Комплексная технология переработки гречихи с утилизацией лузги

На правах рукописи

Чевокин Алексей Александрович

КОМПЛЕКСНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ ГРЕЧИХИ

С УТИЛИЗАЦИЕЙ ЛУЗГИ

Специальность 05.18.01 – «Технология обработки, хранения и

переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов,

плодоовощной продукции и виноградарства»

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва – 2008

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

кандидат технических наук, профессор

Доронин Алексей Федорович

Ведущая организация: Государственное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт зерна и продуктов его переработки»

Защита состоится «27» ноября 2008 г. в ________ часов в аудитории 229 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, д.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 «27» октября 2008 г.

Учёный секретарь Совета к.т.н. Белявская И.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Производство крупяных культур (просо, гречиха, рис) составляет в целом около 1,6 млн. т, а площадь - около 2,9 млн. га (4,8 % общих посевов зерновых культур). Наибольшую долю среди них по площади занимает гречиха.

Крупяные продукты занимают достойное место в рационе питания человека благодаря разнообразному ассортименту, доступности разным слоям потребителей, высокому качеству и пищевой ценности, безопасности, созданию на их базе продуктов с заданным составом и свойствами.

Среди крупяных культур гречиха занимает особое место. Благодаря высокой пищевой и биологической ценности, продукты, вырабатываемые из гречихи, широко используются не только в общественном, но и в детском и диетическом питании.

Наиболее широкое применение гречиха находит в виде крупы. В значительно меньшей степени используются продукты быстрого приготовления из гречихи – хлопья, а также мука. В нормативно-технических источниках отсутствуют указания по выработке таких продуктов, а в литературных источниках имеются противоречивые и недостаточно обоснованные рекомендации по производству и использованию гречневых хлопьев и муки.

Основными направлениями развития техники и технологии крупяного производства являются: рациональное использование потенциальных возможностей крупяного зерна; расширение ассортимента крупяных изделий, улучшение их качества и пищевой ценности; улучшение качества крупы традиционного ассортимента, повышение ее выхода; изучение свойств вторичных сырьевых ресурсов крупяного производства и способов их рационального применения и т.д.

Цель и задачи исследования

Целью настоящей работы является разработка комплексной технологии переработки гречихи с утилизацией лузги.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- обосновать и разработать способы выработки гречневых хлопьев, с возможностью их реализации на существующих гречезаводах;

- оценить влияние технологических этапов и режимов рекомендуемых способов на качество гречневых хлопьев;

- определить характер предлагаемых технологических решений на возможные биохимические изменения гречихи при ее подготовке к плющению, установить рациональные режимы технологического процесса;

- разработать способ производства муки из нешелушеных семян гречихи;

- изучить влияние способов гидротермической обработки гречихи на процесс выработки и качество муки гречневой;

- разработать рекомендации для реализации способа утилизации гречневой лузги.

Научная новизна

Обоснована и разработана комплексная технология переработки гречихи, защищенная рядом патентов и предусматривающая выработку традиционных продуктов - крупы, а также продуктов быстрого приготовления, муки и утилизацию лузги.

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

Научно обоснованы и разработаны технологические схемы и параметры выработки продуктов быстрого приготовления, как из семян гречихи, так и из крупы, в том числе с применением интенсивных методов энергоподвода (ИК-обработка, пропаривание), обеспечивающие повышение выхода, прочности, снижение длительности приготовления гречневых хлопьев.

С учетом анализа строения ядра и изменения структурно-механических свойств при гидротермической обработке гречихи, обоснована и разработана новая технология производства гречневой муки, позволяющая вырабатывать муку из целых семян гречихи без предварительного фракционирования и шелушения. На основании изучения влияния увлажнения и пропаривания гречихи перед помолом на общий выход и качество муки, обоснованы рекомендации по выбору основных режимов гидротермической обработки.

На основании теории послойного движения сыпучих материалов при сепарировании на ситах, разработан технологический прием стабилизации толщины слоя гречихи на сите при фракционировании за счет циркулирующего потока с целью повышения эффективности процесса калибрования.

В целях утилизации гречневой лузги, с учетом требований к размерным характеристикам органического наполнителя и его физико-химических свойств разработана технологическая последовательность подготовки плодовой оболочки гречихи к вводу в композиционные упаковочные материалы.

Практическая значимость

На основании проведенных исследований разработаны технологические схемы, рекомендованы параметры операций, позволяющие получать гречневые хлопья, как из целых семян гречихи, так и из крупы ядрицы.

Разработанная технология защищена Патентом РФ № 2324370 «Способ получения зерновых хлопьев».

Сформулированы основные рекомендации по ведению технологического процесса выработки гречневой муки. Показана возможность применения муки гречневой, полученной по разработанной технологии, в рецептуре хлеба из пшеничной муки высшего сорта.

Разработан способ фракционирования гречихи, повышающий эффективность высеивания мелких фракций гречихи, что позволяет повысить качество крупы в результате существенного снижения содержания в ней нешелушеных семян гречихи. Данный способ защищен Патентом РФ №2332863 «Способ получения гречневой крупы».

Показана возможность применения лузги гречневой в качестве наполнителя в композиционных упаковочных материалах. Разработаны исходные требования к отходам АПК как сырью для производства композиционных упаковочных материалов.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались на VIII-ой Всероссийской конференции молодых ученых с международным участием «Пищевые технологии» (Казань, 2007 г.); V-ой юбилейной школе-конференции с международным участием «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства их реализации» (Москва, 2007 г.); VI-ой Международной научной конференции студентов и аспирантов «Техника и технология пищевых производств» (Республика Беларусь, Могилев, 2008 г.).

