Способ подготовки к хранению и потреблению ферментированных и неферментированных зерновых компонентов
METHOD OF PREPARATION FOR STORAGE AND CONSUMPTION OF FERMENTED AND NON-FERMENTED GRAIN COMPONENTS

Предлагаемое изобретение относится к пищевой промышленности и касается приемов, применяемых при получении функционального пищевого продукта на основе ферментированного или неферментированного зерна зерновых культур и может быть использовано в качестве продукта, готового к употреблению, богатого легко усваиваемыми организмом человека веществами, обладающими высокой активностью, необходимой для нормальной жизнедеятельности организма. Этот продукт может быть использован как сырье для хлебопекарной, безалкогольной, алкогольной, пивоваренной и спиртовой промышленности, медицинской промышленности для извлечения концентратов содержащихся в готовом продукте, а так же, как составляющая медицинских препаратов, для изготовления безлактозных молочных продуктов и в качестве ингредиентов и дополнения к готовой молочной продукции, имеющих специализированное назначение, при производстве детского питания, при производстве продукции имеющей специализированное направление и применяемое в медицинских целях для человека и животных, применение при производстве биологически активных добавок для человека и животных.
Зерно является первым этапом, источником, сырьем, основой многих популярных и полезных продуктов. Так, потребляемый большинством людей хлеб - результат его переработки. Для того, чтобы продукты были полезными и вкусными следует со всей внимательностью относиться к организации переработки. Глубокая переработка зерна - основа сельскохозяйственной отрасли. Само собой понятно, что пшеница сама по себе никогда не превратится в хлеб. Известны различные способы подготовки к хранению и потреблению зерновых компонентов.
Известен способ подготовки к хранению и применению ферментированных зерновых компонентов, путем получения напитка из пророщенных зерен пшеницы, включающий проращивание зерен пшеницы, измельчение пророщенных зерен до состояния кашицы и получение напитка из измельченных пророщенных зерен, после проращивания пророщенные зерна пшеницы томят при температуре 40-50°C в течение 3-4 дней, не допуская их полного высыхания, в измельченные пророщенные зерна добавляют воду при объемном соотношении измельченных пророщенных зерен к воде 1:1-5 и перемешивают до получения однородной смеси, после чего напиток получают отжиманием полученной смеси (см. патент RU №23856559, М. Кл.: A23L 2/38, 2010).
Недостатком этого способа является ограниченные функциональные возможности, так как не предусмотрена подготовка к прямому потреблению ферментированных и неферментированных зерновых компонентов.
Известен способ длительного хранения зерна, включающий хранение зерна в полиэтиленовых контейнерах без доступа воздуха, без применения консервантов и биохимической обработки, при этом в полиэтиленовых контейнерах хранят продовольственное и семенное зерно, при этом зерно закладывают на хранение при влажности 10-14%, наличии сорной примеси не более 4% и температуре 10-35°C, без перемещения слоя насыпи в процессе хранения, причем зерно загружают в контейнер самотеком с возможностью исключения его самосортирования, а полиэтиленовые контейнеры используют толщиной 200-250 мкм и располагают на ровной твердой поверхности (см. патент RU №2296455, М. Кл.: A01F 25/00, 2007).
Недостатком этого способа является ограниченные функциональные возможности, так как не предусмотрена подготовка к прямому потреблению ферментированных и неферментированных зерновых компонентов.
Известен способ подготовки зерна к хранению, предусматривающий обработку пропионовой кислотой, содержащей 0,01-0,1% по массе арахидоновой и/или эйкозапентаеновой кислоты и/или их низших алкиловых эфиров, до образования пленки на поверхности каждой зерновки, при этом перед обработкой пропионовой кислотой в нее предварительно вводят хитозан в количестве 0,01-0,2% по массе (см. патент RU №2153795, М.Кл.: A23L 2/38, 2000).
Недостатком этого способа является ограниченные функциональные возможности, так как не предусмотрена подготовка к прямому потреблению ферментированных и неферментированных зерновых компонентов.
