Способ производства зернового продукта и зерновой продукт

Способ производства зернового продукта и зерновой продукт

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к способу производства зернового продукта, имеющего повышенное содержание белка и улучшенные хлебопекарные свойства, а также к зерновому продукту, полученному этим способом.

Задачей настоящего изобретения является создание способа производства зернового продукта, имеющего управляемое, повышенное содержание белка и улучшенные хлебопекарные свойства, основанные на повышенном содержании белка не только в муке, но и в выпекаемых в дальнейшем продуктах на основе этой муки.

Пшеница, которую широко используют в хлебопекарной промышленности для производства различных выпечных продуктов, имеет меняющееся в широких пределах содержание клейковины («глютена»). Клейковина, содержащаяся в зерновых в количестве до 18% (в пшенице от 7 до 18%), представляет собой белок глютен, который способствует тому, что выпечной продукт, такой как хлеб, не рассыпается. Клейковина обеспечивает требуемую текстуру и эластичность теста, а также выпеченного хлеба. Однако не постоянное содержание клейковины создает большие проблемы на крупных хлебопекарных предприятиях, работа которых основана на определенных рецептурах, а также является серьезной проблемой для крупных потребителей этого сырья, производящих выпечные продукты строго определенного качества. Каждый продукт должен иметь одинаковые свойства. Такие зерновые, как овес, ячмень и рожь имеют более ограниченный разброс содержания клейковины.

Таким образом, имеется потребность в обеспечении зернового продукта, главным образом, пшеничной муки, имеющей постоянное содержание клейковины.

В настоящее время для улучшения мягкости и сохранения свежести хлеба в тесто помимо прочего добавляют мальтодекстрины. Однако добавление отдельных компонентов является сложной процедурой, а зачастую стоимость некоторых компонентов является высокой, что ограничивает их применение.

Таким образом, одной из решаемых проблем является придание муке таких свойств оптимальным образом для гарантии качества исходной муки.

Для того чтобы хлеб долго был вкусным и свежим, важно, чтобы он хорошо связывал воду.

Таким образом, для того, чтобы улучшить данное свойство и при сохранении качества муки, требуется добавить вещество, связывающее воду.

Зерновые измельчают так, чтобы получить высокий выход муки, т.е. при помоле стремятся извлечь как можно больше крахмала в конечную муку. Это обходится дорого, поскольку требуемая для помола энергия резко возрастает по мере увеличения выхода муки.

Таким образом, одним из требований является снижение стоимости помола.

При помоле пшеницы экономия основана на том факте, что при помоле выход муки составляет примерно 70-80% от веса зерна, тогда как остающаяся фракция отрубей имеет низкую ценность как продукт питания. Для того чтобы получить требуемое содержание клейковины, при помоле муку можно разделять на различные фракции для последующего смешивания муки различного качества для получения желаемого конечного продукта. Для хлебопекарной промышленности необходима более сильная мука (с более высоким содержанием клейковины), чем та, которая используется при домашней выпечке. Таким образом, муку, имеющую низкое содержание клейковины, обычно продают для домашней выпечки, а муку, имеющую высокое содержание клейковины, используют в хлебопекарной промышленности. Если для доступных зерновых невозможно достичь необходимого содержания клейковины, то к муке часто добавляют клейковину, вырабатываемую на предприятиях крахмального производства, в сухом виде. Однако 20-25% важных свойств клейковины пропадают при сушке, и это означает, что ее необходимо добавлять с избытком для достижения желаемого эффекта. В частности, в различных странах, где трудно выращивать пшеницу/рожь/ячмень, имеющих высокое содержание белка, зерновые с высоким содержанием белка импортируют для смешивания с пшеницей, производимой в местных условиях. Это позволяет получить улучшенную по своим качествам хлебопекарную муку по сравнению с мукой, содержащей добавленную сухую клейковину. При помоле с высоким выходом часть алейронового слоя (самый внутренний из четырех слоев отрубей) становится частью муки. Это повышает содержание белка в муке, но, к сожалению, не того белка, который придает хорошие хлебопекарные свойства. Одновременно такое фракционирование белка снижает ценность фракции отрубей. Белок алейронового слоя помимо прочего богат лизином, который является высокопитательным белком. В некоторые годы при сборе урожая бывают обильные дожди, и урожай может быть собран только с высоким содержанием воды. При этом зерно получает так называемую «низкую оценку по осадкам». При этом ферментативная активность муки повышена, и мука в меньшей степени подходит для хлебопекарных целей. Кроме того, эта ферментативная активность происходит главным образом от внешнего слоя зерна, в том числе от алейронового слоя. Таким образом, оказалось, что можно достичь двух важных преимуществ при помоле, не захватывающем алейроновый слой. С другой стороны, это означает, что выход при помоле снижается до 50-70% от веса зерна. Это означает также, что можно использовать значительно более простое мельничное оборудование, что, в свою очередь, снижает расходы. Кроме того, заметно снижаются затраты энергии.

