способ производства вспученного продукта из зерна вигны

Формула изобретения

Способ производства вспученного продукта из зерна вигны, включающий замачивание зерна, сушку зерна ИК-лучами, обработку его ИК-лучами, отличающийся тем, что замачивание зерна в воде осуществляют при температуре 18-20°C в течение 34 часов до достижения зерном влажности 35-37%, сушку зерна ИК-лучами проводят при длине волны 0,9-1,1 мкм и плотности лучистого потока 11-13 кВт/м² в течение 2,4-2,8 мин до влажности 28-30%, обработку зерна ИК-лучами осуществляют при длине волны 0,9-1,1 мкм и плотности лучистого потока 20-22 кВт/м² в течение 100-110 с до достижения зерном температуры 170-180°C.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к мукомольно-крупяной промышленности и, в частности, предназначено для производства нового крупяного продукта из зерна вигны.

Известен способ обработки зерна поджариванием, заключающийся в предварительном пропаривании его в шнековом пропаривателе до влажности 20-25% и последующем обжаривании в тонком слое (в одно зерно) в течение от 2 до 20 минут при высокой температуре от 150 до 250°C [1].

Недостатком данного способа является низкое качество готового продукта, а также невысокая технологичность процесса.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту является способ производства готового продукта, состоящий в следующем: зерно из бункера равномерно подается на транспортер, над которым установлен целый ряд горелок, в которых сжигается пропановый газ и поддерживается высокая температура. Нагретые до высоких температур горелки испускают инфракрасные лучи с длиной волны от 2 до 6 мкм. В результате облучения происходит быстрый внутренний нагрев зерна и повышается давление водяных паров, внутренняя влага в зерне как бы «закипает». Зерно размягчается, раздувается и трескается. Далее оно направляется в сушильную установку, а затем в охладитель, после чего на упаковку и хранение [2].

Недостатками данного способа являются: 1) низкое качество готового продукта, что обусловлено обработкой зерна в сухом состоянии, в результате чего происходит недостаточная деструкция структуры зерна; 2) пониженная биологическая ценность готового продукта, обусловленная тем, что данный способ обработки не приводит к снижению активности ингибиторов трипсина зерна, являющихся серьезным антипитательным фактором как кормового, так и продовольственного зерна; 3) высокая длина волны ИК-лучей, не позволяющая лучистому потоку проникать внутрь зерна.

Задачей изобретения является улучшение качества и повышение биологической ценности готового продукта.

Поставленная задача достигается тем, что при производстве продукта, готового к употреблению, включающем замачивание зерна вигны, его сушку и обработку ИК-лучами, отличием является то, что замачивание зерна в воде при температуре 18-20°C проводят в течение 34 часов до конечной влажности 35-37%, сушку зерна ИК-лучами осуществляют при длине волны 0,9-1,1 мкм и плотности лучистого потока 11-13 кВт/м² в течение 2,4-2,8 мин до влажности 28-30%, обработку зерна ИК-лучами проводят при длине волны 0,9-1,1 мкм и плотности лучистого потока 20-22 кВт/м² в течение 100-110 с до достижения зерном температуры 170-180°C.

Технический результат состоит в получении продукта, готового к употреблению, обладающего высокой пищевой и биологической ценностью; полученный продукт имеет улучшенное качество и лучше усваивается организмом человека.

Замачивание зерна в воде осуществляется воздушно-водяным способом, включающим смену воды, промывку зерна, аэрирование воздухом, подавление микрофлоры путем добавления хлорной извести. Замачивание в воде необходимо как для протекания в дальнейшем при ИК-обработке деструктивных процессов («вспучивания» зерна, декстринизации крахмала, деструкции белков) в зерне, так и для инактивации ингибиторов трипсина. При замачивании зерно наклевывается и происходит глубокая перестройка всего ферментного комплекса, сопровождающаяся полной инактивацией ингибиторов протеиназ.

Температура замачивания 18-20°C обусловлена хорошим впитыванием воды зернами вигны. При температуре менее 18°C зерно дольше впитывает воду. При температуре более 20°C требуются дополнительные затраты на подогрев воды, а также очень сильно развивается микрофлора на зерне.

Замачивание в течение 34 часов обеспечивает достижение зерном влажности 35-37%, а также инактивацию ингибиторов трипсина. При замачивании зерна менее 34 часов оно не достигает необходимой влажности 35%, ингибиторы трипсина частично сохраняют свою активность. При замачивании зерна более 34 часов оно переувлажняется и может начать прорастать.

Сушка зерна после его замачивания необходима для предотвращения слеживания зерна с высокой влажностью, а также для более равномерного размещения увлажненного зерна на ленте транспортера перед интенсивным ИК-нагревом, что, в свою очередь, предотвращает появление обгоревших зерен вигны.

