Статьи

В.В. Петриченко, канд. техн. наук, генеральный директор «Грейн Ингредиент»,

Ю.А. Вершкова , канд. техн. наук, руководитель ИЛЦ ООО «Грейн Ингредиент».

М.Г. Иванов, канд. техн. наук, технический директор «Грейн Ингредиент»,

Эта статья посвящена уникальной патентованной технологии увеличения общего выхода и выхода муки высоких сортов на мукомольных предприятиях.

В зависимости от сорта и качества пшеницы эндосперма содержится от 74 до 85% к общей массе зерна. Поэтому поиски путей повышения эффективности переработки зерна с целью получения максимально возможного выхода муки не прекращаются и остаются весьма актуальным вопросом для зерноперерабатывающей отрасли.

Наша компания нашла необычный путь повышения эффективности переработки зерна – интересное и простое решение улучшения мукомольных свойств пшеницы, используя биологический механизм, который создан самой природой.

С момента создания промышленного мукомолья отраслевые специалисты начали активные поиски различных способов повышения эффективности переработки зерна. Совершенствование технологии переработки в основном осуществляется путем улучшения конструкций основного оборудования и удлинением технологической цепочки переработки зерна. Однако, приоритетным фактором при помоле чаще являются мукомольные свойства зерна.

Мукомольные свойства характеризуют следующие показатели качества зерна пшеницы: натурный вес, масса 1000 зерен, крупность и выравненность, форма и размеры зерна, стекловидность, зольность. Натура характеризует степень выполненности эндосперма пшеницы. Чем выше натура, тем больше выход муки. При размоле крупного зерна с бóльшей массой 1000 зерен можно получить бóльший выход готового продукта, так как крупное зерно содержит больше эндосперма и меньше оболочек. Кроме формы на размол оказывает влияние бороздка зерна, при этом легче размалывается зерно пшеницы с узкой, неглубокой и короткой бороздкой. Присутствие в зерновой массе щуплых зерен, отличающихся по своим размерам, равно как и большого количества мелкого зерна, снижает выход муки [2].

Хорошие мукомольные свойства пшеницы напрямую свидетельствуют о возможном получении высоких выходов муки при минимальных затратах мукомольного предприятия. Однако, в современной действительности сотрудникам мукомольных компаний достаточно трудно регулярно закупать высококачественную пшеницу в силу общего дефицита и высокой цены ее на рынке.

Так что же делать специалистам мукомольного предприятия в случае подачи на размол помольной партии из пшеницы со средними или низкими мукомольными свойствами? Как повысить общий выход и увеличить выход высоких сортов муки из помольной партии с большой долей мелкого, щуплого и битого зерна?

Специалисты компании «Грейн Ингредиент», официального дистрибьютора DSM, обратили внимание на процесс гидротермической обработки зерна, и нашли эффективное и простое решение повышения мукомольных свойств зерна на данной стадии подготовки зерна к помолу. Это принципиально отличный от известных способов биохимический метод повышения эффективности гидротермической обработки зерна перед помолом с целью повышения выхода муки за счет расслабления биологических связей алейронового и субалейронового слоя с эндоспермом при помощи патентованной композиции ферментов.

При сортовом помоле необходимо отделить алейроновый слой от внутренней части зерновки (эндосперма). Большое влияние на качество помола оказывает состояние и природная конфигурация клеток алейронового и субалейронового слоев (рис.1) и граница между ними. Если клетки не образуют равномерный по толщине алейроновый слой и имеется отдельное внедрение в структуру субалейронового слоя в силу природных факторов (часто, недостаток влаги при созревании), то наблюдается низкая вымалываемость зерна.

Основным этапом подготовки зерна к помолу является его гидротермическая обработка и кондиционирование. В процессе увлажнения и последующего отволаживания в зерне происходят физико-химические процессы, в результате которых облегчается отделение оболочек от тела зерна при незначительных потерях эндосперма [1].

Приоритетной тенденцией современных исследований в этой области технологии является подбор параметров процесса отволаживания зерна (времени, температуры, влажности) в сочетании с промежуточными стадиями энергетических воздействий с целью достижения таких структурно-механических свойств зерна, при которых обеспечиваются минимальные потери ценных составляющих зерна при последующем размоле с сохранением качества продуктов помола на высоком уровне. Отдельно стоит подчеркнуть, что при соблюдении условий низкой зольности (высокой белизны) продуктов помола с оболочками зерна теряется наиболее ценный с биологической точки зрения алейроновый слой (содержание которого в зерне колеблется в пределах 6,0÷13,0 %), обогащенный фенольными кислотами, антоцианами, ответственными за его антиоксидантные свойства, микроэлементами, каротиноидами, витаминами группы В, токоферолами [3, 4]. Однако предлагаемые способы интенсификации процесса кондиционирования зерна – вакуумное, поверхностное, а также обработка зерна насыщенным паром, воздействие ИК-излучением, СВЧ-излучением, ультразвуком, - не нашли распространения на мельницах из-за высокой энергоемкости, сложности ведения технологического процесса и дороговизны применяемого оборудования при оснащении зерноперерабатывающих предприятий.

