способ обработки смеси крупы с овощами

Формула изобретения

Способ обработки смеси крупы с овощами, характеризующийся тем, что эту смесь обрабатывают в СВЧ-поле с частотой 2450 МГц, со скоростью нагрева зерна 0,4-0,8°С/с, в течение 60-180 с до конечной температуры продукта 60-65°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к мукомольно-крупяной промышленности и может быть использовано при обработке круп, преимущественно многокомпонентных.

Сырьем для приготовления многокомпонентных круп служат такие зерновые культуры, как рис, гречиха, кукуруза, овес, просо, которые поражаются микроорганизмами еще в процессе созревания.

На начальных этапах развития зерно риса, гречихи и других культур поражается «полевыми грибами», бактериальной микрофлорой и в незначительном количестве дрожжами. На зерне можно обнаружить и актиномицеты. При хранении зерна риса, гречихи происходит перераспределение состава микрофлоры, обсеменяющей зерно, постепенно представители «полевых грибов» вытесняют «плесенями хранения».

«Плесени хранения», присутствующие на зерне, отрицательно воздействуют на его качество. Особенно быстро снижается прорастаемость зерна, увеличивается кислотность, может появиться затхлый и плесневый запах. По этой причине партия риса и гречихи может стать непригодной для производства круп.

Состав микрофлоры круп определяется составом микрофлоры перерабатываемого зерна. Изменения микрофлоры круп зависит от продолжительности и условий хранения. При хранении крупа подвергается таким же видам порчи, которые наблюдаются при хранении зерна. К тому же микробиологические процессы в крупе наступают быстрее и протекают интенсивнее, чем в зерне, так как крупа является более благоприятной и доступной средой для развития микроорганизмов. При выработке крупы обнажается эндосперм, богатый питательными веществами, что способствует активному развитию на зерне микроорганизмов.

Так на зерне овса влажностью 15% плесени хранения начинают активно развиваться через 150 суток, а на ядре овса с той же влажностью - через 60 суток, на зерне проса через два месяца, на зерне пшеницы - через один месяц хранения в одинаковых условиях.

Обсемененность круп микроорганизмами составляет в среднем в рисе перловой, овсяной и кукурузной - десятки тысяч бактерий в 1 г; в ядрице, пшене - сотни тысяч, в ячневой - около миллиона бактерий.

Кроме того, при внесении дополнительного сырья (например, овощного сырья) в крупы увеличивается ее обсемененность микроорганизмами. Но, с другой стороны, использование дополнительного сырья повышает пищевую ценность крупы, улучшает ее потребительские достоинства.

Поскольку поступающее на зерноперерабатывающие заводы количество партий зерна, зараженного инфекцией, увеличивается, в связи с этим особую актуальность приобретают технологические мероприятия, направленные на снижение количества нежелательных микроорганизмов в пищевых производствах и сохранение качественных показателей зерна и продуктов его переработки.

Для обеззараживания зерна с целью снижения обсемененности риса и гречихи микроорганизмами, снижения потерь ценных веществ, улучшение потребительских свойств смеси круп с овощами применяют следующие методы.

Известен способ обработки продуктов, преимущественно овощей, пряно-ароматических растений, фруктов и ягод, включающий использование инфракрасного излучения при сушке продуктов. ИК-сушка сохраняет цвет, вкус, запах исходного сырья, не снижает пищевую ценность сушеных продуктов, позволяет снизить количество вредной для человеческого организма микрофлоры до допустимых пределов [1].

Однако малая глубина проникновения инфракрасного излучения в продукт затрудняет применение этого метода.

Известен способ обжаривания овощей, позволяющий получать продукты высокого качества с приятным вкусом, хорошими органолептическими свойствами и значительной пищевой ценностью [2].

Недостаток этого способа заключается в том, что обжаривание - это процесс термообработки овощей при достаточно высокой температуре, сопровождаемый выходом влаги и усадкой овощей. По мере усыхания уменьшается объем ткани, снижается ее эластичность, меняется упругость, а затем и жесткость обрабатываемого продукта. Ткань овощей заметно уплотняется, на поверхности образуется корочка, в которой происходят нежелательные физико-химические изменения.

