ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕХАНОАКТИВАЦИИ ЗАРОДЫШЕЙ ПШЕНИЦЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Аграрный вестник Урала № 4 (122), 2014 г.
Инженерия
УДК 664.661
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕХАНОАКТИВАЦИИ ЗАРОДЫШЕЙ
ПШЕНИЦЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ
Ю. С. РЫБАКОВ,
доктор технических наук, профессор, Уральский государственный аграрный университет
(620075, г. Екатеринбург, ул. К. Либкнехта, д. 42),
Н. А. ЛЕСНИКОВА,
старший преподаватель,
Л. Ю. ЛАВРОВА,
кандидат технических наук, доцент,
Е. Л. БОРЦОВА,
кандидат экономических наук, доцент,
Т. В. МАЖАЕВА,
кандидат медицинских наук, доцент, Уральский государственный экономический университет
(620144, г. Екатеринбург, ул. 8 Марта, д. 62)
Ключевые слова: зародыши пшеницы, механоактивация, органопорошок, обогащение хлебобулочных изделий.
Приводятся результаты по исследованию использования органопорошка из зародышей пшеницы для обогащения
и расширения ассортимента хлебобулочных изделий. Зародыш пшеницы является ценным натуральным сырьем, способным наиболее эффективно и безвредно для организма обогащать хлебобулочные изделия эссенциальными нутриентами. Традиционное измельчение зародышей пшеницы не дает получать порошок с однородным дисперсным составом, что заметно ухудшает органолептические показатели качества обогащенного изделия. Поэтому был использован
метод сухой механоактивации до получения частиц размером 80–100 мкм. Полученный органопорошок вводился в
различных количествах в рецептуру хлеба из пшеничной муки. В результате исследований разработана рецептура
хлеба с добавлением 6 % органопорошка из муки зародышей пшеницы от массы муки пшеничной первого сорта. Отработана технология приготовления хлебного изделия на малой густой опаре с использованием ацидофильной закваски.
Данный образец отличался наибольшей пористостью, объемным выходом, формоустойчивостью, имел высокие органолептические показатели качества. Исследования химического состава хлеба показали, что содержание белка в экспериментальном образце по сравнению с контрольным (без использования органопорошка из зародышей пшеницы)
увеличилось на 1,7 % на сухое вещество, жира — на 0,6 %, моно- и дисахаридов — на 1,6 %, пищевых волокон — на
0,4 %, зольность — на 0,26 % (за счет внесения с мукой зародышей пшеницы минеральных веществ P, K, Mg, Na, Ca,
Fe, Mn, Zn), витамина Е — на 0,4 %. Введение в рецептуру хлебобулочных изделий обогащающих компонентов оказывает влияние на качественный и количественный состав рациона питания человека и позволяет решить проблему профилактики и лечения различных заболеваний. Поэтому данная продукция может быть рекомендована для расширения
ассортимента изделий функциональной направленности.
THE USE OF MECHANICAL ACTIVATION OF WHEAT GERM
IN MANUFACTURE OF BAKERY PRODUCTS
Y. S. RYBAKOV,
doctor of technical sciences, professor, Ural state agrarian university
(42 K. Libknehta Str., 620075, Ekaterinburg),
N. A. LESNIKOVA,
senior lecturer,
L. Y. LAVROVA,
candidate of technical science, associate professor,
E. L. BORTSOVA,
candidate of economical science, associate professor,
T. V. MAZHAEVA,
candidate of medical sciences, associate professor, Ural state university of economics
(62 8 March Str., 620144, Ekaterinburg)
Keywords: wheat germ, mechanical activation, organic powder, enrich of bakery products.
Describes using organic powder from wheat nuclei for enrichment and expansion the range of bakery products. The wheat
germ is a valuable natural raw materials to effective and harmless for the organism to enrich bakery essential nutrients. Traditional grinding of wheat germ does not receive powder with a homogeneous composition of particulate. It is worsens organoleptic quality of enriched products. That is why we used method of dry mechanical activation for production of particle size
80–100 mkm. It is organic powder introduced various amounts in the formulation of products bakery from wheat flour. As a
result of researches the bread recipe with the addition of 6 % organic powder from flour wheat germ from wheat flour first grade.
Under the new formula perfected the technology of preparation of bread products on a small thick оpare using acidophilus
ferment. The sample different highest porosity, volumetric output, form stability and good organoleptic quality. Studies have
shown the chemical composition of bread of protein in the experimental sample compared to control increased 1.7 %, grease
— 0.6 %, monosaccharides and disaccharides — 1.6 %, food fibres — 0.4 %, ash content 0.26 %. It is result depend from appended minerals (P, K, Mg, Na, Ca, Fe, Mn, Zn) and vitamin E from powder from wheat germ. Introduction into the formulation
of products bakery enriching components affects the qualitative and quantitative composition of the diet and solves the problem
of the prevention and treatment of various diseases. That is why this product сan be recommended for concentration the range
of expanding the range of products of a functional orientation.
