Способ консервации пророщенных семян зерновых и зернобобовых культур

Изобретение относится к пищевой промышленности. Способ консервации пророщенных семян зерновых и зернобобовых культур включает отбор семян, промывку водой, проращивание, досушку инфракрасными элементами и фасовку, при этом проводят дезинфекцию органическими кислотами в два этапа: на первом этапе - исходного зерна, на втором - зерна с проростками, одноразовую досушку инфракрасными элементами при атмосферном давлении и обезвоживание-консервацию с одновременным измельчением путем активационной сушки при одинаковой температуре теплоносителей в пределах 35-40°С. Изобретение позволяет обеспечить повышение микробиологической безопасности и длительность срока хранения. 2 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к области пищевой промышленности, а именно к технологиям получения продуктов из пророщенных семян зерновых, зернобобовых и других культур, и может быть использовано при разработке функционального профилактического питания людей.

Прорастание зерна - процесс, не имеющий аналогов в природе по энергетической силе, скорости и разнообразию биохимических превращений. На процесс прорастания наиболее существенно влияют три фактора: влажность, температура и наличие кислорода. На срок использования - склонность к повышенной контаминации микроорганизмами в процессе проращивания растительного сырья и хранения готового продукта.

Можно выделить наиболее значимые части технологического процесса получения порошков из растительного сырья: это способы сушки, обеспечивающие максимальное сохранение биологических активных веществ, ферментов, аминокислот и прежде всего витаминов, и способы подавления роста вредных микроорганизмов. Именно на решение этих этапов технологии, в основном, и направлены разработки исследователей.

Известен способ получения функционального продукта на основе свежепроросшего зерна и приспособление для проращивания зерна, используемое для осуществления способа, включающий промывание обработанных семян водой, обработку исходных семян дезинфицирующим средством, инкубацию увлажненных семян путем их увлажнения до влажности 60-65% при температуре 12-24°С до их прорастания и получения ростков в 1,5-2 раза превышающих длину зерна, использование в качестве дезинфицирующего средства полидиметилдиаллиламмоний хлорид сахарозы из расчета 10 мл 25% его раствора в 500 мл воды на 1 кг зерна при температуре 16-24°С (Патент РФ №2492701, МКИ A23L 1/72, А23С 1/02, А23С 1/06. Опубл. 20.09.2013. Бюл. №26).

Недостатком данного способа является то, что используемое дезинфицированное средство не обладает устойчивым бактерицидным действием. Продукт не предназначен для длительного хранения.

Известен способ получения пищевых проростков, включающий предварительную дезинфекцию сухих семян хлорсодержащими соединениями, инкубацию семян до их прорастания, причем проростки перед хранением обрабатывают 0,0001-0,005%-ным водным раствором перманганата калия с целью прекращения дальнейшего их прорастания в холодильнике. (Патент РФ №2199245, МКИ A23L 1/172, А01С 1/00, 1/06. Опубл. 27.02.2003. Бюл. №12).

Недостатком способа является применение в качестве дезинфицирующего средства хлорсодержащее соединение, что делает продукт опасным для употребления в пищу и то, что он предназначен для получения проростков в сыром виде в домашних условиях, что является причиной короткого срока хранения.

Известен способ, предусматривающий наряду с проращиванием, обеззараживание пророщенного зерна путем обработки растительным бактерио-фунгистатическим препаратом, содержащим биофлавоноиды в сочетании с органическими кислотами (яблочную, лимонную) и вакуумирование в упаковке (Найдено в Интернете: http://pdf.knigi-x.ru/21biologiya/152558-1-razrabotka-tehnologii-polucheniya-prorostkov-zerna-pshenici-pri-proizvodstve -hlebopekarnoy-kulinarnoy-produkcii.php, дата обращения 12.04.2019.).

Недостатком данного способа является то, что обеззараживание проводят однократно, что недостаточно для полного подавления развития вредных микроорганизмов. Продукт не предназначен для длительного хранения.

Известен способ получения порошка из растительного сырья и устройство для его осуществления, согласно которому предварительно подготовленное растительное сырье перетирают до образования однородной смеси, сушат и измельчают, причем однородную смесь измельчают в сушильной камере до получения частиц сырья заданной дисперсности путем дробления на измельчителе при одновременном введении в сушильную камеру закрученного потока теплоносителя (Патент РФ №2246839, МКИ А23В 7/02. Опубл. 27.02.2005. Бюл. №6).

