Russian Federation
Krasnoyarsk, Russian Federation
Krasnoyarsk, Krasnoyarsk, Russian Federation
Krasnoyarsk, Russian Federation
The purpose of research is to develop technology and equipment for the production of grain bread. The possibilities of using hulled bioactivated grains of wheat and barley in a 1 : 1 ratio as raw materials in the production of grain bread are considered. The work operation of peeling wheat and barley grain allows for 100 % purification of the grain from dust and mineral impurities, as well as removing the seed and fruit shells, which consist of pure silicon, which has no nutritional value for the human body. To develop new equipment for peeling wheat and barley grain, patent research was carried out, scientific and technical documentation was developed and a patent for the invention was received. To bioactivate wheat and barley grain, it was kept in a 1.8 % aqueous-alcoholic extract of reindeer antler powder at a temperature of 23.5–24.5 °C, which allows the grain mixture to swell and germinate within 14–16 hours to a sprout size of 0.5–0.6 mm. Grinding of the bioactivated grain mixture must be carried out to a diameter of crushed grain particles of 2–3 mm. In the process of developing the technological process for the production of grain bread, the quantitative composition of the recipe components was selected: drinking water, a solution of table salt, vegetable oil, crushed grain mass, a suspension of pressed baker's yeast and first-grade wheat flour. The developed technological process for the production of wheat and barley grain bread involves the preparation of raw materials and loading into the bowl of a dough mixing machine, where the components of the recipe are mixed and the dough is kneaded, then the kneaded dough is sent for fermentation, divi-ding into pieces, molding, proofing and baking. Based on research, technology and equipment for the production of wheat and barley grain bread were developed, inventions of the Russian Federation were obtained for a method of producing grain bread and technological equipment for peeling grain.
wheat, barley, technology, grain bread, patents, grain peeling, production method
Введение. Современной актуальной задачей хлебопекарной промышленности является разработка новых технологий рационального использования сырьевых ресурсов для выпуска хлебобулочных изделийповышенной пищевой ценности, а также расширение ассортимента выпускаемой продукции.
Российская Федерация имеет многочисленные регионы со стратегической культурой питания из хлебобулочных изделий. Обширные зоны северных территорий и Арктики с компактным проживанием малочисленных коренных народов требуют производства новых продуктов питания с повышенной пищевой ценностью, обеспечивающих население высококачественными хлебобулочными изделиями. Большие расстояния доставки хлебопекарной муки в районы Севера и зоны Арктики приводят к тому, что мука под воздействием различных климатических условий доставки и хранения становятся опасным сырьем. В связи с чем большой интерес представляет производство и потребление зернового хлеба, так как для условий Севера и зоны Арктики наиболее рациональным является поставка семян зерновых культур в натуральном виде, ведь при правильном хранении семена сохраняют свои мукомольные качества в течение многих лет.
Для решения актуальных задач по обеспечению продовольственной безопасности Российской Федерации на кафедре «Технология, оборудование бродильных и пищевых производств» Красноярского государственного аграрного университета был разработан способ производства зернового хлеба [1].
Цель исследования – разработка технологии и оборудования производства зернового хлеба.
Задачи: разработка технологии и способа производства пшенично-ячменного зернового хлеба; разработка нового технологического оборудования для шелушения зерна пшеницы и ячменя; исследование и контроль качества пшенично-ячменного хлеба, произведенного по разработанной технологии с использованием нового технологического оборудования.
Объекты и методы. Объектом исследования является шелушенное зерно пшеницы и ячменя, из которого осуществлялось формирование состава зерновой массы в пропорции 1 : 1 с последующей промывкой шелушенного зерна и выдерживанием зерновой смеси в 1,8 % водно-спиртовом экстракте из порошка пантов оленей северных в течение 14–16 ч при температуре экстракта 23,5–24,5 °С с контролем прорастания ростков зерна пшеницы и ячменя не более 0,5–0,6 мм.
Известно, что пророщенное зерно пшеницы содержит большое количество полезных живому организму веществ: белки, углеводы, фосфор, калий, магний, марганец, кальций, цинк, железо, селен, медь, ванадий, витамины В1, В2, В3, В5, В6, В9, Е, F, биотин; а пророщенное зерно ячменя содержит: белки, углеводы, жиры, пищевые волокна, зола, витамины В1, В4, В6, В7, заменимые и незаменимые аминокислоты, стерины, лизин, ниацин, клетчатка, кремний, селен, алюминий, марганец и фосфор [2].
