Результат интеллектуальной деятельности: Способ производства хлеба с использованием пророщенного зерна пшеницы

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к хлебопекарному производству, и может быть использовано для производства хлеба из пшеничной муки.

Известен способ производства хлеба, предусматривающий замес теста из муки пшеничной первого сорта, муки из цельносмолотого зерна пшеницы, или гречихи, или овса, или риса, или пшена, суспензии дрожжей хлебопекарных прессованных, раствора соли поваренной пищевой, и проведении его брожения, разделки, расстойки и выпечки хлеба (Пат. №: 2512159 C1, A21D 13/02, 2006) [2].

К недостаткам данного способа можно отнести необходимость дополнительного использования (подразумевает дополнительное использование) сухой закваски-пробиотика «Эвиталия», что ведет к значительному увеличению длительности технологического процесса и удорожанию конечного продукта.

Известен способ производства хлеба, предусматривающий использование сухого измельченного пророщенного зерна пшеницы в количестве 20% от общей массы муки высшего сорта, а также внесение соли поваренной пищевой, дрожжей прессованных хлебопекарных, яйца куриного и тмина при производстве хлебобулочных изделий [1].

Недостатками данного способа является необходимость использования сложного оборудования - вакуумной сушильной установки с инфракрасными излучателями ВДСУ-2М, разработанной и изготовленной в ООО «ИНТЕХ» (г. Йошкар-Ола), использование сухого измельченного пророщенного зерна пшеницы при отсутствии контроля его гранулометрического состава, что влечет за собой разнородность реологических свойств теста и получение готового продукта не стабильного качества.

Известен также способ производства хлеба из пшеничной муки первого сорта, включающий приготовление теста из пшеничной муки первого сорта, дрожжей хлебопекарных прессованных, соли поваренной пищевой и воды питьевой, его брожение 1,5-2 ч, разделку, расстойку и выпечку при температуре 220-240°С («Сборник рецептур на хлеб и хлебобулочные изделия», 1998, стр. 29-30) [3].

Недостатком данного способа является невысокая пищевая ценность и низкий удельный объем готовых изделий, недостаточный срок сохранения их свежести.

Разработка и внедрение в производство инновационных технологий с целью повышения качества и расширения ассортимента хлебобулочных изделий, является одним из основных направлений в направлении «Основы государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года» [6].

Обогащать следует в первую очередь продукты массового потребления, доступные для всех групп детского и взрослого населения и регулярно используемые в рационе питания. Именно такими продуктами являются хлебобулочные изделия. При этом не должны ухудшаться их потребительские достоинства, усвояемость, вкус и аромат, сокращаться сроки хранения. Также необходимо учитывать, что качестве «носителей» обогащающих добавок тех или иных витаминов или минеральных веществ желательно использовать те продукты, которые и в исходном состоянии являются естественным источником этих ценных пищевых веществ [4]. Это подчеркивает необходимость направленного регулирования химического состава хлебобулочных изделий с целью получения продукта с более высоким содержанием микронутриентов и с более сбалансированным их соотношением, при этом качество и сохраняемость должны оставаться стабильно высокими.

Задачей предполагаемого изобретения является сокращение длительности процесса тестоприготовления, улучшение потребительских достоинств готовых изделий, повышение пищевой ценности хлеба из пшеничной муки первого сорта, повышение содержания пищевых волокон в изделиях, увеличение удельного объема готовых изделий и срока сохранения свежести хлеба.

Для решения технической задачи изобретения предложен способ производства хлеба с использованием пророщенного зерна пшеницы, характеризующийся тем, что первоначально зерно пшеницы замачивают в питьевой воде, в соотношении 1:1, подвергают ультразвуковому воздействию с частотой колебаний - 22±1,25 кГц, мощностью - 378 Вт в течении 3 мин, затем продолжают замачивание в течении 7,6±1,4 часов, далее осуществляют проращивание на гидропонном материале в течении 14,6±1,8 часов при толщине слоя зерна не более 20 мм до величины ростка 1-1,5 мм, высушивают пророщенное зерно при температуре 25-40°С до влажности не более 14% и размалывают его до средневзвешенного размера частиц 170±15 мкм, затем замешивают тесто из полученной цельносмолотой муки из пророщенного зерна пшеницы, муки пшеничной первого сорта, дрожжей, соли и воды, проводят его брожение, разделку, расстойку и выпечку хлеба, при этом тесто готовят при следующем рецептурном содержании компонентов, кг на 100 кг муки:

Существенным отличительным признаком заявленного изобретения является то, что в рецептуру путем частичной замены сортовой муки, вносится цельносмолотая мука, которую изготавливают в соответствии с предлагаемым способом, из пророщенного зерна пшеницы со средневзвешенным размером частиц 170±15 мкм.

