Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРУДИРОВАННОГО ПРОДУКТА ВЫСОКОЙ ПИЩЕВОЙ ЦЕННОСТИ, ОБОГАЩЕННОГО СКОРЦОНЕРОЙ

Изобретение относится к пищевой промышленности и может использоваться при переработке растительного (крахмалсодержащего) сырья.

Изобретение позволяет разработать высокоэффективный, экономичный способ обогащения разнообразного крахмалсодержащего сырья с использованием метода экструзии.

Известен способ приготовления пищевого экструдированного продукта, который предусматривает смешивание муки зерновых культур и добавок, увлажнение и нагрев смеси до температуры 170-180°С, экструдирование массы под давлением 2,0-4,0 МПа. При этом на выходе из фильеры матрицы экструдера экструдируемую массу подвергают воздействию избыточного давления паровоздушной среды, которое составляет 5-15% от давления экструзии с последующим его снижением до атмосферного давления [Патент РФ №2132628 C1, кл. 6 А23Ρ 1/12, A23L 1/18, опубл. 10.07.1999 в бюл. №19].

Недостатком данного способа является громоздкая, сложная и энергоемкая схема получения пищевого экструдированного продукта, а также недостаточно высокие потребительские свойства продукта.

Наиболее близким к изобретению является способ получения комбинированных экструзионных продуктов из мясного и растительного сырья [Патент РФ №2223673 С2, кл. 7 A23L 1/314, 1/315, 1/20, А23Ρ 1/12, опубл. 20.02.2004 в бюл. №5] - прототип, включающий подготовку мясного и растительного сырья. В качестве растительного сырья используют чечевицу и манную крупу. При этом чечевицу предварительно измельчают до размера частиц 0,5-1,0 мм, в качестве мясного сырья используют коллагеновую массу, полученную путем обработки вторичного коллагенсодержащего сырья мясной промышленности препаратами протеолитических ферментов, например мегатерином или протосубтилином, и мясо птицы механической обвалки. Мясное сырье обезвоживают методом сублимационной сушки до содержания влаги 14-18% и измельчают до размера частиц 0,5-1,0 мм. Дополнительно используют комбинированные пищевые добавки в виде порошкообразных молочно-овощных полуфабрикатов. Все компоненты дозируют, смешивают и проводят экструзию мясорастительной смеси при определенном соотношении компонентов в мас. %. После экструзии на поверхность продуктов наносят вкусообразователи (сахарную пудру, поваренную соль, специи).

Недостатком данного способа является сложная схема выработки, большие энергозатраты и недостаточные потребительские качества полученного экструзионного продукта.

Таким образом, задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является разработка высокоэффективного и экономичного экструзионного способа обогащения крахмалсодержащего сырья скорцонерой методом экструзии.

Техническим результатом изобретения является снижение энергозатрат на получение экструдированного продукта, а также улучшение его потребительских свойств.

Технический результат достигается тем, что способ получения экструдированного продукта высокой пищевой ценности, обогащенного скорцонерой, включающий подготовку сырья, в качестве которого используют крахмал картофельный, или кукурузный, или пшеничный, или рисовый, или тапиоковый или их смеси, или муку пшеничную, или ржаную, или картофельную, или кукурузную или их смеси, или сухое картофельное пюре в виде хлопьев, или гранул, или гранулята, или крупки, или смеси различного крахмалсодержащего сырья, смешивание сырья с добавкой, повышающей пищевую ценность продукта, подачу полученной смеси одновременно с углекислым газом в твердой фазе в двухшнековый экструдер и экструзию, отличающийся тем, что в качестве повышающей пищевую ценность продукта добавки используют в сухом измельченном или сыром измельченном виде корнеклубнеплоды скорцонеры отдельно или в смеси с морковью или свеклой в соотношении от 1:1 до 5:1, добавку берут в количестве 0,5-20,0 мас. %, углекислый газ в твердой фазе подают в количестве 0,5 мас. %, осуществляют одно- или двухкратную экструзионную обработку при 100-200°С, частоте вращения шнека дозатора и рабочих шнеков 90-95 мин^-1 с использованием фильеры диаметром 1-6 мм, с или без последующего дробления экструдата, просеиванием через сито с отверстиями не более 0,67 мм и магнитной сепарацией с использованием постоянных магнитов, при этом толщина слоя дробленого экструдата составляет 6-8 мм, а скорость прохождения через магниты - не более 0,5 м/с; недробленый экструдат дражируют в сахарном сиропе, или в солевом рассоле, или в сахарно-соковом сиропе, или в сахарно-морсовом сиропе с последующим подсушиванием.

