ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ЭКСТРУЗИИ ПОЛИКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ С ЛЬНЯНОЙ МУКОЙ

Королёв А.А., Коптяева И.С., Корнева Л.Я.

НИИ Пищеконцентратной промышленности и специальной пищевой технологии — филиал Федерального Исследовательского

Центра питания, биотехнологии и безопасности пищи.

Россия, Московская обл., пос. Измайлово

Аннотация. В статье описываются параметры процесса экструзии поликомпонентной смеси включающую в своем составе пшеничную, ржаную, льняную муку. Технологические режимы экструзиии определяются в зависимости от изменения удельных энергозатрат процесса и частоты вращения шнеков экструдера и массы модельной смеси в канале экструдера. Выявлены зависимости производительности и энергозатрат процесса экструзии от параметров смеси компонентов.

Ключевые слова: пищевые концентраты, рожь, пшеница, лён, сухие завтраки, процесс, экструзия

Актуальность проблемы. Создание новых пищевых продуктов повышенной пищевой и биологической ценности с использованием растительного сырья богатого физиологически активными ингредиентами: витаминами, минеральными веществами, полиненасыщенными жирными кислотами, пищевыми волокнами и др. является важной задачей государственной политики здорового питания населения.

Для разработки продуктов диетически-профилактического назначения перспективно применение экструзионной технологии. Использование новых видов растительного сырья при составлении различных рецептурных композиций, позволяет расширить и разнообразить ассортимент рецептур обеденных блюд и готовых сухих завтраков.

Использование семян льна, в рецептурах пищевых концентратов на основе круп и зерновых продуктов перспективно для перерабатывающей промышленности. Позволит создавать низкокалорийные продукты с низким содержанием сахарозы, высоким содержанием клетчатки, белков и сбалансированным составом.

Льняное сырье может использоваться в качестве источника полноценного белка. Протеины льняного жмыха отличаются высокой усвояемостью. В льняном семени, согласно исследованиям Б.П. Плешкова, содержится кроме белков 20-26% по сухой массе: жиров до 40%, углеводов 22%, клетчатки 8%, золы 4%. Углеводы льна состоят на 2/3 из нерастворимых пищевых волокон типа лигнина. Оставшаяся часть – растворимые волокна, которые образуют устойчивые коллоиды слизи [1,2].

Липиды семени льна состоят в основном из глицеридов ненасыщенных жирных кислот: линолевой 14-16%, линоленовой 55-65%, олеиновой 10-18% и обладают высокой антирадикальной активностью[3]. Антиоксидантный потенциал льняного масла определяется из за минорных компонентов, включающих токоферолы (в основном g-токоферол), b-каротин, лютеин, зеаксантин и фосфолипиды, которые сами не обладают антиоксидантными свойствами, но как синергисты усиливают и пролонгируют ингибирующую способность токоферолов и каротиноидов, причем с увеличением ненасыщенности субстрата окисления величина синергизма возрастает [4,5].

Соотношение полиненасыщенных жирных кислот Омега-3, Омега-6 и Омега-9 обеспечивает практически все процессы жизнедеятельности человека. Аминокислотный состав белка льняного семени схож с составом растительных протеинов сои, которая знаменита своей пищевой ценностью. В семенах льна содержится минеральных веществ (мг/100 г): фосфора 622, кальция 236, калия 831; из витаминов (мг/100г): тиамина 0,53, рибофланина 0,23, никотиновой кислоты 3,21, пантотеновой кислоты 0,57 и аскорбиновой кислоты 0,50 [2,3].

В связи свыше изложенным нами были проведены исследования по использованию семян льна при производстве экструдированных пищевых концентратов (сухих завтраков).

На основании характеристик сырья и дополнительно вносимых компонентов (семена льна) разработаны рецептуры пищевых концентратов обеденных блюд. Установлены оптимальные количества вводимых добавок, массовая доля которых, в зависимости от вида блюда, составляет 5-10% для семян льна.

Использование льна, в рецептурах пищевых концентратов придаёт готовым продуктам диетические свойства, и позволяют их рекомендовать в лечебно-профилактическом питании определенных групп больных людей с нарушением углеводного и жирового обмена.

Проведены исследования по отработке технологии производства экструдированных пищевых концентратов типа «Сухие завтраки». Разработаны рецептуры диетических экструдированных концентратов, основными компонентами которых были: мука пшеничная, мука ржаная, овсяная и кукурузная крупы в измельченном виде. В качестве добавок в рецептуры были включены фруктоза взамен сахарного песка, пшеничные отруби, являющиеся источником пищевых волокон (ПВ), натуральные пряности и другие компоненты.

Материал и методы. Исследования экструзионной обработки комбинированных зерноовощных смесей проводили на двухшнековом, экструдере «LT70, Shandong Light M&E Co.,Ltd», (КНР), с установленной мощностью 98 кВт и производительностью 200-250 кг/ч), диаметр фильеры 3 мм. Режим экструзии задавали следующими переменными параметрами: скорость вращения шнека, производительность по исходному сырью, влагосодержание в сырье, температура процесса, давление, потребляемая мощность основного двигателя экструдера. В качестве ингредиентов для разрабатываемых пищевых концентратов выбраны: пшеничная, ржаная, льняная мука, специи. Количество льняной муки в составе смеси варьировали от 10 до 20%. Полученный экструдированный продукт досушивали при температуре 100 ^оС в шкафной сушилке до влажности 4 %.

Физические свойства сырья и его химический состав играют важную роль в процессе экспандирования. Введение в сырьевую систему сложного комплекса биополимеров, какими являются пищевые волокна, изменяют ее физико-химические и структурные свойства экструдатов. С увеличением их содержания удельный вес возрастает, что связано с ухудшением эластических свойств жилкой сырьевой массы, в результате чего экспандирование уменьшается и ухудшается качество продукта.