Известен комбинированный способ переработки растительного сырья с применением микроволновой энергии и последующим его обжариванием. Энергию СВЧ-поля применяют для предварительной подсушки овощного сырья с последующим обжариванием его в масле до получения готового продукта. При этом весь процесс длится не более 6 минут, а получаемый готовый продукт обладает высоким качеством и пищевой ценностью [3].

Недостатком такого метода является то, что в результате предварительной СЧВ-обработки продукта необходимо еще достичь и оптимального содержания влаги в обрабатываемом сырье, что требует определенных временных затрат.

Наиболее близкий к заявленному способу является способ СВЧ-переработки зерна. Данный способ включает обработку комбикорма СВЧ-полем с частотой колебаний 2400 МГц при мощности воздействия 6,5 кВт в течение 20 секунд. Способ позволяет обеспечить питательную ценность комбикорма [4].

Недостаток указанного способа заключается в том, что он не оказывает существенного влияния на обеззараживание зерна от вредной микрофлоры, что очень важно при приготовлении высококачественной смеси крупы с овощами.

В основу изобретения положена техническая задача - устранение этого недостатка, а именно получение экологически чистой продукции за счет повышения обеззараживания смеси крупы с овощами и сохранение ее питательных веществ и потребительских свойств, а также одновременное снижение энергозатрат и материалоемкости.

Данная задача решается тем, что в способе обработки смеси крупы с овощами согласно изобретению, смесь крупы с овощами обрабатывают в СВЧ-поле с частотой 2450 МГц, со скоростью нагрева зерна 0,4-0,8°С/сек, в течение 60-180 секунд до конечной температуры продукта 60-65°С.

Отличительная особенность способа заключается в том, что обработку смеси крупы с овощами ведут при определенной частоте электромагнитного поля, значение которой составляет 2450 МГц, так как эта частота обеспечивает быстрый нагрев продукта. Воздействие этой частотой должно происходить при указанной мощности электромагнитного поля до температуры продукта 60-65°С, так как только в этих условиях наблюдается максимальный эффект обеззараживания от вредной для человеческого организма микрофлоры.

Все это в комплексе гарантирует не только снижение обсемененности микроорганизмами смеси купы с овощами, сохранение ее питательных веществ, потребительских свойств, но и получение экологически чистого готового продукта.

Преимуществом использования СВЧ-энергии является возможность осуществлять процессы избирательного (локального) нагрева отдельных зон (включений) продукта, отличающихся диэлектрическими характеристиками. Такие включения, имеющие значения коэффициента поглощения выше, чем остальная среда, будут избирательно нагреваться с более высокой скоростью независимо от места их расположения по всему объему продукта. Эта особенность СВЧ-энергии используется для целей пастеризации и стерилизации. Стерилизующий эффект СВЧ-нагрева с учетом избирательности наиболее эффективен не на отдельные микроорганизмы, а на их колонии. Летальное действие тепла на микроорганизмы достигается в широком диапазоне температур. Летальность существенно выше при высоких температурах. СВЧ-установки позволяют за короткий промежуток времени достигнуть высокого уровня температуры [5].

В результате воздействия электромагнитного поля СВЧ наблюдается изменение физико-химических свойств: снижается общая кислотность смеси крупы с овощами, улучшается показатель перекисного числа жира, это свидетельствует о том, что режимы СВЧ-обеззараживания улучшают технологические и потребительские свойства смеси.

Изобретение поясняется иллюстрацией, где дана блок-схема способа обработки смеси крупы с овощами в упрощенной форме; табл.1 - таблица режимов обработки смеси крупы риса с овощами и смеси крупы гречихи с овощами; табл.2 - таблица влияния СВЧ-энергии на фитопатогенный комплекс смеси крупы риса с овощами; табл.3 - таблица влияния СВЧ-энергии на фитопатогенный комплекс смеси крупы гречихи с овощами; табл.4 - таблица влияния СВЧ-энергии потребительские свойства смеси крупы риса с овощами; табл.5 - таблица влияния СВЧ-энергии потребительские свойства смеси крупы гречихи с овощами.

