Результат интеллектуальной деятельности: Способ обработки полножирных соевых бобов

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к производству кормов на основе сои.

Известен способ обработки зерновых продуктов (патент РФ №2085088, A23L 1/18 опубл. 27.07.1997), включающий в себя два этапа обработки. На первом этапе продукт нагревают энергией ИК-излучения до 95-105°C без существенного изменения влажности. На втором этапе температуру доводят до 120-180°C с помощью электромагнитного поля СВЧ.

Высокая конечная температура обработки 180°C, предусмотренная в данном способе, ведет к денатурации белка, окислению нативного масла, ухудшению потребительских свойств сои.

Известен способ обработки соевых бобов (патент РФ №2303369, A23L 1/211 опубл. 27.07.2007). Этот способ включает два этапа обработки: на первом этапе цельные бобы нагревают горячим воздухом с температурой 180-200°C до температуры 95-100°C, на втором этапе обеспечивают градиент роста температуры 10-15°C в 1 секунду воздействием в течение 1-2 сек СВЧ-полем с удельной мощностью 35 кВт/кг.

Этот способ предполагает циклическую обработку, является энергоемким и трудоемким, требует специального дорогостоящего оборудования, при нагреве соевых бобов до температуры 180-200°C приводит к окислению нативного масла и снижению потребительских свойств.

Наиболее близким к предлагаемому является способ (патент РФ №2313226, A23J 3/16 опубл. 27.12.2007) обработки полножирных соевых бобов, включающий предварительную очистку соевых бобов с исходной влажностью 13,5-14,5%, напыление на их поверхность воды в количестве 2-3% к массе бобов, обработку ИК-излучением при плотности лучистого потока в 22-24 кВт/м² до температуры 116-118°C в течение 45-50 с, темперирование при этой температуре в течение 5-7 мин, охлаждение соевых бобов до температуры окружающей среды.

Недостатком этого способа является жесткое ограничение диапазона исходной влажности соевых бобов 13,5-14,5%, то есть если бобы со склада хранения поступают на термическую обработку с влажностью 5-12%, то их необходимо доувлажнять до 13,5-14,5%, в результате необходимо применять две ступени увлажнения: 1-я - с 5-12% (со склада хранения) до 13,5-14,5%, 2-я ступень - в шнековом транспортере специальными устройствами напыляют воду на поверхность бобов в количестве 2-3% к массе бобов и доводят их влажность до 29-30%, увлажнение двумя ступенями трудоемкое, требует специального оборудования, а высокий уровень увлажнения до 29-30% (как показывают исследования) приводит к расщеплению бобов на две равные половинки и к прилипанию зерна к металлическим поверхностям, все это приводит к усложнению процесса обработки, повышению материальных, энергетических затрат и к сокращению срока хранения расщепленной сои; достигается значительная неравномерность прогрева по объему бобов из-за верхней односторонней подачи теплоты (экспериментально установлено разность температур между верхней облучаемой поверхностью соевых бобов и нижней достигает 50-70°C), что снижает питательную ценность обработанных бобов и потребительские свойства сои. Темперирование при такой же температуре, как и нагрев (116-118°C), потребует дополнительное нагревательное оборудование в теплоизолирующем бункере, чтобы компенсировать его потери теплоты и поддерживать температуру бобов во время темперирования 116-118°C, это также приводит к большим материальным и энергетическим затратам.

Задачей данного изобретения является создание способа обработки полножирных соевых бобов, обеспечивающего их высокую питательную ценность и потребительские свойства, обладающего низкими материальными и энергетическими затратами с увеличенным сроком хранения бобов.

Техническим результатом данного изобретения является получение после термической обработки продукта повышенной биологической и питательной ценности, снижение антипитательных веществ до безопасного уровня, экономия материальных затрат и электроэнергии.

Техническая задача достигается тем, что в известном способе обработки полножирных соевых бобов, включающем предварительную их очистку, увлажнение, нагрев, темперирование и охлаждение, согласно изобретению увлажнение бобов осуществляют до 18-20% при исходной влажности 5-17%, нагрев поверхности бобов осуществляют в течение 50 сек сверху тепловым потоком плотностью 12-13 кВт/м² до температуры 110-115°C, снизу - тепловым потоком плотностью 9 кВт/м² до температуры 110-115°C, темперируют бобы при температуре 105-95°C в течение 15 мин.