Для повышения вкусовых качеств экструдатов в рецептуры наряду с фруктозой добавляли сухое молоко и соль. Процентное содержание этих продуктов ограничивалось технологичностью процесса. Увеличение содержания сухого молока и фруктозы приводит к подгоранию смеси на выходе из экструдера, а повышенное содержания соли – к снижению степени экспандированию.

Исследования показали, что с увеличением скорости вращения шнеков (от 200 до 300 об/мин) наблюдается повышение температуры; экструдируемого материала от 120 до 130^о С, т.е. вводимая таким образом дополнительная механическая энергия, частично превращается в тепловую.

При увеличении начального влагосодержания смеси, энергозатраты и давление в предматричной зоне снижаются по экспоненте. При малых значениях диаметра формующего канала подготовленная масса экструдата большее время находится в предматричной зоне, в результате происходит спекание её части, что снижает расширение экструдата за счет сил упругого восстановления. При изменении соотношения крахмала и белка в экструдируемой модельной смеси в сторону уменьшения последнего происходит снижение давления в предматричной зоне.

В зависимости от варьирования массы экструдата от 145 до 73 г/дм³ в 3,5 - 4 раза изменяется степень экспандирования смеси. Это способствует изменению влажности готового продукта от 12 до 7,0 %. Наиболее стабильный процесс истечения материала из фильеры матрицы при оптимальной объемной массе экструдата, составил диапазон скорости вращения шнеков 220 – 250 об/мин.

Удельные энергозатраты (кВт ч/т) при увеличении производительности экструдера снижаются экспоненциально. Так, при естественном содержании влаги в экструдируемой смеси (W = 12%) они составляют 0,28 кВт·ч/кг, а при W = 40% – 0,09 кВт·ч/кг. Отмечено, что при увеличении влажности экструдируемой массы свыше 17% нарушается грануляция и пористость жгута экструдата, что негативно сказывается на органолептических показателях.

Готовые экструдаты содержащие в рецептуре льняную муку от 5 до 10 % имеют гармоничный вкус и пористую структуру. Проведенные исследования свидетельствуют о перспективности использования растительного сырья и биологически активных добавок в производстве различных видов пищевых концентратов. Разработанные продукты могут найти свое применение в лечебно-профилактическом питании больных сахарным диабетом и других заболеваний.

Научно-исследовательская работа по подготовке рукописи проведена за счет средств субсидии на выполнение государственного задания в рамках Программы Фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013 - 2020 годы (№ 0529-2016-0026).

Список литературы:

1. Плешков Б.П. Биохимия сельскохозяйственных растений - М.: Агропромиздат, 2007, 494с.

2. Цыганова, Т.Б., Пищевая ценность семян льна и перспективные направления их переработки. Миневич, И.Э., Зубцов, В.А., Осипова, Л.Л. –Калуга: Изд-во« Эйдос». –2010. –124с.

3. Гусева Д.А. Антиоксидантная активность растительных масел с разным соотношением омега-6/омега-3 жирных кислот, Прозоровская Н.Н., Широнин А.В., Санжаков М.А., Евтеева Н.М., Русина И.Ф., Касаикина О.Т. Биомедицинская химия. 2010. Т. 56. № 3. С. 342-350.

4. Розоровская Н.Н., Антиоксидантная активность льняного масла. Русина И.Ф., Лупинович В.Л., Бекетова Н.А., Сорокин И.В., Ипатова О.М., Левачев М.М. (2003) Вопросы питания, №2, С.13-18.

5. Бурлакова Е.Б., Крашаков С.А., Храпова Н.Г. Роль токоферолов в пероксидном окислении липидов биомембран // Биологические мембраны. -1998.-Т. 15 № 2. - С. 137-167.

DETERMINATION OF OPTIMUM PARAMETERS OF PROCESS OF EXTRUSION OF MULTICOMPONENT MIXES WITH LINEN FLOUR

A.A. Korolev, L.Ya. Korneva, I.S. Koptyaeva

SRI food concentrates industry and a special food technology - branch of FGBIS "FRC Food and Biotechnology"

Abstract. In article parameters of process of extrusion of multicomponent mix the wheat, rye, linen flour including in the structure are described. The technological modes of extrusion are defined depending on change of specific energy consumption of process and frequency of rotation of screws of an extruder and mass of model mix in the channel of an extruder. Dependences of productivity and energy consumption of process of extrusion on parameters of mix of components are revealed.

Keywords: food concentrates, rye, wheat, flax, breakfast cereals, process, extrusion

References:

1. Pleshkov B.P. Biochemistry of agricultural plants - M.: Agropromizdat, 2007, 494p.

2. Tsyganova, T.B., Nutrition value of seeds of a flax and perspective directions of their processing. Minevich, I.E., Zubtsov, VA., Osipova, L.L. – Kaluga: Eydos publishing house. –2010. – 124 pages.

3. Guseva D.A. Antioxidant activity of vegetable oils with a different ratio an omega-6/omega-3 of fatty acids, Prozorovskaya N.N., Shironin A.V., Sanzhakov M.A., Evteeva N.M., the Russinian I. F., Kasaikin O.T. Biomedical chemistry. 2010. T. 56. No. 3. Page 342-350.

4. Rozorovskaya N.N., Antioxidant activity of linseed oil. Rusina I.F., Lupinovich V.L., Beketova N.A., Sorokin I.V., Ipatova O.M., Levachev M.M. (2003) Questions of food, No. 2, Page 13-18.

5. Burlakova E.B., Krashakov S.A., Khrapova N.G. Rol of tokoferol in a peroxybottom oxidation of lipids of biomembranes//Biological membranes.-1998. - T. 15th No. 2. - Page 137-167.