Ресурсосберегающие технологии хлеба и комбикормов с использованием продуктов ферментативного гидролиза зерна ржи

Бахитов Т.А.

Оренбургский государственный университет

РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ХЛЕБА И КОМБИКОРМОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОДУКТОВ ФЕРМЕНТАТИВНОГО ГИДРОЛИЗА

ЗЕРНА РЖИ

Исследована возможность использования в технологии пшеничных, ржано-пшеничных и ржаных сортов хлеба продуктов ферментативного гидролиза углеводного комплекса зерна ржи, прошедшей предварительную экструзионную обработку. Разработаны проекты ТУ и ТИ на пшеничные, ржаные и ржано-пшеничные сорта хлеба с добавкой сахаросодержащего сиропа; технология ввода гидролизата или пасты при прессовании комбикормов для рыб.

Проблема продовольственной безопасности России была и остается актуальной, учитывая географическое расположение страны и сезонность воспроизводства основных пищевых и кормовых ресурсов.

Ведущее место в обеспечении населения продуктами питания занимает зерно. Это заставляет искать ресурсосберегающие технологии глубокой переработки зерновых культур, потенциал которых используется не в полной мере. Одной из таких культур является рожь. По сбору зерновых она занимает третье место, уступая пшенице и ячменю. Невостребованные ресурсы ржи в стране составляют 1,5-2 млн. т [1].

В связи с этим интерес представляет высокоэффективное комплексное термомеханическое и биохимическое воздействие на рожь с целью получения дешевых сахаросодержащих продуктов, используемых для пищевых производств и комбикормов.

На кафедре пищевых производств ОГУ разработана технология предобработки зерна ржи, позволяющая интенсифицировать процесс ферментативного гидролиза углеводного комплекса ржи препаратом Глюка-ваморин Г 20 X [2].

Предварительная обработка зерна ржи заключается в следующем: рожь очищается от примесей и измельчается до крупности частиц не более 2 мм, затем увлажняется до 17-18% и подвергается экструдированию при температуре 120-140° С и давлении 9-10 МПа, полученный экструдат измельчается.

Установлено, что экструзия разрушает пектиновые оболочки крахмальных гранул, он становится более доступным воздействию ферментов. Данные вискозиметрического и амилографического анализов показали, что

крахмал экструдированной ржи менее клей-стеризуется при его суспензировании, что облегчает диффузионное проникновение фермента внутрь мицеллярных структур, характеризующихся меньшей плотностью упаковки макромолекул.

Гидролизат можно использовать как готовый полуфабрикат для пищевых производств и комбикормов или разделять на оса-харенный сироп и побочный продукт (пасту) [2, 3].

В связи с вышеизложенным целью работы явилось исследование возможности применения сахаросодержащего сиропа и пасты в производстве хлеба, а гидролизата и пасты - в производстве комбикормов для рыб, вырабатываемых влажным способом прессования.

Исследования проводили на примере пяти сортов хлеба: пшеничный «Гражданский», вырабатываемый из муки первого или второго сорта; ржано-пшеничный «Российский» и «Орловский»; ржаной «Московский». Расход сахаросодержащего сиропа определяли по содержанию сухих веществ, внося соответствующие корректировки в дозировку воды при замесе теста. Тесто готовили по традиционным технологиям, разделывали и выпекали. Качество хлеба оценивали по органолептическим и физико-химическим показателям.

По органолептическим показателям образцы хлеба, приготовленные с заменой патоки на сироп, соответствовали требованиям на данный вид изделий и практически не отличались от контрольных образцов.

Физико-химические показатели качества хлеба представлены в таблицах 1, 2.

Данные свидетельствуют о возможности замены патоки в рецептурах пшенично-

го, ржано-пшеничного и ржаного сортов хлеба на сахаросодержащий сироп.

Исследована также возможность использования пасты в качестве питательной среды для заквасок при приготовлении ржано-пшеничных и ржаного сортов хлеба. Выбран ржанопшеничный хлеб «Российский».

Образцы теста готовили на жидких заквасках. Пасту вносили в количестве 10, 20, 30 и 40% к массе закваски. Контролем служила закваска без внесения пасты.

Процесс брожения контролировали по кислотности. Результаты исследования представлены на рисунке 1.