Цельносмолотая мука из пророщенного зерна пшеницы является не стандартным сырьем для производства хлеба и хлебобулочных изделий. В результате процесса проращивания становятся более мягкими оболочечные части зерна пшеницы, в такой муке присутствует зародыш и все анатомические части. Это приводит к повышению биологической ценности белка, накоплению витаминов и минеральных веществ. Также данный вид сырья позволяет сбалансировать изделия по содержанию пищевых волокон.

Сущность способа поясняется при помощи фиг. 1, 2, 3.

На фиг. 1 приведен график зависимости влияния внесения муки из цельносмолотого пророщенного зерна пшеницы на интенсивность повышения кислотности теста.

На фиг. 2 приведены результаты влияния количества вносимой цельносмолотой муки из пророщенного зерна пшеницы и длительности брожения теста на удельный объем хлеба.

На фиг. 3 приведены результаты изменения общей деформации мякиша хлеба в процессе хранения.

Способ осуществляется следующим образом:

Предварительно производят проращивание зерна пшеницы. Для этого сухое очищенное, промытое зерно заливают питьевой водой в соотношении вода : зерно 1:1 и обрабатывают ультразвуковым воздействием (УЗВ) с использованием прибора «Волна» модель УЗТА-0,63/22-ОМ при частоте колебаний - 22±1,25 кГц, мощности 378 Вт, длительности 3 мин, далее оставляют зерно в воде для проведения процесса замачивания в течении 7,6±1,4 часов до влажности зерна 40-45%. После достижения необходимой влажности зерна, избыточное количество воды сливают, зерно выкладывают на гидропонный материал и проращивают в течении 14,6±1,8 часов при толщине слоя зерна не более 20 мм до величины ростка 1-1,5 мм. Высушивают пророщенное зерно с принудительной конвекцией воздуха при температуре 25-40°С до влажности не более 14%. Размалывают цельное зерно разовым помолом, например, на лабораторной мельнице Perten 3100 (Perten Instruments, Швеция), с фиксированной скоростью 20000 об./мин., оснащенная металлической сеткой 0,8 мм до средневзвешенного размера частиц 170±15 мкм и получают цельносмолотую муку из пророщенного зерна пшеницы.

Использование УЗВ позволяет интенсифицировать процесс проращивания за счет нарушения целостности оболочек зерна и более быстрого проникновения влаги и питательных веществ к зародышу пшеницы. Применяемая частота колебания 22±1,25 кГц обусловлена техническими возможностями прибора и не может варьироваться. Использование напряжения более 378 Вт приводит к резкому увеличению температуры зерна до 43°С, что провоцирует необратимые изменения в белковом, углеводном и липидном комплексах зерна и значительные потери в его массе и качестве. Длительность ультразвуковой обработки стимулирует повышение количества наклюнувшихся и проросших зерен, но обработка более 3 минут нецелесообразна, т.к. это приводит к резкому повышению температуры зерна до 50°С, что губительно для пищевой матрицы зерна.

Величина толщины слоя зерна пшеницы при проращивании (не более 20 мм), обусловлена выбором оптимальных условий проращивания: к зерну обеспечивается достаточный приток воздуха, что необходимо для данного процесса, а повышение этой величины приводит к замедлению процесса проращивания и активации развития плесневых грибов на поверхности зерна. Выбранная длина ростка 1-1,5 мм (предложенная рядом авторов [1, 4, 5]) обусловлена повышением активности фермента α-амилазы, который при более длительном проращивании накапливается в избыточном количестве, что провоцирует получение хлеба пониженного объема с липким, заминающимся мякишем.

