Применение водно-тепловой обработки в технологии переработки проса

 В настоящее время к продуктам питания предъявляют следующие требования: они должны обладать высокими вкусовыми достоинствами, быть сбалансированными по макро- и микронутриентам, иметь привлекательный внешний вид и при этом затраты времени на их приготовление должны быть минимальные. К продуктам такого вида относятся, прежде всего, хлопья и крупы. Среди них продукты переработки проса занимают весьма скромное место, что связано с недостаточной изученностью вопроса [2].
В связи с этим были проведены исследования по применению водно-тепловой обработки в целях получения нешлифованного пшена (пшено-дранец), как сырья для производства хлопьев быстрого приготовления и шлифованного пшена, что соответствует современным требованиям к продуктам питания.

Известная технология производства хлопьев, разработанная профессором Е.М. Мельниковым, заключается в предварительном увлажнении и последующем пропаривании, охлаждении и подсушивании, шелушении и плющении зерна. Такая технология позволяет увеличить выход и существенно повысить пищевую ценность продукции и сегодня достаточно широко распространена. При этом незначительно снижается содержание биологически активных веществ, в отличие от обычного низкотемпературного (90-100°С), но длительного (обычная кулинарная обработка) воздействия, обуславливающего значительные их потери [3].

В качестве сырья для экспериментов использовали пробы рядового зерна проса I и II типов, 2-го класса качества. Эксперименты проводили на лабораторном оборудовании кафедры «Технологии продуктов переработки растительного сырья» МГУПП.
Зерно проса, очищенное от примесей, увлажняли в диапазоне от 13 до 22% с последующим пропари-ванием при давлении 0,1-0,3 МПа в течение 1-5 мин. После пропаривания влажность зерна составляла 25-27%. Затем зерно подсушивали с помощью воздушного потока и ИК-излучения. Шелушение проводили на вальцедековом станке, сохраняя постоянным режим (зазор) по системам во всех опытах.
Такая технология позволяет сохранить достаточно высокую (20%) влажность ядра и низкую (12-13%) влажность лузги и мучки.

Кинетика увлажнения в процессе пропаривания приведена на рис. 1. Анализ результатов исследования показывает, что кинетика увлажнения может быть достоверно (R2>0,9) описана квадратичным уравнением. При этом скорость роста влажности линейно зависит от продолжительности пропаривания.


Подсушивание зерна после пропаривания обеспечивает условие эффективного шелушения. Более того, интенсивное снижение влажности поверхностных слоев приводит к разрыву оболочек, что в итоге повышает эффективность шелушения и приводит к снижению выхода дроблёного ядра. Как показали исследования, уменьшение влажности при подсушивании должно быть не менее 2%, что достигается применением ИК-излучения или потока воздуха, подогретого до 50°С и движущегося со скоростью 2,6 м/с.
Анализ кинетики подсушивания различными способами показал, что необходимая продолжительность процесса для ИК-излучения составила 10-20 с, для сушки подогретым до 50°С воздухом – 3-5 мин. Зависимость снижения влажности от продолжительности пропаривания носит линейный характер при любом способе, однако скорость снижения влажности при ИК-излучении почти на 2 порядка выше, чем при подсушивании воздушным потоком. Энергозатраты при ИК-излучении существенно выше – около 416 кВт·ч/т при мощности теплового потока 30кВт/м2[1].

Исходя из данных предварительных опытов, был разработан план полнофакторного эксперимента 23 со следующими независимыми переменными:
Х1 (W) – исходная влажность зерна: от 13 до 18%;
Х2(Т) – продолжительность пропаривания: от 2 до 4 мин;
Х3(?) – продолжительность ИК-обработки: от 10 до 25 с.
В результате обработки экспериментальных данных получено линейное уравнение
У = 79,74 + 0.53Х1 + 1,46Х2 +0,29Х3,
где У – выход нешлифованного пшена, % С.В.

Анализ линейной модели процесса показывает взаимозависимость продолжительности пропаривания и исходной влажности зерна.
Для оптимизации значений указанных параметров был проведён эксперимент по схеме симплекс-планирования [4].

Первоначальным симплексом являлся треугольник (АБС) факторов: W – начальная влажность зерна; Г – продолжительность пропаривания (рис. 2). В последующих экспериментах построение вели по принципу зеркального отображения точки треугольника с минимальным выходом. По этому принципу сначала была получена точка А1, затем последовательно точки С1, А2, Б1, Б2. В итоге построенная зона оптимума (максимум выхода крупы из расчёта на сухое вещество) соответствовала прямой БС с начальной влажностью 1/1/=18% и продолжительностью пропаривания Т=4 мин. Выход пшена-дранца составил 92 или 82,3% С.В.



Вывод
Разработанная технология с высокоэнергетическим воздействием на зерно проса позволяет увеличить выход пшена-дранца на 5-10%. Дальнейшая обработка шлифованием обеспечивает сокращение продолжительности варки пшена с 25 мин (по классической схеме) до 12 мин. Полученное пшено имеет высокие органолептические показатели, насыщенный цвет и приятный вкус. Пшено-дранец на стадии отделения плёнок от ядра обладает достаточной пластичностью для получения хлопьев быстрого приготовления.

Литература
1. Зверев, С.В. Высокотемпературная микронизация в производстве зернопродуктов / С.В. Зверев. – М.: ДеЛи принт, 2009. – 222 с.
2. Зенкова, А.Н. Крупяные продукты как компонент здорового питания / А.Н. Зенкова [и др]. – М.: ВНИИЗ, 2008. – 72 с.
3. Мельников, Е.М. Технология крупяного производства / Е.М. Мельников. – М.: Агропромиздат, 1991. – 207 с.
4. Панкратов, Г.Н. Основы научных исследований / Г.Н. Панкратов. – М.: ИКМГУПП.2011. – 112 с.

---