Изучено изменение питательной ценности полизлаковой смеси «Фитнес» и «Здоровье» от переменных значений влажности и частоты вращения рабочего органа. В результате установлено преобладающее влияние частоты вращения рабочего органа экспериментальной установки на изменение энергетической ценности полизлаковой смеси «Фитнес» и «Здоровье». Влажность полизлаковой смеси оказывает незначительное влияние на изменение питательной ценности продукта высокой степени готовности «Фитнес» и «Здоровье».
Жұмыс мүшесінің дымқылдылық пен айналу жиілігінің ауысымдылығына байланысты «Фитнес» және «Здоровье» полидәнді коспалардың тағамдылық құндылығының өзгеруі зерттелді. Жұмыс мүшесінің айналу жиілігінің эксперименталды құрылғының «Фитнес» және «Здоровье» полидәнді коспалардың энергетикалық құндылығының өзгеруіне әсері мол екені анықталды. Полидәнді қоспаның дымқылдылығы дайындалуы жоғары дарижелі «Фитнес» және «Здоровье» тағамдарына әсері аз екені анықталды.
Variation of nutritive value of poly-cereal mixtures «Fitness» and «Zdorovje» has been studied on variables of moisture and frequency of rotation of the working body. As a result it has been found out dominating influence of the frequency of rotation of the working body of experimental installation on variations of energy value of ply-cereal mixtures «Fitness» and «Zdorovje». Moisture of poly-cereal mixtures has a slight effect on variation of nutritive value of the product of higher readiness «Fitness» and «Zdorovje».
Современные способы формования сыпучих масс позволяют сократить технологический процесс производства продуктов высокой степени готовности. Одним из перспективных направлений развития техники является экструдирование продуктов питания на зерновой основе [1].
Сущность процесс экструзии заключается в том, что в зоне плавления экструдера, под действием вращающегося прессующего шнека с возрастанием давления Р (горячая экструзия – до 25 мПа), происходит разрушение полимерной структуры основных компонентов крахмалосодержащего сырья, клейстеризация и последующая его желатинизация, вызванные высокой температурой t (до 120о-250оС), возникающей при переходе механической энергии (энергии трения материала о поверхность экструдера и внутреннего трения материала при его перемещении между рабочими поверхностями рабочего органа) в тепловую энергию, в результате чего происходит активная термомеханическая деструкция. После, при выходе массы из матрицы, происходит «взрывание» продукта и разрыхление его структуры в результате резкого падения давления и температуры [2-4].
Такая обработка приводит к различным по глубине химическим изменениям в полизлаковом сырье. В результате экструзии наблюдается сохранение белковых веществ наряду с превращением полисахаридов в более легкоусвояемые олигосахариды, при этом наблюдается повышение питательной ценности пищевых продуктов.
С целью изучения изменение питательной ценность полизлаковых смесей на основе муки из цельносмолотого зерна злаковых культур при производстве продуктов высокой степени готовности «Фитнес» и «Здровье» в зависимости от влажности и частоты вращения рабочего органа проведены экспериментальные исследования по изучению процесса экструдирования на промышленном двушнековом экструдере.
В качестве объекта исследования определены полизлаковые смеси «Фитнес» и «Здоровье», рецептура которых приведена в табл. 1-2.
Таблица 1 - Рецептура мучной полизлаковой смеси «Фитнес»
|
№ |
Наименование компонента |
Содержание |
||
|
1 |
Цельносмолотая ячменная мука |
6,36% |
||
|
2 |
Цельносмолотая кукурузная мука |
42,75% |
||
|
3 |
Цельносмолотая овсяная мука |
20,0% |
||
|
4 |
Цельносмолотая гречневая мука |
24,54% |
||
|
5 |
Цельносмолотая просяная мука |
6,35% |
||
|
Расчетное значение пищевой и биологической ценности |
||||
|
6 |
Расчетное содержание протеина в смеси, % |
14,28 |
||
|
7 |
Расчетное содержание крахмала в смеси, % |
62,32 |
||
|
8 |
Расчетное содержание клетчатки в смеси, % |
7,46 |
||
|
9 |
Расчетное значение калорийности смеси, ккал |
318,87 |
||
|
10 |
Расчетное значение энергетической ценности, кДж |
1334,15 |
||
|
Фактические значения калорийности и питательной ценности |
||||
|
11 |
Фактическое значение калорийности смеси, ккал |
313,11 |
||
|
12 |
Фактическое значение энергетической ценности, кДж |
1310,05 |
||
Таблица 2 - Рецептура полизлакового продукта высокой степени готовности «Здоровье»
|
№ |
Наименование компонента |
Содержание |
|
1 |
2 |
3 |
|
1 |
Цельносмолотая кукурузная мука |
16,66 % |
|
2 |
Цельносмолотая овсяная мука |
26,20 % |
|
3 |
Цельносмолотая гречневая мука |
50,0 % |
|
4 |
Цельносмолотая просяная мука |
7,14% |
|
Расчетное значение пищевой и биологической ценности |
||
|
1 |
Расчетное содержание протеина в смеси, % |
14,04 |
|
2 |
Расчетное содержание крахмала в смеси, % |
59,753 |
|
3 |
Расчетное содержание клетчатки в смеси, % |
10,281 |
|
4 |
Расчетное значение калорийности смеси, ккал |
318,78 |
|
5 |
Расчетное значение энергетической ценности, кДж |
1333,77 |
|
Фактические значения калорийности и энергетической ценности |
||
|
6 |
Фактическое значение калорийности смеси, ккал |
313,81 |
|
7 |
Фактическое значение энергетической ценности, кДж |
1312,98 |
Расчет рецептуры мучной полизлаковой смеси на основе муки из цельносмолотого зерна злаковых культур производили при помощи разработанного программного обеспечения [5].