Из уровня техники известен процесс экструзии как термодинамический процесс, совмещающий термическую, гидравлическую и механическую обработку сырья. Наиболее часто экструдированию подвергают зерновое сырье (пшеницу, рис, кукурузу, овес, тритикале и т.д.), основным компонентом которого является крахмал. При температуре перерабатываемого продукта выше 110…130°C процесс экструдирования сопровождается декомпрессионным взрывом: вода, находящаяся в продукте, переходит в парообразное состояние с выделением значительного количества энергии, что приводит к деструкции клеточных структур (взрыву) и вспучиванию продукта. Линейные размеры вспученных продуктов возрастают более чем в 2 раза, и соответственно еще более увеличивается объем.
В результате экструзии происходят существенное изменение и текстурирование не только на клеточном уровне, но и сложные химические, микробиологические (стерилизация), физические процессы и явления.
Экструдированные продукты на основе злаков полезны для здоровья благодаря содержанию в них растворимых и нерастворимых пищевых волокон, которые, уменьшая уровень холестерина, способствуют снижению риска сердечно-сосудистых заболеваний, а также стабилизируют пищеварительные функции организма, предупреждая заболевания желудочно-кишечного тракта.
В последние годы все больший интерес вызван высокими возможностями зерновой культуры - тритикале. Зерно тритикале содержит: воды - 14,0%, белков - 12,8%, углеводов - 68,6%, жиров - 1,5%, клетчатки - 3,1%. Содержание золы - 2,0% (в ней содержится 0,75-0,80% фосфора, 0,50-0,55% калия, 0,18-0,22% марганца, 0,04-0,06% кальция, по 0,03-0,04% кремния и натрия, по 0,01% - серы и хлора). Кроме того, зерно тритикале содержит микроэлементы: цинк, медь, бор, кобальт, фтор и др. По пищевым свойствам и технологической ценности зерно тритикале конкурентно пшенице, кукурузе, рису, просу.
Высокую питательную ценность продуктов из данной культуры обеспечивает белок, который отличается повышенным содержанием аминокислот. В белке тритикале присутствуют такие незаменимые вещества, как лизин, валин, треонин, глицин, аргинин и другие. Эта культура содержит на 3-4% больше белка, чем рожь, и на 1,5% больше, чем пшеница. По содержанию витаминов, микро- и макроэлементов тритикале не уступает традиционным злакам. В гибриде также присутствует большое количество фосфора, калия, меди, цинка, кальция, натрия, марганца, железа, содержатся в нем витамины группы В, РР, поэтому применение зерна тритикале находит все более широкое применение и разработка рецептур экструдированных продуктов приобретает все большее значение.
Так, известен экструдированный продукт из зерновых с начинкой, содержащий тестовую оболочку и начинку, включающую сахарную пудру, крахмал и масло растительное в соотношении (1,6-2,1) (0,34-0,38) (1,3-1,6) мас. ч. с добавлением сухого молока в количестве, равном массе крахмала в начинке, при этом в начинку дополнительно вносят фруктовый ароматизатор в количестве 30-35% от массы крахмала и соответствующий ароматизатору краситель (заявка РФ №9711071 от 04.07.97 г.)
Недостатком известного экструдированного продукта является то, что продукт не подлежит длительному хранению из-за высокой окисляемости растительного масла, находящегося в продукте в большом количестве, которое ведет к переводу жирных ненасыщенных кислот в насыщенные и полинасыщенные, что приводит к потере биологически полезных свойств начинки, а образованные новые соединения, полученные в процессе окисления, являются токсинами и канцерогенами, которые увеличивают в организме человека количество холестерина.
1
2
3
6
12
Кроме того, известно, что в процессе экструзионной обработки происходит разрушение важной группы питательных веществ - витаминов, которое зависит от температуры экструзии. Так при температуре >110°C и давлении >1,2-1,3 МПа температура начинки не должна превышать (45-50°C) для сохранения витаминов водорастворимых (В, В, В, В, В и С) и жирорастворимых (А, Д, Е) групп, а в прототипе температура начинки достигает 70°C, что губительно, особенно для водорастворимой группы витаминов.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является изобретение, относящееся к технологии подготовки к хранению свежеубранного зерна, предусматривающее его обработку производными арахидоновой и/или эйкозапентаеновой кислоты (см. патент RU №2148306, М. Кл.: A23L 2/38, 2000).