Увлажнение соевых бобов до достижения влажности 18-20% в течение 15-20 мин необходимо для проникновения влаги по всему объему бобов, следствием которого является увеличение теплопроводности и быстрый (50 с), равномерный разогрев. Увеличение влаги свыше 21-29% приводит к частичному расщеплению бобов на две половинки и к прилипанию их к металлическим поверхностям. Термическая обработка сои с влажностью ниже 18% неэффективна, так как антипитательные вещества не удаляются до допустимых величин.

Нагрев зерна до температуры ниже 110-115°C и темперирование при температуре ниже 105-95°C менее 15 мин не позволяет удалять уреазу до допустимого уровня.

Способ осуществляется следующим образом.

Соевые бобы очищают от примесей и инородных тел, доводят влажность до 18-20%. Сверху соевые бобы нагревают тепловым потоком плотностью 12-13 кВт/м² (например, инфракрасными лучами) до 110-115°C в течение 50-70 с, снизу нагревают тепловым потоком 9 кВт/м² до 110-115°C (например, теплотой от электронагревательной поверхности транспортирующего устройства). Бобы помещают в теплоизолированный бункер для проведения процесса темперирования. В течение 15 мин соевые бобы темперируют (выдерживают) при температуре 105-95°C и охлаждают до температуры окружающего воздуха.

Использование предлагаемого способа обработки соевых бобов по сравнению с прототипом позволяет исключить двухступенчатое увлажнение бобов, их расщепление на две половинки, прилипание к металлическим поверхностям и увеличить срок хранения. Перераспределение тепловых потоков для термической обработки бобов сверху 12-13 кВт/м² и снизу 9 кВт/м² позволяет исключить неравномерность прогрева внутри бобов, получить желаемый результат в удалении антипитательных веществ при более низких температурах нагрева (110-115°C) и провести темперирование при температуре 105-95°C, достигнуть высокого качества продукта, снизить материальные затраты и экономить электроэнергию.

Пример 1. Соевые бобы увлажняли до 18-20%, нагревали сверху и снизу в течение 50 сек до 130°C, темперировали 10 мин при 120-110°C, в результате разность температуры внутри бобов равна нулю, активность уреазы (АУ) 0,2 ΔpH, индекс дисперсности протеина (ИДП) 18,6%.

Пример 2. Оптимальный режим обработки соевых бобов обеспечивается способом двухстороннего нагрева: сверху лучистым потоком 12-13 кВт/м², снизу тепловым потоком 9 кВт/м² при достижении температуры 115°C в течение 50 сек и темперировании при температуре 105-95°C в течение 15 мин. Активность уреазы сои при данном режиме обработки составляет 0,2 ΔpH, а ИДП-27%.

Нагрев же сои до 130°C (пример 1) также обеспечивает в бобах уровень АУ 0,2 ΔpH и ИДП 18,6%. Однако при этом увеличивается расход энергии на нагревание по сравнению с нагревом до 115°C.

Пример 3. Односторонний нагрев с плотностью теплового потока 22-24 кВт/м² увлажненной сои до 18-20% до температуры 115°C в течение 58 сек почти не снижает уровень АУ (2,0 ΔpH), а ИДП остается слишком высоким (44,8%). Следовательно, данный режим обработки не позволяет снизить антипитательные вещества в сое до безопасного размера.

Пример 4. При одностороннем нагреве плотностью теплового потока 22-24 кВт/м² увлажненных соевых бобов до 145°C в течение 70 сек активность уреазы и индекс дисперсности протеина достигают оптимальных значений (АУ 0,25 ΔpH; ИДП 22,8%). Однако нагрев бобов до 145°C вместо 115°C дополнительно увеличивает расход электроэнергии и снижает качество обработки.

Экспериментально установлено, что увлажнять сою необходимо до 18-20%, при этом уровень уреазы не превышает 0,3…0,1 ΔpH. При более высокой влажности наблюдается прилипание сои к оборудованию и частичный раскол бобов на две половинки.

Результаты исследований приведены в таблицах 1, 2.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволит повысить биологическую и питательную ценность соевых бобов, увеличить срок их хранения, снизить антипитательные вещества до безопасного уровня, обеспечить экономию материальных затрат и электроэнергии.