Патент на изобретение №2389345

(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКТОВ БЫСТРОГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ ИЗ КРАХМАЛСОДЕРЖАЩИХ КРУП

(57) Реферат:

Способ относится к пищевой промышленности, в частности к зерноперерабатывающей, крупяной и пищеконцентратной отраслям, и предназначен для производства продуктов быстрого приготовления из крахмалсодержащего крупяного сырья. Способ включает увлажнение крупы водой с температурой 18-20°С в количестве 1,5-2,0% от общей массы крупы, перемешивание крупы в течение 4-5 мин до достижения влажности крупы 28-30%, термообработку увлажненной крупы ИК-излучением в течение 28-51 с с длиной волны 0,8-5,0 мкм и плотностью теплового потока 32-34 кВт/м² до температуры 110-140°С, выдерживание крупы в течение 3-6 мин при постоянном перемешивании, повторное увлажнение крупы водой с температурой 18-20°С в количестве 2,0-3,0% от общей массы крупы, со снижением температуры крупы до 80-90°С, пропаривание крупы при атмосферном давлении в среде насыщенного водяного пара в течение 5-10 мин со снижением температуры крупы до 60-70°С и окончательное охлаждение крупы до 18-20°С в течение 3-5 мин. Изобретение позволяет создать продукт быстрого приготовления функционально-профилактического назначения путем модификации природной структуры крахмала и пищевых волокон периферийных оболочек крупы. 5 табл.

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к зерноперерабатывающей, крупяной и пищеконцентратной отраслям, и предназначено для производства продуктов быстрого приготовления из крахмалсодержащего крупяного сырья, в частности продуктов из злаковых культур, не требующих варки.

Известен способ производства не требующих варки ячменных хлопьев, включающий увлажнение зерна, его отволаживание, пропаривание, подсушивание, шелушение и ИК (инфракрасную) термообработку с плотностью теплового потока 26-28 кВт/м² до достижения температуры зерна 150-160°С (SU 1554869, 17.04.1990).

Недостатком данного способа являются малые сроки хранения продукта, его низкое качество, отсутствие у полученного продукта свойств функционального назначения.

Наиболее близким по техническому результату является способ производства не требующих варки хлопьев, включающий увлажнение крупы, ИК-термообработку с плотностью теплового потока 22-24 кВт/м², темперирование, плющение, охлаждение (RU 2203561 C1, 7 A23L 1/164).

Недостатком данного способа являются невысокие сроки хранения продукта, его невысокое качество, а также у полученного продукта слабо выражены функциональные свойства.

Задачей настоящего изобретения является создание продукта быстрого приготовления функционально-профилактического назначения путем модификации природной структуры крахмала и пищевых волокон периферийных оболочек крупы.

Техническим результатом является повышение качества целевого продукта путем улучшения сорбционных свойств.

Поставленная задача достигается тем, что в способе производства продуктов быстрого приготовления из крахмалсодержащих круп осуществляют увлажнение крупы водой при температуре 18-20°С в количестве 1,5-2,0% от общей массы крупы, перемешивание крупы в течение 4-5 мин до достижения влажности крупы 28-30%, термообработку увлажненной крупы ИК-излучением в течение 28-51 с с длиной волны 0,8-5,0 мкм и плотностью теплового потока 32-34 кВт/м² до температуры 110-140°С, выдерживание крупы в течение 3-6 мин при постоянном перемешивании, повторное увлажнение крупы водой с температурой 18-20°С в количестве 2,0-3,0% от общей массы крупы, со снижением температуры крупы до 80-90°С, пропаривание крупы при атмосферном давлении в среде насыщенного водяного пара в течение 5-10 мин со снижением температуры крупы до 60-70°С и окончательное охлаждение крупы до 18-20°С в течение 3-5 мин.

Увлажнение крупы водой при температуре 18-20°С в количестве 1,5-2,0% от общей массы крупы, перемешивание крупы в течение 4-5 мин до достижения влажности крупы 28-30% обусловлено тем, что данный технологический прием позволяет увеличить количество свободной влаги в капиллярах приповерхностных оболочек и центральных слоях зерновок крупы, создать оптимальные условия для поглощения и пропускания ИК-излучения крупой при термообработке, увеличить удельную поверхность парообразования в капиллярно-пористой структуре крупы при ИК-термообработке, снизить удельные энергозатраты на парообразование при ИК-термообработке крупы.

Термообработка увлажненной крупы ИК-излучением в течение 28-51 с с длиной волны 0,8-5,0 мкм и плотностью потока 32-34 кВт/м² до температуры 110-140°С позволяет снизить конечную температуру обрабатываемой крупы, минимизировать перепад температур на поверхности в центре каждой зерновки крупы, провести однородную ИК-обработку всего объема крупы, позволяет управлять развитием полей градиента температуры и влажности, с удержанием влаги в обрабатываемой крупе.

Выдерживание крупы при температуре 110-140°С в течение 3-6 мин при постоянном перемешивании обусловлено тем, что 3-6 мин – это время, которое при заданном диапазоне температур необходимо для образования устойчивой структуры, состоящей из высококачественных декстринов, клетчатки и гемицеллюлозы во всем объеме углеводсодержащей части крупы, что позволяет создать структуру пищевых волокон крупы с наибольшей сорбционной емкостью. Если данный технологический прием осуществляется за время меньшее 3 мин, то образование высококачественных декстринов во всем объеме углеводсодержащей части крупы не наблюдается. Если данный технологический прием осуществляется за время большее 6 мин, то наблюдается резкое снижение витаминов группы В и резкое снижение сорбционной емкости.

Постоянное перемешивание необходимо для устранения слипаемости, а также предотвращения сводообразования и агломерации крупы.

Повторное увлажнение крупы водой с температурой 18-20°С в количестве 2,0-3,0% от общей массы крупы со снижением температуры крупы до 80-90°С обусловлено тем, что данный технологический прием направлен на создание оптимального влаготемпературного режима направленной клейстеризации крахмала в углеводсодержащей части крупы. То есть данное количество воды 2,0-3,0% от общей массы крупы при данных условиях необходимо для компенсации поглощенной воды крупой и образования среды насыщенного водяного пара с относительной влажностью 95-98% при температуре 80-90°С для создания оптимальных условий направленной интенсивной клейстеризации крахмала в крупе. Если количество добавляемой воды меньше 2,0% при прочих равных условиях, то среда насыщенного водяного пара не создается и количества водяного пара недостаточно для необходимой степени клейстеризации крахмала и модификации структуры пищевых волокон в крупе. Если количество добавляемой воды больше 3,0%, то начинается процесс конденсации воды на крупе, в результате чего влага не впитывается в крупу, крупа намокает, слипается и начинается интенсивный процесс сводообразования или агломерации крупы. Пропаривание крупы при атмосферном давлении в среде насыщенного водяного пара в течение 5-10 мин со снижением температуры крупы до 60-70°С необходимо для того, чтобы осуществить в крупе частичную клейстеризацию крахмала с образованием поликапиллярно-пористой структуры. Оптимальная степень клейстеризации в данном случае составит 14-20% от общей массы крупы. Если данный технологический прием осуществить за время меньшее 5 мин, то степень клейстеризации крахмала будет меньше 14% и продукт не готов, а также значительно увеличивается время его кулинарной обработки. Если данный технологический прием осуществить за время большее 10 мин, то степень клейстеризации крахмала будет больше 20% от общей массы крупы, что приведет к нежелательным изменениям в структуре оклейстеризованного крахмала, а именно: агломерация, образование гликозидных связей, и в итоге черствлению, что, в свою очередь, увеличит время кулинарной обработки и резко снизит сроки безопасного хранения продукта.

Окончательное охлаждение крупы до 18-20°С в течение 3-5 мин необходимо для того, чтобы остановить биохимические процессы в крупе, т.е. осуществить биохимическое «консервирование» и получить продукт быстрого приготовления с заданными биохимическими и функциональными свойствами.

Способ производства продуктов быстрого приготовления из крахмалсодержащих круп осуществляется следующим образом. С помощью распылителя на поверхность крупы наносится вода при температуре 18-20°С в количестве 1,5-2,0% от общей массы крупы. Далее крупа помещается в емкость, где с помощью шнека осуществляется перемешивание крупы в течение 4-5 мин до достижения влажности 28-30% в приповерхностных слоях крупы. Далее осуществляют термообратку увлажненной крупы ИК-излучением в течение 28-51 с с длиной волны 0,8-5,0 мкм и плотностью потока 32-34 кВт/м² до температуры 110-140°С. После этого осуществляется выдерживание крупы при температуре 110-140°С при постоянном перемешивании в теплоизолированной емкости. Далее с помощью распылителя осуществляют повторное увлажнение крупы в количестве 2,0-3,0% от общей массы крупы со снижением температуры крупы до 80-90°С. Далее осуществляют пропаривание крупы в теплоизолиронной емкости при атмосферном давлении в среде насыщенного водяного пара в течение 5-10 мин с последующем снижением температуры крупы до 60-70°С. Далее осуществляют окончательное охлаждение крупы до 18-20°С за 3-5 мин, для того чтобы остановить биохимические процессы в крупе, то есть осуществить биохимическое «консервирование» и получить продукт быстрого приготовления из крахмалсодержащих круп с заданными технологическими и функциональными свойствами.

Сущность изобретения поясняется примерами.

Пример 1. Перловая крупа 1-2 увлажняется с помощью распылителя водой, имеющей температуру 18°С в количестве 1,5% от общей массы крупы. Далее крупа помещается в емкость, где с помощью шнека производится перемешивание крупы в течение 4 мин до достижения влажности в приповерхностных слоях крупы 28%. Далее осуществляется термообработка увлажненной перловой крупы 1-2 ИК-излучением в течение 51 с с длиной волны 1,3 мкм и плотностью потока 32 кВт/м². После этого осуществляется выдерживание крупы в теплоизолированной емкости при температуре 140°С в течение 6 мин и постоянном перемешивании в теплоизолированной емкости. Далее с помощью распылителя осуществляют повторное увлажнение крупы водой в количестве 3,0% от общей массы крупы со снижением температуры крупы до 90°С. Далее осуществляют пропаривание увлажненной крупы в теплоизолированной емкости при атмосферном давлении 750 мм рт. ст. в среде насыщенного водяного пара в течение 5 мин со снижением температуры до 70°С, с последующим окончательным охлаждением крупы до 20°С в течение 5 мин, для того чтобы остановить биохимические процессы в крупе, то есть осуществить биохимическое «консервирование» и получить продукт быстрого приготовления из перловой крупы 1-2 с временем варки 14 мин.

В результате получена перловая крупа 1-2 высокого качества.

Пример 2. Гречневая крупа-ядрица увлажняется с помощью распылителя водой, имеющей температуру 19°С в количестве 1,8% от общей массы крупы. Далее крупа помещается в емкость, где с помощью шнека производится перемешивание крупы в течение 4,5 мин до достижения влажности в приповерхностных слоях крупы 29%. Далее осуществляется термообработка увлажненной перловой крупы 1-2 ИК-излучением в течение 41 с с длиной волны 2,5 мкм и плотностью потока 33 кВт/м². После этого осуществляется выдерживание крупы в теплоизолированной емкости при температуре 130°С в течение 4,5 мин при постоянном перемешивании в теплоизолированной емкости. Далее с помощью распылителя осуществляют повторное увлажнение крупы водой в количестве 2,5% от общей массы крупы со снижением температуры крупы до 85°С. Далее осуществляют пропаривание увлажненной крупы в теплоизолированном шнеке при атмосферном давлении 750 мм рт. ст. в среде насыщенного водяного пара в течение 7 мин со снижением температуры до 65°С. Далее осуществляют окончательное охлаждение крупы до 20°С за 4 мин, для того чтобы остановить биохимические процессы в крупе, то есть осуществить биохимическое «консервирование» и получить продукт быстрого приготовления из гречневой крупы-ядрицы с временем варки 6 мин.

В результате получена гречневая крупа-ядрица высокого качества.

Пример 3. Короткозерная рисовая крупа увлажняется с помощью распылителя водой, имеющей температуру 20°С в количестве 2,0% от общей массы крупы. Далее крупа помещается в емкость, где с помощью шнека производится перемешивание крупы в течение 5 мин до достижения влажности в приповерхностных слоях крупы 30%. Далее осуществляется термообработка увлажненной короткозерной рисовой крупы ИК-излучением в течение 51 с с длиной волны 0,8-5,0 мкм и плотностью потока 34 кВт/м² до температуры 140°С. После этого осуществляется выдерживание крупы в теплоизолированной емкости в течение 6 мин при постоянном перемешивании в теплоизолированном шнеке. Далее с помощью распылителя осуществляют повторное увлажнение крупы водой в количестве 3,0% от общей массы крупы со снижением температуры крупы до 90°С. Далее осуществляют пропаривание увлажненной крупы в теплоизолированном шнеке при атмосферном давлении 750 мм рт. ст. в среде насыщенного водяного пара в течение 10 мин со снижением температуры до 70°С. Далее осуществляют окончательное охлаждение крупы до 20°С за 5 мин, для того чтобы остановить биохимические процессы в крупе, то есть осуществить биохимическое «консервирование» и получить продукт быстрого приготовления из короткозерной рисовой крупы с временем варки 3 мин.