Недостатком способа является то, что способ разработан для получения порошка из растительного сырья, состоящего из сухого зерна, кроме того, существенным недостатком является отсутствие информации о способе предварительной подготовки растительного сырья.

Известен способ получения пищевого порошка и установка для его осуществления, согласно которому предварительно подготовленное измельченное сырье перемешивают до образования однородной смеси, подают в камеру сушки, где дополнительно измельчают до получения частиц заданной дисперсности путем дробления на активаторе и сушат в потоке газообразного теплоносителя с температурой 80-165°С, причем поток газообразного теплоносителя вводят в камеру сушки вдоль оси в направлении активатора (Патент РФ №2381657, МКИ А23В 7/026, Р26В 9/06, F26B 21/00. Опубл. 20.02.2010. Бюл. №5).

Недостатком способа является то, что способ предназначен для сырья состоящего из сухого зерна, невысокое качество продукта из-за коагулирования белков и разрушения молекул биологического сырья в связи с необходимостью применения высокотемпературной сушки до 80-165°С, так как процесс сушки осуществляется в один этап, не предусмотрена дезинфекция. Кроме того, существенным недостатком способа является отсутствие информации о способе предварительной подготовки растительного сырья.

Известен способ производства сухих измельченных пророщенных зерен пшеницы и ржи в вакуумной сушильной установке, включающий процесс проращивания в неподвижном слое в сушильной камере при атмосферном давлении и окончание проращивания при появлении у 90% семян зародышевых корешков длиной не более 5 мм, затем включение вакуумного насоса и инфракрасных нагревателей. Проращивание производят при температуре инфракрасных нагревателей 40°С, продолжительность процесса - 24 часа, при этом температура во всех измеряемых точках зерновой массы достигала 25°С.(Найдено в Интернете: КиберЛенинка: https://cyberleninka.ru/article/n/osobennosti-proizvodstva-suhih-proroschennyh-zeren-pshenitsy-i-rzhi, дата обращения 15.04.2019.)

Недостатком способа является то, что не предусмотрена дезинфекция, поэтому такой продукт не подлежит долгому хранению, а так же длительность процесса.

Известен способ консервации проростков семян пшеницы, характеризующийся тем, что семена проращивают в вакуумной сушильной установке, при этом подвод тепла к слою проростков осуществляют с помощью инфракрасных нагревательных элементов в три стадии, на первой - в пределах 70-100°С, на второй - до 60-80°С, на третьей - до 55-65°С. (Патент РФ №2412615, МКИ A23L 1/172, А23В 9/08. Опубл. 20.10.2010. Бюл. №6) - прототип.

Недостатком способа является высокотемпературный способ сушки сырья и отсутствие дезинфекции. Кроме того, продукт, извлеченный из вакуума, не подлежит длительному хранению, т.к. начинается процесс загнивания.

Из информационных источников известно достаточно много способов снижения микробиологической обсемененности зерна. Среди них различают физические (термические, лучевые, в частности, ультрафиолетовые), химические (окислители, фумиганты, ингибиторы ферментов и микотоксинов) и биологические, которые используют в качестве превентивной меры. В настоящее время для отечественной пищевой промышленности актуально создание рецептур с функциональными свойствами. На повышение качества и сроков годности таких продуктов влияют микробиологические показатели их компонентов.

Из информационных источников так же известно достаточно много способов снижения микробиологической обсемененности проростков. Проблема загнивания проростков - серьезная проблема для тех, кто их выращивает, как в домашних условиях, так и в промышленном производстве, т.к. при загнивании выход качественной продукции значительно снижается. Э. Вигмор пишет об этом: "Наиболее часто встречающаяся неприятность при проращивании - загнивание" (Э. Вигмор. Проростки - пища жизни. Санкт-Петербург, 1997, стр. 108) и указывает на то, что от нескольких испортившихся проростков быстро заражаются здоровые и вся партия теряет пищевую ценность. (Найдено в Интернете: https://findpatent.ru/patent/214/2140137.html FindPatent.ru - патентный поиск, 2012-2019, дата обращения 12.04.2019.).