Способ реализуется следующим образом.

Получение экструдированных продуктов высокой пищевой ценности предусматривает следующие последовательно осуществляемые операции: подготовку крахмалсодержащего сырья и добавку для повышения пищевой ценности к экструзии, загрузку, подачу углекислого в твердой фазе (сухой лед), экструдирование (влаготермомеханическое воздействие на крахмал), приемку, резку, фасовку, упаковку и маркировку, транспортирование или хранение.

В качестве крахмалсодержащего сырья используют:

- крахмал (картофельный, и/или кукурузный, и/или пшеничный, и/или рисовый, и/или тапиоковый, и/или различные крахмальные смеси), и/или

- муку (пшеничную, и/или ржаную, и/или картофельную, и/или кукурузную, и/или их различные смеси), и/или

- сухое картофельное пюре (хлопья, и/или гранулы, и/или гранулят, и/или крупка), и/или

- смеси различного крахмалсодержащего сырья.

Для повышения пищевой ценности используют скорцонеру (Scorzonera hispanica L.) отдельно или в смеси с другим растительным сырьем в разном соотношении (фиг. 1). Основная характеристика данного растения следующая:

1. Ботаническая классификация:

- вид: Скорцонера (Scorzonera hispanica L.);

- синонимы: Черный корень, Черная морковь, Козелец, Сладкий испанский корень;

- род: Козелец (Scorzonera);

- класс: Lactuceae;

- подсемейство: Латуковые (Lactucoideae);

- семейство: Астровые (Asteraceae);

- порядок: Астроцветные (Asterales);

- отдел: Цветковые или Покрытосеменные (Magnoliophyta или Angiospermae);

- подцарство Высшие растения (Embryohlonta);

- царство: Растения (Vegetabilia или Plantae);

- надцарство: Эукариоты или ядерные (Eucaryota).

2. Многолетнее растение, опушенное; позднее - оголенное.

3. Корень цилиндрический.

4. Стебель высотой 25-75 см, прямостоячий, ветви торчащие, основание стебля одето влагалищами прикорневых листьев.

5. Листья в нижней части стебля яйцевидно-ланцетные или продолговато-ланцетные, со многими жилками, шероховато-зазубренные, с длинным черешком; средние при основании стеблеобъемлющие, продолговато-ланцетные, верхние шиловидные.

6. Соцветия - немногочисленные корзинки на концах цветоносных ветвей, цилиндрические, крупные, обертка опушенная, позднее - оголенная, язычковые цветки желтые, в полтора раза превышающие обертку.

7. Плод - краевая семянка с остробугорчатыми ребрышками.

8. Цветет в мае. Плоды созревают в мае-июне.

9. Корнеплоды содержат до 27% сухого вещества, 7-20% сахаров, 4-8% аскорбиновой кислоты, инулин, много витаминов (витамины В₁, В₂ и С) и минеральных солей. Содержание сухого вещества и витамина С при хранении увеличивается. Но основное ее достоинство - высокое содержание в корнеплодах инулина (около 10%), а также аспарагина, левулина, улучшающих углеводный обмен. Кроме того, в корнеплодах скорцонеры содержится до 2% пектиновых веществ.

10. Корнеплоды, имеющие приятный сладкий вкус, используют в пищу подобно спарже или цветной капусте, в отварном, жареном, тушеном, запеченном виде, как самостоятельное блюдо или в качестве гарнира. Их употребляют как приправу к супам, как добавку к прохладительным напиткам, сиропам, мороженому. Молодые корнеплоды и листья используются в свежем виде для приготовления салатов, листьями украшают закуски и вторые блюда.

11. Для длительного хранения корнеплоды в нарезанном виде можно сушить и замораживать.

12. Наряду с высокими вкусовыми качествами имеет большое значение как диетический овощ, особенно в пищевом рационе пожилых людей, больных сахарным диабетом, гипертонической болезнью, при подагре, заболеваниях печени. Так, скорцонера очень полезна при ожирении, авитаминозе, малокровии, атеросклерозе, сдерживает развитие подагры, ревматизма, полиартрита. Благодаря значительному содержанию аспарагина в корнеплодах оказывает положительное влияние на работу сердца и способствует усилению деятельности почек.