Водно-спиртовый экстракт из пантов оленей северных берется в пропорции 1,8 % и содержит белок коллаген, незаменимые аминокислоты, минеральные вещества, при этом в растворимое состояние переходят свободные жирные кислоты, ганглиозиды, лецитин, фосфолипиды, холестерин, стероиды, простагландины и липидные фракции, что позволяет при биоактивации зерна производить насыщение новыми биологически активными веществами.
Для проведения экспериментальных исследований измельчение зерновой массы производилось путем резания на специальном оборудовании типа диспергатор, в результате получали частицы зерен размером 2–3 мм. Разработка рецептуры производилась путем расчета количества и подбора компонентов для теста, в состав которого вошло следующее сырье: питьевая вода, раствор поваренной соли, масло растительное, суспензия прессованных хлебобулочных дрожжей и муки пшеничной первого сорта. Замес теста производился безопарным способом в тестомесильной машине в течение 8–9 мин, при этом выбраживание теста составляло 70–90, а расстойка теста – 30–35 мин. Выпечка пшенично-ячменного зернового хлеба осуществлялась при температуре 225–240 °С в течение 30–35 мин. После выпечки пшенично-ячменного зернового хлеба производился контроль компонентного состава.
Компонентный состав рецептуры пшенично-ячменного зернового хлеба определялся из пяти разработанных вариантов, выбор рецептур для составления нормативно-технической документации для подачи заявки на способ производства зернового хлеба производился на основе изменяющихся органолептических и физико-химических показателей.
Для обеспечения качества шелушения зерна пшеницы и ячменя, требуемого для производства зернового хлеба по разработанному способу, были выполнены патентные исследования согласно ГОСТР 15.011-2022 [3]. Определены аналог и прототип, которые были использованы для формирования нормативно технической документации при разработке новой технологической установки для шелушения семян зерновых культур.
Результаты и их обсуждение. По результатам выполненных научных и патентных исследований была разработана научно-техническая документация и подана заявка на защиту авторских прав. На новый способ производства зернового хлеба получен патент на изобретение РФ № 2783970 «Способ производства зернового хлеба».
Используя результаты проведенных исследований и запатентованных способов производства зернового хлеба, была разработана технологическая схема производства зернового хлеба с использованием биоактивированного зерна пшеницы и ячменя, которая приведена на рисунке 1.
Рис. 1. Технологическая схема производства зернового хлеба
с использованием шелушенного зерна пшеницы и ячменя
Анализ технологической схемы производства пшенично-ячменного зернового хлеба (см. рис. 1) показывает, что для производства качественного хлеба необходимо выполнить особые требования, предъявляемые к шелушенному зерну пшеницы и ячменя в виде возможности шелушения данных семян на одной единице оборудования [4].
По результатам выполненных научных и патентных исследований была разработана научно-техническая документация и получен патент на изобретение РФ № 2778990 «Шелушитель для зерна» [5]. Кинематическая схема шелушителя приведена на рисунке 2.
Рис. 2. Кинематическая схема устройства для шелушения зерна пшеницы и ячменя
Кинематическая схема включает корпус шелушителя 1 с установленным на нем бункером для зерна 2, привод 3 для перемешивающего устройства 4 и привод 5 для рабочего вала 6 с установленными на нем подвижными шелушителями 7, при этом подвижные шелушители взаимодействуют с неподвижными шелушителями 8, установленными на корпусе 1. В нижней части шелушителя зерна установлена система очистки шелушенного зерна от продуктов шелушения 9.
Установка работает следующим образом: семена зерновых культур, предназначенных для шелушения, загружаются в бункер 2, и включаются в работу приводы 3 и 5, после чего зерно поступает из бункера 2 на перемешивающее устройство 4, где происходит очистка зерна от сорных примесей, которые удаляются из корпуса 1 шелушителя, кроме того, перемешивающее устройство 4 регулирует объем подачи зерна на шелушение. Далее зерно поступает в технологический зазор между взаимодействующими подвижными шелушителями 7 и неподвижными шелушителями 8, очищается от поверхностных слоев. После шелушения зерна поступает в систему очистки 9, где происходит разделение шелушенной зерновой массы на продукты шелушения и очищенное шелушенное зерно.
По результатам проведенного анализа полученных образцов зернового хлеба определены основные органолептические и физико-химические показатели качества готовых изделий, которые представлены в таблице.