Сушка зерна осуществляется ИК-лучами. При медленном ИК-нагреве зерна происходит его постепенная сушка. Влага, содержащаяся в зерне, удаляется из него, не нарушая структуры зерна. Скорость нагрева зависит от плотности падающего потока ИК-излучения; чем больше плотность падающего потока, тем выше скорость нагрева зерна.

Сушка зерна вигны происходит при длине волны ИК-лучей 0,9-1,1 мкм и плотности падающего потока 11-13 кВт/м² в течение 2,4-2,8 мин. В результате влажность зерна уменьшается до 28-30%. Зерно при этом нагревается до температуры 45-50°C.

При ИК-излучении с длиной волны менее 0,9 мкм и плотности лучистого потока менее 11 кВт/м ² происходит очень слабый нагрев зерна, что существенно удлиняет процесс сушки во времени. При ИК-облучении с длиной волны более 1,1 мкм и плотности лучистого потока более 13 кВт/м ² происходит обугливание отдельных зерен.

Время обработки зерна 2,4-2,8 мин обусловлено необходимостью испарения воды из зерна и его нагрева до температуры сушки 45-50°C. При обработке зерна в течение менее 2,4 мин его сушки не происходит, а при обработке зерна в течение более 2,8 мин оно начинает перегреваться и чрезмерно поджариваться.

При температуре сушки зерна более 50°C происходит нецелесообразное увеличение энергозатрат и начинается процесс поджаривания отдельных зерен. При температуре менее 45°C сушка зерна протекает очень медленно.

Конечная влажность после сушки 28-30% обеспечивает то количество воды в зерне, которое необходимо для участия в процессе «вспучивания» зерен, а также для разрушения структуры зерна вигны при дальнейшей ИК-обработке. Если конечная влажность составляет менее 28%, то деструктивные процессы в зерне протекают менее интенсивно и качество готового продукта получается невысоким. При влажности более 30% зерно слеживается и может прорасти, кроме того, значительно возрастают энергозатраты, связанные с ИК-обработкой.

Использование для тепловой обработки зерна вигны коротковолнового диапазона ИК-излучения 0,9-1,1 мкм соответствует максимальному поглощению энергии молекулами воды и гидроксильной группой -OH, использование плотности лучистого потока 20-22 кВт/м² позволяет прогреть зерно одновременно по всему объему. Вследствие этого интенсивно прогревается находящаяся в зерне влага, увеличивается внутреннее давление паровоздушной среды в зерне, приводящее к его «вспучиванию». «Вспучивание» зерна вигны происходит только в том случае, если влажность зерна более 27%.

При ИК-излучении с длиной волны менее 0,9 мкм происходит значительное разрушение ферментов и витаминов, что резко снижает питательную ценность продукта. При плотности лучистого потока менее 20 кВт/м² влага в зерне прогревается недостаточно. При использовании лучистого потока с длиной волны более 1,1 мкм большая часть лучистого потока поглощается поверхностными слоями зерна, что приводит к их значительному перегреву и, как следствие, к обугливанию, но при этом внутренняя часть зерна прогревается незначительно. При плотности лучистого потока более 22 кВт/м² зерно подгорает.

Нагрев зерна до температуры 170-180°C необходим для испарения части связанной влаги и вызывает соответствующие разрушения структуры зерна, сопровождающиеся деструкцией крахмала до 12-14% с образованием легкоусвояемых продуктов - декстринов и денатурацией белков до 30-32% к их исходному количеству, что делает белки зерна вигны более легко усвояемыми. При этом влажность зерна снижается до 13-14%.

При обработке зерна до температуры менее 170°C происходит незначительная денатурация белков, поэтому продукт имеет низкое качество. При обработке ИК-лучами зерна до температуры более 180°C происходит его обгорание.

Время обработки зерна 100-110 с обусловлено необходимостью его нагрева до заданной температуры. При обработке зерна в течение менее 100 с в нем не происходит необходимых биохимических изменений. При обработке зерна в течение более 110 с происходит его обгорание.

Способ осуществляется следующим образом:

Зерно вигны влажностью 12-14% замачивают в воде с температурой 18-20°C в течение 34 часов до конечной влажности 35-37%, сушат ИК-лучами при длине волны 0,9-1,1 мкм и плотности лучистого потока 11-13 кВт/м² в течение 2,4-2,8 мин до влажности 28-30%, подвергают нагреву ИК-лучами при длине волны 0,9-1,1 мкм и плотности лучистого потока 20-22 кВт/² в течение 100-110 с. При этом температура внутри зерна вигны достигает 170-180°C, а влажность зерна снижается до 13-14%. Зерна «вспучиваются», увеличиваясь в размерах. В результате получается продукт, готовый к употреблению.