Важной и актуальной задачей при получении продуктов из растительного сырья является одновременное обеспечение сохранности уникальных свойств, микробиологической безопасности и повышение срока хранения.

Существующие способы получения продуктов из пророщенного зерна, не обеспечивают получение качественного продукта, которое может храниться длительное время без ущерба для его уникальных свойств. Зерновые культуры являются организмами-хозяевами для большого количества различных типов микроорганизмов. Хранение в сухом виде позволяет решить эту проблему, но существующие технологии сушки пророщенного зерна предлагают применение высоких температур, что отрицательно сказывается на сохранении полезных компонентов в высушенном продукте. Сушка пророщенного зерна при низких температурах устранила бы этот недостаток, однако при этом создаются благоприятные условия для развития патогенной микрофлоры.

Анализ информационных источников, найденных при проведении патентных исследований, показал, что разработкой способов по снижению микробиологической контаминации, как исходного зерна, так и пророщенного, при максимальном сохранении биологических активных веществ и прежде всего витаминов, занимаются многие исследователи, как в России, так и за рубежом. Однако до настоящего времени универсального способа не создано. Большое внимание в известных источниках уделяется как способам сушки, т.к. именно эта часть процесса способствует сохранению биологических активных веществ, так и способам дезинфекции сырья.

Задачей изобретения является разработка способа, сочетающего сохранение качества проростков с одновременным увеличением длительности хранения и годности готового продукта.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении повышения микробиологической безопасности и длительности срока хранения.

Технический результат заявляемого способа достигается тем, что разработанная технология позволяет получать безопасный пищевой продукт со сроком хранения до 18 месяцев с сохранением ценных компонентов путем применения двух этапных процессов на разных стадиях (зерно и пророщенное зерно) при осуществлении дезинфекции, консервации разными способами: досушка для испарения внешней влаги инфракрасными элементами, а затем обезвоживание-консервация низкотемпературным активационным способом, для удаления связанной воды, с одновременным измельчением до заданной дисперсности, при этом температура сушки-консервации осуществляется в пределах 35-40°С теплоносителей.

Существенными отличительными признаками изобретения в сравнении с прототипом является то, что разработаны новые условия консервации сырья, позволяющие применять щадящие температурные режимы для сохранения биологической ценности, для чего предложено проводить технологические процессы в два этапа: первый этап: отбор зерна, промывка водой, дезинфекция зерна, проращивание, дезинфекция пророщенного зерна, промывка водой, подсушка для удаления свободной воды (внешней) инфракрасными элементами в пределах 35-40°С теплоносителей, второй этап: консервация сырья (обезвоживание-консервация для удаления связанной воды) с одновременным измельчением его в порошок, причем обезвоживание-консервацию осуществляют путем низкотемпературной активационной (вихревой) сушки при температуре газообразного теплоносителя в пределах 35-40°С, и получение на выходе порошка «премиум» класса. Полученный продукт в виде мелко дисперсного порошка расфасовывают в герметичную упаковку.

В качестве дезинфицирующего средства сырья на двух этапах используют органические кислоты, обладающие подавляющим эффектом на развитие микроорганизмов и не оказывающих вредного влияния при употреблении в пищу. Настоящим изобретением предусматривается применение распространенных органических кислот, которые обладают характеристиками, улучшающими качество сырья путем изменения в нем микробной флоры, в частности яблочной и лимонной.

Целью проведенного нами комплекса научно-исследовательских работ по сравнительному испытанию различных способов дезинфекции и консервации сырья была разработка простого и надежного универсального способа получения полезного продукта в достаточных количествах при гарантировании в процессе производства и хранения от загнивания и порчи продукта.

Проведенные собственные исследования показали, что дезинфекцию, досушку и обезвоживание-консервацию необходимо проводить в два этапа для эффективного использования щадящих режимов, не допуская температуру нагревателей выше 40°С, с целью сохранения всех полезных компонентов. Дезинфицировать сначала зерно, потом зерно с проростками для полного уничтожения вредных микроорганизмов, оказывающих вредное влияние при употреблении в пищу. Консервацию осуществлять так же в два этапа разными способами: на первом осуществлять досушку для удаления свободной воды инфракрасными элементами в пределах 35-40°С теплоносителей, на втором - обезвоживание-консервацию активационным (вихревым) способом для удаления связанной воды в пределах 35-40°С теплоносителя с одновременным измельчением. Все параметры заявленного способа определены экспериментальным путем.