Кроме того, известно, что можно ферментативно гидролизовать как целые или измельченные зерновые продукты, так и чистый крахмал с получением подслащивающего сиропа такого, как глюкозный сироп. Углеводная композиция такого сиропа обладает подслащивающими свойствами, пригодными для хлебопекарных целей, и может быть получена из таких гидролизованных ферментативным путем злаковых, как пшеница, рожь, ячмень, овес, гибрид ржи и пшеницы (тритикале), сорго, кукуруза и рис. Гидролиз измельченного зерна или муки можно проводить с использованием альфа-амилазы с последующей стадией обработки амилоглюкозидазой для повышения содержания глюкозы в продукте, гидролизованном альфа-амилазой. Конечный продукт на первой стадии является вязким мальтозным продуктом, богатым олигосахаридами, с содержанием сухого вещества около 40%, и на второй стадии - глюкозным продуктом с содержанием сухого вещества около 40%. Путем снижения содержания воды можно получить продукт, имеющий более высокое содержание сухого вещества, обеспечивая повышенное содержание глюкозы. Сухой продукт можно получить распылительной сушкой, обычно в конвейерной распылительной сушилке. Известно, что такие гидролизаты обладают функциональными свойствами, полезными при выпечке, и способствуют улучшению консистенции и более длительному сохранению свежести.

Таким образом, в хлебопекарной промышленности существует ряд проблем, которые следует решить, а именно: снизить расходы на помол, повысить содержание белка при сохранении качества, а также повысить мягкость и улучшить сохранение свежести.

Заявителем было неожиданно обнаружено, что вышеуказанные проблемы решаются способом по настоящему изобретению.

Предлагаемый способ производства зернового продукта, имеющего улучшенное содержание белка и улучшенные хлебопекарные свойства, предусматривает, что помол зерновых осуществляют до получения 50-70% муки от веса зерна, причем из одной части полученной муки выделяют нативную клейковину и водорастворимые компоненты, такие, как пентозаны, и выделенную таким образом нативную клейковину и выделенные компоненты, такие, как пентозаны, добавляют к остальной части полученной муки, чтобы получить партию муки, по существу свободной от нативной клейковины и растворимых компонентов для использования как таковой или после дополнительной обработки.

Полученную партию муки, по существу свободной от нативной клейковины и растворимых компонентов, предпочтительно подвергают ферментативному гидролизу для получения глюкозного сиропа.

В варианте выполнения способа, остаток, полученный при помоле зерновых и содержащий волокна и крахмал, подвергают ферментативному гидролизу с получением крахмального сиропа, который добавляют к указанной остальной части муки.

При ферментативном гидролизе содержащего волокна и крахмал остатка для получения крахмального сиропа, часть загрузки отделяют и указанную часть загрузки лишь частично гидролизуют альфа-амилазой с получением частично гидролизованного продукта, содержащего помимо прочего декстрины.

Указанную частично гидролизованную часть можно вновь смешивать с полностью гидролизованной частью остатка с волокнами и крахмалом, а затем добавлять к указанной остальной части муки (8), обогащенной нативной клейковиной и указанными растворимыми компонентами.

Полученный крахмальный сироп можно фракционировать декантацией, в сепараторе, а также, возможно, ультрафильтрацией, на глюкозу, белки и волокна.

В полученном при помоле зерновых остатке, содержащем волокна и крахмал, этот крахмал может быть сначала отделен от волокон, а затем подвергнут ферментативному гидролизу с получением глюкозного сиропа или направлен на сушку с получением сухого, по существу не содержащего нативной клейковины крахмала. Полученный по существу не содержащий нативной клейковины крахмал смешивают с мукой с получением обогащенной крахмалом муки.

Изобретение также обеспечивает зерновой продукт, полученный способом по п.3, содержащий муку, состоящую из 50-70% измельченных зерновых, добавленную нативную клейковину и водорастворимые компоненты и крахмальный сироп, все из которых получены из этих же зерновых.

Предпочтительно, указанный крахмальный сироп содержит частично гидролизованный крахмал.

Частично гидролизованный крахмал предпочтительно представляет собой частично ферментативно гидролизованный альфа-амилазой крахмалом, содержащим декстрины, мальтотриозу и мальтозу.

Способ по изобретению позволяет получить муку, в частности, пшеничную муку, которая демонстрирует очень высокое и постоянное качество, требующееся для высокого и постоянного качества конечного продукта - выпеченного хлеба.

Понятие «хлеб» здесь охватывает все типы выпечных продуктов на основе муки, независимо от того, является ли он просто хлебом, хлебом для завтрака, хлебом для гамбургеров, хрустящим хлебом, тестом для пиццы, пирогом или печеньем и т.д.