Пример 1. Зерно вигны влажностью 12% замачивают 34 часа при температуре воды 18°C до влажности 35%, сушат ИК-лучами при длине волны 0,9 мкм и плотности лучистого потока 11 кВт/м² в течение 2,4 мин до влажности 30%, подвергают ИК-обработке при длине волны 0,9 мкм и плотности лучистого потока 20 кВт/м² в течение 100 с. Температура внутри зерна достигает 17°C.

Насыпная масса продукта составляет 150 г/л, степень денатурации белков 30% к их исходному количеству, содержание декстринов 12,0%. Происходит инактивация ингибиторов трипсина.

Пример 2. Зерно вигны влажностью 13% замачивают 34 часа при температуре воды 19°C до влажности 36%, сушат ИК-лучами при длине волны 1,0 мкм и плотности лучистого потока 12 кВт/м² в течение 2,6 мин до влажности 29%, подвергают ИК-обработке при длине волны 1,0 мкм и плотности лучистого потока 21 кВт/м² в течение 105 с. Температура внутри зерна достигает 175°C.

Насыпная масса продукта составляет 140 г/л, степень денатурации белков 31% к их исходному количеству, содержание декстринов 13,0%. Происходит инактивация ингибиторов трипсина.

Пример 3. Зерно вигны влажностью 14% замачивают 34 часа при температуре воды 20°C до влажности 37%, сушат ИК-лучами при длине волны 1,1 мкм и плотности лучистого потока 13 кВт/² в течение 2,8 мин до влажности 28%, подвергают ИК-обработке при длине волны 1,1 мкм и плотности лучистого потока 22 кВт/м² в течение 110 с. Температура внутри зерна достигает 180°C.

Насыпная масса продукта составляет 135 г/л, степень денатурации белков 32% к их исходному количеству, содержание декстринов 14,0%. Происходит инактивация ингибиторов трипсина.

Для доказательства оптимальности предложенных в формуле изобретения параметров проведены дополнительные исследования с использованием запредельных значений.

Пример 4. Зерно вигны влажностью 11% замачивают 33 часа при температуре воды 17°C до влажности 34%, сушат ИК-лучами при длине волны 0,8 мкм и плотности лучистого потока 10 кВт/м² в течение 2,2 мин до влажности 31%, подвергают ИК-обработке при длине волны 0,8 мкм и плотности лучистого потока 19 кВт/м² в течение 95 с. Температура внутри зерна достигает 165°C.

Насыпная масса продукта составляет 180 г/л, степень денатурации белков 27% к их исходному количеству, содержание декстринов 11,0%. Происходит частичная инактивация ингибиторов трипсина.

Пример 5. Зерно вигны влажностью 15% замачивают 35 часов при температуре воды 21°C до влажности 38%, сушат ИК-лучами при длине волны 1,2 мкм и плотности лучистого потока 14 кВт/м² в течение 3,0 мин до влажности 27%, подвергают ИК-обработке при длине волны 1,2 мкм и плотности лучистого потока 23 кВт/м² в течение 115 с. Температура внутри зерна достигает 185°C.

Насыпная масса продукта составляет 150 г/л, степень денатурации белков 34% к их исходному количеству, содержание декстринов 15,0%. Происходит инактивация ингибиторов трипсина.

Таким образом, при использовании режимных параметров по примеру 4 снижается степень денатурации белков, уменьшается количество декстринов, в то же время реализация способа по примеру 5 позволяет повысить степень денатурации белков и количество декстринов, однако при этом происходит обгорание зерна. Как в примере 4, так и в примере 5 происходит инактивация ингибиторов трипсина.

Следовательно, использование изобретения, по сравнению с прототипом позволяет повысить пищевую ценность готового продукта из зерна вигны за счет уменьшения длины волны ИК-лучей с 2-6 мкм до 0,9-1,1 мкм, уменьшения насыпной массы до 25%, увеличения степени денатурации белков с 20-22% до 30-32% и увеличения количества декстринов до 12-14%. В результате готовый продукт лучше усваивается организмом человека. Кроме того, изобретение позволяет полностью инактивировать ингибиторы трипсина зерна вигны, тем самым готовый к употреблению продукт становится биологически более полноценным.

Источники информации

1. Орлов А.И., Лисицина Н.В. и др. Влияние тепловой обработки поджариванием на физические и технологические свойства зерна. Труды ВНИИКП. 1976. Вып.II. - с.9-15.

2. Sebestyen Е. "Mikronisieren" - eine neue Vorbereitungsmethode für Getreide und ölhaltige Saaten für die Futtermittelindustrie. - "Mühle und Mischfuttertechnik", 1973, v. 110, N 36, s. 565-566.