авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 |

Разработка рациональной технологии производства многокомпонентных зерновых хлопьев с повышенным выходом и пищевой ценностью

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Жирнова Елена Владимировна

РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ЗЕРНОВЫХ ХЛОПЬЕВ С ПОВЫШЕННЫМ ВЫХОДОМ И ПИЩЕВОЙ ЦЕННОСТЬЮ

Специальность 05.18.01 - Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных культур, плодоовощной продукции и виноградарства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва – 2010

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет пищевых производств»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Мельников Евгений Михайлович
Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор Иунихина Вера Сергеевна Доктор технических наук, профессор Черных Валерий Яковлевич
Ведущая организация: Государственное научное учреждение «Всероссийский научно – исследовательский институт зерна и продуктов его переработки»

Защита состоится «16» декабря 2010 г. в ______ часов в аудитории_____ на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций

Д 212.148.03 при ГОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» по адресу: 125080, г. Москва, Волоколамское шоссе, 11.

Просим вас принять участие в заседании Совета или прислать отзыв в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, по вышеуказанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО МГУПП.

Автореферат разослан «15» ноября 2010 г.

Ученый секретарь Совета

к.т.н., доц. Белявская И.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время все более популярными становятся зерновые продукты быстрого приготовления, такие как овсяные хлопья «Геркулес» и «Экстра». Подобные продукты начали вырабатывать из крупы других культур: пшеницы, ячменя, пшена и т.д.

Как правило, многие виды крупы, из которых вырабатывают хлопья, имеют низкий выход и пищевую ценность. В процессе шелушения и шлифования зерна удаляется значительная часть белка, витаминов, минеральных веществ, пищевых волокон и т.д. Например, содержание в ячмене 14,5 г белка в 100 г зерна, а в полученной из него перловой крупе при выходе 45% белка остается 9,3 г в 100 г крупы, что составляет около 30% использования белка от его содержания в зерне.

Выработка многокомпонентных зерновых хлопьев из различных видов зернового сырья весьма эффективна. Она позволяет использовать широкий круг сырьевых ресурсов, производить продукты с лучшими потребительскими достоинствами и более высокой пищевой ценностью. Кроме того, в смеси можно использовать и менее традиционные для изделий виды сырья (рожь, горох и другие).



Цель и задачи исследования. Целью исследования явилось: разработать рациональную технологию производства быстроразваривающихся многокомпонентных зерновых хлопьев.

Для осуществления данной цели поставлены следующие задачи:

- разработать рациональную технологию зерновых хлопьев из смеси пшеницы, ржи и ячменя с увеличенным выходом, повышенной пищевой ценностью и потребительскими достоинствами;

- Исследовать основные технологические операции, определить оптимальные режимы гидротермической обработки, шелушения и плющения зерна;

- Определить влияние гидротермической обработки на гранулометрический состав и прочность хлопьев;

- Изучить основные факторы гидротермической обработки на эффективность технологического процесса;

- Определить параметры обработки зерна с учетом изменения реологических свойств зерна в процессе подготовки к плющению в хлопья;

- Определить основные технологические и биохимические показатели полученных продуктов;

- Изучить влияние основных технологических операций на микробиологическую обсемененность готовой продукции.

Научная новизна. Обоснована и разработана технология совместной переработки зерна трех культур (пшеницы, ржи и ячменя), предусматривающая выработку многокомпонентных хлопьев с повышенным выходом и пищевой ценностью.

Выявлены основные закономерности, определены параметры гидротермической обработки смеси зерна в зависимости от направлений ее дальнейшего использования.

Научно обоснованы и разработаны технологические схемы и параметры выработки продуктов быстрого приготовления, как из смеси зерна трех культур: пшеницы, ржи и ячменя – основная смесь, так и с дополнительными компонентами.

На основе анализа строения ядра и свойств анатомических частей зерновок пшеницы, ржи и ячменя показано, что операции гидротермической обработки смеси зерна этих культур (степень увлажнения, длительность отволаживания, пропаривания) при определенных параметрах обеспечивают избирательное отделение плодовых и семенных оболочек с сохранением части алейронового слоя, что повышает выход до 90 % от массы смеси зерна и является основой высокого содержания питательных и биологически активных веществ в крупе – полуфабрикате.