Для получения добавки скорцонеру и другое растительное сырье моют, подрабатывают и измельчают. В качестве добавки также можно использовать данное мытое и подработанное растительное сырье в высушенном до 80-95% сухих веществ и мелкоизмельченном виде.

Крахмалсодержащее сырье смешивают с добавкой для повышения пищевой ценности. Добавку вносят в количестве 0,5-20% к массе крахмалсодержащего сырья.

Экструдирование проводилось на двухшнековом экструдере РЗ-КЭД-88 при следующих технологических параметрах: рабочая температура 140°С; частота вращения шнека дозатора 90-92 мин^-1; частота вращения рабочих шнеков 90-94 мин^-1; частота вращения режущего устройства 80-84 мин^-1. Диаметр используемой фильеры - 1-4 мм. Дополнительная подача воды в экструдер не проводилась.

Процесс экструзии осуществляется следующим образом. Подготовленное исходное крахмалсодержащее сырье из бункера через загрузочное отверстие поступает к шнеку, который перемещает его вдоль корпуса. В ходе этого процесса сырье переходит в упруговязкопластичную массу. Эти превращения происходят при действии на сырье, с необходимым количеством влаги, высоких температур и давления. Продукт, уплотняясь, нагревается за счет сил трения частиц о поверхности вращающихся рабочих органов и деформации сдвига в самом продукте, а также за счет дополнительного регулирования нагрева от внешнего источника теплоты. Образующаяся масса перемещается шнеком к матрице и при определенном давлении выпрессовывается через ее отверстия. Величина давления в значительной мере обусловлена размером отверстий матрицы и структурно-механическими свойствами обрабатываемой массы. После выхода продукта из отверстий матрицы в результате резкого перепада температуры и давления происходит мгновенное испарение влаги, аккумулированная продуктом энергия высвобождается. Экструдат увеличивается в объеме, в нем появляется большое число разных по форме и размеру пор, стенки которых являются высушенными пленками клейстера крахмала.

Одновременно со смесью в экструдер для большей степени вспучивания подают углекислый газ в твердой фазе (сухой лед) в количестве 0,5% к массе сырья.

Затем продукт подают на дробление. Дробление осуществляют при помощи молотковой дробилки.

Просеивание осуществляют через сито с отверстиями не более 0,67 мм, а магнитную сепарацию со скоростью не более 0,5 м/с при помощи постоянных магнитов с толщиной слоя 6-8 мм.

Полученные экструдированные продукты высокой пищевой ценности фасуют, упаковывают, маркировку и при необходимости транспортируют или отправляют в склад на хранение.

Далее приведены примеры конкретного выполнения изобретения.

Пример 1

Картофельный крахмал смешивают с ржаной мукой в соотношении 1:1. Скорцонеру моют и измельчают. Крахмалсодержащее сырье смешивают с подготовленной добавкой (сухой скорцонерой) и загружают в экструдер. Скорцонеру добавляют в количестве 10% к массе крахмалсодержащего сырья. Однократную экструзионную обработку осуществляют с помощью двухшнекового экструдера РЗ-КЭД-88 с диаметром используемой фильеры - 4 мм при температуре 141°С, частоте вращения шнека дозатора 91 мин^-1; частоте вращения рабочих шнеков 91 мин^-1; частота вращения режущего устройства 81 мин^-1 с одновременной подачей углекислого газа в твердой фазе (сухого льда) 0,5% к массе сырья.

Далее осуществляют дробление экструдата, просеивание через сито с отверстиями 0,67 мм и магнитную сепарацию со скоростью 0,5 м/с при помощи постоянных магнитов с толщиной слоя 8 мм.

Готовый продукт подают на фасовку и упаковку.

Пример 2

Корнеклубнеплоды скорцонеры и морковь моют, сушат до 90% сухих веществ, мелко измельчают и смешивают в соотношении 1:1. К пшеничной муке добавляют подготовленную добавку в количестве 9% к массе крахмалсодержащего сырья. Двукратную экструзионную обработку осуществляют с помощью двухшнекового экструдера РЗ-КЭД-88 с диаметром используемой фильеры - 2 мм при температуре 130°С, частоте вращения шнека дозатора 92 мин^-1; частоте вращения рабочих шнеков 94 мин^-1; частота вращения режущего устройства 84 мин^-1 с одновременной подачей углекислого газа в твердой фазе (сухого льда) 0,5% к массе сырья.