Установлено, что внесение пасты в количестве 10 и 20% интенсифицирует нарастание кислотности закваски соответственно на 9 и 14% по сравнению с контролем. При дальнейшем увеличении дозировок пасты в закваску наблюдалось снижение скорости кислотонакопления. Так, внесение пасты в количестве 30% интенсифицирует нарастание кислотности на 5%, а дозировка пасты 40% - несколько снижает скорость кислотонакопления закваски по сравнению с контролем. Снижение скорости кислотонакопления заквасок при повышенных дозировках пасты может быть связано с нарастанием осмотического давления, снижением количества свободной влаги, что не-

Таблица 1. Физико-химические показатели качества хлеба «Гражданский»

Показатели качества Хлеб «Гражданский» из пшеничной муки

первого сорта второго сорта

на патоке на сиропе на патоке на сиропе

Массовая доля влаги, % 43,8 43,9 44,5 44,8

Пористость, % 68,0 72,3 65,4 66,7

Кислотность, град 3,0 3,3 4,0 4,2

Объемный выход, % 323 336 297 318

Весовой выход, % 135,9 136 136,2 136,1

Таблица 2. Физико-химические показатели качества ржанопшеничных и ржаного сортов хлеба

Показатели качества «Российский» «Орловский» «Московский»

на патоке на сиропе на патоке на сиропе на патоке на сиропе

Массовая доля влаги, % 47,5 48,0 47,7 47,9 48,4 48,7

Пористость, % 63,9 64,4 64,8 65,2 61,2 63,4

Кислотность, град 6,5 6,5 6,4 6,5 7,1 7,3

Объемный выход, % 280 294 270 284 253 261

Весовой выход, % 153,5 153,5 154,0 154,0 150,1 150,3

благоприятно сказывается на жизнедеятельности микрофлоры закваски.

На готовых заквасках с различным количеством пасты готовили тесто по рецептуре хлеба «Российский». Тесто с дозировкой пасты в закваске 10 и 20% созревало быстрее по сравнению с контролем. Скорость созревания теста с дозировкой пасты в закваску 30 и 40% существенно не отличалась от контрольного образца.

Качество хлеба «Российский» с различной дозировкой пасты в закваску определяли по органолептическим и физико-химическим показателям.

з

я

о.

5

О

га

со

га

м

л

н

о

о

X

н

о

с;

о

-Закваска без пасты

Закваска с 10% пасты

Закваска с 20% пасты

Закваска с 30% пасты

Закваска с 40% пасты

1 2 3 4 5 6

Продолжительность брожения закваски, ч.

Рисунок 1. Изменение кислотности при брожении заквасок с различной дозировкой пасты

Таблица 3. Физико-химические показатели хлеба «Российский» с различной дозировкой пасты в закваске

Наименование показателей Контрольный образец хлеба Хлеб с дозировкой пасты в закваске, %

10 20 30 40

Массовая доля влаги, % 47,0 47,1 47,3 48,5 49,7

Пористость,% 64,0 66,8 67,9 63,6 61,2

Кислотность, град 6,5 6,8 7,1 6,7 6,4

Объемный выход, % 290 307 319 264 251

Весовой выход, % 153,3 153,4 153,6 153,8 154,2

По органолептической оценке существенных отличий в исследуемых образцах хлеба не обнаружено. Физико-химические показатели образцов хлеба с различной дозировкой пасты в закваске представлены в таблице 3.

Анализ полученных данных показывает, что по влажности и кислотности образцы не превышали установленных норм для данного вида хлеба. Следует отметить, что кислотность готовых изделий с увеличением дозировки пасты до 20% возрастает, при более высоких значениях дозировок пасты - снижается. По пористости опытные образцы превосходили контрольные с дозировкой пасты до 20%, дальнейшее увеличение количества пасты снижало пористость готовых изделий.

Полученные данные свидетельствуют о целесообразности внесения пасты в закваску до 20% от массы закваски. Ввод пасты интенсифицирует технологический процесс, повышает качество готовых изделий и сокращает производственный цикл на 30-45 мин.

Влияние замены патоки сахаросодержащим сиропом на черствение хлеба осуществляли при его хранении без упаковки при температуре 20±2 С и относительной влажности воздуха 75±5%. Процесс черствения контролировали по крошковатости и количеству поглощаемой хлебом влаги через каждые 6 часов.

Результаты хранения ржано-пшеничных и ржаного сортов хлеба представлены на рисунках 2, 3.

Анализ полученных данных показывает, что характер снижения влажности и количества поглощаемой влаги образцов, изготовленных на сахаросодержащем сиропе, существенно не отличается от образцов, приготовленных на патоке. Следовательно, сироп, как и патока, повышает гидрофильные свойства муки, что способствует лучшей сохранности свежести хлеба.

На рисунках 4, 5 представлены результаты хранения пшеничного хлеба «Гражданский» из муки первого сорта с внесением сахаросодержащего сиропа в количествах 100, 150 и 200% от патоки по рецептуре, в пересчете на сухие вещества.

Анализ данных показывает, что с увеличением продолжительности хранения хлеба количество поглощаемой им влаги уменьшается: в первые 100 часов хранения примерно на 0,5% в час, в последующие 20 часов - на

0,2-0,25% в час. С увеличением ввода сахаросодержащего сиропа количество поглощаемой хлебом влаги снижается.

Крошковатость в первые 100 часов хранения увеличивается интенсивно, в последующие 20 часов хранения увеличивается незначительно.

Полученные данные свидетельствуют о том, что с увеличением ввода сахаросодержащего сиропа в рецептуру пшеничного хлеба его черствение замедляется.