Снижение потерь макро - и микронутриентов объясняется, в том числе, исключительно низкой дробимостью ядра, что обеспечивает в процессе шелушения зерна более равномерное отделение плодовых и семенных оболочек практически без потерь эндосперма.

Экспериментально показано, влияние гидротермической обработки зерна на перенос минеральных веществ в слоях зерновки.

Исследованы реологические свойства крупы - полуфабриката, направляемого на плющение, выработанной из многокомпонентной смеси зерна, подготовленной при различных параметрах операций применяемой технологии.

Показано влияние различных технологических операций на микробиологическую обсемененность смеси зерна из пшеницы, ржи и ячменя. Установлено, что после соответствующей гидротермической обработки количество микроорганизмов на поверхности крупы-полуфабриката резко снижается.

Практическая значимость. На основании экспериментальных исследований предложена рациональная технология производства многокомпонентных зерновых продуктов из смеси трех культур: пшеницы, ржи и ячменя, с повышенным выходом (до 90% в расчете на очищенное зерно) и пищевой ценностью, установлено, что многокомпонентные хлопья с таким выходом имеют лучшие технологические и потребительские характеристики.

На основании проведенных исследований разработаны технологические схемы, рекомендованы параметры операций, позволяющие получать многокомпонентные хлопья с введением к основной смеси (пшеница, рожь ячмень), дополнительных компонентов (гречневый продел, горох, овес и т.д.), тем самым повышая биологическую ценность готовой продукции.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на Российских и международных конференциях и симпозиумах: Научно-практическая конференция «Технология крупяных продуктов вчера, сегодня, завтра» / «Московский государственный университет пищевых производств», 18-20 декабря 2007г; VI Международная научная конференция студентов и аспирантов «Техника и технологии пищевых производств» / « Могилевский государственный университет продовольствия», 24-25 апреля 2008 г.; VI Научно – техническая конференция с международным участием «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства их реализации: эффективное использование ресурсов отрасли» / «Московский государственный университет пищевых производств», 18-19 ноября 2008г.; V всероссийская научно-практическая конференция «Качество продукции, технологий и образования» / «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», 13-14 апреля 2010 г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, которые отражают её основное содержание.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, вывода, списка использованных источников и приложений. Диссертационный материал изложен на страницах основного текста, включает 37 рисунков и 28 таблиц. Список литературы состоит из 102 источников российских и зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В обзоре литературы рассмотрен химический состав и биологическая ценность зерна трех культур: ячменя, пшеницы, ржи и продуктов их переработки. Проведен анализ существующих технологий переработки и ассортимента продуктов, вырабатываемых из зерна выше указанных культур. Рассмотрены принципиальные методы гидротермической обработки (ГТО) зерна.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Материалы и методы исследования

Исследования проводились в лабораториях кафедр «Технология переработки зерна», «Биотехнология» ГОУВПО «Московский государственный университет пищевых производств», испытательной производственной лаборатории ОАО «Московский комбинат хлебопродуктов», в опытно – производственном цехе ОАО "Мельничный комбинат в Сокольниках", микробиологической лаборатории ФГУ «Ростест - Москва».

При проведении исследований использовались образцы рядового зерна ячменя, пшеницы, ржи урожаев 2007, 2008, 2009 г.г.

Технический, химический, микробиологический анализ зерна, выработанных хлопьев проводили по методам, предусмотренным действующими на момент проведения исследования ГОСТами.

Крошимость многокомпонентных хлопьев определяли по методике используемой на кафедре «Технология переработки зерна» ГОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств»

2.2. Результаты и их обсуждение.

Как уже было отмечено, актуальными проблемами пищевой промышленности в настоящее время являются: удовлетворение потребности населения в продуктах питания; улучшения их качества; повышения пищевой ценности; разработка новых видов изделий повышенной биологической ценности, сбалансированных по содержанию аминокислот, витаминов пищевых волокон, минеральных и биологически активных веществ. Решение этих проблем возможно на основе комплексного и рационального использования традиционного сырья.

Одним из способов решения поставленных задач является создание многокомпонентных продуктов.

2.2.1. Изучение влияния различных этапов подготовки зерна к плющению.

В ходе исследований был дан сравнительный анализ поведения зерна ячменя, пшеницы и ржи как по отдельности, так и при совместной подготовке этих культур к плющению.

Изучено влияние длительности шелушения на изменение массы ячменя, пшеницы и ржи при различных параметрах подготовки зерна. Установлено, что при увлажнении, отволаживании и пропаривании изменение массы зерна различных культур в единицу времени, кроме нешелушеного зерна ячменя, достаточно близко. Показана целесообразность предварительного шелушения ячменя с отделением от 5% до 10% цветковых пленок. Пшеницу, рожь и шелушенный ячмень (до выхода 95%) можно шелушить в смеси.

Рисунок № 1

Изменение массы зерна в зависимости от длительности шелушения

При производстве многокомпонентных хлопьев из основной смеси необходимо учитывать реологические свойства каждого компонента.

Исследованы реологические свойства крупы, подготовленной к плющению. Установлено, что наибольшая деформация зерна ячменя, пшеницы и ржи наблюдается при увлажнении, отволаживании и пропаривании. Кроме того, поведение зерна при такой обработке достаточно близкое. Что позволяет совместно смесь зерна трех культур подвергать ГТО перед плющением (Рис. 2).

Рисунок № 2

Зависимость толщины зерна от оказываемой на него силовой нагрузки

Определены коэффициенты восстановления для трех культур, характеризующие увеличение толщины, после снятия нагрузки. Было выявлено, что с увеличением влажности, коэффициент восстановления уменьшается, но не значительно. Коэффициент восстановления для пшеницы близок к значению 1,4, для ячменя - 1,5, для ржи - 1,3, что подтверждает близкие реологические свойства компонентов подвергнутых ГТО.





Ячмень, пшеницу, рожь, а также смесь этих культур, подготовили к плющению одинаковым способом. Затем определяли гранулометрический состав полученных хлопьев. На рисунке 3 показано, что есть различие между культурами и их смесью в количестве крупной фракции хлопьев (сход с сита 4,5мм), что обусловливается в первую очередь размерами зерна. При этом наблюдается одинаковое количество мучки и крошки (проход сита 3мм). При искусственном разрушении хлопьев оказалось, что их прочностные свойства практически одинаковы, а фракционный их состав меняется не существенно.

Рисунок 3

Гранулометрический состав хлопьев из ячменя, пшеницы, ржи, а также их смеси, полученных при одинаковой обработке зерна

На основании выше представленных данных была предложена технологическая схема получения многокомпонентных зерновых хлопьев с повышенным выходом и пищевой ценностью.

Технологическая схема, представленная на рисунке 4, позволяет получать многокомпонентные хлопья с выходом до 90%.

Рисунок 4.

Схема технологии выработки многокомпонентных зерновых хлопьев

Технологический процесс производства многокомпонентных зерновых хлопьев включает очистку компонентов смеси (ячменя, пшеницы и ржи) от примесей, предварительное подшелушивание ячменя, смешивание компонентов смеси, увлажнение, отволаживание, пропаривание, подсушивание, охлаждение, шелушение смеси зерна до заданного выхода, возможную повторную обработку крупы с последующим её плющением в хлопья.

2.2.2. Влияние гидротермической обработки зерна на показатели качества многокомпонентных хлопьев.

Установлено, что многокомпонентную зерновую смесь следует увлажнять до влажности 20 - 25%, а отволаживание вести в течение 10 – 12 часов.

Выявлено, что режимы пропаривания оказывают значительное влияние на гранулометрический состав хлопьев. Снижение давления пара (до 0,1 МПа) при длительности пропаривания 5 минут приводит к существенному увеличению доли крупной фракции хлопьев.

Выбор режимов увлажнения и отволаживания многокомпонентной смеси зерна при её подготовке к плющению проведен с помощью полного факторного эксперимента ПФЭ -23. Степень предварительно увлажнения варьировалась в диапазоне 20 и 25% (Х1), длительность отволаживания – 4 – 16 часов (Х2), пропаривание в течение 5 минут при давлении пара 0,1 - 0,2 МПа (Х3). Оптимизацию процесса вели по выходу крупной фракции многокомпонентных хлопьев – схода с сита 4,5мм (Y1). На основании полученных данных было рассчитано следующие уравнение регрессии:

Y = 71,65 – 6,78*X1 - 5,23 *X2 - 1,61*X3 -5,39* X1*X2 + 2,99*X1*X3 -4,11*Х2*X3 -5,28*X1*X2*X3

Коэффициенты уравнения при факторах оптимизации значимы. На выход крупной фракции многокомпонентных хлопьев влияют все три параметра, но пропаривание в меньшей степени. Из полученного уравнения регрессии следует, что повышение параметров ГТО приводит к уменьшению выхода крупной фракции многокомпонентных хлопьев.

