Волновые технологии в производстве зернопродуктов

Аннотация. Статья посвящена сравнительному анализу тепловых процессов получения круп и хлопьев быстрого приготовления. Представлены преимущества использования инфракрасной обработки для получений таких продуктов. Приведена технологическая схема и описание процесса производства круп и хлопьев из зернового сырья.
Abstract. The article is devoted to a comparative analysis of thermal processes for the production of cereals and fast-cooking flakes. The advantages of using infrared processing to obtain such products are presented. The flow chart and description of the process of production of cereals and flakes from grain raw materials are given.

Применение инфракрасной (ИК) обработки различных зерновых культур предполагает возможность целенаправленно изменять биохимические, физико-технологические и органолептические свойства продукта. Изменяя режимные параметры обработки: исходную влажности, время, температуру, плотность излучения, можно прогнозировать количество декстринов и степень клейстеризации крахмала, проводить мягкий гидролиз белков практически без потери их растворимости, с минимальными потерями сохранить витаминных комплекс сырья, ингибировать ферменты, улучшить санитарное состояние, увеличить сорбционные свойства и набухаемость зерна и значительно снизить его прочность.

В настоящее время в рационе питания населения России возрастает роль растительных пищевых продуктов, изготавливаемых из целого зерна злаковых культур (пшеница, рожь, овес, ячмень), семян бобовых, а также из шелушенного, шлифованного и нешлифованного зерна в виде круп, хлопьев и экспандированных продуктов. Это – быстроразвариваемые гарниры для вторых блюд, засыпки для супов, супы и каши на крупяной основе с добавками вкусовых экстрактов сушеного мяса, растительных масел и др., не требующие варки, а также диетические, лечебно-профилактические зерновые завтраки с добавлением сушеных фруктов, овощей, орехов.

На мировом рынке продуктов из зерна можно выделить 3 основные группы:

• быстроразвариваемые целые крупы со временем варки от 10 до 25 минут;
• быстроразвариваемые крупки и хлопья со временем варки от 1 до 10 минут;
• «instant» продукты, т.е. крупки и зерновые хлопья, не требующие варки (готовность которых к употреблению наступает при заливке их кипящей водой и выдерживании в течение 46 минут).

Водно-тепловая обработка является традиционным приемом при производстве круп и хлопьев из зернового сырья. Она позволяет целенаправленно изменять технологические, биохимические и потребительские свойства крупы.

Гидротермическая обработка зернового сырья может осуществляться с помощью пара, горячего воздуха, термоизлучения и механическим путем, как это происходит в процессе дробления, плющения и экструзии.

В технологии пищеконцентратного и крупяного производства в настоящее время применяется довольно энергоемкий способ производства быстроразвариваемых круп и хлопьев. Это либо варка при температуре  выше 100°С в герметичном котле в присутствие воды и пара в течение 40-120 минут в зависимости от вида сырья, либо пропаривание крупы «острым» паром с температурой 130-150°С и давлении 0,2-0,5 МПа. После чего крупы подвергают механической обработке (подплющивание до толщины 1-2 мм или плющение до 0,3-0,5 мм).
Варочные котлы и пропариватели периодического действия имеют ряд существенных недостатков. Это ненадежность запорной аппаратуры, пробковых затворов. После варки до 50% теплоты выбрасывается с отработанным паром в атмосферу. Выброс в окружающую среду конденсата загрязняет производственную среду.

Применение в технологии крупяного производства инфракрасного излучения интенсифицирует процессы, улучшает качественные показатели продуктов, облегчает контроль и управление.
Кафедра «Высокотехнологичные производства пищевых продуктов» ФГБОУ ВО «МГУПП» совместно с ООО «Производственная компания Старт» разработали и внедряют технологию круп быстрого приготовления из практически всех зерновых культур, а также хлопьев, не требующих варки. Схема технологического процесса представлена на рисунке.
 