Способ осуществляют следующим образом. Крупы смешивают с дополнительным сырьем (овощами) в условиях предприятия изготовителя и упаковывают в специальные герметичные пакеты.

Далее для снижения обсемененности круп микроорганизмами, сохранения питательных веществ и потребительских свойств смеси крупы с овощами, получения экологически чистого продукта используют СВЧ-обработку. Для этого смесь крупы с овощами помещают в электромагнитное поле высокой частоты и обрабатывают на заданных режимах в соответствии с выбранным планом эксперимента (см.чертеж).

Согласно основной идее термического обеззараживания необходимо продукт нагреть на допустимую температуру за определенное время. Для этого использовался высокочастотный генератор ВЧД 2,5/81 МГц либо микроволновая печь (СВЧ-печь). Для достижения заданной температуры использовали сочетание экспозиции и мощности воздействия электромагнитного поля. В результате показатели температуры нагрева крупы варьировались от 30°С до 98°С. Мощность воздействия электромагнитного поля подбиралась в соответствии с температурой нагрева и определялась межэлектродным расстоянием. Время тепловой обработки (экспозиция обработки) изменялось в пределах 60-180 секунд.

После выхода из ВЧ (СВЧ) камеры у смеси крупы с овощами измеряли температуру нагрева. Из обработанных образцов смеси отбирались навески для определения обеззараживающих режимов на питательных средах в чашках Петри. На седьмые сутки исследовали фитопатогенный комплекс смеси крупы с овощами. Кроме этого определяли потребительские свойства смеси крупы с овощами.

После обработки смеси крупы с овощами СВЧ-энергией идет стандартная схема обработки (приготовления) смеси, а именно проводится варка смеси крупы риса с овощами или смеси крупы гречихи с овощами в течение определенного времени, указанного на упаковке продукта изготовителем. После этого продукт готов к употреблению.

В табл.1 представлены режимы обработки многокомпонентных круп, преимущественно смесей крупы риса с овощами и крупы гречихи с овощами. Учитывая, что изучали два фактора (m=2), влияющих на обработку выбрали план активного планирования эксперимента Кона-2. Входными параметрами были: экспозиция обработки ( , сек) и скорость нагрева (V_t, °С/с). Входные параметры варьировались на 3-х уровнях: минимум, среднее, максимум. Экспозиция обработки была равна 60; 120 и 180 сек, а скорость нагрева составляла 0,4; 0,6 и 0,8°С/с.

Принятый план активного планирования эксперимента позволил получить влияние 2-х факторов на обеззараживание смеси крупы с овощами при 10 вариантах опыта (в т.ч. один вариант использовался в качестве - контроля). Эксперимент проводили в 3-кратной повторности.

В табл.2 представлены результаты влияния СВЧ-энергии на фитопатогенный комплекс смеси крупы риса с овощами. В табл.3 представлены результаты влияния СВЧ-энергии на фитопатогенный комплекс смеси крупы гречихи с овощами.

В ходе анализа фитопатогенного комплекса смеси крупы риса с овощами и смечи крупы гречихи с овощами, был установлен ее основной видовой состав. Наиболее часто встречались грибы родов: Aspergillus, Altemaria, Penicillium, Bacillus, Mucor.

При кратковременном воздействие СВЧ-поля споры грибов рода Altemaria теряют способность к прорастанию, количество пораженных зерен уменьшается в два раза уже при нагреве до 30°С. Зараженность снижается до нуля при показателях скорости нагрева свыше 0,6°С/с и экспозиции - более 120 сек. В целом наблюдается устойчивый обеззараживающий эффект по этому виду полевой инфекции при воздействии на нее СВЧ-поля.

Группа плесневых грибов представлена грибами родов Aspergillus, Penicillium. При экспозиции 120 сек и скорости нагрева 0,6-0,8°С/с зараженность грибами рода Penicillium снижается с 30 до 4%, а при экспозиции 180 сек и скорости нагрева 0,8°С/с наступает полное обеззараживание по этому виду. Зараженность многокомпонентных круп грибами рода Aspergillus исчезает при условии, что скорость нагрева составляет 0,6-0,8°С/с, а экспозиция обработки 120-180 сек.

