Новое направление использования возвратных отходов хлебопекарного производства в пищевой промышленности

Аннотация. Проведены комплексные исследования по оценке биохимического состава разных видов возвратных отходов хлебопекарного производства. Выявлено влияние вида отходов на процессы получения и сбраживания осахаренного сусла при производстве спиртных напитков на основе дистиллятов.
Abstract. Complex of research on the assessment of the biochemical composition of different types of returnable waste baking was done. The influence of the type of waste on the processes of obtaining and fermentation of saccharified wort in the production of alcoholic beverages based on distillates was revealed.

В настоящее время у нас в стране также как и за рубежом, при разработке новых технологий и совершенствовании уже существующих в пищевой промышленности на первый план выдвигаются проблемы ресурсосбережения и повышения экологической безопасности. В хлебопекарной отрасли эти проблемы встают особенно остро в связи со значительным увеличением объемов возвратных отходов из торговых сетей. Доля возвращаемой продукции составляет около 10 %, а в отдельные периоды может достигать и 20 %.

От этого зерновой баланс страны ежегодно теряет до 3 млн. тонн высококачественной пшеницы и ржи. Хлебопекарной отрасли это обходится в среднем в 30 млд. рублей в год, не говоря уже о потраченном впустую труде сельхозпроизводителей и пекарей [1].

Перспективным новым направлением переработки возвратных отходов хлебопекарного производства может быть их использование в качестве сырья для выработки дистиллятов и спиртных напитков на их основе.

В качестве объектов исследования в настоящей работе использованы возвратные отходы, сгруппированные по группам:

• группа I (хлеб пшеничный подовый, хлеб пшеничный формовой, хлеб белый);
• группа II (батоны нарезные);
• группа III (хлеб пшенично-ржаной подовый);
• группа IV (хлеб ржано-пшеничный подовый, хлеб ржано-пшеничный формовой);
• группа V (хлеб ржано-пшеничный заварной).

Установлено, что биохимический состав разных групп отходов имеет свои отличительные особенности, характеризующие углеводный и белковый комплекс (табл. 1).

Таблица 1
Биохимический состав возвратных отходов хлебопекарного производства
 

Группа возвратных отходов	Массовая доля, %
	крахмала	сахаров	общего белка	растворимого  белка	аминного азота
Группа I	61,2-66,3	2,9-4,0	12,4 – 12,7	0,53 – 0,73	0,22 – 0,26
Группа II	62,5-64,6	2,4-4,4	11,1 – 12,1	0,65 – 0,85	0,24 – 0,29
Группа III	58,6-60,4	3,9-6,2	11,4 – 11,9	0,75 – 1,13	0,22 – 0,34
Группа IV	47,7-64,8	2,8-3,6	10,9 – 12,2	1,32 – 1,88	0,31 – 0,38
Группа V	47,5-49,4	3,0-3,6	9,5 – 11,2	2,52 – 2,90	0,18 – 0,20

Приведенные данные показали, что содержание крахмала в образцах, полученных из пшеничной муки выше, чем из смеси пшеничной и ржаной муки. Суммарное содержание растворимых сахаров (глюкозы, фруктозы, сахарозы, мальтозы и мальтотриозы), общего белка, напротив, не зависело от группы возвратных отходов. Вместе с тем установлено, что хлеб ржано-пшеничный содержал больше растворимого белка и аминного азота.

Таким образом, проведенные комплексные исследования по оценке биохимического состава показали преимущества и недостатки каждой из исследованных групп. С позиции оценки выхода дистиллята очевидные преимущества имеют первые три группы (I, II, III), характеризующиеся повышенным содержанием крахмала. Возвратные отходы, относящиеся к IV и V группам характеризуются повышенным содержанием растворимого белка, в результате ферментативного гидролиза которого образуются аминокислоты – предшественники летучих ароматобразующих компонентов дистиллята [2].

Методом ВЭЖХ был определен качественный и количественный состав свободных аминокислот и установлено, что в хлебе ржано-пшеничном выявлено повышенное содержание таких ценных аминокислот, как треонин, валин и лейцин, являющихся потенциальными источниками образования соответственно пропилового, изобутилового и изоамилового спиртов [3].

На следующем этапе исследований с использованием данных образцов возвратных отходов хлебопекарного производства были получены и проанализированы образцы сусла. В качестве способа производства осахаренного сусла в настоящей работе использованы ранее разработанные режимные параметры переработки пшеничного хлеба, предусмотренные для технологии этилового спирта [4]. Установлено, что переработка возвратных отходов хлебопекарного производства при принятых режимных параметрах (гидромодуль 1:3,5) позволяет получать достаточно концентрированное сусло.