Таким образом, на основании рассмотренных примеров 1-3 была разработана эффективная технология создания продукта функционально-профилактического назначения путем модификации природной структуры крахмала и пищевых волокон периферийных оболочек крупы. Мерой эффективности являются: 1) сорбционная емкость целевого продукта по ГОСТ 4453-74 «Адсорбционная активность по метиленовому голубому», 2) сорбционная емкость целевым продуктом ионов тяжелых металлов (Pb, Cd, Sr) из однокомпонентного стандартного раствора с концентрацией ионов тяжелых металлов (Pb, Cd, Sr) 0,5 мг/л (при погружении 1 г полученного целевого продукта в 500 мл данного раствора). А показатель качества – содержание декстринов и степени направленной клейстеризации крахмала в целевом продукте.

Данные показатели представлены в таблицах 1, 2, 3.

Таблица 1
Сорбционная емкость целевого продукта по ГОСТ 4453-74 «Адсорбционная активность по метиленовому голубому»
Виды крупы	Сорбционная емкость мг/г по метиленовому голубому
прототип	предложенный способ
Перловая 1, 2	110	120
Гречневая ядрица	100	110
Короткозерная рисовая	95	105

Таблица 2
Сорбционная емкость целевым продуктом ионов тяжелых металлов (Pb, Cd, Sr) из однокомпонентного стандартного раствора с концентрацией ионов тяжелых металлов (Pb, Cd, Sr) 0,5 мг/л (при погружении 1 г полученного целевого продукта в 500 мл данного раствора)
Виды крупы	Сорбция, % ионов тяжелых металлов
прототип	предложенный способ
Pb40	Cd36	Sr30	Pb40	Cd36	Sr30
Перловая 1, 2	54	45	42	61	52	48
Гречневая ядрица	48	34	30	57	48	44
Короткозерная рисовая	50	38	34	58	49	47

Таблица 3
Содержание декстринов и степени направленной клейстеризации крахмала в целевой продукте, %
Виды крупы	прототип	предложенный способ
Степень направленной клейстеризации крахмала, %	Содержание декстринов, %	Степень направленной клейстеризации крахмала, %	Содержание декстринов, %
Перловая 1, 2	7,8	4,3	16,3	8,7
Гречневая ядрица	6,0	4,5	14,7	8,9
Короткозерная рисовая	12,0	4,4	20,6	8,6

Использование предлагаемого способа по сравнению с прототипом позволяет повысить качество целевого продукта и эффективность технологии создания продукта быстрого приготовления функционально-профилактического назначения:

1) увеличить сорбционную емкость (мг/г) по метиленовому голубому для перловой крупы 1, 2 на 9,1%, для гречневой крупы ядрицы на 10,0%, для короткозерной рисовой крупы на 10,5%.

2) увеличить сорбционную емкость (в %) тяжелых металлов, табл.4.

Таблица 4
Виды крупы	Pb40	Cd36	Sr30
Перловая 1, 2	13,0	15,6	14,3
Гречневая ядрица	18,8	41,2	46,7
Короткозерная рисовая	16,0	29,0	38,2

3) увеличить содержание декстринов и степени направленной клейстеризации крахмала в целевом продукте по сравнению с прототипом, табл.5.

Таблица 5
Виды крупы	Степень направленной клейстеризации крахмала, %	Содержание декстринов, %
Перловая 1, 2	209,0	202,3
Гречневая ядрица	245,0	197,8
Короткозерная рисовая	171,7	195,5

Формула изобретения

Способ производства продуктов быстрого приготовления из крахмалсодержащих круп, включающий увлажнение крупы водой с температурой 18-20°С в количестве 1,5-2,0% от общей массы крупы, перемешивание крупы в течение 4-5 мин до достижения влажности крупы 28-30%, термообработку увлажненной крупы ИК-излучением в течение 28-51 с с длиной волны 0,8-5,0 мкм и плотностью теплового потока 32-34
кВт/м² до температуры 110-140°С, выдерживание крупы в течение 3-6 мин при постоянном перемешивании, повторное увлажнение крупы водой с температурой 18-20°С в количестве 2,0-3,0% от общей массы крупы, со снижением температуры крупы до 80-90°С, пропаривание крупы при атмосферном давлении в среде насыщенного водяного пара в течение 5-10 мин со снижением температуры крупы до 60-70°С и окончательное охлаждение крупы до 18-20°С в течение 3-5 мин.