Экспериментальные исследования по определению питательной ценности проводили в соответствии с технологический схемой производства полизлакового продукта высокой степени готовности приведена на рис.1. Технологический процесс производства полизлаковых продуктов питания высокой степени готовности предусматривает эффективное ведение следующих технологических процессов: дозирование, смешивание, экструдирование, охлаждение, упаковка и складирование готовой продукции.
Для ведения технологического процесса производства полизлаковых продуктов высокой степени готовности применяют следующее технологическое оборудование: транспортирующие механизмы 1, просеиватель муки 2, оперативные бункера 3, дозаторы 4, цепной (или шнековый) транспортёр 5, смеситель 6, экструдер 7, барабанная сушилка 8 и бункер для готовой продукции 9.
Рис. 1. Технологическая схема производства экструдированных полизлаковых продуктов высокой степени готовности «Фитнес» и «Здоровье»
Технологический процесс производства полизлаковых продуктов питания высокой степени готовности «Фитнес» и «Здоровье» заключается в следующем. Полизлаковая смесь подается в оперативные бункера 3 для создания сырьевого запаса на технологической линии. После чего равномерным потоком в соответствии с заданной рецептурой (см. табл.1 - 2) сыпучее мучное сырье подается в автоматические дозаторы 4, порции мучного сырья цепным (или шнековым) транспортёром 5 подаются в лопастной смеситель 6, для получения однородной по составу полизлаковой смеси. Полученная смесь загружается в пищевой экструдер 7, где в результате высокотемпературной экструзии происходит разрушение полимерной структуры основных компонентов крахмалосодержащего сырья, клейстеризация и желатинизация, вызванная действием высокой температуры, возникающей при переходе механической энергии (энергии трения материала о поверхность экструдера и внутреннего трения материала при его перемещении) в тепловую энергию при этом вызывая набухание крахмала в полизлаковой смеси. Экструдирование полизлаковой смеси осуществляется горячим способом. Оптимальные параметры процесса приведены в табл.3.
Таблица 3 - Технологические параметры процесса экструзии
|
№ |
Наименование параметра экструзии |
Значение |
||
|
начальное |
конечное |
|||
|
1 |
Виды экструзии |
горячий |
||
|
2 |
Температура, оС (на выходе, готовой продукции) |
130 |
250 |
|
|
3 |
Давление, мПа |
12 |
25 |
|
|
4 |
Число оборотов, мин-1 |
80 |
250 |
|
На основании экспериментальных данных строили график зависимости калорийности мучной полизлаковой смеси «Фитнес» и «Здоровье» в зависимости от переменных значений влажности и частоты вращения рабочего органа.
На рис. 2 приведена трехмерная модель, характеризующая зависимость изменения значений энергетической ценности полизлаковой смеси на основе муки изцельносмолотого зерна злаковых культур «Фитнес» от переменных значений влажности мучной полизлаковой смеси и частоты вращения рабочего органа экспериментальной установки.
1 - область, характеризующаяся питательной ценностью 330-335 ккал,
2 - область, характеризующаяся питательной ценностью 325-330 ккал,
3 - область, характеризующаяся питательной ценностью 320-325 ккал,
4 - область, характеризующаяся питательной ценностью 315-320 ккал,
5 - область, характеризующаяся питательной ценностью 310-315 ккал.
Рис. 2. Зависимость энергетической ценности полизлакового продуктавысокой степени готовности «Фитнес» (Эц1, ккал) от влажности (W, %)и частоты вращения рабочего органа (n, мин-1)
Анализ поведения трехмерной поверхности показал, что с увеличением частоты вращения рабочего органа (шнека) n с 80 до 250 мин-1 приводит к увеличению значений энергетической ценности полизлакового продукта питания высокой степени готовности (Эц1, ккал). При этом влажность обрабатываемой мучной полизлаковой смеси не значительно изменяла значения Эц1 в процессе экструдирования.
Так, например, при влажности мучной полизлаковой смеси 12% и частоте вращения шнека 80 мин-1 значение Эц1 соответствовала 313,38 ккал. При W=13,5% и n=80 мин-1 значение Эц1 составило 313,47 ккал. Увеличение влажности до 15% приводило к увеличению значений энергетической ценности 313,85 ккал. Дальнейшее увеличение влажности до 18% снижало значения Эц1 экструдата до 313,3 ккал.