Положительная рецензия представлена А. А. Ермаковым, доктором технических наук,
профессором кафедры процессов и аппаратов химической технологии
Уральского федерального университета имени первого Президента России Б. Н. Ельцина.
50
www.m-avu.narod.ru
www.avu.usaca.ru
Аграрный вестник Урала № 4 (122), 2014 г.
Инженерия
В настоящее время особое внимание уделяется
вопросам расширения ассортимента продукции, повышения ее пищевой ценности, разработки сортов
изделий повышенной биологической ценности, сбалансированных по содержанию белков (в том числе
аминокислотному составу), витаминов, макро- и микроэлементов, имеющих функциональную направленность.
Известно, что химический состав хлеба, особенно
из муки высших сортов, не полноценен в биологическом отношении. В нем недостаточно содержание
белков, при этом белки неполноценны и бедны незаменимыми аминокислотами, невысокое содержание
витаминов и минеральных веществ. Поэтому обогащение хлеба биологически активными веществами
с целью получения новых хлебобулочных изделий с
заданными свойствами, улучшенной биологической
ценностью, пониженной калорийностью — актуальное научное направление. Введение в рецептуру
изделий обогащающих компонентов оказывает влияние на качественный и количественный состав рациона питания человека и позволяет решить проблему
профилактики и лечения различных заболеваний.
При этом остро стоит вопрос поиска ценного натурального сырья, способного наиболее эффективно и
безвредно для организма обогащать хлебобулочные
изделия эссенциальными нутриентами. В качестве
такого источника предложена мука зародышей пшеницы.
Зародыш пшеницы — это самая ценная и активная часть зерна, идеально сбалансированный комплекс разнообразных питательных веществ, витаминов, микроэлементов [1].
Однако при измельчении зародышей пшеницы известными промышленными способами получается
мука с полидисперсным составом твердых частиц,
размер которых колеблется от 100 мкм до нескольких миллиметров. Крупнодисперсные частицы, как
и сама неоднородность классификационного состава
помола, значительно ухудшают органолептические
показатели качества (вкус, внешний вид, состояние
мякиша) и физические свойства обогащенных изделий (пористость, объем). В связи с этим при обогащении продуктов питания мукой из зародышей
пшеницы возникает необходимость проведения дополнительных технологических операций по измельчению и просеиванию. Поэтому было предложено
проводить измельчение зародышей пшеницы с использованием метода сухой механоактивации до размера частиц менее 100 мкм.
Механическая активация природных полимеров
является сложным физико-химическим процессом
накопления потенциальной энергии вещества и повышения его химической активности за счет увеличения поверхностной энергии и энергии внутреннего
строения при механическом измельчении дисперсной среды. Этот процесс определяется изменением
энергетического состояния, физического строения
и химических свойств под действием механических
сил при диспергировании. Введение в определение
механоактивации энергетического состояния системы открывает возможность математического выражения и количественной оценки активации: механоактивация численно равна изменению свободной
энергии системы под действием механических сил.
www.m-avu.narod.ru
www.avu.usaca.ru
Энергетический закон, наиболее полно учитывающий все сопутствующие затраты энергии при механоактивации, был предложен Г. С. Ходаковым. Из его
формулировки следует, что работа трения, то есть работа поверхностного деформирования и разрушения,
энергия пластических деформаций и работа по образованию и разрушению агрегатов зависят от степени
измельчения твердого тела и в первом приближении
пропорциональны поверхности. На основании этого
положения была выведена зависимость, определяющая затраты энергии на процесс при объемном характере разрушения:
(1)
где e — энергия на совершение работы по определенному упругому деформированию;
α1 — коэффициент площади частицы;
α2 — коэффициент объема частицы;
S — удельная поверхность измельчаемого материала;
β — плотность энергии пластических деформаций, предшествующих хрупкому разрушению;
γ — поверхностная плотность работы или трения
и энергии образования и разрушения агрегатов;
l — толщина слоя, в котором совершается пластическая деформация;
σ — свободная энергия единицы поверхности.
