ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА ИЗМЕНЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ КРАХМАЛА И КЛЕЙКОВИНЫ В МУКЕ

АННОТАЦИЯ

В настоящее время Республика Узбекистан занимает лидирующие позиции по технологии выращивания и переработки пшеницы. При приготовлении большинства хлеба и хлебобулочных изделий в лабораторных условиях определяли количество клейковины и крахмала. При этом оптимальный выход продуктов глубокой переработки достигается за счет соблюдения конкретных технологических параметров замеса теста. Определены оптимальные параметры технологического процесса приготовления пшеничной муки для эффективного разделения компонентов пшеничной муки, обеспечивающих высокий выход клейковины и крахмала. Для этого были изучены и выбраны параметры высокосортной пшеничной муки при различных режимах перемешивания.

ABSTRACT

Currently, the Republic of Uzbekistan occupies a leading position in the technology of growing and processing wheat. In the preparation of most bread and bakery products, the amount of gluten and starch was determined under laboratory conditions. At the same time, the optimal yield of deep processing products is achieved by adhering to specific technological parameters for kneading the dough. The optimal parameters of the technological process for preparing wheat flour have been determined for the effective separation of wheat flour components, ensuring a high yield of gluten and starch. For this purpose, the parameters of high-grade wheat flour under various mixing regimes were studied and selected.

Ключевые слова: глубокие, пшеничная мука, клейковина, температура, крахмал, увеличение выхода, технологические параметры.

Keywords: deep, wheat flour, gluten, temperature, starch, increase in yield, technological parameters.

Введение. Зерно пшеницы используют в производстве продуктов питания и кормов, экспортируют за границу. Эффективность использования зерна пшеницы может быть повышена за счет его глубокой переработки. Из него можно получать продукты промышленной технологии: сухую клейковину, пшеничный крахмал, зародыш, глюкознофруктозные сиропы, кристаллическую глюкозу, органические кислоты, аминокислоты и биопластики. Среди названных продуктов переработки пшеницы особый интерес представляет клейковина и крахмал [2]. Клейковина играет значительную роль в хлебопекарной и макаронной промышленности как улучшитель структуры продукта, ее используют в производстве начинок для тортов, печений, вафель, булочек, сухих завтраков, колбасных изделий, сыров, рыбных консервов и полуфабрикатов, замороженных мясных продуктов, йогуртов, шоколада и даже жевательной резинки [3]. Крахмал применяется как для пищевых, так и для технических целей. Пищевая промышленность использует крахмал как загуститель, в качестве сырья для получения глюкозы, патоки и этилового спирта. Он входит в состав колбасных изделий, мороженого, макаронных изделий, киселей, пудингов, майонеза, кетчупа и многих соусов [4,11].

Предполагаемые темпы роста производства клейковины и крахмала не способны полностью удовлетворить потребности пищевой промышленности. Для улучшения ситуации на внутреннем рынке производство клейковины и крахмала необходимо расширять, в том числе увеличивать выход на действующих предприятиях путем изменения существующих технологических параметров [5,6]. В научной литературе и на отечественных предприятиях нет конкретных единых технологических параметров процесса замеса теста из пшеничной муки (соотношение муки к воде, температура воды, время отлежки теста, pH воды), они везде различны [5.7,11].

В настоящее время наибольшее распространение получила технология фирм GEA Westfalia Separator и Flottweg, как наиболее эффективная по глубокой переработке пшеницы. Мука смешивается с водой температурой 35–40 °С, образуя водную суспензию, содержащую 32– 35 % сухих веществ (СВ). Выход сухой клейковины составляет 10 %, крахмала – 69 % [4,8,9,10].

Материалы и методы исследования. Целью исследования является определение оптимальных технологических параметров соотношения муки и воды.

температура и значение активной кислотности подаваемой воды для замеса теста, продолжительность отстаивания теста), выход клейковины и крахмал.

Для достижения поставленной цели исследования требуется решение следующих задач:

- в лабораторных условиях процесс получения клейковины и крахмала из зерна пшеницы мука с различными режимами технологических параметров замеса теста;

- Определение оптимальных режимов технологических параметров для внедрения в промышленное производство клейковины и крахмала с помощью программы Mathematica 10.3.