Рисунок – Схема технологического процесса получения круп быстрого приготовления и хлопьев, не требующих варки:
1 – пылеулавливатель, 2 – конвейер винтовой, 3, 12 – магнитная колонка, 4 – камнеотделительная машина, 5 – шнековый транспортер, 6 – бункер накопительный, 7 – шнек увлажняющий, 8 – установка термообработки зерна, 9, 11 – бункер темперирующий, 10 – шнек темперирующий, 13 – станок плющильный, 14 – элеватор, 15 – охладитель, 16, 17, 10 – вентилятор, 18, 19 – батарейная установка циклонов, 21 – вентилятор для подачи воздуха, 22 – компрессор (водяная станция).

Процесс осуществляется следующим образом. Исходная крупа растаривается из мешков, подается через магнитную колонку на камнеотделительную машину, освобождается от металлических и минеральных примесей, и поступает в накопительный бункер. Из него подготовленная крупа поступает в шнек, где на неё при помощи форсунок наносится необходимое количество воды. При перемещении крупы по шнеку вода равномерно распределяется по её поверхности и впитывается оболочкой. Крупа восстанавливает сыпучесть и ссыпается в бункер-питатель установки для термообработки. Дозирующее устройство бункера-питателя раскладывает крупу на металлическую сетку транспортера с необходимой геометрией и подовым наполнением. Крупа обрабатывается инфракрасным излучением согласно технологической инструкции. Часть влаги, испаряясь с поверхности, охлаждает и предотвращает ее перегрев. Остальная влага из оболочки перемещается внутрь, нагревается вместе с сухим веществом крупы, превращается в пар, который разрушает её структуру. Нагретая до необходимой температуры крупа ссыпается в теплоизолированный бункер, где  выдерживается при постоянной температуре и атмосферном давлении 1–6 минут и подается в теплоизолированный шнек, где на нее через форсунки подается холодная вода и происходит процесс пропаривания. Пропаренная крупа поступает в охладитель, и получается крупа быстрого приготовления. Для получения хлопьев крупа отлёживается в надплющильном бункере,  после чего плющится на плющильном станке и охлаждается. Производительность линии по зерновым хлопьям и крупам составляет от 500 до 1000 кг/ч.

Под действием инфракрасных лучей крупа вспучивается и лопается, ее активная поверхность увеличивается, что позволяет затрачивать на варку крупы совсем немного времени и получать хлопья, не требующие варки. Крупа приобретает приятный вкус и запах. Благодаря короткому времени обработки практически не изменяется аминокислотный состав и содержание протеина в сухом веществе, почти полностью сохраняется витаминный комплекс. Часть крахмала, содержащегося в крупе, переходит в декстрины, которые легко усваиваются человеком, происходит легкая денатурация белка, разрушаются токсические вещества.

В настоящее время разработаны технологии производства и утверждена нормативно-техническая документация на 14 видов оригинальных продуктов из зерна и крупы, термообработанный инфракрасным излучением зернофураж для комбикормовой промышленности, обжаренные семена подсолнечника.

Литература

1. Куропаткина, О.В. Разработка технологии пшеничных хлопьев, готовых к употреблению: дис…канд. техн. наук: 05.18.01 / Куропаткина Ольга Викторовна. –  Москва, 2014. – 131 с.
2. Остриков, А.Н. Состояние и перспективы развития технологического оборудования для влаготепловой обработки круп  / А.Н. Остриков, Г.В. Калашников // Хранение и переработка сельхозсырья. – 2002. – №10. – С.57-62.
3. Тюрев, Е.П. Эффективность теплотехнических процессов обработки пищевых продуктов ИК-излучением: сис. ... д-ра техн. наук: 05.18.12. / Тюрев Евгений Петрович. – Москва, 1990. – 474 с.

Андреева А.А¹., канд. техн. наук; Кирдяшкин В.В.¹, канд. техн. наук;
Елькин Н.В.^2
1ФГБОУ ВО «Московский государственный университет пищевых
производств», г. Москва,
²ООО «Производственная компания Старт», г. Долгопрудный
 

---