Россия
Красноярск, Россия
Красноярск, Красноярский край, Россия
Красноярский край, Россия
Цель исследования – разработка технологии и оборудования для производства зернового хлеба. Рассмотрены возможности применения в качестве сырья шелушенного биоактивированного зерна пшеницы и ячменя в пропорции 1 : 1 при производстве зернового хлеба. Выполнение рабочей операции шелушение зерна пшеницы и ячменя позволяет произвести 100 % очистку зерна от пыли и минеральных примесей, а также удалить семенную и плодовую оболочки, которые состоят из чистого кремния, который не имеет никакой пищевой ценности для организма человека. Для разработки нового оборудования шелушения зерна пшеницы и ячменя были проведены патентные исследования, разработана научно-техническая документация и получен патент на изобретение. Для биоактивации зерна пшеницы и ячменя произведена его выдержка в 1,8 % водно-спиртовом экстракте порошка пантов оленей северных при температуре 23,5–24,5 °С, что позволяет в течение 14–16 ч произвести набухание зерновой смеси и осуществить ее прорастание до размера ростков 0,5–0,6 мм. Измельчение биоактивированной зерновой смеси необходимо производить до диаметра измельченных частиц зерна 2–3 мм. В процессе отработки технологического процесса производства зернового хлеба подобран количественный состав рецептурных компонентов: питьевая вода, раствор пищевой поваренной соли, растительное масло, измельченная зерновая масса, суспензия прессованных хлебопекарных дрожжей и мука пшеничная первого сорта. Разработанный технологический процесс производства пшенично-ячменного зернового хлеба предусматривает подготовку сырья и загрузку в дежу тестомесильной машины, где происходит смешивание компонентов рецептуры и замес теста, затем замешенное тесто направляется на брожение, деление на куски, формование, расстойку и выпечку. На основании проведенных исследований была разработана технология и оборудование для производства пшенично-ячменного зернового хлеба, получены изобретения РФ на способ производства зернового хлеба и технологическое оборудование для шелушения зерна.
пшеница, ячмень, технология, зерновой хлеб, патенты, шелушение зерна, способ производства
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. Пат. 2783970 C1 Российская Федерация, МПК A21D 8/02, A21D 2/34. Способ производства зернового хлеба / Невзоров В.Н., Мацкевич И.В., Кох Ж.А., Мишин В.В.; заяв. Краснояр. гос. аграр. ун-т. № 2021126320: заявл. 06.09.2021; опубл. 22.11.2022.
2. Бутенко Л.И., Лигай Л.В. Исследования химического состава пророщенных семян гречихи, овса, ячменя и пшеницы // Фундаментальные исследования. 2013. № 4-5. С. 1128–1133.
3. ГОСТР 15.011-2022. Система разработки и постановки продукции на производство. Патентные исследования. Содержание и порядок проведения. М., 2022. 15 с.
4. Научно-техническое обеспечение технологий переработки семян зерновых культур в пищевые продукты / И.В. Мацкевич [и др.] // Парадигма устойчивого развития агропромышленного комплекса в условиях современных реалий: мат-лы междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 70-летию создания ФГБОУ ВО Красноярский ГАУ (Красноярск, 24–26 мая 2022 г.). Красноярск, 2022. С. 294–300.
5. Пат. 2778990 C1 Российская Федерация, МПК B02B 3/00. Шелушитель для зерна / Невзоров В.Н., Тепляшин В.Н., Мацкевич И.В. [и др.]; заяв. Краснояр. гос. аграр. ун-т. № 2021115353; заявл. 26.05.2021; опубл. 29.08.2022.
6. ГОСТ 32677-2014. Изделия хлебобулочные. Термины и определения. М.: Стандартинформ, 2019. 17 с.
