Способ получения муки амарантовой сортовой экструдированной

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ Дата публикации и выдачи патента СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МУКИ АМАРАНТОВОЙ СОРТОВОЙ ЭКСТРУДИРОВАННОЙ Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности крахмалопаточной, и может быть использовано для производства пищевых продуктов или добавок к ним, в качестве наполнителя в зерновых продуктах быстрого приготовления, в качестве загустителя в соусах, кремах. Целью изобретения является изготовление нетрадиционного крахмалсодержащего зернового сырья (амаранта) для производства продуктов высокой пищевой ценности и с высокими органолептическими показателями, без применения ароматизаторов. Приводятся данные,показывающие влияние условий получения муки амарантовой сортовой экструдированной, таких как влажность исходного сырья, температура экструдирования и скорость врашения шнека. Полученный продукт обладает хорошими органолептическими показателями.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ЦЕНТРАЛЬНЫЙ БОТАНИЧЕСКИЙ САД НАН БЕЛАРУСИ" (BY) 016080 Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности крахмалопаточной, и может быть использовано для производства пищевых продуктов или добавок к ним, в качестве наполнителя в зерновых продуктах быстрого приготовления, в качестве загустителя в соусах, кремах. Целью изобретения является изготовление нетрадиционного крахмалсодержащего зернового сырья(амаранта) для производства продуктов высокой пищевой ценности и с высокими органолептическими показателями, без применения ароматизаторов. Это позволит расширить ассортимент пищевых продуктов. В настоящее время амарант находит широкое применение в медицине, пищевой и косметической промышленности, сельском хозяйстве в связи с большим количеством легкоусвояемого белка (15-17%),масла (5-8%), содержащего сквален и крахмал (1). Особенностью крахмала амаранта, содержание которого в зерне достигает 69%, является относительно небольшое содержание в нем амилозы (22%). Это делает его особенно перспективным для использования в качестве загустителей в соусах, супах, мороженом, киселях и т.д., а также для предотвращения кристаллизации сахара (2). Известен способ получения крахмала амаранта, предусматривающий замачивание зерен водой до влажности 15-20% от его веса с последующим выдерживанием в течение 4-6 ч. Затем зерно сушат до влажности 10-12% и измельчают, осуществляют помол зерна. Выделяют из измельченной массы оболочки, фракции с размером частиц 10-100 мкм, приготавливают водную суспензию крахмала, его очистку от белков с выдержкой в течение 1 ч с последующим центрифугированием и сушку (3). Однако этот способ является трудоемким и больше предназначен для лабораторных исследований крахмала, чем его промышленного выпуска. Известен способ производства саго из крахмала. В качестве сырья для производства саго могут быть использованы клубневые крахмалы (картофельный, тапиоковый) и зерновые крахмалы (кукурузный, пшеничный, сорговый, рисовый и др.). Способ заключается в следующем: в сухой крахмал вводят воду в количестве, обеспечивающем ее в крахмале 32-42%. Смесь тщательно перемешивают и осуществляют ее тепловую обработку и формование гранул путем экструзии увлажненного крахмала при температуре 60-80C. Полученные гранулы сушат до стандартной влажности, сортируют и упаковывают (4). Недостатком данного способа являются большие энергозатраты при экструдировании как следствие высокого содержания влаги в крахмале. Известна сухая смесь приготовления вспученного пищевого продукта, содержащая нативный крахмал (картофельный, кукурузный, пшеничный или их смесь 60-945%), мальтодекстрин (1,0-6,0%), модифицированный клейстеризованный крахмал (картофельный, кукурузный, пшеничный или их смесь 1,53,0%), ароматический или вкусовой ингредиент 0-15,0% (5). Производство пищевого продукта по указанной рецептуре осуществляют методом экструдирования, позволяющим получить рыхлый и пористый продукт без использования в качестве разрыхлителя дрожжей. Недостатками данного способа производства являются невысокая пищевая ценность полученного