Сущность способа. Процесс консервации пророщенного зерна состоит из двух этапов. Первый этап включает: отбор зерна, промывку, дезинфекцию, проращивание зерна, в условиях постоянного перемешивания и аэрации, и проведение дополнительной дезинфекции на стадии пророщенного зерна, досушку пророщенного зерна с помощью инфракрасных нагревательных элементов в пределах 35-40°С теплоносителей. Второй этап включает повторную сушку сырья с целью удаления связанной воды, т.е. обезвоживание-консервацию низкотемпературным активационным способом при температуре газообразного теплоносителя в пределах 35-40°С с одновременным измельчением его в порошок. На выходе получают сухой порошок дисперсностью до 30-100 микрон, влажностью 5-8%, т.е. сухой порошок «премиум» класса. Полученный порошок расфасовывают в герметичную упаковку.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, содержащим сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что аналоги, характеризующиеся признаками заявляемого изобретения, не обнаружены, а из перечня выявленных аналогов подобран прототип, как наиболее близкий по совокупности признаков, что позволило определить отличительные признаки заявляемого технического решения. По мнению заявителя, заявленное изобретение соответствует критерию «новизна».

Предлагаемое техническое решение не следует явным образом из известного уровня техники, поэтому оно соответствует критерию «изобретательский уровень». Каждый существенный признак заявляемого способа связан с техническим результатом.

Из уровня техники известны способы, предусматривающие дезинфекцию в два этапа, например, способ получения пищевых проростков, предусматривающий обработку сухих семян дезинфицирующим средством, в качестве которого предложен 0,0001-0,005% водный раствор перманганата калия, и дополнительная обработка проростков тем же средством - водным раствором перманганата калия (патент РФ №2199245, опубл.27.02.2003, Бюл. №6.) Известен способ получения проростков расторопши, предусматривающий обработку двумя дезинфицирующими средствами: нистатина и перманганата калия (патент РФ №2257123, опубл. 27.07.2005, Бюл. №21). Но эти способы не решают проблему длительного хранения при сохранении качества продукта.

Описание способа. Отбирают цельные зерна. Зерна промывают и обрабатывают для дезинфекции раствором органических кислот. Проращивают до определенной величины ростка 2-5 мм при постоянном перемешивании и аэрации, что сокращает время проращивания и не позволяет продукту слеживаться. Далее пророщенное зерно повторно обрабатывают раствором органических кислот. Потом досушка до влажности около 20% в пределах температуры 35-40°С инфракрасными элементами, что позволяет сохранить все полезные свойства. Затем полученный продукт подвергают обезвоживанию-консервации путем активационной (вихревой) низкотемпературной сушки подогретого воздуха в пределах 35-40°С теплоносителя с одновременным измельчением. В связи с тем, что границы нулевой степени денатурации белка являются основополагающими при выборе режимов сушки, температура слоя пророщенного зерна при сушке не должна превышать 40°С. Двух этапный процесс сушки разными способами, но при одинаковой температуре теплоносителей, позволяет добиться этого результата. Органолептическая оценка высушенного пророщенного зерна определила нецелесообразность пересушивания зерна. На выходе получают сухой порошок дисперсностью до 30-100 микрон, влажностью 5-8%. Полученный порошок расфасовывают в герметичную упаковку со сроком хранения 12-18 месяцев.

При осуществлении заявляемого способа определены оптимальные последовательность и режимы операций: предварительная очистка зерна от некондиционных зерен и примесей, промывка водой, дезинфекция в растворе органических кислот, промывка проточной водой, замачивание в водном растворе на 4-8 часов и последующее проращивание в условиях постоянного перемешивания и аэрации до размеров 2-5 мм, промывание проточной водой и досушка инфракрасными элементами при температуре теплоносителя в пределах 35-40°С. Обезвоживание-консервацию на втором этапе осуществляют низкотемпературной активационной сушкой при температуре газообразного теплоносителя в пределах 35-40°С. Основным преимуществом активационной (вихревой) сушки перед традиционными способами сушки-консервации (например, сублимация, вакуумная, инфракрасная и т.д.) является то, что консервация сырья и измельчение происходит с полным сохранением структуры клетки - генетически законченной ячейки жизни, что позволяет сохранить полностью биоэнергетику зерна и увеличить его энергетический заряд. Подтверждено исследованиями.

