способ производства вспученного продукта из шелушеных семян подсолнечника

Формула изобретения

Способ производства вспученного продукта из шелушеных семян подсолнечника, включающий замачивание семян, сушку семян ИК-лучами, их обработку ИК-лучами, отличающийся тем, что замачивание семян в воде осуществляют при температуре 18-20°С в течение 30 часов до достижения семенами влажности 35-37%, сушку семян ИК-лучами проводят при длине волны 0,9-1,1 мкм и плотности лучистого потока 11-13 кВт/м² в течение 2,0-2,5 мин до влажности 28-30%, обработку семян ИК-лучами осуществляют при длине волны 0,9-1,1 мкм и плотности лучистого потока 20-22 кВт/м² в течение 90-100 с до достижения семенами температуры 170-180°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к мукомольно-крупяной промышленности и, в частности, предназначено для производства нового крупяного продукта из шелушеных семян подсолнечника.

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°С [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: низкое качество готового продукта, что обусловлено обработкой зерна в сухом состоянии, в результате чего происходит недостаточная деструкция структуры зерна; 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; 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 шелушеных семян подсолнечника, их сушку и обработку ИК-лучами, отличием является то, что замачивание семян в воде при температуре 18-20°С проводят в течение 30 часов до конечной влажности 35-37%, сушку семян ИК-лучами осуществляют при длине волны 0,9-1,1 мкм и плотности лучистого потока 11-13 кВт/м² в течение 2,0-2,5 мин до влажности 28-30%, обработку семян ИК-лучами проводят при длине волны 0,9-1,1 мкм и плотности лучистого потока 20-22 кВт/м² в течение 90-100 с до достижения семенами температуры 170-180°С.

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

Температура замачивания 18-20°С обусловлена хорошим впитыванием воды семенами подсолнечника. При температуре менее 18°С семена дольше впитывают воду. При температуре более 20°С требуются дополнительные затраты на подогрев воды, а также очень сильно развивается микрофлора на семенах.

Замачивание в течение 30 часов обеспечивает достижение семенами влажности 35-37%, а также инактивацию ингибиторов трипсина. При замачивании семян менее 30 часов они не достигают необходимой влажности 35%, ингибиторы трипсина частично сохраняют свою активность. При замачивании семян более 30 часов они переувлажняются и могут начать прорастать.

Сушка семян после их замачивания необходима для предотвращения слеживания семян с высокой влажностью, а также для более равномерного размещения увлажненных семян на ленте транспортера перед интенсивным ИК-нагревом, что в свою очередь предотвращает появление обгоревших семян подсолнечника.

Сушка семян осуществляется ИК-лучами. При медленном ИК-нагреве семян происходит их постепенная сушка. Влага, содержащаяся в семенах, удаляется из них, не нарушая структуры семян. Скорость нагрева зависит от плотности падающего потока ИК-излучения: чем больше плотность падающего потока, тем выше скорость нагрева семян.

Сушка семян подсолнечника происходит при длине волны ИК-лучей 0,9-1,1 мкм и плотности падающего потока 11-13 кВт/м² в течение 2,0-2,5 мин. В результате влажность семян уменьшается до 28-30%. Семена при этом нагреваются до температуры 45-50°С.

При ИК-излучении с длиной волны менее 0,9 мкм и плотности лучистого потока менее 11 кВт/м ² происходит очень слабый нагрев семян, 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 семян.

Время обработки семян 2,0-2,5 мин обусловлено необходимостью испарения воды из семян и их нагрева до температуры сушки 45-50°С. При обработке семян в течение менее 2,0 мин их сушки не происходит, а при обработке семян в течение более 2,5 мин они начинают перегреваться и чрезмерно поджариваться.

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

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

Использование для тепловой обработки семян подсолнечника коротковолнового диапазона ИК-излучения 0,9-1,1 мкм соответствует максимальному поглощению энергии молекулами воды и гидроксильной группой - ОН, использование плотности лучистого потока 20-22 кВт/м² позволяет прогреть семена одновременно по всему объему. Вследствие этого интенсивно прогревается находящаяся в семенах влага, увеличивается внутреннее давление паровоздушной среды в семенах, приводящее к их «вспучиванию». «Вспучивание» семян подсолнечника происходит только в том случае, если влажность семян 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 семенах прогревается недостаточно. При использовании лучистого потока с длиной волны более 1,1 мкм большая часть лучистого потока поглощается поверхностными слоями семян, что приводит к их значительному перегреву и, как следствие, к обугливанию, но при этом внутренняя часть семян прогревается незначительно. При плотности лучистого потока более 22 кВт/м² семена подгорают.

