Кавитационный способ приготовления теста из пророщенного зерна пшеницы и ржи

Кавитационный способ приготовления теста из пророщенного зерна пшеницы и ржи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение направлено на создание первого способа производства теста, минуя фазу муки, предназначенного для приготовления хлеба и хлебобулочных изделий, обладающих высокой степенью безопасности, для употребления в пищу человеком.

Изобретение предназначено для использования в хлебопекарной промышленности как на крупных, так и на мелких предприятиях для производства теста и хлеба, пряников, блинов и оладий, а также макаронных изделий.

Известно, что предназначенное для изготовления теста зерно злаковых культур, при его использовании в естественном состоянии, содержит перед размолом определенное количество загрязнений, полученных при транспортировке и в процессе хранения.

Эти загрязнения обычно находятся на периферии зерен и представляют собой зародыши, бактерии, остатки пестицидов, микотоксины, различные споры.

На этапе обычного размола загрязненная наружная оболочка смешивается с мукой, получаемой в процессе размола из внутренней части зерна. Таким образом, периферийное загрязнение заражает муку, что создает проблемы пищевой безопасности, хранения и использования, а в некоторых случаях может сделать полученную муку непригодной для пищевого употребления.

С проблемой заражения зерна сталкиваются хлебопекарные производства как кустарного, так и промышленного характера.

Известно, что зерно перед размолом можно подвергать различным способам обеззараживания:

- физической обработке посредством ионизации;

- химической обработке пероксидом водорода.

Оба эти способа обеззараживания имеют свои недостатки, а именно:

- ионизация осуществляется при помощи радиоактивных излучателей, которые требуют особых мер безопасности;

- химическое обеззараживание пероксидом водорода не справляется со многими бактериями, что не позволяет широко использовать данный способ;

- обеззараживание хлором и хлорированными агентами ограничено наличием у них мутагенных и канцерогенных свойств.

Известно изобретение - патент России №2271113 от 18.12.2000 г. «Способ и установка для изготовления муки из обработанного озоном зерна».

Способ предусматривает размол предварительно очищенного и увлажненного зерна. При этом предварительно или одновременно с указанным размолом зерно вводят в контакт с озоном, получаемым из газа-носителя, предпочтительно в количестве от 0,5 до 20 граммов озона на килограмм зерна, причем служащую для увлажнения воду предварительно обрабатывают озоном.

Недостатками известного изобретения являются:

- необходимость получения озона непосредственно перед его применением; что требует дополнительных затрат электроэнергии;

- необходимость соблюдения особых мер безопасности, связанных с высокой окислительной способностью озона и взрывоопасностью тонкоразмолотой мучной пыли.

Известно изобретение - патент России №2342841 от 04.07.2006 г. «Способ производства мучных изделий»., характеризующийся тем, что он предусматривает замес теста из полбяной муки грубого помола с выходом 78-96% или сухой мелкой полбяной крупки с выходом 50-60% и рецептурных компонентов при температуре 17-40°C в течение 10-70 минут, с получение теста влажностью 18-40%, формование изделий и их термообработку.

Недостатком известного изобретения является отсутствие обеззараживания теста.

Известно изобретение - патент России №2352119 от 04.07.2007 г. «Способ приготовления теста из пшеничной муки и тесто, полученное этим способом».

Способ приготовления теста из пшеничной муки предусматривает приготовление водно-мучной смеси при соотношении муки и воды 1:(1-2),ее выстаивание не менее 40 мин. При температуре 32-35°C.

Далее смесь выдерживают в поле центробежных сил осадительной центрифуги с фактором разделений не менее 380 при первом центрифугировании с образованием двух составляющих. Одна из составляющих представляет собой крахмал влажностью 30÷60%, который используется как самостоятельный продукт, а другая составляющая представляет суспензию с пониженным содержанием крахмальной составляющей.

Вторую составляющую смешивают с водой при соотношении суспензии и воды 1:(0.5÷1), выстаивают не менее 10 мин и выдерживают в поле центробежных сил осадительной центртфуги с фактором разделения Fr не менее 200, при втором центрифугировании с образованием двух составляющих, одна из которых представляет собой жидкую фракцию влажностью 90-95%, которая используется как самостоятельный продукт.