В связи с тем, что гидролизат и паста, по сравнению с рожью, содержат незначительное количество пентозанов (0,1 -0,2% СВ) и клетчатки (0,3-0,8% СВ), исследована возможность их использования в комбикормах для рыб, получаемых влажным способом прессования.

Влажный способ прессования осуществляли на одношнековом пресс-экструдере, разработанном на кафедре. Оптимальные значения факторов определяли методом полнофакторного эксперимента ПФЭ-22. В качестве факторов, существенно влияющих на процесс, взяты: влажность комбикормов, процент ввода гидролизата или пасты. Параметрами оптимизации служили: разбухае-мость, проход через сито с отверстиями диаметром 2 мм, производительность экструдера. В процессе исследований получены уравнения регрессии, адекватно описывающие процесс. Решение системы уравнений в помощью ЭВМ позволило определить оптимальные значения факторов: влажность комбикорма 32% и ввод гидролизата 25%. При

-хлеб "Российский" на патоке

хлеб "Орловский" на патоке

хлеб "Орловский"на сиропе

хлеб"Российский"на

сиропе

хлеб "Московский" на патоке

хлеб "Московский" на сиропе

Продолжительность хранения, ч.

Рисунок 2. Изменение влажности ржано-пшеничных и ржаного сортов хлеба при хранении

-Хлеб "Российский" на патоке

Хлеб "Российский" на сиропе

Хлеб "Орловский" на патоке

Хлеб"Орловский" на сиропе

Хлеб "Московский" на патоке

Хлеб "Московский" на сиропе

0

80

20 40 60

Продолжительность хранения, ч.

Рисунок 3. Изменение количества поглощенной влаги ржано-пшеничным и ржаным хлебом при хранении

-Хлеб с заменой патоки сахаросодержащим сиропом на 200 %

-Хлеб с заменой патоки сахаросодержащим сиропом на 150 %

-Хлеб с заменой патоки сахаросодержащим сиропом на 100 %

40 60 80

Продолжительность хранения хлеба, ч

120

Рисунок 4. Зависимость количества поглощаемой пшеничным хлебом влаги от продолжительности хранения

Хлеб с заменой патоки сахаросодержащим сиропом на 100 %

Хлеб с заменой патоки сахаросодержащим сиропом на 150 %

Хлеб с заменой патоки сахаросодержащим сиропом на 200 %

20 40 60 80 100 120

Продолжительность хранения хлеба, ч

Рисунок 5. Зависимость крошковатости пшеничного хлеба от продолжительности хранения

этом разбухаемость гранул комбикорма составила более 38 минут, проход через сито с отверстиями диаметром 2 мм менее 0,83% (по ГОСТу 22834-87 соответственно не менее 15 мин. и не более 5%).

Аналогичным путем были найдены оптимальные значения факторов при экструди-ровании комбикормов с пастой: влажность комбикорма 32%, ввод пасты 16%. При этих значениях разбухаемость гранул составила более 41 мин., проход через сито с отверстиями диаметром 2 мм - менее 1,1%.

Выводы

1. Доказана возможность полной замены патоки в рецептурах ржано-пшеничных, пшеничных и ржаных сортов хлеба на сахаросодержащий сироп. Установлено, что замена патоки сахаросодержащим сиропом существенно не изменяет органолептических, физико-химических показателей и сохранности свежести хлеба при хранении.

2. Установлена целесообразность внесения пасты, полученной из ржаного гидроли-

зата, в закваску в количестве до 20% от ее массы. Ввод пасты интенсифицирует технологический процесс, повышает качество готовых изделий и сокращает производственный цикл на 30-45 мин.

3. Увеличение дозировок сахаросодержащего сиропа до 200% от количества патоки по рецептуре в пересчете на сухие вещества замедляет процесс черствения пшеничного хлеба.

4. Методом полнофакторного планирования эксперимента установлены оптимальные значения ввода в комбикорма для рыб ржаного гидролизата или пасты, повышающих кормовую ценность и прочность комбикормов.

5. На основании проведенных исследований разработаны проекты ТУ и ТИ на пшеничные, ржаные и ржано-пшеничные сорта хлеба с добавкой сахаросодержащего сиропа.

Разработана технология ввода гидролизата и пасты при прессовании комбикормов для рыб.

Список использованной литературы:

1. Андреев Н.Р. Научное обеспечение комплексной переработки ржи на крахмал, корма и спирт // «Хранение и переработка сельхозсырья», 1999, №1, с. 28-29

2. Кушнерук Л.А. Применение продуктов ферментативного гидролиза ржаной экструдированной муки в производстве мучных кондитерских изделий. - Диссертация к.т.н., 2001. - 149 с.

3. Дегтяренко Г.Н., Челнокова Е.Я. Технология переработки зерна ржи с получением сахаросодержащего и белкового компонентов для пищевых продуктов и комбикормов // Материалы отчетной научно-технической конференции «Технологии живых систем», раздел 04 - «Высокоэффективные пищевые технологии и технические средства для их реализации». - М.: МГУПП, 2003.- С. 28-31.