Органолептические и физико-химические показатели качества готовых изделий
|
Показатель |
Контрольный образец |
Образец 1 |
Образец 2 |
Образец 3 |
|
Органолептические показатели |
||||
|
Внешний вид: |
Правильная, соответствующая хлебной форме, в которой производилась выпечка без боковых выплывов |
|||
|
форма |
||||
|
поверхность |
Шероховатая, слегка бугристая, без крупных трещин и подрывов |
|||
|
цвет |
Равномерный, золотисто-коричневый, без подгорелости |
|||
|
Состояние мякиша |
Развитый, без пустот, без комочков и следов непромеса, пропеченный, не заминающийся |
|||
|
Вкус и запах |
Свойственный хлебу из пророщенного зерна пшеницы, специфический, без постороннего привкуса |
|||
|
Физико-химические показатели |
||||
|
Влажность, % |
46,0 |
46,8 |
47,0 |
47,5 |
|
Кислотность, град. |
4,5 |
3,6 |
3,6 |
3,6 |
|
Пористость, % |
66,0 |
71,5 |
72,2 |
72,8 |
|
Удельный объем, см3/100 г |
370,0 |
372,0 |
374,0 |
375,0 |
Анализ таблицы позволяет сделать вывод, что полученный пшенично-ячменный зерновой хлеб соответствует требованиям ГОСТ 32677-2014 «Изделия хлебобулочные. Термины и определения» [6].
Заключение
- В результате проведенных научных и экспериментальных исследований существующих технологий и рецептур производства зернового хлеба был разработан новый способ и предложены основные технологические параметры производства зернового хлеба на основе зерна пшеницы и ячменя, биоактивированного в 1,8 % водно-спиртового экстракта из порошка пантов оленей северных, результат подтверждается полученным патентом РФ № 2783970.
- Проведенные патентные исследования технологического оборудования для шелушения семян зерновых культур позволили разработать новую конструкцию шелушителя для зерна с коэффициентом шелушения 0,95, авторские права защищены патентом РФ № 2778990.
- Проведена оценка качества экспериментальных образцов пшенично-ячменного зернового хлеба, которая показала, что внешний вид, состояние мякиша, вкус и запах соответствуют зерновому хлебу, а анализ физико-химических показателей показал, что влажность экспериментальных образцов составила от 46,8 до 47,5 %, кислотность у всех образцов – 3,6 град., пористость – от 71,5 до 72,8 %, при этом удельный объем составил от 372,0 до 375,0 см3/100 г, что соответствует требованиям ГОСТ 32677-2014.
1. Pat. 2783970 C1 Rossiyskaya Federaciya, MPK A21D 8/02, A21D 2/34. Sposob proizvodstva zernovogo hleba / Nevzorov V.N., Mackevich I.V., Koh Zh.A., Mishin V.V.; zayav. Krasnoyar. gos. agrar. un-t. № 2021126320: zayavl. 06.09.2021; opubl. 22.11.2022.
2. Butenko L.I., Ligay L.V. Issledovaniya himicheskogo sostava proroschennyh semyan grechihi, ovsa, yachmenya i pshenicy // Fundamental'nye issledovaniya. 2013. № 4-5. S. 1128–1133.
3. GOSTR 15.011-2022. Sistema razrabotki i postanovki produkcii na proizvodstvo. Patentnye issledovaniya. Soderzhanie i poryadok provedeniya. M., 2022. 15 s.
4. Nauchno-tehnicheskoe obespechenie tehnologiy pererabotki semyan zernovyh kul'tur v pischevye produkty / I.V. Mackevich [i dr.] // Paradigma ustoychivogo razvitiya agropromyshlennogo kompleksa v usloviyah sovremennyh realiy: mat-ly mezhdunar. nauch.-prakt. konf., posvyasch. 70-letiyu sozdaniya FGBOU VO Krasnoyarskiy GAU (Krasnoyarsk, 24–26 maya 2022 g.). Krasnoyarsk, 2022. S. 294–300.
5. Pat. 2778990 C1 Rossiyskaya Federaciya, MPK B02B 3/00. Shelushitel' dlya zerna / Nevzorov V.N., Teplyashin V.N., Mackevich I.V. [i dr.]; zayav. Krasnoyar. gos. agrar. un-t. № 2021115353; zayavl. 26.05.2021; opubl. 29.08.2022.
6. GOST 32677-2014. Izdeliya hlebobulochnye. Terminy i opredeleniya. M.: Standartinform, 2019. 17 s.