При выработке многокомпонентных хлопьев рекомендуется смесь зерна, очищенную от примесей, доводить до влажности не более 20 % и отволаживать в течение 16 часов, пропаривать при давлении пара 0,1 МПа в течение 5 мин. Пропаренное зерно подсушивать до влажности 20 %, охлаждать, шелушить, на заключительном этапе из полученных хлопьев удалять крошку и мучку, хлопья подсушивать до влажности 12-14 %, обеспечивающей стабильный процесс хранения.

Установлено, что темперирование в течение 1 часа 30 мин и дополнительное увлажнение зерна на 2% с повторным отволаживанием в течение 30 минут положительно влияет на выход крупной фракции многокомпонентных хлопьев.

Дополнительное увлажнение зерна с повторным отволаживанием увеличивает стойкость многокомпонентных хлопьев к разрушению (Рис. 5).

Рисунок 5

Влияние процесса темперирования и дополнительного увлажнения с повторным отволаживанием на выход крупной фракции и стойкость многокомпонентных хлопьев к разрушению

2.2.3. Влияние выхода крупы на гранулометрический состав и прочность многокомпонентных хлопьев

С целью возможного повышения эффективности процесса производства подготовленную смесь шелушили до выхода 90%, 85%, 80%. Установлено, что с уменьшением выхода ядра в хлопьях увеличивается количество крошки и мучки, снижается прочность, а также снижается пищевая ценность. Таким образом, выход хлопьев 90% обоснован минимальным содержанием в продукте крошки и мучки, меньшей крошимостью, большим содержанием крупной фракции (Рис.6).

Так же было установлено, что шелушение многокомпонентной смеси перед ГТО негативно влияет на качество хлопьев. При механических воздействиях хлопья в большей степени разрушаются, поэтому следует подготавливать зерно без предварительного шелушения (кроме ячменя).

Рисунок 6

Многокомпонентные хлопья

2.2.4.Физико и биохимические свойства многокомпонентных зерновых хлопьев.

Пища является единственным источником энергии и строительного материала для формирования сложных структур организма. В связи с этим питание является одним из важнейших факторов, определяющих здоровье населения. Пища для человека служит источником белков, жиров, углеводов, витаминов, минеральных веществ, пищевых волокон. Особую роль в организме играют незаменимые пищевые вещества, которые не синтезируются в организме человека и должны обязательно поступать с продуктами питания.

Как известно, содержание массовой доли минеральных веществ и их распределение по слоям в зерновке любой культуры неодинаково. Рассмотрена вероятность переноса минеральных веществ внутри зерновки под действием ГТО. Образцы трех зерновых культур - ячменя, ржи, пшеницы были подготовлены тремя способами:

  1. Пропарены при давлении 0,15 МПа в течение 5 мин;
  2. Увлажнены до влажности 25%; длительность отволаживания в течение 16 часов; пропарены при давлении 0,15 МПа в течение 5 мин;
  3. Увлажнены до влажности 25%; длительность отволаживания в течение 16 часов.

Подготовленное зерно пшеницы, ржи и ячменя подвергали шелушению с контролем снятия массы зерновки в интервале до 10%, от 10% до 20%, от 20% до 30%. Затем определялась зольность. Результаты представлены на рисунке 7.

Как показали полученные результаты существенных различий в содержании и изменении массовой доли минеральных веществ не замечено. Но во всех случаях подготовки для всех видов зерна можно отметить некоторое снижение зольности в наружных слоях оболочек (пленок), хотя заметного переноса этих веществ в эндосперм практически не отмечено. Содержание минеральных веществ в крупе – полуфабрикате с выходом 70 % практически одинаково для всех случаев подготовки зерна к плющению.

Рисунок 7.



Pages:   || 2 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.