Далее осуществляют дробление экструдата, просеивание через сито с отверстиями 0,5 мм и магнитную сепарацию со скоростью 0,3 м/с при помощи постоянных магнитов с толщиной слоя 6 мм.

Готовый продукт подают на фасовку и упаковку.

Пример 3

Корнеклубнеплоды скорцонеры и свеклу моют, сушат до 90% сухих веществ, мелко измельчают и смешивают в соотношении 2:1. К ржаной муке добавляют подготовленную добавку в количестве 20% к массе крахмалсодержащего сырья. Далее осуществляют просеивание через сито с отверстиями 0,5 мм и магнитную сепарацию со скоростью 0,3 м/с при помощи постоянных магнитов с толщиной слоя 6 мм. Однократную экструзионную обработку осуществляют с помощью двухшнекового экструдера РЗ-КЭД-88 с диаметром используемой фильеры - 1 мм при температуре 180°С, частоте вращения шнека дозатора 95 мин^-1; частоте вращения рабочих шнеков 95 мин^-1; частота вращения режущего устройства 85 мин^-1 с одновременной подачей углекислого газа в твердой фазе (сухого льда) 0,5% к массе сырья.

Недробленый экструдат дражируют сахарно-морсовом сиропе с последующим подсушиванием.

Готовый продукт подают на фасовку и упаковку.

Пример 4

Корнеклубнеплоды скорцонеры и свеклу моют, сушат до содержания в них 90% сухих веществ, мелко измельчают и смешивают в соотношении 5:1. К смеси картофельного и тапиокового крахмала (соотношение 1:1) добавляют приготовленную добавку в количестве 20% к массе крахмалсодержащего сырья. Далее осуществляют просеивание через сито с отверстиями 0,5 мм и магнитную сепарацию со скоростью 0,3 м/с при помощи постоянных магнитов с толщиной слоя 6 мм. Однократную экструзионную обработку осуществляют с помощью двухшнекового экструдера РЗ-КЭД-88 с диаметром используемой фильеры - 2 мм при температуре 190°С, частоте вращения шнека дозатора 95 мин^-1; частоте вращения рабочих шнеков 95 мин^-1; частота вращения режущего устройства 85 мин^-1 с одновременной подачей углекислого газа в твердой фазе (сухого льда) 0,5% к массе сырья.

Недробленый экструдат дражируют в сахарно-соковом сиропе с последующим подсушиванием.

Готовый продукт подают на фасовку и упаковку.

Пример 5

Корнеклубнеплоды скорцонеры и морковь моют, сушат до содержания в них 90%) сухих веществ, мелко измельчают и смешивают в соотношении 2:1. К пшеничной муке добавляют приготовленную добавку в количестве 9% к массе крахмалсодержащего сырья. Однократную экструзионную обработку осуществляют с помощью двухшнекового экструдера РЗ-КЭД-88 с диаметром используемой фильеры - 4 мм при температуре 175°С, частоте вращения шнека дозатора 92 мин^-1; частоте вращения рабочих шнеков 94 мин^-1; частота вращения режущего устройства 84 мин^-1 с одновременной подачей углекислого газа в твердой фазе (сухого льда) 0,5% к массе сырья.

Недробленый экструдат дражируют в сахарном сиропе с последующим подсушиванием.

Готовый продукт подают на фасовку и упаковку.

Пример 6

Кукурузный крахмал смешивают с ржаной мукой в соотношении 1:1. Скорцонеру моют и измельчают. Крахмалсодержащее сырье смешивают с приготовленной добавкой (сухой скорцонерой) и загружают в экструдер. Скорцонеру добавляют в количестве 10% к массе крахмалсодержащего сырья. Однократную экструзионную обработку осуществляют с помощью двухшнекового экструдера РЗ-КЭД-88 с диаметром используемой фильеры - 5 мм при температуре 145°С, частоте вращения шнека дозатора 91 мин^-1; частоте вращения рабочих шнеков 91 мин^-1; частота вращения режущего устройства 81 мин^-1 с одновременной подачей углекислого газа в твердой фазе (сухого льда) 0,5% к массе сырья.

Недробленый экструдат дражируют в солевом рассоле с последующим подсушиванием.

Готовый продукт подают на фасовку и упаковку.

Таким образом, разработанный способ обогащения разнообразного крахмалсодержащего сырья с использованием метода экструзии является эффективным и экономичным, позволяет получать различные экструдированные продукты с высокой пищевой ценностью, обогащенные скорцонерой, которые могут быть широко использованы в пищевой промышленности.