Способ экструдирования пищевых волокон

 

Изобретение относится к пищевой промышленности и может использоваться в производстве биологически активных добавок к пище, получаемых путем специальной обработки. Способ предусматривает экструдирование пищевых волокон растительного сырья при температуре 70-90°С и давлении 22-36 МПа. В результате экструдирования влага, содержащаяся в клетках пищевых волокон, переходит в парообразное состояние, и клеточные оболочки разрываются. Изобретение повышает усвояемость, сорбционную и водоудерживающую способность , улучшает органолептические свойства продукта при одновременном сохранении витаминов и минеральных элементов, содержащихся в исходном сырье. 1 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству биологически активных добавок к пище, получаемых путем специальной обработки.

Известен стандартный способ экструдирования зерен крахмала крахмалосодержащих продуктов (пшеница, рис и другие злаки). (ж-л "Пищевая промышленность" N 12 за 1996 г.) При этом перед матрицей создается давление не более 12 МПа, а в зоне нагрева обеспечивается рабочая температура 180-200^oC. Однако при осуществлении этого способа не происходит экструзии пищевых волокон, состоящих из целлюлозы, гемицеллюлоз, лигнина и в меньших количествах пектиновых веществ.

Известен способ подготовки пшеничных отрубей для диетических продуктов, предусматривающий их тепловую обработку, при этом тепловой обработке подвергают отруби с влажностью 12-18%, а обработку ведут в экструдере при температуре 115-145^oC и давлении 42-44 кг/см² (4,2-4,4 МПа), полученный экструдат охлаждают и измельчают.

Конечным продуктом являются легкие рассыпные отруби, употребление которых в больших количествах (6-8 ложек) затруднительно.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является способ производства лечебно-профилактического продукта из пшеничных отрубей, включающий их пофракционное увлажнение до влажности 27-29%, экструдирование при температуре 180-200^oC, затем полученный экструдат подвергают ИК-обработке при температуре 190-200^oC с последующим охлаждением атмосферным воздухом.

Недостатком указанного способа, как и предыдущих, является высокотемпературная обработка, которая ведет к разрушению витаминов и минеральных веществ, содержащихся в исходном сырье. Недостатком способа является также его сложность, трудоемкость, продолжительность во времени. Кроме того, экструдат в виде пористых палочек получается за счет клейстеризации крахмала, что снижает диетические свойства отрубей.

Целью изобретения является повышение усвояемости пищевых волокон, улучшение органолептических свойств, повышение водоудерживающих и сорбционных свойств продуктов, содержащих пищевые волокна, при одновременном сохранении витаминов и минеральных веществ, содержащихся в исходном сырье.

Указанный технический результат достигается за счет экструдирования пищевых волокон, при котором исходное сырье увлажняют до влажности 23-25%, причем экструдирование ведут при температуре 70-90^oC и давлении 22-36 МПа. В процессе экструзии при описанном автором режиме в результате мощного механического и термического воздействия макромолекулы пищевых волокон расщепляются на более мелкие фрагменты; межмолекулярные и внутримолекулярные химические связи разрываются, поэтому химические и физические свойства материала существенно изменяются. Разрываются связи лаже в молекулах клетчатки и до 15% ее становится растворимой. Нарушение лигноуглеводных связей позволяет активизировать содержащиеся в них компоненты, в том числе лигнин, и получить продукт с повышенной сорбционной способностью. Низкотемпературный режим процесса экструзии позволяет сохранить витамины и минеральные вещества, содержащиеся в исходном сырье.

Кроме того, известные ранее способы экструдирования, в том числе пшеничных отрубей, осуществлялись за счет клейстеризации крахмала, содержащегося в исходном сырье. Предлагаемый способ позволяет проводить экструдирование чистой клетчатки - основной составляющей пищевых волокон - без примесей крахмала, что позволяет получать продукты, богатые клетчаткой с диетическими свойствами.

Технологический процесс производства экструдированного продукта состоит из следующих стадий: размола дополнительного сырья; просеивания и пропускания через магнитные заграждения основного и/или дополнительного сырья; кондиционирования сырья; смешения компонентов; получения гранул в экструдере; фасовки.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Сырье подвергают кондиционированию, т.е. доводят до оптимальной влажности, и равномерному ее распределению по всей массе. Для этого основное сырье увлажняют водой комнатной температуры до влажности 23-25%, остальную смесь основного и/или дополнительного сырья увлажняют до влажности 14%; подвергают отволаживанию в течение 15-30 мин. Перед запуском экструдер прогревают до температуры 70-90^oC. Загружают в приемное отверстие экструдера смесь влажностью 23-25%. Когда давление и температура в экструдере достигнут оптимальной величины (давление 24-36 МПа, температура 70-90^oC), подают смесь основного и (или) дополнительного сырья влажностью не более 14%. Указанный режим позволяет сделать более резким переход из области высокого давления в область низкого давления. В результате этого влага, содержащаяся в клетках пищевых волокон, переходит в парообразное состояние, и структура клеточных оболочек разрушается. Полученный экструдат (палочки круглого поперечного сечения длиной 10-20 мм) после его естественного охлаждения имеет влажность 6-9%. Далее продукт направляют на фасовку и упаковку.

Выбор режима технологических процессов обусловлен следующими обстоятельствами. Повышение давления более 36 МПа ведет к увеличению расхода энергии, а уменьшение давления менее 24 МПа не обеспечивает необходимого и устойчивого разрыва клеточных оболочек. При температуре выше 90^oC возможен переход влаги в клетке в парообразное состояние еще в матрице, что недопустимо, при температуре ниже 70^oC возникает необходимость в повышении давления, что нецелесообразно. Увлажнение исходного сырья до влажности 23-25% позволяет достигнуть указанный технический результат, однако постепенное снижение влажности в процессе экструдирования до 14% позволяет получить экструдат с более низкой влажностью, что увеличивает срок хранения готового продукта.

Пищевые волокна формируют одни и те же биополимеры: гемицеллюлозы, целлюлозы, лигнин и в меньших количествах пектиновые вещества. При этом состав и строение биополимеров традиционного и нетрадиционного пищевого растительного сырья аналогичны. Это позволяет утверждать возможность достижения указанного технического результата для всех видов пищевых волокон (пищевых волокон зерна, овощей, фруктов, ягод, водорослей).

Пример 1. Просеивают через сито N 2-2,5 пшеничные отруби. Пшеничные отруби (4 кг) увлажняют до 25% по всей массе, загружают сырье в экструдер. Экструдер работает при температуре 90^oC, причем перед матрицей создается рабочее давление 24 МПа. Полученный экструдат имеет форму пористых, хрустящих палочек, вкус и запах, свойственный пшеничным отрубям с приятным привкусом поджаренного продукта.

Пример 2. Размалывают на молотковой мельнице и просеивают через сито N 2-2,5 морковь. 4 кг увлажняют до 24% по всей массе, оставшуюся смесь увлажняют до 14%. Загружают последовательно сырье в экструдер. Экструдер работает при температуре 80^oC, причем перед матрицей создается рабочее давление 31 МПа. Полученный экструдат имеет форму пористых, хрустящих палочек, ароматный запах, приятный вкус.

Пример 3. Размалывают и просеивают через сито N 2-2,5 семена гороха. 3 кг массы увлажняют до 23% влажности по всей массе, оставшуюся смесь увлажняют до влажности 14%. Загружают последовательно сырье в экструдер. Экструдер работает при температуре 70^oC, причем перед матрицей создается рабочее давление 36 МПа. Полученный экструдат имеет форму пористых, хрустящих палочек, имеет приятный привкус поджаренного продукта, ароматный запах.

Пример 4. Размалывают и просеивают через сито N 2-2,5 соль, морскую капусту и отруби. 4 кг массы увлажняют до влажности 24% по всей массе, оставшуюся смесь увлажняют до 14%. Последовательно загружают сырье в экструдер. Экструдер работает при температуре 80^oC, причем перед матрицей создается рабочее давление 30 МПа. Полученный экструдат имеет форму пористых, хрустящих палочек, вкус и запах, свойственный пшеничным отрубям и морской капусте с приятным привкусом поджаренного продукта.

Таким образом, именно совокупность заявленных признаков изобретения обеспечивает выполнение поставленной технической задачи. Экструдирование пищевых волокон при указанном режиме сопровождается разрывом клеточных оболочек за счет перехода содержащейся в них влаги в парообразное состояние, что ведет к изменению физических и химических свойств продукта: повышается сорбционная и водоудерживающая способность (за счет высокой пористости), усвояемость полисахаридов, что повышает энергетическую ценность продукта, повышаются органолептические показатели при одновременном сохранении витаминов и минеральных веществ. Описанный способ позволяет получать продукты, богатые пищевыми волокнами, с диетическими свойствами.

Формула изобретения

1. Способ экструдирования пищевых волокон растительного сырья, включающий его предварительное увлажнение, отличающийся тем, что исходное сырье увлажняют до влажности 23 - 25%, при этом экструдирование ведут при температуре 70 - 90^oC и давлении 22 - 36 МПа.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе экструдирования влажность экструдируемого сырья постепенно снижают до 14%.