Нагрев семян до температуры 170-180°С необходим для испарения части связанной влаги и вызывает соответствующие разрушения структуры семян, сопровождающиеся денатурацией белков до 30-32% к их исходному количеству, что делает белки семян подсолнечника более легко усвояемыми. При этом влажность семян снижается до 13-14%.

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

Время обработки семян 90-100 с обусловлено необходимостью их нагрева до заданной температуры. При обработке семян в течение менее 90 с в них не происходит необходимых биохимических изменений. При обработке семян в течение более 100 с происходит их обгорание.

Способ осуществляется следующим образом:

Шелушеные семена подсолнечника влажностью 12-14% замачивают в воде с температурой 18-20°С в течение 30 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 2,0-2,5 мин до влажности 28-30%, подвергают нагреву ИК-лучами при длине волны 0,9-1,1 мкм и плотности лучистого потока 20-22 кВт/м² в течение 90-100 с. При этом температура внутри семян подсолнечника достигает 170-180°С, а влажность семян снижается до 13-14%. Семена «вспучиваются», увеличиваясь в размерах. В результате получается продукт, готовый к употреблению.

Пример 1. Семена подсолнечника влажностью 12% замачивают 30 часов при температуре воды 18°С до влажности 35%, сушат ИК-лучами при длине волны 0,9 мкм и плотности лучистого потока 11 кВт/м² в течение 2,0 мин до влажности 30%, подвергают ИК-обработке при длине волны 0,9 мкм и плотности лучистого потока 20 кВт/м² в течение 90 с. Температура внутри семян достигает 170°С.

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

Пример 2. Семена подсолнечника влажностью 13% замачивают 30 часов при температуре воды 19°С до влажности 36%, сушат ИК-лучами при длине волны 1,0 мкм и плотности лучистого потока 12 кВт/м ² в течение 2,2 мин до влажности 29%, подвергают ИК-обработке при длине волны 1,0 мкм и плотности лучистого потока 21 кВт/м ² в течение 95 с. Температура внутри семян достигает 175°С.

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

Пример 3. Семена подсолнечника влажностью 14% замачивают 30 часов при температуре воды 20°С до влажности 37%, сушат ИК-лучами при длине волны 1,1 мкм и плотности лучистого потока 13 кВт/м² в течение 2,5 мин до влажности 28%, подвергают ИК-обработке при длине волны 1,1 мкм и плотности лучистого потока 22 кВт/м² в течение 100 с. Температура внутри семян достигает 180°С.

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

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

Пример 4. Семена подсолнечника влажностью 11% замачивают 29 часов при температуре воды 17°С до влажности 34%, сушат ИК-лучами при длине волны 0,8 мкм и плотности лучистого потока 10 кВт/м ² в течение 1,8 мин до влажности 31%, подвергают ИК-обработке при длине волны 0,8 мкм и плотности лучистого потока 19 кВт/м ² в течение 85 с. Температура внутри семян достигает 165°С.

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

Пример 5. Семена подсолнечника влажностью 15% замачивают 31 час при температуре воды 21°С до влажности 38%, сушат ИК-лучами при длине волны 1,2 мкм и плотности лучистого потока 14 кВт/м ² в течение 2,6 мин до влажности 27%, подвергают ИК-обработке при длине волны 1,2 мкм и плотности лучистого потока 23 кВт/м ² в течение 105 с. Температура внутри семян достигает 185°С.

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

Таким образом, при использовании режимных параметров по примеру 4 снижается степень денатурации белков, в то же время реализация способа по примеру 5 позволяет повысить степень денатурации белков, 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 шелушеных семян подсолнечника 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%. В результате готовый продукт лучше усваивается организмом человека. Кроме того, изобретение позволяет полностью инактивировать ингибиторы трипсина семян подсолнечника, 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 E. "Mikronisieren" - eine neue Vorbereitungsmethode fur Getreide und olhaltige Saaten fur die Futtermittelindustrie. - "Muhle und Mischfuttertechnik", 1973, v.110, N 36, s.565-566.