В вариантах 1, 5, 7 и 9 Mucor элиминирован полностью, а в остальных вариантах наблюдается развитие мукоровых грибов. Область эффективных режимов находится в плоскости, в которой экспозиция обработки составляет 120-180 сек, а скорость нагрева 0,6-0,8°С/с.

Нагрев многокомпонентных круп до температуры 38°С и выше снижает зараженность возбудителями рода Bacillus до безопасных пределов. При экспозиции обработки 120-180 сек и скорости нагрева 0,6-0,8°С/с инфекция уничтожается полностью.

При кратковременном воздействии СВЧ-поля происходит снижение эффективности обеззараживания многокомпонентных круп от дрожжей. Экспозиция обработки, равная 60-120 секунд и скорость нагрева - 0,4°С/с увеличивают зараженность дрожжами в семь раз. Зараженность дрожжами снижается до нуля при показателях скорости нагрева свыше 0,6°С/с и экспозиции - более 120 сек. В целом наблюдается устойчивый обеззараживающий эффект многокомпонентных круп при воздействии на них СВЧ-поля.

В табл.4 представлены результаты влияния СВЧ-энергии на потребительские свойства многокомпонентных круп, преимущественно смеси риса с овощами.

В табл.5 представлены результаты влияния СВЧ-энергии на потребительские свойства многокомпонентных круп, преимущественно смеси гречихи с овощами.

При длительном воздействии СВЧ-поля (экспозиция обработки - 180 секунд и скорость нагрева - 0,8°С/с) происходит не только снижение потребительских свойств, но ухудшение качества многокомпонентных круп. В этом случае крупа не пригодна к употреблению.

При остальных же значениях параметров режимов обработки качество многокомпонентных круп сохраняется: при скорости нагрева 0,4-0,8°С/с и экспозиции - 60-180 сек получаем крупу хорошего качества, а при значениях скорости нагрева 0,4-0,6°С/с и экспозиции - 60-180 сек получаем крупу отличного качества.

В целом наблюдается устойчивое сохранение потребительских достоинств многокомпонентных круп при воздействии на них СВЧ-поля.

Таким образом, используя сочетание различных параметров - экспозиции обработки и мощности воздействия электромагнитного поля, можно добиться как снижения обсемененности многокомпонентных круп, преимущественно в смеси с овощами, так и сохранение питательных веществ и потребительских свойств готовой продукции. Все это в комплексе снижает потери ценных веществ, способствует получению экологичных продуктов питания.

Промышленное применение

Предлагаемый способ может быть использован в мукомольно-крупяной промышленности, в хлебопечении, в кондитерском производстве. Отходы могут использоваться на корм животных.

Список использованных источников

1. Волончук С.К., Косторной В.Ф., Шорникова Л.П. Положительное влияние инфракрасного излучения на безопасность сушеных продуктов // 2000. - №10. - С.64.

2. Шиян Е.Е., Исмаилов Э.Ш., Ахмедов М.Э. Способы обжаривания овощного сырья и их интенсификация // Хранение и переработка сельхозсырья. 2000. - №9.

3. Шиян Е.Е., Исмаилов Э.Ш., Ахмедов М.Э. Интенсификация производства овощной продукции с использованием микроволновой энергии. Всеросс. науч.-практ. конфер. «Продовольственная безопасность как важный фактор национальной безопасности страны и роль информационно-консультационных служб АПК в ее обеспечении», г.Пенза. 2002.

4. Ленькова Т., Панькова П. Эффективность СЧВ-обработки зерна // Комбикорма. - 2002. - №4.

5. Бородин, И.Ф. Применение СВЧ-энергии в сельском хозяйстве / И.Ф.Бородин, Г.А.Шарков, А.Д.Горин. - М.: ВНИИТЭИАгропром, 1987. - 396 с.