Далее настоящее изобретение описывается подробно со ссылкой на различные технологические схемы, однако не ограничиваясь ими. Технологические схемы, показанные на чертежах:

фиг.1 - базовая схема обработки зерновых по изобретению;

фиг.2 - схема обработки, частично по фиг.1, частично включающая дополнительные производственные стадии;

фиг.3 - схема обработки, частично по фиг.1, частично с дополнительными альтернативными производственными стадиями;

фиг.4 - технологическая схема переработки пшеницы в основном по фиг.1.

На фиг.1 показана в качестве примера исходная пшеница 1, которую измельчают таким образом, чтобы получить 60% муки 2 и 40% фракции отрубей 3, причем последнюю можно использовать либо в качестве корма 7, либо в качестве сырья для ферментативного гидролиза. Затем третью часть 4 фракции муки обрабатывают месильным способом с использованием воды для вымывания исходного содержания нативной клейковины 5, которую отделяют. Вместе с промывной водой, кроме того, получают растворимые компоненты такие, как пентозаны 6. Данный раствор концентрируют. Оставшийся крахмал 9, по существу свободный от белков, подают на гидролиз для превращения в глюкозу 10. Оставшиеся две трети муки и выделенные клейковину и растворимые компоненты такие, как пентозаны, затем объединяют с получением обогащенной белком муки 8.

На фиг.2 показан способ, который в основном соответствует базовому способу, представленному на фиг.1, но в котором фракцию муки с отрубями, полученную при помоле («остатки от помола»), подвергают ферментативному гидролизу, посредством чего в качестве конечных продуктов получают глюкозный сироп, белок и отруби. Обычно глюкозный сироп и белковые фракции собирают и добавляют в крахмальный сироп. Гидролиз проводят при добавлении фракции муки с отрубями 3 к предварительно нагретой воде (50-70°С) до содержания сухого вещества 20-50% при одновременном добавлении ферментов - альфа-амилазы (Ban 240L, (Novo)) и амилоглюкозидазы (AMG 200L, (Novo)). Значение рН доводят до 4,5-5,2. Суспензию нагревают и поддерживают ее температуру при 50-75°С при ее клейстеризации для осуществления полного гидролиза, который проводят в течение 3-4 ч, а затем проводят нагревание до 90-95°С для инактивации присутствующих ферментов, выделение продукта реакции 14, который содержит 50-75% глюкозы по сухому веществу, возможно в сочетании с выпариванием и отделением волокон 15.

В предпочтительном варианте способа также проводят ультрафильтрацию глюкозного сиропа, при которой глюкозный сироп фильтруют при 50°С через ультрафильтрационную мембрану, отделяющую молекулы массой 20-100 кДа, при этом имеющиеся белки и жиры 12 задерживаются, и с фильтратом получают по существу чистый глюкозный сироп. Затем глюкозный сироп выпаривают под вакуумом приблизительно до 75% содержания сухого вещества, и благодаря тому, что он очень чистый, полученная глюкоза 13 обычно кристаллизуется в виде очень мелких кристаллов. Глюкозный сироп растворяется при температуре выше 55°С.

При гидролизе муки, крахмала, хлебных остатков и другого подобного крахмалсодержащего материала с использованием амилазы и амилоглюкозидазы с использованием ультрафильтрации ферменты задерживаются в ретентате, тогда как меньшие молекулы сахаров, глюкозы, мальтозы, мальтотриозы проходят через мембрану (в пермеат). Это обеспечивает то, что добавленные ферменты можно использовать в течение длительного времени.

Глюкозный сироп, полученный после ферментативного гидролиза, можно также добавлять без его очистки к обогащенной белком муке 8 в качестве подслащивающего агента для выпекаемого материала.

В особенно предпочтительном варианте часть загрузки, содержащую альфа-амилазу, отделяют и подают по существу непосредственно (время пребывания или время реакции составляет около 2 мин) на стадию инактивации, на которой упомянутую часть загрузки вновь соединяют с полностью гидролизованной частью. В результате данной процедуры в продукте будет присутствовать частично гидролизованный крахмал, причем данный гидролизованный продукт будет содержать помимо прочего декстрины, которые обеспечивают лучшие хлебопекарные свойства. Процедура также означает, что можно достичь 40-50% содержания сухого вещества в крахмальном сиропе.

В варианте выполнения по фиг.3 крахмалсодержащую партию 9, полученную после отделения клейковины, гидролизуют в глюкозу 10, которую затем добавляют к обогащенной клейковиной муке 8, посредством чего получают подслащенную муку 16.

На фиг.4 показан гидролиз, после которого полученный глюкозный сироп добавляют к муке, снабженной растворимыми компонентами.