Результаты исследования состава сусла, приведенные на примере переработки сырья I, II и IV групп показали, что концентрация сусла практически не зависит от вида перерабатываемого сырья, а содержание общих сбраживаемых углеводов коррелирует с содержанием крахмала в сырье (табл. 2).

Таблица 2
Сравнительная характеристика образцов сусла из возвратных отходов хлебопекарного производства
 

Группа возвратных отходов	Концентрация в сусле, %			Доброкачествен-ность, %
	сухих веществ	общих сбраживаемых углеводов	редуцирующих сахаров
Группа I	18,9-21,3	13,8-15,7	3,7-4,5	71,1-73,8
Группа II	19,8-20,5	14,8-15,2	2,7-4,8	73,0-75,7
Группа IV	18,5-19,8	11,0-12,9	2,7-3,3	64,5-66,6

Доброкачественность зависит от состава сырья, используемого для выработки хлебопекарной продукции. Переработка ржано-пшеничного хлеба (группа IV) характеризуется снижением показателя доброкачественности против образцов, полученных из пшеничной муки, т.е. в качестве растворимых компонентов в первых содержится повышенное содержание несбраживаемых углеводов и других компонентов.

Дополнительно в работе была рассчитана доля сухих веществ и крахмала, переходящих в жидкую фазу, т.е. в растворимое состояние. Жидкая фаза представляла собой экстракт, получаемый посредством добавления избыточного количества воды в сусло (разведение в 5 раз) с его дальнейшим фильтрованием. Получаемый результат позволял, не учитывать структуру хлеба, характеризующуюся по сравнению с традиционным крахмалосодержащим сырьем (зерно) пористостью и капиллярностью, и установить максимальный переход сухих веществ и крахмала в растворимое состояние (табл. 3).

Таблица 3
Влияние вида возвратных отходов на переход сухих веществ и крахмала в растворимое состояние
 

Группа возвратных отходов	Концентрация в экстракте, %		Переход в растворимое состояние, % от исходного в сырье
	Сухие вещества	Общие сбраживаемые углеводы	Сухие вещества	Крахмал
Группа I	4,1-4,2	3,0-3,3	87,6-88,6	98,1-99,5
Группа II	4,2-4,3	3,1-3,2	88,4-90,7	97,9-98,1
Группа IV	4,2-4,3	2,1-2,5	88,6-89,9	88,1-89,4

Полученные данные позволили сделать следующие выводы:

1. Процент перехода сухих веществ в растворимое состояние не зависит от вида возвратных отходов и находится в пределах 87,6-90,7%;
2. Переход крахмала в растворимое состояние напротив определяется видом перерабатываемого сырья. Использование образцов из пшеничной муки при принятых режимных параметрах переработки сырья характеризуется высоким значением данного показателя (97,9-99,5%); из смеси ржаной и пшеничной муки – пониженными значениями от 88,1 до 89,4%.

В целом, обобщая полученные данные, можно отметить, что использование возвратных отходов хлебопекарного производства позволяет получить осахаренное сусло с высоким содержанием сухих веществ, в том числе общих сбраживаемых углеводов. Вместе с тем, переработка образцов, полученных из ржано-пшеничного хлеба характеризуется меньшим значением доброкачественности и переходом крахмала в растворимое состояние, а, следовательно, требует корректировки режимных параметров получения сусла. 

Таким образом, проведенные исследования показали перспективность использования возвратных отходов хлебопекарного производства в технологии крепких спиртных напитков на основе дистиллятов.

Литература

1. Оганесянц, Л.А. Технико-экономическое обоснование эффективности производства дистиллятов из возвратных отходов хлебопекарного производства / Л.А. Оганесянц, В.А. Песчанская, Л.Н. Крикунова // Пиво и напитки. – 2018. – №2. – С. 66-69.
2. Ли, Э. Спиртные напитки: Особенности брожения и производства / Э. Ли, Дж. Пигготт (ред.); пер. с англ. под общ. ред. А.Л. Панасюка. – СПб.: Профессия, 2006. – 552 с.
3. Chen, J. The profile in polyphenols and volatile compounds in alcoholic beverages from different cultivars of mulberry / J. Chen, K. Jianquan, T. Junni, C. Zijizn, L. Ji // Journal of food science. – 2012. – Vol.77. – №4. – P. 430.
4. Сидякин, М.Э. Получение этанола из возвратных отходов хлебопекарного производства .Часть 1: Получение сусла / М.Э. Сидякин, Л.Н. Крикунова // Хранение и переработка сельхозсырья. – 2012. – №12. – С. 33-37.


Крикунова Л.Н., д-р техн. наук, профессор; Дубинина Е.В., канд. техн. наук
Всероссийский научно-исследовательский институт пивоваренной, безалкогольной и винодельческой проимышленности – филиал ФГБНУ «Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН (ВНИИПБиВП – филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН),
г. Москва
 

---