Аналогичные зависимости были получены при изменении значений частоты вращения рабочего органа с 120 до 250 мин-1. Так, например, при n=120 мин-1 и W-12% значения Эц1 составило 314,0 ккал. При увеличении значений n до 170 мин-1 приводило к увеличению Эц1 до 316,01 ккал. Увеличении значений n=210 мин-1 также приводило к увеличению значения Эц1 и составило 320,75 ккал. При дальнейшем увеличении частоты вращения рабочего органа до 250 мин-1 значение энергетической ценности составило 328,75 ккал. В ходе экспериментальных исследований установлено максимальное значение Эц1 - 332,34 ккал, которое достигается при вращении рабочего органа n=250 мин-1 и W-15%.
На рис. 3 приведена трехмерная модель характеризующая зависимость изменения значений энергетической ценности полизлаковой смеси на основе муки изцельносмолотого зерна злаковых культур «Здоровье» от переменных значений влажности мучной полизлаковой смеси и частоты вращения рабочего органа экспериментальной установки.
 |
1 - область, характеризующаяся питательной ценностью 330-335 ккал,
2 - область, характеризующаяся питательной ценностью 325-330 ккал,
3 - область, характеризующаяся питательной ценностью 320-325 ккал,
4 - область, характеризующаяся питательной ценностью 315-320 ккал.
Рис. 3. Зависимость энергетической ценности полизлакового продукта высокой степени готовности «Здоворье» (Эц2, ккал) от влажности (W, %) и частоты вращения рабочего органа (n, мин-1)
Анализ поведения трехмерной поверхности показал, что с увеличением частоты вращения рабочего органа (шнека) n с 80 до 250 мин-1 приводит к увеличению значений энергетической ценности полизлакового продукта питания высокой степени готовности (Эц2, ккал). При этом влажность обрабатываемой мучной полизлаковой смеси не значительно изменяла значения Эц2 в процессе экструдирования.
Так, например, при влажности мучной полизлаковой смеси 12% и частоте вращения шнека 80 мин-1 значение Эц2 соответствовала 315,72 ккал. При W=13,5% и n=80 мин-1 значение Эц2 составило 315,33 ккал. Увеличение влажности до 15% приводило к увеличению значений энергетической ценности 315,6 ккал. Дальнейшее увеличение влажности до 18% снижало значения Эц2 полученного экструдата до 318,45 ккал.
Аналогичные зависимости были получены при изменении значений частоты вращения рабочего органа с 120 до 250 мин-1. Так, например, при n=120 об/мин и W-12% значения Эц2 составило 316,36 ккал. При увеличении значений n до 170 мин-1 приводило к увеличению Эц2 до 318,3 ккал. Увеличении значений n=210 мин-1 также приводило к увеличению значения Эц2 и составило323,05 ккал. При дальнейшем увеличении частоты вращения рабочего органа до 250 мин-1 значение энергетической ценности продукта высокой степени готовности «Здоровье» составило 331,05 ккал. В ходе экспериментальных исследований установлено максимальное значение Эц2 -3340,9 ккал, которое достигается при вращении рабочего органа n=250 мин-1 и W-15%.
В результате проведенных экспериментальных исследований по исследованию процесса экструдирования полизлаковых смесей «Фитнес» и «Здоровье» установлена зависимость изменение питательной ценности, от переменных значений влажности полизлаковой смеси и частоты вращения рабочего органа экструдера. Полученные зависимости позволяют с достаточной точностью прогнозировать их изменение питательной ценности (ккал) в исследованном диапазоне значений факторов W(%) и n (мин-1). Анализ полученных трехмерных поверхностей позволяет сделать заключение о преобладающем влиянии частоты вращения рабочего органа экспериментальной установки на изменение энергетической ценности полизлаковой смеси «Фитнес» и «Здоровье». Влажность полизлаковой смеси оказывает не значительное влияние на изменение питательной ценности продукта высокой степени готовности «Фитнес» и «Здоровье».
Литература:
1. Оспанов А.А., Муслимов Н.Ж., Джумабекова Г.Б., Омаров К.К., Шарип М.Т. Пути повышения конкурентоспособности крупяной промышленности Аналитический обзор.- Астана: ЦНТИ, 2006.- 42 с.
2. Платова Е.Ю. Разработка технологии экструзионных продуктов на основе комбинированного крупяного сырья: Дисс…. Кандид.техн.наук: 05.18.02, Москва, 1993.
3. Рудась П.Г. Разработка экструзионной технологии получения новых видов и специальных форм пищевых продуктов на основе зернового сырья. Дисс…. кандид.техн.наук: 05.18.01, Москва, 1998.
4. Курцева В.Г. Разработка новых мучных продуктов для диетического и детского питания из зернового сырья. Дисс…. кандид.техн.наук: 05.18.01, Москва, 1997.
5. Оспанов А.А., Муслимов Н.Ж., Шарип М.Т. «Расчет рецептуры композитной смеси» (программа для ЭВМ) Свидетельство о государственной регистрации объекта интеллектуальной собственности №583 от 25 декабря 2007 г.