Условия, материалы и методы.  Качество крахмала было определено в лаборатории определения качества зерна Южного научно-исследовательского института земледелия Кашкадарьинской области. Для исследования использовалась пшеничная мука соответствующий по качеству высший сорт ГОСТ Р 52189-2003 "Пшеничная мука. Общие технические условия." Производителем муки является АО "АSIAN GOLDEN OIL".

Для изучения влияния параметров замеса и отлежки теста на выход клейковины и крахмала брали пятнадцать навесок по 50 г муки и замешивали с определенным для каждого опыта количеством воды от 20 до 75 см³ с заданной температурой от 25 до 55 ^оС. Продолжительность отлежки теста осуществлялась в диапазоне от 15 до 35 мин. Клейковину отмывали на металлическом сите с диаметром отверстий 1 мм. Конец отмывания клейковины определяли по йодной пробе в сливаемой воде. Клейковину сушили в сушильном шкафу при температуре 130 ^оС, взвешивали и рассчитывали ее выход относительно массы навески муки. В полученной суспензии после отмывания клейковины устанавливали содержание крахмала поляриметрическим методом Эверса. Крахмальную суспензию центрифугировали, высушивали, измельчали и взвешивали. Обработку экспериментальных данных проводили с использованием программы Mathematica 10.3.

Результаты и их обсуждение. Температура воды, подаваемой на замес теста, оказывает существенное влияние на выход клейковины и крахмала (табл. 1). Наибольший их выход обнаружен при температуре воды 45 ^оС. Понижение или повышение температуры воды приводит к количественному снижению клейковины и крахмала.

При одной и той же температуре воды (45 ^оС) соотношение муки к воде влияет на выход клейковины и крахмала, достигая максимума при соотношении 1:1 (табл. 2). Продолжительность отлежки теста повышает выход клейковины и крахмала при 35-минутной отлежке. При изменении соотношения и продолжительности происходит снижение выхода клейковины и крахмала.

Таблица 1.

Зависимость выхода клейковины и крахмала от параметров температуры воды и продолжительности выдержки теста при соотношении муки к воде 1:1

Таблица 2.

Зависимость выхода клейковины и крахмала от параметров соотношения муки к воде и продолжительности отлежки теста при температуре  воды 45 ^оС

При изучении влияния разных соотношений муки к воде и температур подаваемой воды при продолжительности отлежки 35 мин установлен максимум извлечения клейковины и крахмала при соотношении муки:воды 1:1 и температуре теста 45 ^оС (табл. 3).

Таблица 3.

Зависимость выхода клейковины и крахмала от параметров соотношения муки к воде и температуры воды при продолжительности отлежки теста 35 мин

На основании полученных результатов с помощью программы Mathematica 10.3 рассчитана формула зависимости выхода клейковины от параметров соотношения муки к воде, температуры воды и продолжительности отлежки теста:

CVkl (% СВ муки) = -9,1-21·^{e -2,492}·m +8,9· ^{e -1,246}·m+8,99 /

m ^0,002+0,00702·t+145131-2350,15·T /16584-323,38·T+Т ² ,

 где m - соотношение воды к муке; Т - температура воды;

t - продолжительность отлежки теста.

Программа Mathematica 10,3 с помощью встроенной функции NMaximize рассчитала наибольший выход клейковины (10,8 % СВ муки), который достигается при значениях соотношения муки 1,24 к одной части воды или 1:0,81, температуре воды 41 ^оС и продолжительности отлежки теста 35 мин. Выход крахмала при этих показателях достигает 75,5 %, что незначительно меньше максимального выхода (75,7 %), полученного в результате проведенных экспериментов. Клейковина на мировом рынке дороже крахмала примерно в 4 раза, поэтому параметры, получившиеся из математической зависимости, наиболее рациональны для производства обоих продуктов.