Анализ уравнения (1) показал, что плотность энергии, которую измельчитель (мелющее тело) передает в
зоне контакта измельчаемому телу (измельчаемой частице) в единичном акте разрушения, зависит от конструктивных особенностей, геометрических размеров
рабочих органов и технологических параметров измельчительной машины. Достижение необходимого
уровня плотности энергии, которая передается измельчаемой частице в единичном акте разрушения,
обеспечивается путем повышения энергонапряженности измельчительного аппарата, прежде всего
за счет увеличения кинетической энергии мелющих
элементов (лопастей, мелющих тел и др.) при их контактировании с измельчаемым материалом. К увеличению плотности энергии приводит также уменьшение площади контакта и, следовательно, количества
воспринимающих энергию измельчаемых частиц [2].
Проведенные ранее исследования по измельчению вторичных зерновых ресурсов — пшеничные
и овсяные отруби, шрот зародышей пшеницы — показали возможность получения механоактивированных органопорошков и их успешное использование
в качестве пищевой добавки в производстве различных продуктов питания для изделий пищевой промышленности и блюд общественного питания [3, 4].
Цель и методика исследований.
Цель работы — использование органопорошка из
зародышей пшеницы, полученного методом сухой
механоактивации, для обогащения и расширения ассортимента хлебобулочных изделий.
Для исследования выбраны следующие объекты:
— образец № 1 с содержанием органопорошка
из муки зародышей пшеницы в количестве 3 % от массы муки пшеничной первого сорта;
— образец № 2 с содержанием органопорошка из
муки зародышей пшеницы в количестве 6 % от массы муки пшеничной первого сорта;
— образец № 3 с содержанием органопорошка из
муки зародышей пшеницы в количестве 9 % от массы муки пшеничной первого сорта;
51
Аграрный вестник Урала № 4 (122), 2014 г.
Инженерия
Таблица 1
Сравнительный анализ химического состава нового хлебного изделия и контрольного образца
Химический состав 100 г хлеба
Наименование нутриентов
Контрольный образец
Хлеб экспериментального образца
Вода, г
38,3
38,4
Белки, г
8,0
8,9
Жиры, г
0,9
1,2
Усвояемые углеводы, г
49,7
47,3
в т. ч.: моно- и дисахариды общие
1,5
2,4
крахмал и декстрины
48,2
44,9
Неусвояемые углеводы, г
4,2
4,4
Минеральные вещества, мг
Натрий
461,27
465,00
Калий
140,41
153,68
Кальций
30,98
30,76
Магний
34,23
49,11
Фосфор
93,07
146,37
Железо
1,66
2,08
Цинк
–
2,0
Витамины, мг
Тиамин (В1)
0,19
0,20
Рибофлавин (В2)
0,11
0,11
Ниацин (РР)
1,71
1,78
Токоферол (Е)
2,17
2,38
— контрольный образец без добавления органо- ки механоактивированного органопорошка из муки
порошка из муки зародышей пшеницы.
зародышей пшеницы изменяется цвет корки от светВ качестве контрольного образца был взят хлеб ло-желтой до темно-желтой, цвет мякиша постепенмолочный «Уральский», производимый из муки но приобретает желтовато-кремовый оттенок, появпшеничной первого сорта по известной рецептуре.
ляются ореховый привкус и аромат жареных семян
Тесто готовили на малой густой опаре, причем злаковых культур. Комплексный анализ органолепорганопорошок вносили в тесто совместно с му- тических показателей качества экспериментальных
кой. Готовность теста определяли по органолепти- образцов хлеба установил, что наивысшую оценку
ческим показателям и по достижению кислотности независимых экспертов в области кондитерского
3,5–4,0 град.
и хлебопекарного производств получил образец № 2
После выпечки изделия охлаждали и проводили с дозировкой органопорошка из муки зародышей
анализ качества готовой продукции стандартными и пшеницы в количестве 6 %.
общепринятыми методами.
Исследование пористости, объема и формоустойРезультаты исследований.
чивости образцов хлеба с внесением механоактивиВ процессе проведения экспериментов исследова- рованного органопорошка из муки зародышей пшено влияние механоактивированного органопорошка ницы показали, что данные характеристики заметно
из муки зародышей пшеницы в количестве 3, 6, 9 % ухудшаются с увеличением дозировки последнего.
от массы муки пшеничной первого сорта на характер Установлено, что в образце № 3 пористость, объем
брожения теста, его реологические свойства, а также и формоустойчивость имели наименьшие значения по
качество готовых изделий. В результате исследова- сравнению с другими образцами, что связано с малой
ний выявлено, что максимальная дозировка органо- газоудерживающей способностью данного образца.
порошка в количестве 9 % от массы муки пшеничной
Исходя из проведенных органолептических и фипервого сорта приводит к уменьшению объема теста, зико-химических показателей качества эксперименчто объясняется более вязкими свойствами данного тальных образцов был найден наилучший — образец
образца вследствие большего содержания водорас- № 2 с содержанием органопорошка из муки зародытворимых веществ и высокой влагоудерживающей шей пшеницы в количестве 6 % от массы муки пшеспособностью органопорошка. Оптимальным вари- ничной первого сорта.