продукта, многокомпонентность смеси, наличие ароматизаторов, а также невысокие диетические свойства ввиду отсутствия отрубенистых веществ, оказывающих нормализующее влияние на моторную функцию кишечника и желчевыводящих путей. Наиболее близким аналогом является способ помола зерна амаранта по патенту на изобретение RU2251455 Способ помола семян амаранта (6), предусматривающий очистку, увлажнение, отволаживание семян, пропуск семян и зародыша с нарушением связи между ними и между зародышем и ядром, а также частичное выкрашивание зародыша, последовательный пропуск полученного продукта между вращающимися с различными скоростями шероховатыми вальцами установленных последовательно вальцовых систем для обеспечения на каждой из них одновременного плющения ядра, шелушения оболочек и размола зародыша с отделением его от ядра, сортировку на установленных после каждой вальцовой системы ситах с выделением на всех этапах сортировки крупки зародышевой и смеси зародышевой и отрубянистой мучки и на последнем этапе - хлопьев эндосперма, из которых путем размола получают муку, а смесь зародышевой и отрубянистой мучки разделяют на ситах с получением готовых продуктов мучки зародышевой и мучки отрубянистой. Недостатком данного изобретения является то, что получаемое большое количество ценных нативных продуктов обладают низкой усваяемостью, пониженной способностью к набуханию и растворимости по сравнению с продуктами питания, получаемыми при экструдировании. Целью изобретения является получение из нетрадиционного крахмалсодержащего зернового сырья(амаранта) продуктов высокой пищевой ценности и с высокими органолептическими показателями, без применения ароматизаторов. Это позволит расширить ассортимент пищевых продуктов. Поставленная задача решается тем, что предложен способ получения муки амарантовой сортовой нативной как углеводно-белковой фракции, содержащей 72,0-78,0% крахмала и белка 4,5-7,2%, и получения из нее продукта, в конкретном случае - муки амарантовой сортовой экструдированной. Последовательность получения муки амарантовой сортовой экструдированной включает помол семян амаранта, отбор муки амарантовой нативной на стадии помола и экструдирование. Описание технологического процесса производства муки амарантовой Подготовка семян к переработке. Зерно амаранта из бункера направляется на вибрационный сепаратор СПВ-06, на котором отделяют крупные, легкие и мелкие примеси. После выделения примесей, отличающихся от зерна амаранта, происходит обработка на пневмоаспираторе УПС-06 для удаления аэроотделимых примесей, затем проводят интенсивную очистку поверхности зерна и удаление комочков земли, оболочек, поврежденных зерен на обоечной машине СИГ-3010 с одновременным пропуском через пневмоаспиратор УПС-06 для отделения оболочек. После очистки зерно увлажняют на увлажнительной машине БМК до влажности 15,0% и отволаживают 6 ч. После отволаживания зерно взвешивают и передают на предварительное плющение на мельнице фирмы MOORE MFG.CO с шероховатыми вальцами с различными зазорами 0,06-0,04 мкм. Размол плющенных зерен амаранта проводится на мельничной установке типа У 1-РСА, оснащенной ситовым кузовом с амплитудой колебания 30 мм. Разделение на фракции осуществляли после каждой размольной системы на ситах с размером ячеек 1,00 и 0,45 мм. Хлопья амарантовые нативные с содержанием эндосперма 90-95% направляют на помол на последующие вальцовые системы и получают муку амарантовую сортовую нативную с содержанием крахмала 72,0-78,0%. Затем полученную муку амарантовую сортовую нативную увлажняли в пределах от 12 до 25% и отволаживали в течение 14 ч при температуре 22-25C. Увлажненные смеси экструдировали при температуре 120-165C, частоте вращения шнека 90-140 об/мин и диаметре матрицы экструдера 3 мм. Опыты проводили на одношнековом экструдере НПО по крахмалопродуктам. Результаты опытов по влиянию условий экструдирования муки амарантовой нативной представлены в табл. 1-3. Таблица 1 Влияние температуры обработки муки на органолептические показатели продукта-2 016080 Таблица 2 Влияние влажности сырья на структуру продукта Таблица 3 Влияние скорости вращения шнека на органолептические показатели продукта При повышении влажности экструдируемого крахмалсодержащего сырья снижалось напряжение сдвига, экструдат получался стекловидный, жесткий, при уменьшении же влажности возрастало напряжение сдвига, пластичность уменьшалась, что обуславливалось увеличением деструкции крахмала. В результате эксперимента было выявлено, что для получения экструдата на основе муки амарантовой сортовой нативной влажность исходного сырья должна быть не выше 19 и не ниже 15%. При соблюдении этих условий обеспечивались высокие структурные свойства эктрудата. Муку амарантовую сортовую нативную просеивают, увлажняют в пределах от 12 до 25% и отволаживают в течение 14 ч при температуре 22-25C. Увлажненные смеси экструдируют на одношнековом экструдере при температуре 150-160C, частоте вращения шнека 110-120 об/мин и диаметре матрицы экструдера 3 мм. Температура обработки увлажненного крахмала должна быть не ниже 150C, так как при более низкой температуре степень набухания и клейстеризации недостаточная. Температура обработки муки амарантовой сортовой нативной не должна превышать 160C. Повышение температуры выше указанной приводит к получению экструдата с высокой степенью клейстеризации, такая масса жесткая, плохо измельчается. В результате эксперимента было выявлено, что для получения экструдата на основе муки амарантовой сортовой нативной влажность исходного сырья должна быть в пределах 15-19%. Увлажнение выше 19% приводит к получению продукта стекловидной структуры, с чрезмерно высокой степенью клейстеризации. Увлажнение ниже 15% приводит к получению продукта недостаточной прочности. Данные табл. 1 показывают влияние температурных условий на органолептические показатели следующим образом. Наилучшие органолептические показатели продукта получают при температуре 150160C, продукт хорошо вспучен, с пористой структурой. Пример 1. Муку амарантовую сортовую нативную при тщательном перемешивании увлажняют до 25%, отволаживают в течение 14 ч. С помощью экструдера (частота вращения шнека 100-120 об/мин) осуществляют влаго-термомеханическую обработку (в экструдере), поддерживая температуру 165C путем подачи воды в рубашку корпуса экструдера, и формование массы путем продавливания ее через матрицу с отверстием диаметром 3 мм. Пример 2. Муку амарантовую нативную увлажняют до содержания влаги 12%, при тщательном перемешивании подают в экструдер со скоростью вращения шнека 90 об/мин при температуре 120C (цилиндрический шнек диаметром 26 мм, длиной 320 мм, шагом витка 24 мм) и формуют путем продавливания ее через матрицу с отверстием диаметром 3 мм. Пример 3. Муку амарантовую нативную увлажняют до содержания влаги 14%, при тщательном перемешивании подают в экструдер со скоростью вращения шнека 90 об/ мин при температуре 120C. Далее процесс, как в примере 2. Пример 4. Муку амарантовую нативную увлажняют до содержания влаги 22%, при тщательном перемешивании подают в экструдер со скоростью вращения шнека 100 об/мин при температуре 120C. Да-3 016080 лее процесс, как в примере 2. Пример 5. Муку амарантовую нативную увлажняют до содержания влаги 25%, при тщательном перемешивании подают в экструдер со скоростью вращения шнека 120 об/мин при температуре 150C. Далее процесс, как в примере 2. Пример 6. Муку амарантовую нативную увлажняют до содержания влаги 25%, при тщательном перемешивании подают в экструдер со скоростью вращения шнека 130 об/мин при температуре 160C. Далее процесс, как в примере 2. Данные табл. 2 показывают влияние степени увлажнения на органолептические показатели следующим образом. Наилучшие органолептические показатели продукта получают при влажности 15-19%,продукт хорошо вспучен, с пористой структурой, при других показателях исходной влажности продукт обладает худшими органолептическими характеристиками. Пример 7. Муку амарантовую нативную при тщательном перемешивании увлажняют до 25%, отволаживают в течение 14 ч. С помощью экструдера (частота вращения 100-120 об/мин) осуществляют обработку муки амарантовой сортовой нативной, поддерживая температуру за счет подачи воды в рубашку корпуса экструдера, и формование массы путем продавливания ее через матрицу с отверстием диаметром 3 мм. Данные табл. 3 показывают влияние скорости вращения шнека на органолептические показатели следующим образом. Наилучшие органолептические показатели продукта получают при скорости вращения шнека 110-120 об/мин, продукт хорошо вспучен, с пористой структурой, при других показателях скорости вращения шнека продукт обладает худшими органолептическими характеристиками. Таким образом, результаты оценки качества муки амарантовой сортовой экструдированной позволяют сделать заключение, что оптимальными параметрами процесса получения данного продукта, обеспечивающими получение продукта высокого качества, являются влажность исходного сырья (муки амарантовой сортовой нативной) в 15-19%, температура обработки 150-160C, скорость вращения шнека 110-120 об/мин и диаметр матрицы экструдера 3 мм. Результаты оценки муки амарантовой сортовой экструдированной (растворимость возросла в 2 раза по сравнению с крахмалом из амаранта и мукой амарантовой нативной) позволяют сделать заключение,что оптимальными параметрами процесса, обеспечивающими получение продукта высокого качества,являются влажность муки амарантовой сортовой нативной 15-19%, температура обработки 150-160C,скорость вращения шнека 110-120 об/мин и диаметр матрицы экструдера 3 мм. При повышении влажности экструдируемого крахмалсодержащего сырья снижалось напряжение сдвига, экструдат получался стекловидный, жесткий, при уменьшении же влажности возрастало напряжение сдвига, пластичность уменьшалась, что обуславливалось увеличением деструкции крахмала. В результате эксперимента было выявлено, что для получения экструдата на основе муки амарантовой сортовой нативной влажность исходного сырья должна быть не выше 19 и не ниже 15%. При соблюдении этих условий обеспечивались высокие структурные свойства эктрудата. Качество структуры экструдата оценивали по коэффициенту вспучиваемости, который определяется как отношение диаметра экструдата к диаметру выходного отверстия матрицы экструдера. С учетом содержания крахмала в каждом образце (72,0-78,0%) (как основного пластификатора массы в экструдере) и с помощью метода математического планирования эксперимента на основе полученных опытных образцов установлены оптимальная влажность муки амарантовой сортовой нативной перед экструдированием - 15-19%, температура экструдирования - 150-160C, скорость вращения шнека - 110-120 об/мин при неизменном диаметре матрицы экструдера 3 мм. Источники информации 1. Материалы Международной научно-практической конференции Проблемы дефицита растительного белка и пути его преодоления. 13-15 июля 2006 г., г. Жодино. 2. Masters M.M. and all. Economic Bot. 9, 300. 1955; Becker R. and all, J.food sci, 46, 1175, 1981. 3. RU 2175658 C1, 10.11.2001. 4. SU 1537674 A1. 5. Заявка на европейский патент 0367031, МПК A23L 1/18. Публ. 09.05.90. 6. RU2251455. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения муки амарантовой сортовой экструдированной, включающий очистку семян амаранта путем отделения крупных, легких и мелких примесей, последующую обработку семян на пневмоаспираторе для отделения аэроотделимых примесей, проведение интенсивной очистки поверхности зерна и удаление комочков земли, оболочек, поврежденных зерен на обоечной машине с одновременным пропуском через пневмоаспиратор для отделения оболочек, увлажнение и отволаживание очищенного зерна, проведение предварительного плющения на мельнице с шероховатыми вальцами с различными зазорами, размол плющенных зерен амаранта на мельничной установке, оснащенной активным ситовым кузовом, разделение на фракции после каждой размольной системы на ситах с размером ячеек 1,00 и-4 016080 0,45 мм, с отделением зародышевой крупки, после чего полученные при размоле хлопья амарантовые нативные с содержанием эндосперма 90-95% отправляют на дальнейший помол на вальцевых системах,отличающийся тем, что образовавшуюся муку амарантовую сортовую нативную с содержанием крахмала 72,0-78,0% увлажняют в пределах 15-19%, отволаживают в течение до 14 ч при температуре 22-25C и увлажненные смеси экструдируют при температуре 150-160C, частоте вращения шнека 110-120 об/мин с использованием матрицы экструдера диаметром 3 мм.