На технологической схеме по фиг.5 представлены детали способа по фиг.1. Подаваемую пшеницу увлажняют водой так, чтобы получить оптимальную влажность для помола, которая обычно составляет 16-17%. Измельченную муку просеивают, получая грубый, содержащий волокна материал в виде отрубей, техническую муку и хлебопекарную муку, содержащую мелкие волокна и внутренний зерновой слой. Техническую муку подают в смеситель, в который добавляют воду, и смесь гомогенизируют. Затем гомогенат подают в устройство для декантации с целью выделения крахмала, так называемого А-крахмала, и волокон в виде одной фракции, пентозанов в виде другой фракции, и клейковины и так называемого В-крахмала в виде еще одной фракции. А-крахмал и волокна просеивают с получением волокон и крахмала каждых в отдельности, а также просеивают сырыми клейковину и В-крахмал с получением клейковины и В-крахмала каждых в отдельности. А-крахмал вместе с процессовой водой подают в устройство для декантации для отделения воды от А-крахмала, после чего воду рециркулируют в качестве процессовой воды.

Добавление клейковины в сыром виде в соответствии с тем, что заявлено выше, обеспечивает качество клейковины, аналогичное таковому у существующей нативной клейковины. Альтернативой вышеуказанному сырому фракционированию является отделение крахмала сухим фракционированием таким, как просеивание. При помоле и просеивании часть крахмала отделяется, и таким путем можно также достичь более высокого содержания клейковины. Фракцию отрубей и муки можно использовать различными способами, например, после сухого фракционирования в качестве корма или продукта питания; ее можно гидролизовать и использовать сырой в качестве корма или продукта питания; разделить сироп и получить волокно/белок в виде одной фазы, которую можно высушить или использовать в качестве корма или продукта питания; разделить на три фракции - сироп, волокна, белок - которые можно высушить или использовать сырыми в качестве корма или продукта питания.

Крахмал, который получают после отделения клейковины, можно высушить и использовать в качестве продукта питания. Крахмал можно смешать с мукой с получением обогащенной крахмалом муки.

1. Способ производства зернового продукта, имеющего улучшенное содержание белка и улучшенные хлебопекарные свойства, отличающийся тем, что помол зерновых (1) осуществляют до получения 50-70% муки (2) от веса зерна, причем из одной части (4) полученной муки (2) выделяют нативную клейковину (5) и водорастворимые компоненты, такие, как пентозаны (6), и выделенную таким образом нативную клейковину и выделенные компоненты, такие, как пентозаны, добавляют к остальной части (8) полученной муки, чтобы получить партию муки (9), по существу свободной от нативной клейковины и растворимых компонентов для использования как таковой или после дополнительной обработки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученную партию муки (9), по существу свободной от нативной клейковины и растворимых компонентов, подвергают ферментативному гидролизу для получения глюкозного сиропа.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при помоле зерновых также получают остаток (3), содержащий волокна и крахмал, причем этот остаток (3) от помола подвергают ферментативному гидролизу с получением крахмального сиропа (14), который добавляют к указанной остальной части муки (8).

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что полученный крахмальный сироп фракционируют декантацией, возможно также в сепараторе и возможно ультрафильтрацией, на глюкозу, белки и волокна.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при помоле зерновых также получают остаток (3), содержащий волокна и крахмал, причем этот крахмал подвергают ферментативному гидролизу с получением глюкозного сиропа.

6. Способ по п.3, отличающийся тем, что при ферментативном гидролизе содержащего волокна и крахмал остатка (3) для получения крахмального сиропа часть загрузки отделяют и указанную часть загрузки лишь частично гидролизуют альфа-амилазой с получением частично гидролизованного продукта, содержащего помимо прочего декстрины.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что указанную частично гидролизованную часть вновь смешивают с полностью гидролизованной частью остатка (3) с волокнами и крахмалом, а затем добавляют к указанной остальной части муки (8), обогащенной нативной клейковиной и указанными растворимыми компонентами.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что по существу не содержащий нативной клейковины крахмал сушат.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что по существу не содержащий нативной клейковины крахмал смешивают с мукой с получением обогащенной крахмалом муки.

10. Зерновой продукт, полученный способом по п.3, содержащий муку, состоящую из 50-70% измельченных зерновых, добавленную нативную клейковину и водорастворимые компоненты и крахмальный сироп, все из которых получены из этих же зерновых.

11. Зерновой продукт по п.10, отличающийся тем, что указанный крахмальный сироп содержит частично гидролизованный крахмал.

12. Зерновой продукт по п.11, отличающийся тем, что частично гидролизованный крахмал является частично ферментативно гидролизованным альфа-амилазой крахмалом, содержащим декстрины, мальтотриозу и мальтозу.