Реализация способа может быть проиллюстрирована следующими примерами.

Пример 1

Использованы для проращивания зерна пшеницы полбы. Пшеница выращена по органик-технологии без применения химикатов и пестицидов. Зерна пшеницы полбы дезинфицировали в растворе органической кислоты (яблочная), промывали проточной водой, замачивали в водном растворе на 6 часов в емкостях для проращивания. Процесс проращивания осуществляли при кислородной аэрации и перемешивании, что сократило время появления проростков до размеров от 2 до 5 мм. Проросшее зерно снова подвергали процессу дезинфекции в растворе органической кислоты (лимонная), промывали проточной водой. Затем переходили к процессу сушки и консервации. Для эффективности процесса его разделили на два этапа разными приемами: первый этап - досушка с помощью инфракрасных нагревательных элементов при температуре в пределах 35-40°С теплоносителя в течение 4-6 часов, второй этап - консервация-обезвоживание с одновременным измельчением до размеров частиц от 30 до 100 мк путем применения низкотемпературного активационного (вихревого) процесса при температуре в пределах 35-40°С теплоносителя до 5-8% влажности продукта.

Активационную сушку осуществляли в ЮВЕТ установке. Данная установка для использования на втором этапе для обезвоживания-консервации с одновременным измельчением наиболее перспективна, так как позволяет одновременно измельчать сырье до заданной дисперсности и полностью высушивать продукт при низких температурах для сохранения в нем полезных веществ. Высокое качество полученного продукта иллюстрируется показателями, приведенными в таблице 1.

Пример 2

Использовали для проращивания зерна цельно зерновой продовольственной пшеницы. Пшеница выращена по органик-технологии без применения химикатов и пестицидов. Зерна пшеницы дезинфицировали в растворе органической кислоты (лимонная), промывали в проточной воде, замачивали в водном растворе на 6 часов в емкостях для проращивания. Процесс проращивания осуществляли при кислородной аэрации и перемешивании, что сократило время появления проростков до размеров от 2 до 5 мм. Проросшее зерно снова подвергали процессу дезинфекции в растворе органической кислоты (яблочная), промывали в проточной воде. Затем переходили в процессу сушки. Для эффективности процесса сушки ее разделили на два этапа разными приемами: первый этап - досушка на инфракрасной сушилке при температуре в пределах 35-40°С теплоносителей в течение 4-6 часов до влажности 20%, второй этап - консервация-обезвоживание с одновременным измельчением до размеров частиц от 30 до 100 мк путем применения низкотемпературного активационного процесса при температуре в пределах 35-40°С теплоносителя до 5-8% влажности продукта.

Активационную сушку-консервацию осуществляли в ЮВЕТ установке по принципу описанному в примере 1. Высокое качество полученного продукта иллюстрируется показателями, приведенными в таблице 2.

Преимущества заявляемого способа позволяют:

- сохранить качество пророщенного зерна за счет более полной сохранности питательных и биологически активных веществ в течение 12-18 месяцев;

- иметь возможность промышленного приготовления продукта впрок;

- получать порошкообразный качественный продукт, который удобно применять в полевых условиях, экспедициях, транспортировке;

- получать продукты не только для использования при разработке функционального профилактического питания людей, но и кормовых добавок для животных и птиц;

- по сравнению со способом получения консервации путем сублимации уменьшается время приготовления и снижается себестоимость.

- изобретение обладает импортозамещающим эффектом с перспективой экспорта.

Разрабатываются ТУ на промышленное производство продуктов из пророщенного зерна заявляемым способом.

Способ консервации пророщенных семян зерновых и зернобобовых культур, включающий отбор семян, промывку водой, проращивание, досушку инфракрасными элементами и фасовку, отличающийся тем, что проводят дезинфекцию органическими кислотами в два этапа: на первом этапе - исходного зерна, на втором - зерна с проростками, одноразовую досушку инфракрасными элементами при атмосферном давлении и обезвоживание-консервацию с одновременным измельчением путем активационной сушки при одинаковой температуре теплоносителей в пределах 35-40°С.