Использование невысоких температур (25-40°С) при сушке пророщенного зерна пшеницы способствует максимальному сохранению всех питательных и функциональных веществ, накопленных при проращивании зерна (при проращивании происходит повышение содержания незаменимых аминокислот, полифенольных соединений, флавоноидов, антиоксидантной активности и синтезированной γ-аминомасляной кислоты). Снижение влажности пророщенного зерна пшеницы до 14% позволяет проводить дальнейший его размол в традиционных мельницах и получать цельносмолотую муку без применения какого-либо дополнительного оборудования, далее хранить данный сырьевой компонент в вакуумных упаковках до 9 месяцев при температуре воздуха 20-25°С. Выбранная величина гранулометрического состава 170±15 мкм позволяет использовать данное сырье при производстве хлеба без каких либо дополнительных технологических операций (цельносмолотая мука из пророщенного зерна пшеницы вносится в дежу вместе с сортовой мукой), при этом готовые изделия имеют стабильно высокое качество, повышенный удельный объем и равномерную, развитую, тонкостенную пористость.

Затем замешивают тесто из муки пшеничной первого сорта, цельносмолотой муки из пророщенного зерна пшеницы, дрожжей, соли и воды, проводят его брожение, разделку, расстойку и выпечку хлеба. Тесто готовят при следующем рецептурном содержании компонентов, кг на 100 кг муки : мука пшеничная хлебопекарная первого сорта 82, мука из цельносмолотого пророщенного зерна пшеницы 18, дрожжи хлебопекарные прессованные 1,5; соль поваренная пищевая 1,3; вода - из расчета влажности теста 45%.

Все рецептурные компоненты перемешивают единовременно, тесто готовят безопарным способом при следующем их содержании, кг на 100 кг муки:

- вода - из расчета влажности теста 45%.

Затем тесто выбраживает в течение 120 мин, после чего его подвергают разделке. Тестовые заготовки расстаиваются в течение 45 мин и направляются на выпечку в течение 25 мин при 220°С.

Для обоснования выбора оптимальных рецептур и режимов изготовления было проведено математическое планирование с использованием программного обеспечения Statistica 13. В ходе исследований был сформирован большой массив данных при последовательной вариации замены пшеничной муки 1 сорта цельносмолотой мукой из пророщенного зерна пшеницы. В качестве контролируемых параметров были определены: процент замены сортовой муки на цельносмолотую и длительность брожения теста. Выходным параметром был выбран удельный объем хлеба. Сопоставление всех факторов и откликов этого этапа (Фиг. 2) показало, что удельный объем хлеба сильно зависит от процента внесения цельносмолотой муки и может быть выражено следующей формулой.

где t₃ - длительность брожения;

V' - удельный объем хлеба;

С - процент внесения цельносмолотой муки.

Коэффициент корреляции расчетных и экспериментальных значений выходного параметра (удельного объема хлеба) составил 0,895. Стандартное отклонение величины удельного объема V'=16 см³/100 г. На основании полученной модели, можно отметить выраженное влияние на удельный объем хлеба количества вносимой цельносмолотой муки (фиг. 2). Из уравнения (1) было определено оптимальное значение внесения цельносмолотой муки 17,39±0,82%. Исходя из полученных данных и производственных возможностей технологического оборудования, было принято решение использовать замену сортовой муки на цельносмолотую муку из пророщенного зерна пшеницы в количестве 18%.

Реализация способа может быть иллюстрирована следующими примерами.

Пример 1. (Контроль) Стандартный способ изготовления хлеба Все рецептурные компоненты перемешивают единовременно, тесто готовят безопарным способом при следующем их содержании, кг на 100 кг муки:

- вода - из расчета влажности теста 45%.

Затем тесто выбраживает в течение 150 мин, после чего его подвергают разделке. Тестовые заготовки расстаиваются в течение 45 мин и направляются на выпечку в течение 25 мин при 220°С.

Пример 2. (Опыт) Изготовление хлеба по предлагаемому способу Первоначально сухое очищенное, промытое зерно заливают питьевой водой в соотношении вода : зерно 1:1 и обрабатывают УЗВ с использованием прибора «Волна» модель УЗТА-0,63/22-ОМ при частоте - 22±1,25 кГц, мощности 378 Вт, длительности 3 мин, далее оставляют зерно в воде для проведения процесса замачивания в течении 7,5 часов до влажности зерна 40%. После достижения необходимой влажности зерна, избыточное количество воды сливают, зерно выкладывают на гидропонный материал и проращивают в течении 14,5 часов при толщине слоя зерна 20 мм до величины ростка 1-1,5 мм. Высушивают пророщенное зерно 16 часов при температуре 25-40°С до влажности 14%. Размалывают цельное зерно разовым помолом до средневзвешенного размера частиц 170±15 мкм.

