способ экструзии зернового крахмалосодержащего сырья

Формула изобретения

Способ экструзии зернового крахмалосодержащего сырья, предусматривающий его загрузку в питатель экструдера, сжатие, гомогенизацию и вспучивание экструдата, отличающийся тем, что одновременно с крахмалосодержащим сырьем в питатель подают углекислый газ в твердой фазе в количестве 4 - 6% к массе сырья.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой и зерноперерабатывающей промышленности, а именно к способам экструзии крахмалсодержащего сырья.

Известен способ экструзии [1], включающий загрузку сырья, его сжатие, гомогенизацию и расширение.

При загрузке изменений в продукте не наблюдается. По мере перемещения продукта в рабочей камере экструдера увеличивается степень сжатия; продукт, уплотняясь, прогревается за счет сил трения частиц о поверхность рабочих органов и деформации сдвига в самом продукте, а также за счет дополнительного подвода тепла. При гомогенизации продукт приобретает вязко текучее состояние, которое приводит к структурным преобразованиям белков, крахмала и клетчатки. Давление достигает 1610⁵ Па, а температура 130-200^oC. При таких условиях вода находится в жидком состоянии. При расширении и переходе продукта в условия атмосферного давления аккумулированная им энергия и энергия перехода воды в пар за время 110^-4 с производит работу и приводит к разрыву клеточных стенок биополимеров, деструкции белков и углеводов, формированию альвеолярной структуры продукта, что повышает усвояемость питательных веществ организмом человека и животных.

Недостатком данного способа экструзии является то, что при применении данного способа экструзии крахмалосодержащего сырья с большим содержанием балластных веществ (отрубей, сухой свекловичной стружки, пивной дробины, клетчатки, жира, белка и т.д.) [2, 3] экструдаты имеют низкую степень вспучивания и низкий индекс расширения, прямо пропорционально связанный со степенью вспучивания. Это существенно снижает ассортимент вырабатываемых изделий. Экструзионные процессы связаны с большим расходом энергии.

Техническим результатом, получаемым от использования изобретения, является расширение ассортимента выпускаемой продукции, снижение энергоемкости процесса экструзии зернового крахмалосодержащего сырья.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе экструзии зернового крахмалосодержащего сырья, предусматривающем загрузку в питатель экструдера, сжатие, гомогенизацию сырья и вспучивание экструдата, одновременно с зерновым крахмалосодержащим сырьем в питатель подают углекислый газ в твердой фазе в количестве 4,0-6,0% к массе сырья.

Способ осуществляют следующим образом.

Подготовленное зерновое крахмалсодержащее сырье с массовой долей влаги 10-20% загружают в питатель экструдера. Одновременно в питатель подают гранулы углекислого газа в твердой фазе ("сухой лед") в количестве 4,0-6,0% от массы сырья.

На этапе сжатия углекислый газ под действием температуры переходит из твердой фазы в газовую фазу, расширяется и приводит к возрастанию давления, необходимого для преобразования структуры, уже на этапе сжатия, что сопровождается ростом температуры перерабатываемого сырья. Это позволяет осуществлять экструзию без дополнительного подвода тепла. Кроме того, наличие газовой фазы в экструдируемом продукте приводит к формированию пористой структуры уже на этапе гомогенизации с окончательным ее формированием на этапе расширения при переходе продукта в условия атмосферного давления. Экструдат, полученный предлагаемым способом, характеризуется большей степенью вспучивания, а сам процесс экструзии требует меньших затрат энергии.

Для всех примеров экструдирование производили вышеописанным способом на экструдере КМЗ-2У (производительностью 450 кг/ч) и для проверки на лабораторном одношнековом экструдере (производительностью 35 кг/ч). Сжатие, гомогенизацию и вспучивание производили автогенным способом. Результаты, полученные на лабораторном экструдере, аналогичны результатам, полученным на экструдере КМ3-2У. Для каждого конкретного примера - вид используемого зернового крахмалосодержащего сырья, массовая доля CO₂ (подаваемого в питатель экструдера), степень вспучивания экструдатов и энергоемкость процесса экструзии представлены в таблице.

Эксперимент подтвердил, что предлагаемый способ экструзии позволяет снизить энергоемкость экструдирования в 2-2,5 раза. При этом степень вспучивания экструдатов увеличивается в 1,5-2,7 раза.

Источники информации

1. Орлов А. И., Подгорнова Н.М. Производство комбикормов с применением экструзионной технологии. Обзорная информация, серия:Комбикормовая промышленность. - М.: ЦНИИТЭИ ВНПО "Зернопродукт", 1990, с. 2-5.

2. Богатырев А.Н., Юрьев В.П. Термопластическая экструзия: научные основы, технология, оборудование. - М.: Ступень, 1994, с. 83 и 84.

3. Comment tirer le meilleur Partide. / "extrusion // Ind. Alim. Et agr. - 1993, 110, N 4, с. 229-231.