Вторая составляющая - тесто с содержанием в нем 80÷90 г, в пересчете на 100 г по сухому веществу, крахмала 3-8 г, жиров 2-3 г и прочими водонерастворимыми компонентами пшеничной муки.

Полученная тестовая масса с пониженным содержанием крахмала относится к полуфабрикатам для приготовления диетических продуктов (хлеб, макароны и т.д.)

Недостатком известного способа является отсутствие какого-либо обезззараживания.

Известно изобретение - патент России №2183406 от 20.06.2002 г. «Способ производства хлеба» с повышенным содержанием водорастворимого белка полученного с использованием отрубей, прошедших измельчение в роторно-пульсаторном аппарате до размеров частиц 1÷12 мкМ. Полученную суспензию смешивают с мукой и гидролизующим агентом (жидкие закваски). Количество муки замещаемой отрубями составляет 15%.

Недостатком известного изобретения является отсутствие какого-либо обеззараживания компонентов теста.

Известно изобретение - патент России №2280366 от 27.07.2006 г. «Способ производства хлебобулочных изделий», предназначенных для лечебно-профилактического питания. Тесто готовят из пшеничной и льняной муки, причем льняную муку берут в количестве 40-60% от общего количества муки, предусмотренного рецептурой. Тесто готовят опарным или безопарным способом из пшеничной муки и других компонентов. При использовании в процессе замеса теста менее40% льняной муки органолептические свойства выпеченных хлебобулочных изделий приближаются к свойствам белого хлеба, а при использовании более 60% льняной муки появляются специфические не хлебные вкусовые ощущения выпеченных хлебобулочных изделий (запах рыбы).

Льняная мука повышает устойчивость хлеба к очерствению благодаря ее бактерицидным свойствам.

Недостатком известного способа является то, что использование в качестве бактерицидного компонента семян льна не приводит к полному обеззараживанию теста.

Известно изобретение - патент России №2119749 от 10.10.1998 г. «Способ подавления развития картофельной болезни в хлебе», предусматривающий угнетение развития спор Bacillus mesenterius и Bbacillus subtiliis в качестве добавки, угнетающей развитие спор, используют низин, который вносят в количестве из расчета 2000÷150000 ME на один килограмм массы муки в тесто.

Недостатком известного изобретения является то, что в основном угнетение низином подвергаются только бактерии картофельной палочки.

Известно изобретение - патент России №2102888 от 27.01.1988 г. «Способ производства зернового хлеба», включающий удаление примесей из зерновой массы, обеззараживание и очистку зерна сухим способом до снижения зольности на 0,05-0,7%), замачивание зерна, внесение при замачивании рецептурных компонентов и/или зерновых полуфабрикатов в количестве 5,0-50% к массе очищенного зерна, внесение в полученную массу остального сырья и замес теста, его брожение, разделку и выпечку хлеба.

Причем продукты жизнедеятельности молочнокислых бактерий подавляют развитие посторонней микрофлоры.

Недостатком известного способа является то, что молочнокислые бактерии не угнетают многие бактерии, а поэтому не обеспечивают полного обеззараживания теста.

Известно изобретение - патент России №2494626 от 10.10.2013 г. «Способ производства зернового хлеба», включающий замачивание целого нашелушенного зерна пшеницы в водном растворе ферментных препаратов цитолического действия, его диспергирование, добавление к полученной зерновой массе рецептурных компонентов, замес теста, его брожение, разделку, расстойку и выпечку тестовых заготовок. Зерно пшеницы замачивают в присутствии порошка из семян брокколи с размером частиц менее 5 мкМ в количестве 1% от массы зерна и цитолических ферментных препаратов в течение 16-18 часов при температуре 20-30°C, при соотношении зерна и замоченной жидкости 1:1, до появления ростков длиной 1-2 мм. Семена брокколи богаты изоционатом-глюко-рафанином.