Недостатком этого способа является ограниченные функциональные возможности, так как не предусмотрена подготовка к прямому потреблению ферментированных и неферментированных зерновых компонентов.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является исключение временных трудозатрат потребителя на проращивание зерновых компонентов, увеличение срока сохранности пророщенных зерновых компонентов в готовом для употребления виде, как минимум до трех месяцев, улучшение вкусовых характеристик и аромата, исключение длительного замачивания и проращивания - продукт готов к употреблению, исключение сухих твердых зерен за счет использования технологии заваривания зерновых компонентов, обеспечение микробиологической чистоты за счет технологии производства.
Поставленный технический результат достигается тем, что в качестве ферментированных и неферментированных зерновых компонентов использована или/и пшеница, или/и ячмень, или/и овес, или/и рожь, или/и просо, или/и кукуруза, или/и полба, или/и гречиха, а так же дополнительных компонентов: вода для доведения влажности продукта до 55-85%, патока, мед - в рецептурном количестве, предварительно подогретых до температуры 40°C вносятся в растворенном в воде состоянии, сушеные фрукты, ягоды вносятся в сухом виде, далее все рецептурные компоненты перемешиваются в течение 10-15 минут, после этого производится фасовка в пакеты с дальнейшим вакуумированием, продукт подвергается термической обработке в автоклаве с целью осахаривания, далее в зависимости от способа консервации продукта проводится или пастеризация, или стерилизация, при этом первоначальным этапом является осахаривание, которое происходит при температуре 60-65°C в течении 100-160 мин с учетом периода набора температуры, далее в зависимости от способа консервирования следует или пастеризация при температуре 63°C-65°C продолжительностью 30-40 минут, или процесс термической стерилизации при температуре 120°C-132°C продолжительностью 5-20 минут с последующим этапом охлаждения до температуры 40°C, выгрузкой продукции из автоклава и укладкой в транспортную упаковку, хранение и реализация.
Предлагаемый способ приготовления зерновых компонентов можно разделить на следующие стадии: подготовка сырья, смешивание, фасовка, заваривание и осахаривание, или пастеризация, или стерилизация, упаковка в транспортную тару и хранение. В технологическом процессе участвуют основные компоненты (ферментированные и неферментированные зерна или/и пшеница, или/и ячмень, или/и овес, или/и рожь, или/и просо, или/и кукуруза, или/и полба, или/и гречиха и дополнительные (вода, сухофрукты, ягоды в зависимости от рецептуры).
Подготовка сырья. Основное сырье в рецептурном количестве предварительно просеивается. Дополнительные компоненты: вода для доведения влажности продукта до 55-85%, патока, мед предварительно подогретые до температуры 40°C вносятся в растворенном в воде состоянии. Сушеные фрукты, ягоды вносятся в сухом виде.
Далее при включенных месильных органах все рецептурные компоненты подаются в бак мешалки и перемешиваются до однородного состояния в течение 10-15 минут.
Следующим этапом производства является или выгрузка в подкатную дежу, или подача при помощи транспортной системы к месту фасовки. Фасовка производится в вакуумные пакеты ПА/ПЭ или пакеты для запекания PA/EVOH/CPP, в зависимости от объема фасовки, с дальнейшим вакуумированием на термоформерах Webomatic или Multivac. После расфасовки в потребительскую упаковку продукт подвергается термической обработке с целью осахаривания и консервировании (пастеризация или стерилизация). Для этого используется промышленный автоклав АГ-1200.
