Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ВЗОРВАННОГО ПРОДУКТА ИЗ ШЕЛУШЕНОГО ЗЕРНА ЧУМИЗЫ

Изобретение относится к мукомольно-крупяной промышленности и, в частности, предназначено для производства нового крупяного продукта из шелушеного зерна чумизы.

Известен способ обработки зерна поджариванием, заключающийся в предварительном пропаривании его в шнековом пропаривателе до влажности 20-25% и последующем обжаривании в тонком слое (в одно зерно) в течение от 2 до 20 минут при высокой температуре от 150 до 250°С [1].

Недостатком данного способа является низкое качество готового продукта, а также невысокая технологичность процесса.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту является способ производства готового продукта, состоящий в следующем: зерно из бункера равномерно подается на транспортер, над которым установлен целый ряд горелок, в которых сжигается пропановый газ и поддерживается высокая температура. Нагретые до высоких температур горелки испускают инфракрасные лучи с длиной волны от 2 до 6 мкм. В результате облучения происходит быстрый внутренний нагрев зерна и повышается давление водяных паров, внутренняя влага в зерне как бы «закипает». Зерно размягчается, раздувается и трескается. Далее оно направляется в сушильную установку, а затем в охладитель, после чего на упаковку и хранение [2].

Недостатками данного способа являются: 1) низкое качество готового продукта, что обусловлено обработкой зерна в сухом состоянии, в результате чего происходит недостаточная деструкция структуры зерна; 2) пониженная биологическая ценность готового продукта, обусловленная тем, что данный способ обработки не приводит к снижению активности ингибиторов трипсина зерна, являющихся серьезным антипитательным фактором как кормового, так и продовольственного зерна; 3) высокая длина волны ИК-лучей, не позволяющая лучистому потоку проникать внутрь зерна.

Задачей изобретения является улучшение качества и повышение биологической ценности готового продукта.

Поставленная задача достигается тем, что при производстве продукта, готового к употреблению, включающем замачивание шелушеного зерна чумизы, его сушку и обработку ИК-лучами, отличием является то, что замачивание зерна в воде при температуре 18-20°С проводят в течение 28 часов до конечной влажности 34-36%, сушку зерна ИК-лучами осуществляют при длине волны 0,9-1,1 мкм и плотности лучистого потока 11-13 кВт/м в течение 1,8-2,3 мин до влажности 28-30%, обработку зерна ИК-лучами проводят при длине волны 0,9-1,1 мкм и плотности лучистого потока 20-22 кВт/м в течение 65-75 с до достижения зерном температуры 170-180°С.

Технический результат состоит в получении продукта, готового к употреблению, обладающего высокой пищевой и биологической ценностью; полученный продукт имеет улучшенное качество и лучше усваивается организмом человека.

Замачивание зерна в воде осуществляется воздушно-водяным способом, включающим смену воды, промывку зерна, аэрирование воздухом, подавление микрофлоры путем добавления хлорной извести. Замачивание в воде необходимо как для протекания в дальнейшем при ИК-обработке деструктивных процессов (клейстеризации и декстриниза-ции крахмала) в зерне, так и для инактивации ингибиторов трипсина. При замачивании зерно наклевывается и происходит глубокая перестройка всего ферментного комплекса, сопровождающаяся полной инактивацией ингибиторов протеиназ. Кроме того, влажное зерно становится более пластичным.

Температура замачивания 18-20°С обусловлена хорошим впитыванием воды зернами чумизы. При температуре менее 18°С зерно дольше впитывает воду. При температуре более 20°С требуются дополнительные затраты на подогрев воды, а также очень сильно развивается микрофлора на зерне.

Замачивание в течение 28 часов обеспечивает достижение зерном влажности 34-36%, а также инактивацию ингибиторов трипсина. При замачивании зерна менее 28 часов оно не достигает необходимой влажности 34%, ингибиторы трипсина частично сохраняют свою активность. При замачивании зерна более 28 часов оно переувлажняется и может начать прорастать.

Сушка зерна после его замачивания необходима для предотвращения слеживания зерна с высокой влажностью, а также для более равномерного размещения увлажненного зерна на ленте транспортера перед интенсивным ИК-нагревом, что в свою очередь предотвращает появление обгоревших зерен чумизы.

Сушка зерна осуществляется ИК-лучами. При медленном ИК-нагреве зерна происходит его постепенная сушка. Влага, содержащаяся в зерне, удаляется из него, не нарушая структуры зерна. Скорость нагрева зависит от плотности падающего потока ИК-излучения; чем больше плотность падающего потока, тем выше скорость нагрева зерна.

Сушка зерна чумизы происходит при длине волны ИК-лучей 0,9-1,1 мкм и плотности падающего потока 11-13 кВт/м в течение 1,8-2,3 мин. В результате влажность зерна уменьшается до 28-30%. Зерно при этом нагревается до температуры 45-50°С.

При ИК-излучении с длиной волны менее 0,9 мкм и плотности лучистого потока менее 11 кВт/м² происходит очень слабый нагрев зерна, что существенно удлиняет процесс сушки во времени. При ИК-облучении с длиной волны более 1,1 мкм и плотности лучистого потока более 13 кВт/м² происходит обугливание отдельных зерен.

Время обработки зерна 1,8-2,3 мин обусловлено необходимостью испарения воды из зерна и его нагрева до температуры сушки 45-50°C. При обработке зерна в течение менее 1,8 мин его сушки не происходит, а при обработке зерна в течение более 2,3 мин оно начинает перегреваться и чрезмерно поджариваться.

При температуре сушки зерна более 50°C происходит нецелесообразное увеличение энергозатрат и начинается процесс поджаривания отдельных зерен. При температуре менее 45°C сушка зерна протекает очень медленно.

Конечная влажность после сушки 28-30% обеспечивает то количество воды в зерне, которое необходимо для участия в процессе «взрывания» зерен, а также для разрушения структуры зерна чумизы при дальнейшей ИК-обработке. Если конечная влажность составляет менее 28%, то деструктивные процессы в зерне протекают менее интенсивно и качество готового продукта получается невысоким. При влажности более 30% зерно слеживается и может прорасти, кроме того, значительно возрастают энергозатраты, связанные с ИК-обработкой.

Использование для тепловой обработки зерна чумизы коротковолнового диапазона ИК-излучения 0,9-1,1 мкм соответствует максимальному поглощению энергии молекулами воды и гидроксильной группой -ОН, использование плотности лучистого потока 20-22 кВт/м² позволяет прогреть зерно одновременно по всему объему. Вследствие этого интенсивно прогревается находящаяся в зерне влага, увеличивается внутреннее давление паровоздушной среды в зерне, приводящее к его «взрыванию». «Взрывание» зерна чумизы происходит только в том случае, если влажность зерна более 27%.

При ИК-излучении с длиной волны менее 0,9 мкм происходит значительное разрушение ферментов и витаминов, что резко снижает питательную ценность продукта. При плотности лучистого потока менее 20 кВт/м влага в зерне прогревается недостаточно. При использовании лучистого потока с длиной волны более 1,1 мкм большая часть лучистого потока поглощается поверхностными слоями зерна, что приводит к их значительному перегреву и, как следствие, к обугливанию, но при этом внутренняя часть зерна прогревается незначительно. При плотности лучистого потока более 22 кВт/м² зерно подгорает.

Нагрев зерна до температуры 170-180°C необходим для испарения части связанной влаги и вызывает соответствующие разрушения структуры зерна и крахмальных гранул, деструкцию крахмала до 12-14% с образованием легкоусвояемых продуктов - декстринов, увеличение содержания водорастворимых веществ в зерне до 18-20%. При этом влажность зерна снижается до 12-13%. Зерно приобретает пористую структуру.

При обработке зерна до температуры менее 170°C происходит недостаточная декстринизация крахмала, незначительно увеличивается количество водорастворимых веществ, следовательно продукт имеет низкое качество. При обработке ИК-лучами зерна до температуры более 180°C происходит его обгорание.

Время обработки зерна 65-75 с обусловлено необходимостью его нагрева до заданной температуры. При обработке зерна в течение менее 65 с в нем не происходит необходимых биохимических изменений. При обработке зерна в течение более 75 с происходит его обгорание.

Способ осуществляется следующим образом

Шелушеное зерно чумизы влажностью 12-14% замачивают в воде с температурой 18-20°C в течение 28 часов до конечной влажности 34-36%, сушат ИК-лучами при длине волны 0,9-1,1 мкм и плотности лучистого потока 11-13 кВт/м в течение 1,8-2,3 мин до влажности 28-30%, подвергают нагреву ИК-лучами при длине волны 0,9-1,1 мкм и плотности лучистого потока 20-22 кВт/м в течение 65-75 с. При этом температура внутри зерна чумизы достигает 170-180°C, а влажность зерна снижается до 12-13%. Зерна «взрываются», увеличиваясь в размерах. В результате получается продукт, готовый к употреблению.