Таблица 1 Режимы обработки многокомпонентных круп, преимущественно смеси крупы риса и крупы гречихи с овощами
№ варианта		Режимы							Температура продукта, °С
		Экспозиция обработки , сек			Скорость нагрева V t, °C/c
1 (опыт*)		180			0,8				98
2 (опыт)		180			0,4				45
3 (опыт)		60			0,8				47
4 (опыт)		60			0,4				30
5 (опыт)		120			0,8				70
6 (опыт)		120			0,4				34
7 (опыт)		180			0,6				65
8 (опыт)		60			0,6				38
9 (опыт)		120			0,6				62
10 (контроль**)		Контроль							20
Примечание: * Смесь крупы с овощами, которая подвергается обеззараживанию СВЧ-энергией ** Смесь крупы с овощами, которая не подвергается обеззараживанию СВЧ-энергией
Таблица 2 Влияние СВЧ-энергии на фитопатогенный комплекс смеси крупы риса с овощами
Объект исследования	Температура нагрева, °С		Зараженность, КОЕ/г ·103
			Aspergillus	Alternaria		Penicillium	Mucor	Basillus		Дрожжи
Смесь крупы риса с овощами	98		0	0		0	0	0		0
	45		9	9		16	4	10		0
	47		14	14		13	3	16		0
	30		11	14		22	11	42		43
	70		0	0		1	0	2		0
	34		15	14		21	18	22		42
	65		2	2		1	0	0		0
	38		18	18		21	11	10		5
	62		1	0		4	0	0		0
	20		39	27		30	1	25		6

Таблица 3 Влияние СВЧ-энергии на фитопатогенный комплекс смеси крупы гречихи с овощами
Объект исследования		Температура нагрева,°С		Зараженность, КОЕ/г ·10 3
				Aspergillus			Alternaria		Penicillium	Mucor		Basillus	Дрожжи
Смесь крупы гречихи с овощами		98		0			0		0	0		0	0
		45		8			8		15	3		9	0
		47		15			15		14	4		17	0
		30		11			13		21	10		42	44
		70		0			0		1	0		1	0
		34		15			13		20	17		21	40
		65		1			2		1	0		0	0
		38		18			18		21	11		10	5
		62		1			0		3	0		0	0
		20		38			28		31	1		24	5
Таблица 4 Влияние СВЧ-энергии на потребительские свойства смеси крупы риса с овощами
Объект исследования	Температура нагрева,°С		Потребительские свойства, баллы
			Цвет		Вкус	Запах		Консистенция		Итого	Характеристика
Смесь крупы риса с овощами	98		6		16,8	10,5		20		58*	Продукт неудовлетворительного качества
	45		10,2		27,2	20		20		82	продукт хорошего качества
	47		11,4		32	20		20		88
	30		14,4		33,6	18		20		91	продукт отличного качества
	70		10,5		31,2	19,5		20		86,2	продукт хорошего качества
	34		15		32,8	21,5		20		94,3	продукт отличного качества
	65		12,9		30,4	24		20		92,3
	38		13,8		32	22,5		20		93,3
	62		13,2		32	21		20		91,2
	20		15		40	25		20		100
* Примечание: не ниже 90 баллов - продукт отличного качества
80-89 баллов - продукт хорошего качества
60-79 баллов - продукт удовлетворительного качества
ниже 60 баллов - продукт неудовлетворительного качества

Таблица 5 Влияние СВЧ-энергии на потребительские свойства смеси крупы гречихи с овощами
Объект исследования	Температура нагрева, °С	Потребительские свойства, баллы
		Цвет	Вкус	Запах	Консистенция	Итого	Характеристика
Смесь крупы гречихи с овощами	98	7	15,8	11,5	20	59*	продукт неудовлетворительного качества
	45	10,6	27,4	20	20	84	продукт хорошего качества
	47	11,8	32,2	20	20	86
	30	14,4	33,2	18	20	92	продукт отличного качества
	70	10,3	31,0	19,6	20	86,6	продукт хорошего качества
	34	15,2	32,6	21,3	20	94,6	продукт отличного качества
	65	12,7	30,6	24,2	20	92,1
	38	13,6	32,4	22,2	20	93,1
	62	13,0	33	20	20	91,4
	20	15	40	25	20	100
* Примечание: не ниже 90 баллов - продукт отличного качества
80-89 баллов - продукт хорошего качества
60-79 баллов - продукт удовлетворительного качества
ниже 60 баллов - продукт неудовлетворительного качества