Результаты работы демонстрировались в VIII Московском международном салоне инноваций и инвестиций (2008 г.) и на II Международной выставке и конгрессе «Перспективные технологии XXI века» (Москва, ВВЦ, 2008 г.)

Публикации

По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, которые отражают ее основное содержание.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка литературы, приложений. Список литературы включает 120 источников отечественных и зарубежных авторов. Работа изложена на 202 страницах машинописного текста, содержит 34 рисунка, 32 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В обзоре литературы приведена общая характеристика гречихи, ее ботаническая классификация и морфологические особенности, представлен химический состав гречихи. Проведен анализ существующей технологии переработки и ассортимента продуктов, вырабатываемых из гречихи. Рассмотрены принципиальные методы гидротермической обработки (ГТО) зерна.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Материалы и методы исследования

Исследования проводились в лабораториях кафедр «Технология переработки зерна», «Биохимия и зерноведение», «Технология хлебопекарного и макаронного производства», «Технологическое оборудование предприятий хлебопродуктов» Московского государственного университета пищевых производств, на кафедре «Технология упаковки и переработки ВМС» Московского государственного университета биотехнологии, а также в лабораториях ЗАО «Медицинские услуги».

При проведении исследований использовались образцы сортовой и рядовой гречихи четырех партий, показатели качества которых приведены в таблице 1.

Технический и химический анализ гречихи, выработанных хлопьев, муки, хлеба проводили по методам, предусмотренным действующими на момент проведения исследования ГОСТами.

Таблица 1

Показатели качества образцов гречихи

Наименование показателя	Показатели
Цвет, запах, вкус	Соответствующие здоровой, доброкачественной гречихе
Влажность, %	9,5 – 14,3
Зараженность вредителями	Не обнаружена
Содержание сорной примеси, %	0,5 - 1,0
Содержание зерновой примеси, %	0,2 - 0,9
Пленчатость, %	21,6 – 28,4
Содержание ядра, %	71,2 – 78,2

Количество водо- и солерастворимых фракций белка определяли по методу, основанному на взаимодействии белка с красителем пирогаллоловым красным; количество декстринов – по методике, разработанной М.П. Поповым и Шаненко Е.С.; крошимость гречневых хлопьев - по методике проф. Мельникова Е.М.; средний размер хлопьев определяли с помощью гранулометрического измерительного устройства ГИУ-2 и программного продукта для ЭВМ «Flour (v3._)»; удельный объем и пористость хлебобулочных изделий определяли по общепринятым методикам.

2.2. Результаты и их обсуждение

Процесс переработки гречихи в крупу изучался рядом исследователей. Проведены исследования химического состава гречихи, рекомендованы оптимальные режимы ее гидротермической обработки, обоснованы рациональные режимы шелушения гречихи и структура рабочих органов вальцедековых станков.

В последнее время существенно расширился ассортимент продуктов из гречихи, что определяет необходимость разработки комплексной технологии ее переработки, т.к. производство таких продуктов как хлопья и мука осуществляется на предприятиях малой мощности, сырьем для которых служат ядрица и продел, полученные на гречезаводах.

Была разработана технология комплексной переработки гречихи, которая схематично представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема комплексной технологии переработки гречихи

Представленная на рис. 1 схема комплексной технологии предполагает производство из гречихи традиционных продуктов – крупы, а также продуктов быстрого приготовления и муки. Приведенная схема позволяет применять специфические режимы и способы ГТО гречихи, целенаправленно меняя свойства сырья для более полного использования ресурсов зерна, повышая выход и качество конечных продуктов.

2.2.1. Повышение эффективности калибрования отдельных фракций гречихи

Одной из особенностей технологии производства гречневой крупы является раздельная переработка гречихи по фракциям. Тщательное сортирование гречихи на фракции вызывается необходимостью достижения наибольшего коэффициента шелушения при минимальном дроблении ядра и более полного отделения ядра от нешелушенного зерна. Для полного выделения более мелких семян гречихи на ситах должна быть обеспечена оптимальная высота слоя продукта. Известно, что при прочих равных условиях именно от высоты слоя продукта на сите зависит эффективность высеивания проходовой фракции.

Поэтому было предложено первую часть фракции гречихи, полученной после калибрования, направлять на шелушение, а вторую возвращать для повторного сортирования на ту же просеивающую машину. Проходя повторно через машину, вторая часть фракции дополнительно освобождается от мелких зерен. Изменяя соотношение потоков, направляемых на шелушение и повторное просеивание, устанавливается оптимальная нагрузка на просевающие машины.

В лабораторных условиях было установлено, что количество двух крупных фракций при фракционировании по существующей схеме составило
89,1 % и 85,9 % - при фракционировании гречихи по предлагаемой схеме (табл. 2).

Разработанный способ позволяет более эффективно высеять мелкие фракции гречихи. Количество дополнительно выделенных мелких семян составило 3,2 % по сравнению с традиционной схемой, а общий коэффициент недосева для фракций 4,4 / 4,2 и менее снижается на 18,6 %.

Таблица 2

Результаты фракционирования гречихи по существующей и разработанной схемам

Продукт	Существующая схема фракционирования		Предлагаемая схема фракционирования
	Содержание фракции, %	Коэффициент недосева, %	Содержание фракции, %	Коэффициент недосева, %
- / 5,0	39,2	Не определялся	37,7	Не определялся
5,0 / 4,4	49,9	Не определялся	48,2	Не определялся
4,4 / 4,2	4,8	13,1	6,1	6,6
4,2 / 4,0	2,6	28,2	2,6	17,5
4,0 / 3,8	2,7	1,9	3,3	0,5
3,8 / -	0,8	Не определялся	2,1	Не определялся