Пример 1. Зерно чумизы влажностью 12% замачивают 28 часов при температуре воды 18°C до влажности 34%, сушат ИК-лучами при длине волны 0,9 мкм и плотности лучистого потока 11 кВт/м в течение 1,8 мин до влажности 30%, подвергают ИК-обработке при длине волны 0,9 мкм и плотности лучистого потока 20 кВт/м2 в течение 65 с. Температура внутри зерна достигает 170°С.

Насыпная масса продукта составляет 170 г/л, количество декстринов - 12,0%, содержание водорастворимых веществ - 18,0%. Происходит инактивация ингибиторов трипсина.

Пример 2. Зерно чумизы влажностью 13% замачивают 28 часов при температуре воды 19°С до влажности 35%, сушат ИК-лучами при длине волны 1,0 мкм и плотности лучистого потока 12 кВт/м в течение 2,0 мин до влажности 29%, подвергают ИК-обработке при длине волны 1,0 мкм и плотности лучистого потока 21 кВт/м2 в течение 70 с.Температура внутри зерна достигает 175°С.

Насыпная масса продукта составляет 160 г/л, количество декстринов - 13,0%, содержание водорастворимых веществ - 18,6%. Происходит инактивация ингибиторов трипсина.

Пример 3. Зерно чумизы влажностью 14% замачивают 28 часов при температуре воды 20°C до влажности 36%, сушат ИК-лучами при длине волны 1,1 мкм и плотности лучистого потока 13 кВт/м² в течение 2,3 мин до влажности 28%, подвергают ИК-обработке при длине волны 1,1 мкм и плотности лучистого потока 22 кВт/м² в течение 75 с. Температура внутри зерна достигает 180°C.

Насыпная масса продукта составляет 155 г/л, количество декстринов - 14,0%, содержание водорастворимых веществ - 20,0%. Происходит инактивация ингибиторов трипсина.

Для доказательства оптимальности предложенных в формуле изобретения параметров проведены дополнительные исследования с использованием запредельных значений.

Пример 4. Зерно чумизы влажностью 11% замачивают 27 часов при температуре воды 17°C до влажности 33%, сушат ИК-лучами при длине волны 0,8 мкм и плотности лучистого потока 10 кВт/м² в течение 1,6 мин до влажности 31%, подвергают ИК-обработке при длине волны 0,8 мкм и плотности лучистого потока 19 кВт/м² в течение 55 с. Температура внутри зерна достигает 165°С.

Насыпная масса продукта составляет 170 г/л, количество декстринов - 11,0%, содержание водорастворимых веществ - 17,8%. Происходит инактивация ингибиторов трипсина.

Пример 5. Зерно чумизы влажностью 15% замачивают 29 часов при температуре воды 21°C до влажности 37%, сушат ИК-лучами при длине волны 1,2 мкм и плотности лучистого потока 14 кВт/м² в течение 2,5 мин до влажности 27%, подвергают ИК-обра-ботке при длине волны 1,2 мкм и плотности лучистого потока 23 кВт/м² в течение 85 с. Температура внутри зерна достигает 185°C.

Насыпная масса продукта составляет 170 г/л, количество декстринов - 15,0%, содержание водорастворимых веществ - 20,7%. Происходит инактивация ингибиторов трипсина.

Таким образом, при использовании режимных параметров по примеру 4 уменьшается количество декстринов, водорастворимых веществ, в то же время реализация способа по примеру 5 позволяет повысить количество декстринов и водорастворимых веществ, однако при этом происходит обгорание зерна. Как в примере 4, так и в примере 5 происходит инактивация ингибиторов трипсина.

Следовательно, использование изобретения, по сравнению с прототипом, позволяет повысить пищевую ценность готового продукта из шелушеного зерна чумизы за счет уменьшения длины волны ИК-лучей с 2-6 мкм до 0,9-1,1 мкм, уменьшения насыпной массы до 27%, увеличения количества декстринов с 1,5-2,0% до 12-14%, увеличения содержания водорастворимых веществ до 18-20%. В результате готовый продукт лучше усваивается организмом человека. Кроме того, изобретение позволяет полностью инактивировать ингибиторы трипсина зерна чумизы, тем самым готовый к употреблению продукт становится биологически более полноценным.

Источники информации

1. Орлов А.И., Лисицина Н.В. и др. Влияние тепловой обработки поджариванием на физические и технологические свойства зерна. Труды ВНИИКП. 1976. Вып.II. - с.9-15.

2. Sebestyen Е. "Mikronisieren" - eine neue Vorbereitungsmethode fur Getreide und olhaltige Saaten fur die Futtermittelindustrie. - "Muhle und Mischfuttertechnik", 1973, v. 110, N 36, s. 565-566.