Недостатком известного изобретения является то, что полного угнетения бактерий не происходит.

Известно изобретение - патент России №2058080 от 20.04.1996 г. «Способ производства зернового хлеба», предусматривающий приготовление хлебобулочных изделий непосредственно из зерна для производства хлеба с целебными и антимикробными свойствами. Это достигается тем, что замачивание зерна, для последующей переработки в конечную продукцию - хлебобулочные изделия, осуществляется в воде с присутствием в ней серебра в форме ионов с концентрацией 0,15÷0,35 мГ/л.

Присутствие серебра в пищевых продуктах позволяет уничтожить многие болезнетворные бактерии, и наличие в воде 0,05 мГ/л серебра позволяет приобрести воде высокий антимикробный эффект.

Недостатком известного способа является то, что серебро не оказывает губительного воздействия на многие бактерии, в том числе и дрожжи.

Известно изобретение - патент России №2331478 от 20.08.20008 г. «Способ гидратации биополимеров и продукт из гидратированной биомассы», способ характеризуется тем, что перед смешиванием с биомассоводного раствора солей его подвергают обработке ультразвуковой кавитацией с заданным отношением интенсивности ультразвука к квадрату гидростатического давления в растворе, являющемся критерием подобия процесса.

Недостатком известного изобретения является то, что кавитационному обеззараживанию подвергается вода, а не зерно или другой продукт.

(прототип)

Известно изобретение - патент России №2171568 от 10.08.2001 г. «Способ обработки зерна перед его закладкой на хранение либо при переработке зерна в муку», включающий распыление воды в зерно при помощи ультразвука, а воду перед распылением в зерно подвергают ультразвуковой обработке в кавитационном решете. Кроме того, воду перед обработкой в кавитационном режиме могут подвергать аэрации. При акустическом воздействии на воду, насыщенную кислородом воздуха, в режиме кавитации имеет место резкое изменение ее физико-химических свойств, что хорошо подготавливает зерно к дроблению в мукомольном процессе.

Гидроксильные ионы, образующиеся в результате сонолиза и не успевшие рекомбинировать до контакта с зерном, а также «вторичные» радикалы, образующиеся при окислении ионов металлов перекисью водорода, разрушают структуры зерна, проникая в микротрещины. Кроме того, распад перекиси водорода под воздействием каталазы зерна, а также ионов металлов и солей, содержащихся в воде изначально и растворяющихся в ней при ее проникновении внутрь зерна, происходит с выделением тепла и носит взрывной характер. Это также способствует развитию микротрещин, диффузии влаги и разрыхлению тканей зерна.

Недостатками известного изобретения являются:

- отсутствие кавитационного измельчения зерна;

- недостаточный эффект обеззараживания зерновой массы и теста.

Техническим результатом, на решение которого направлено изобретение является создание кавитационного способа приготовления обеззараженного теста из пророщенного зерна, минуя фазу муки, и установка для его осуществления.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Известно, что предназначенное для приготовления теста зерно злаковых культур при его использовании в естественном состоянии содержит перед размолом определенное количество загрязнений почвенного или иного происхождения.

Эти загрязнения обычно находятся на периферии зерен и представляют собой зародыши, бактерии, остатки гербицидов и пестицидов, микотоксины, различные споры и т.д.

Таким образом, периферийное загрязнение заражает муку или тесто, что создает проблемы пищевой безопасности, хранения и использования и в некоторых случаях может сделать полученные муку или тесто непригодными для пищевого употребления.

Из всех видов воздействия на зерно с целью его очистки от загрязнений и патогенной микрофлоры, пестицидов и микотоксинов наиболее эффективной является кавитация.

Гидродинамическая кавитация позволяет не только обеззаразить зерно, разложить микотоксины и пестициды, измельчить зерно, разогреть и гомогенизировать получаемое тесто, но и частично осуществить гидролиз крахмалов в сахара, сохранить основные витамины.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе зерно моется в воде, освобождаясь от пыли и видимой грязи, а затем замачивается в воде в течение 20-24 часов при температуре 20-30°C. Соотношение зерна и замоченной жидкости 1:1 до появления ростков длиной 1 -2 мм.

В процессе прорастания зерна происходит изменение активности протеолитических ферментов, гидролиз высокомолекулярных белковых соединений, уменьшается количество клейковины и частично снижается ее качество, что требует частичного внесения муки для повышения клейковины и снижения влажности теста.

В процессе прорастания зерна происходит синтез витаминов, белков, аминокислот и других активных соединений, что повышает биологическую ценность хлеба. (Таблицы №1, №2)

Далее зерно направляется в гидродинамический кавитационный диспергатор-генератор (патент России №2433873), в котором смесь зерна и воды в соотношении 1:1 подвергается измельчению, разогреву, обеззараживанию и гомогенизации. После набора тестом температуры более 60°C происходит клейстеризация теста и начинается гидролиз крахмала в сахара, который продолжается в период расстойки теста, на которую тесто направляется после внесения в полученную массу рецептурных компонентов. Далее тесто направляется на разделку и выпечку или шоковую заморозку с последующей выпечкой в супермаркетах или крупных пекарнях непосредственно перед продажей.

Массовая доля сахаров в зерновом хлебе, приготовленном из ржаного теста по предлагаемой технологии достигает 30% (таблица №2), а в зерновом хлебе из пшеницы 35,7% (таблица №1).

Более высокое содержание, по сравнению с обычными технологиями приготовления теста из муки, клетчатки, оказывающей благотворное влияние на перистальтику кишечника, можно повысить путем подмешивания к зерну пшеницы или ржи до 10% отрубей.

Известно, что избыток влаги в период роста и формирования урожая пшеницы, ржи и других сельскохозяйственных культур позволяет на растениях поселяться паразитическим грибам, которые выделяют различные токсины, поражающие растительные корма.

Зерно, направляемое на приготовление хлебобулочных изделий, также подвержено заражению различными микотоксинами. (Таблицы №3, №4)

Анализы, проведенные до и после гидродинамического кавитационного приготовления теста из пшеницы и ржи, показывают, что содержание микотоксинов в тесте, приготовленном из зараженных зерен пшеницы и ржи, значительно ниже предельно допустимых норм.

Это обусловлено наличием высоких энергий в точках исчезновения кавитационных пузырьков:

- давлений от 10⁴ до 2,5 10⁴ кг/см²

- локальных зон, имеющих температуры от 1000-1500° до нескольких тысяч °C,

что обеспечивает разложение любых микотоксинов.

Кроме микотоксинов в зерне пшеницы и ржи часто содержатся пестициды, представляющие опасность для здоровья человека.

Кавитационная деструкция одного из опасных химических соединений пентахлорфенола была осуществлена А.Ф. Кладовым в независимой лаборатории Института Водного хозяйства в Братиславе, когда из сложного хлорорганического соединения были получены простые вещества и элементы:

C₆Cl₅OH→6С+5Cl+О+Н+Q₁

С→6p+6n+Q₂

³⁵Cl→¹⁶O+¹⁷F+4n+Q₃

¹⁷F→¹⁶O+B+Q₄

В результате действия химических и ядерных реакций получается:

C₆Cl₅OH→14H₂O+Н+Q₅

Гидродинамическое кавитационное воздействие на пестициды в процессе приготовления теста из пшеницы и ржи (отражено в таблицах №5, №6) показывает, что остаточное содержание пестицидов в тесте находится в мизерных количествах.

Содержание тяжелых металлов в исходном зерне и полученном тесте из пшеницы и ржи, после гидродинамического кавитационного приготовления, находятся ниже допустимых пределов (Таблица №7),что, очевидно, связано с кавитационной деструкцией тяжелых металлов с образованием более легких и менее опасных для здоровья человека элементов.

Таким образом, в отличие от известных технических решений, предлагаемый способ приготовления теста из пророщенного зерна позволяет:

- обеспечивать хорошее санитарно-гигиеническое состояние теста; обеспечивать глубокие изменения свойств зерна в процессе замачивания;

- полностью уничтожить патогенную микрофлору;

- разложить на простые соединения микотоксины;

- разложить остатки пестицидов, содержащихся в зерне пшеницы и ржи;

- снизить содержание тяжелых металлов;

- повысить содержание сахаров путем гидролиза крахмалов, содержащихся в зерне;

- сохранить витамины, содержащиеся в зерне, особенно витамин Е, отвечающий за сохранение молодости и красоты человека;

- улучшить реологические свойства теста;

- улучшить структуру мякиша и замедлить очерствение хлеба.

Все вышеперечисленные качества теста, приготовленного гидродинамическим кавитационным способом, свидетельствуют о соответствии изобретения критерию «изобретательский уровень».

Приготовленное гидродинамическим кавитационным способом тесто из пророщенного зерна пшеницы и ржи можно подвергать традиционной выпечке или подвергать шоковой заморозке, а выпекать в супермаркетах или крупных пекарнях непосредственно перед продажей.

Кроме того предлагаемый способ приготовления теста позволяет повысить экологичность приготовления хлебобулочных изделий за счет исключения из процесса фазы приготовления муки, а также снизить цены на хлеб за счет существенной разницы в цене между зерном пшеницы и ржи и муки из них.

Заявленная технология не требует сложного аппаратурного оформления и может быть осуществлена на любом хлебопекарном предприятии.

Список использованной литературы

1) Патент России №2271 113 от 18.12.2000 г.

2) Патент России №2342 841 от 04.07.2006 г.

3) Патент России №2183 406 от 20.06.2002 г.

4) Патент России №2280 366 от 27.07.2006 г.

5) Патент России №2119 749 от 10.10.1998 г.

6) Патент России №2102 888 от 27.01.1998 г.

7) Патент России №2494 626 от 10.10.2013 г.

8) Патент России №2058 080 от 20.04.1996 г.

9) Патент России №2331 478 от 20.08.2008 г.

10) Патент России №2171 568 от 10.08.2001 г.

11) Моргулис М.А. «Основы звукохимии», Химические реакции в акустических полях М: Высшая школа, 1984-272.

12) И. Пирсол. « Кавитация», Мир, Москва, 1975 г., стр- 11÷17, 21÷28, 69÷72.

13) Г.Биркгоф, Э. Сантопелло. «Струи, следы и каверны», издательство «Мир», Москва, 1964 г., стр 401÷417.

14) А.Ф. Кладов. «Кавитационная деструкция материи» htt:. стр 1÷17

15) УДК 541. 13 «Взаимопревращения химических элементов» В.Д. Балакирев, В.В. Крымский, Б.В. Болотов и др. Екатеринбург УРО РАН - 2003 г., раздел 1, 2, 4, 8.

1. Кавитационный способ приготовления теста из пророщенного зерна, характеризующийся тем, что включает подготовку зерна, замачивание зерна в воде в течение 20-24 часов при температуре 20-30°С до появления ростков длиной 1-2 мм, дальнейшее гидродинамическое кавитационное диспергирование зерна, внесение в полученную массу рецептурных компонентов, расстойку, разделку и выпечку или шоковую заморозку, при этом гидродинамическое кавитационное диспергирование проводится при гомогенизации смеси зерна и воды в соотношении 1:1 до набора тестовой массой температуры более 60°С для клейстеризации теста и протекания гидролиза крахмала в сахара.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что замачивание производят в течение 20-24 часов при температуре 20-30°С до появления ростков длиной 1-2 мм.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в результате гидродинамического кавитационного приготовления теста более полно сохраняются витамины Д, А, Е, а содержание клетчатки повышено до 4,08-4,2%.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в результате гидродинамического кавитационного воздействия микотоксины, содержащиеся в зерне, разлагаются до величин значительно ниже по НД.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в результате гидродинамического кавитационного воздействия пестициды, содержащиеся в зерне, разлагаются до величин значительно ниже допустимых по НД.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в результате гидродинамического кавитационного воздействия тяжелые металлы, содержащиеся в зерне, разлагаются до величин значительно ниже по НД.