На фиг. 1 приведены результаты влияния внесения муки из цельносмолотого пророщенного зерна пшеницы на интенсивность повышения кислотности теста. Из представленных данных видно, что повышение кислотности теста у опытного образца происходит значительно быстрее, так уже через 60 минут величина данного показателя отличается на 1 градус, а к 120 минутам опытный образец достигает 3,5 градусов, что свидетельствует о достаточном кислотонакоплении опытного образца и возможности сокращения процесса брожения до 120 минут.

Органолептические и физико-химические показатели качества хлеба представлены в таблице 1 и 2, пищевая ценность изделий - в таблице 3, динамика изменения физико-химических показателей в процессе хранения - в таблице 4 и фиг. 3.

Для опытного образца характерна гладкая выпуклая форма изделий, приятного коричневого цвета, равномерная тонкостенная пористость, средней эластичности, не липкий мякиш, с включениями оболочечных частиц, приятный вкус натурального пророщенного зерна.

Представленные данные свидетельствуют о том, что пористость опытных изделий в среднем на 5,4% выше контрольных образцов. Также можно отметить более высокие значения влажности и кислотности опытных образцов.

На основании данных таблицы 3, можно сказать, что у опытных образцов хлеба увеличивается количество белка, пищевых волокон, в небольшом количестве увеличивается количество жиров, что обусловлено внесением цельносмолотой муки из пророщенного зерна пшеницы. Также увеличивается количество витаминов группы В, калия, магния, натрия, желез и цинка.

Представленные данные позволяют отметить меньшую интенсивность снижения пористости и влажности опытных образцов. Также о лучшей сохраняемости и замедлении процессов черствения свидетельствуют результаты определения показателей «Крошковатость» и «Набухаемость» опытных образцов. Интенсивность снижения общей деформации мякиша хлеба контрольных образцов (α1) заметно ниже интенсивности снижения деформации мякиша хлеба опытных образцов (α2), что говорит о замедлении процесса ретроградации крахмала и денатурации белка и, как следствие, лучшей сохраняемости опытных образцов (фиг. 3).

Существенными преимуществом предлагаемого способа производства хлеба с использованием пророщенного зерна пшеницы являются следующие:

- сокращение длительности процесса тестоприготовления до 120 минут за счет более интенсивного кислотонакопления теста с цельносмолотой мукой из пророщеного зерна пшеницы;

- улучшение потребительских достоинств готовых изделий (получение изделий правильной формы, с выраженным вкусом и ароматом натурального пророщенного зерна);

- повышение пищевой ценности хлеба из пшеничной муки первого сорта (увеличение содержания белка на 10,4%; минеральных веществ (кальция, калия, магния, натрия и др.), витаминов группы В);

- повышение содержания пищевых волокон на 9,1% в хлебе из пшеничной муки первого сорта;

- увеличение удельного объема готовых изделий в среднем на 16%;

- увеличение срока сохранения свежести полученного хлеба (менее интенсивное изменение показателей «Крошковатость» и «Набухаемость» мякиша, а также общей деформации мякиша хлеба.

Таким образом можно сделать вывод, что поставленная техническая задача решена.

Источники информации

1. Бурова, Н.О. Технология сухого пророщенного зерна пшеницы, его применение при производстве хлебобулочных изделий: автореф. дис… канд. техн. наук / Н.О. Бурова. - Москва: ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств», 2011.

2. RU №2512159, МПК A21D 13/02 (2006.01), опубл. 10.04.2014 Бюл. №10.

3. Сборник рецептур на хлеб и хлебобулочные изделия / Сост. П.С. Ершов. - СПб.: Гидрометеоиздат, 1998. - 191 с.

4. Спиричев, В.Б. Обогащение пищевых продуктов витаминами и минеральными веществами. Наука и технология / В.Б. Спиричев, Л.Н. Шатнюк, В.М. Позняковский; под общ. ред. В.Б. Спиричева. -2-е изд., стер. - Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2005. - 548 с, ил.

5. Совершенствование технологий хлебобулочных, кондитерских и макаронных изделий функционального назначения: монография / [С.Я. Корячкина, Г.А. Осипова, Е.В. Хмелева и др.], под ред. д-ра техн. наук, проф. С.Я. Корячкиной. - Орел: ФГБОУ ВПО «Госуниверситет - УНПК», 2012. - 262 с.

6. Нилова, Л.П. Товароведение и экспертиза зерномучных товаров: учебное пособие / Л.П. Нилова. - СПб.: ГИОРД, 2005. - 416 с.