Выход клейковины и крахмала зависит от рН подаваемой на замес воды. Английскими учеными предложено смешивать муку с водой при рН 7–8, корректируя активную кислотность гидроокисью натрия или гидроокисью аммония [5,6,7]. Большинство отечественных предприятий корректировку рН воды не производят во избежание дополнительных затрат на покупку щелочей.

Используя оптимальные параметры замеса теста (1:0,81; 41 ^оС; 35 мин) было исследовано влияние рН воды на выход клейковины и крахмала (рис.). При уменьшении значения рН ниже 6 количество клейковины и крахмала постепенно уменьшалось, при значении рН ниже 5 происходило резкое снижение их выхода. При увеличении рН выше 8 отмечено постепенное уменьшение клейковины и крахмала.

Исходя из графика, максимальное значение выхода клейковины (10,8 %) и крахмала (75,5 %) достигается при рН воды 6,5.

Выводы.

Установлены оптимальные технологические параметры извлечения клейковины и крахмала при переработке пшеничной муки: соотношение мука : вода - 1: 0,81, температура воды 41 ˚С, продолжительность отлежки теста - 35 мин и активная кислотность (рН) воды - 6,5, - при которых выход клейковины и крахмала увеличен соответственно с 10,0 и 69 % до 10,8 и 75,5 %. Получена математическая зависимость выхода пшеничной клейковины и крахмала от основных параметров процесса замеса и отлежки теста, которая рекомендуется для промышленного производства клейковины и крахмала.

Cписок литературы:

1. Аблаев А.Р. Производство, потребление и экспорт продуктов глубокой переработки зерна. Российский и мировой рынок: Презентация на форуме «Грэйнтек-2016» (9 ноября 2016). - М., 2016. - 23 с.
2. Агеев М.Б., Вакар А.Б., Соседов Н.И. Влияние ионного состава водного раствора на выход и качество отмываемой клейковины // Тр. ВНИИЗ. - 1978. - № 89. - С. 41-53.
3. Агеев М.Б., Марьянова А.И. Влияние температуры воды, применяемой для отмывания клейковины, на ее выход и качество // Тр. ВНИИЗ. - 1978. - № 89. - С. 37-40.
4. Холмуродова З., Эшкобилова М. Практическая значимость обогащения состава хлебобулочных изделий добавлением амарантовой муки. Вестник НУУз ACTA NUUz Химия 3/1 2024 С. 469-472.
5. Андреев Н.Р. Основы производства нативных крахмалов. - М.: Пищевая промышленность, 2001.- С. 205-207.
6. Хмелевская А.В., Цховребова Э.Л. Перспективы применения сухой пшеничной клейковины // Актуальные проблемы химии, биологии и биотехнологии: матриалы Х Всерос. науч. конф. / СевероОсетинский гос. ун-т им. К.Л. Хетагурова. – Владикавказ, 2016. – С. 380–385.
7. Sarbasova G.T., Shaimerdenova D.A., Makhambetova A.A., Chekanova Zh.M., Iskakova D.M., Bekbolatova M.B. Optimal methods of obtaining gluten and starch from wheat and their use. The Journal of Almaty Technological University. 2020;127(2):91-99. (In Russ.)
8. Куликов Д.С., Гольдштейн В.Г., Страхова С.А. Технология производства клейковины и крахмала с учетом влияния технологических параметров // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2018. №3. С. 172−175.
9. Носовская Л.П., Адикаева Л.В., Гольдштейн В.Г. Изучение использования инновационной низкопентозанной озимой ржи как сырья для производства крахмала и крахмалопродуктов // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32, №7. С. 83−85. DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10720.
10. McGrance S.J., Cornell H.J., Rix C.J. A simple and rapid colorimetric method for the determination of amylose in starch products // Starch–Stärke. 1998. Vol. 50, no. 4. Pp. 158–163. DOI: 10.1002/(SICI)1521-379X(199804)50:43.0.CO;2-7.
11. Franco C.M., Wong K.S., Yoo S.H., Jane J.L. Structural and functional characteristics of selected soft wheat starches // Cereal Chemistry. 2002. Vol. 79, no. 2. Pp. 243−248. DOI: 10.1094/CCHEM.2002.79.2.243.