Первоначальным этапом является осахаривание, которое происходит при температуре 63°C-65°C в течении 100-160 мин с учетом периода набора температуры. Крахмал, находящийся в зерне клейстеризуется и под действием фермента (амилазы) осахаривается. На этапе осахаривания при соблюдении температурных режимов и времени в продукте накапливается примерно 10% сахаров. Кроме этого, в продукте происходит расщепление крахмала до декстринов и сахаров.
В этот же период времени происходят процессы набухания цельнозерновых компонентов. В процессе набухания зерно претерпевает ряд изменений: происходит переход макро- и микроэлементов в легкоусвояемую форму, увеличивается активность ферментов, ускоряется расщепление сложных запасных веществ на более простые. При повышении температуры изменяются свойства связанной воды, заметно снижается энергия связи влаги, вода приобретает более высокую подвижность, создаются условия для развития в зерне различных биохимических процессов, зерно размягчается. Пророщенное зерно отличается от обычного зерна своими свойствами. Во время прорастания в зерне изменяются пропорции питательных веществ. В ростках образуется большое количество белка, легкоусвояемых углеродов, витаминов А, В, Е и D, а также аминокислот. В пророщенных зернах происходит активное расщепление всех питательных компонентов, которые находятся в зародышах. Такой процесс облегчает усваивание организмом полезных веществ. В ростках имеется значительная доля полиненасыщенных жирных кислот. Проросшие семена вмещают магний, калий, кальций, железо, фосфор и множество других микроэлементов. Также зерновые являются источником клетчатки.
При использовании технологии с применением автоклавов процесс осахаривания и набухания ускоряется.
Далее следует процесс термической пастеризации (при температуре 63°C-65°C) и продолжительности 30-40 мин) или стерилизации (при температуре 120°C-132°C и продолжительности 5-20 минут), в зависимости от выбранных режимов и способа обработки, при котором происходит уничтожение микроорганизмов в продукте.
После термической обработки следует этап охлаждения до температуры 40°C, выгрузка продукции из автоклава и укладка в транспортную упаковку, в которой продукт хранится при температуре от 0 до 25 градусов Цельсия.
Применение предлагаемого продукта:
- непосредственное употребление в питании человека в качестве источника белка, легкоусвояемых углеводов, витаминов А, В, Е и D, а также аминокислот, клетчатки, грубых пищевых волокон, микро и макро элементов необходимых и функциональных в питании человека и содержащихся в злаковых и масличных культурах;
- в пищевой промышленности, как ингредиент для производства хлебобулочной продукции. А также в качестве сырья для изготовления безалкогольной, алкогольной продукции в пивоваренной и спиртовой промышленности;
- в медицинской промышленности для извлечения концентратов содержащихся в готовом продукте, а так же, как составляющая медицинских препаратов;
- в молочной промышленности для изготовления безлактозных молочных продуктов и продуктов, имеющих специализированное назначение, так же в качестве ингредиентов и дополнения к готовой продукции;
- при производстве детского питания;
- при производстве продукции, имеющей специализированное направление и применяемое в медицинских целях для человека и животных;
- применение при производстве биологически активных добавок для человека и животных.
Преимущества:
- полностью готовый к употреблению продукт, не требует дополнительного проращивания, механической либо технологической обработки, зерна имеют мягкую консистенцию, сохраняет все полезные вещества, длительное хранение; продукт имеет точный показатель кислотности, влажности на протяжении всего срока хранения;
- полностью остановлены процессы ферментации и микробиологической активности; произведено частичное осахаривание крахмалов, способствующих само консервации продукта без применения дополнительных ингредиентов;
- продукт механически не обработан, что способствует максимальному сохранению микро и макро - элементов, удаляемых при традиционных методах переработки и обработки зерновых культур.
Исключение временных трудозатрат потребителя на проращивание зерновых компонентов, увеличение срока сохранности пророщенных зерновых компонентов в готовом для употребления виде, как минимум до трех месяцев, улучшение вкусовых характеристик и аромата, исключение длительного замачивания и проращивания - продукт готов к употреблению, исключение сухих твердых зерен за счет использования технологии заваривания зерновых компонентов, обеспечение микробиологической чистоты за счет технологии производства является достоинством и преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом.