1995. 24с.

12.                        Попова И. Н. Исследование изменений технологических и физико-химических свойств крахмала различных растений в производстве экструдатов пенообразной структуры. Кандидатская диссертация.– М.: МТИПП, 1974. – 186 с.