антом является образец с дозировкой муки зародыДля улучшения реологических свойств теста,
шей пшеницы в количестве 6 % от массы муки пше- а также показателей качества данного образца хленичной первого сорта. При этом к концу брожения ба было принято решение о внесении в тесто ацидообъем теста и кислотность повышаются, так как в со- фильной закваски, которая способствует повышению
став муки зародышей пшеницы входят до 30 % саха- кислотности теста в процессе брожения, инактиваров, богатый витаминный комплекс (особенно груп- ции действия активаторов протеолиза, укреплению
пы В), что является питанием для дрожжевых клеток клейковины и слизей, что положительно сказывается
и молочнокислых бактерий, способствует быстрому на упругих свойствах теста.
их размножению, за счет чего интенсифицируются
Данный образец был исследован по химическому
спиртовое, молочнокислое брожение и газообразова- составу и сравнен с контрольным. Результаты предние в тесте.
ставлены в табл. 1.
Проведен ряд лабораторных выпечек хлеба и дана
Исследования химического состава хлеба показаорганолептическая оценка качества готовых изде- ли, что содержание белка в экспериментальном облий, которая показала, что при увеличении дозиров- разце по сравнению с контрольным увеличилось на
52
www.m-avu.narod.ru
www.avu.usaca.ru
Аграрный вестник Урала № 4 (122), 2014 г.
Инженерия
1,7 % на сухое вещество, жира — на 0,6 %, монои дисахаридов — на 1,6 %, пищевых волокон — на
0,4 %, зольность — на 0,26 % (за счет внесения с мукой зародышей пшеницы минеральных веществ P, K,
Mg, Na, Ca, Fe, Mn, Zn), витамина Е — на 0,4 %. Это
говорит о яркой функциональной направленности
нового хлебного изделия.
В заключение работы был проведен анализ срока
хранения нового хлебного изделия, который не выявил существенных изменений по сравнению с контрольным образцом.
Выводы. Рекомендации.
В результате исследований разработана рецептура хлеба с добавлением 6 % органопорошка из муки
зародышей пшеницы от массы муки пшеничной
первого сорта и отработана технология приготовления нового хлебного изделия на малой густой опаре
с использованием ацидофильной закваски. Данный
образец отличался наибольшими пористостью, объемным выходом, формоустойчивостью, имел высокие органолептические показатели качества и улучшенный химический состав по сравнению с другими экспериментальными и контрольным образцами
и может быть рекомендован для расширения ассортимента изделий функциональной направленности
к внедрению на предприятиях пищевой промышленности. На новое изделие была разработана вся необходимая техническая документация.
Литература
1. Лесникова Н. А. Расширение ассортимента хлебобулочных изделий функционального назначения // Интеграция науки, образования и производства — стратегия развития инновационной экономики : пленарные доклады I-й междунар.
науч.-практ. конф. Екатеринбург : УрГЭУ, 2011. С. 171–174.
2. Ошкордин О. В., Лаврова Л. Ю., Усов Г. А. Использование органических полимеров в технологических процессах
пищевых производств // Известия УрГЭУ. 2010. № 4 (30). С. 158–164.
3. Лаврова Л. Ю., Борцова Е. Л. Обогащение мясных рубленых изделий механоактивированными органопорошками //
Мясная сфера. 2011. № 5 (84). С. 116–117.
4. Лаврова Л. Ю., Борцова Е. Л. Механоактивированные органопорошки и органолептические показатели качества
бисквитного полуфабриката // Кондитерское производство. 2013. № 3. С. 18–19.
References
1. Сoncentrationthe range of bakery product functionality // Integration of science, education and industry — strategy innovation economy : plenary reports of the international scientific and practical conference. Ekaterinburg : Ural State University
of Economics, 2011. P. 171–174.
2. Oshkordin O. V., Lavrova L. Y., Usov G. A. The use of organic polymers in processes of food production // Bulletin of Ural
state economic University. 2010. № 4 (30). P. 158–164.
3. Lavrova L. Y., Bortsova E. L. Enrichment of meat minced products mechano-activated organic powder // Meat sphere. 2011.
№ 5 (84). P. 116–117.
4. Lavrova L. Y., Bortsova E. L. Mechano-activated organic powder and organoleptic quality of biscuit semifinished // Confectionery production. 2013. № 3. P. 18–19.
www.m-avu.narod.ru
www.avu.usaca.ru
53