Биохимический подход, который разработан специалистами «Грейн Ингредиент», интересен тем, что обработка зерна ферментами совмещается с гидротермической обработкой и встраивается в действующие на мельницах технологические схемы с использованием стандартных емкостей и дозаторов, применяемых в мукомольной промышленности, без лишних капиталовложений и дополнительного расхода воды. С целью интенсификации процесса кондиционирования биохимическим методом увлажнение зерна пшеницы и отволаживание одно или двухэтапное, в зависимости от комплектации мельниц, можно проводить любым из существующих на мукомольных заводах способом

Вследствие воздействия ферментного комплекса при отволаживании зерна происходит ослабление связей эндосперма и алейронового слоя зерна, соответственно повышается проницаемость тела зерна для влаги при кондиционировании, быстрее происходит разрыхление структуры эндосперма и зерно приобретает свойства упругопластичного или пластичного тела, что в целом приводит к оптимизации технологических свойств зерна и сокращению времени кондиционирования. В результате помола зерна подготовленного таким образом повышается выход муки высоких сортов (экстра и мука высшего сорта) при одновременном увеличении общего выхода муки при сортовых помолах, повышается ее биологическая ценность, возрастает количество клейковины за счет попадания в помольный продукт периферийных частей эндосперма и улучшается ее качество. Кроме того, ферментативный гидролиз оболочек зерна позволяет снизить количество тяжелых металлов в продуктах помола вследствие протекания при солюбилизации структур оболочек процессов десорбции ионов металлов, связанных с некрахмальными полисахаридами [5].

Апробацию инновационной технологии обработки зерна перед помолом наша компания осуществляла совместно с ГОБУ СПО ВО «Бутурлиновский механико-технологический колледж», который располагает высококвалифицированными специалистами и материально-технической базой. Также в апробации принимали активное участие ведущие специалисты Российского Союза мукомольных и крупяных предприятий.

Апробация проводилась поэтапно:

Первый этап – экспериментальные помолы зерна производились на лабораторной мельнице «Нагема». Лабораторные образцы пшеницы были увлажнены до 16,5%. Ферментные композиции растворялись в воде и вводились на этапе ГТО. Время отволаживания составляло 12 и 18 часов. При помоле обработанной пшеницы вышеуказанным методом были достигнуты следующие результаты общего выхода готовой продукции: 73,5%, 79%, 82% в зависимости от концентрации ферментов. Для сравнения на лабораторной мельнице «Нагема» общий выход контрольного образца (без обработки ферментами) составил 60,3%;

Второй этап – промышленные помолы осуществлялись в Воронежской области на мини-мельнице МВС-50 производства «Мелинвест». Отлежка зерна каждой партий составила 10 часов. При визуальном осмотре зерен из каждой парии отмечено, что зерна, увлажненные с ферментами, стали на тон светлее, чем зерна, увлажненные без ферментов. Кроме того, оболочка зерен экспериментальной партии стала более рыхлая и сморщенная. Через 30 минут работы мельницы были проведены первые осмотры по белизне и качественному анализу. По полученным показателям, было принято решение перебросить еще 2 потока в муку высшего сорта. В результате из 11 потоков, которые предназначены для формирования высших сортов муки 8 были постоянны и не менялись за все время размола, вместо 6 потоков при обычном размоле зерна без ферментов. Отруби экспериментальной партии зерна были более чистыми, светлыми и крупнее отрубей контрольного образца. Общий выход контрольного образца составил 75,5%. При этом общий выход экспериментального помола пшеницы, обработанной ферментами, составил 77,24%.

Третий этап – промышленные помолы осуществлялись в Челябинской области на мукомольном предприятии мощностью 250тн переработки зерна в сутки. Эксперимент на данном предприятии был интересен тем, что в силу дефицита качественного зерна, помольная партия состояла в основном из средней и низкой по качеству краснозерной пшеницы казахстанского происхождения с большой долей мелкого, щуплого зерна с низкой натурой. Основной проблемой переработки такого зерна был низкий выход (45-50%) муки высшего сорта. Ввод ферментного комплекса на стадии второго увлажнения с последующим отволаживанием в течение 6-8 часов позволил достичь выхода муки высшего сорта 62% при сохранении всех качественных параметров муки. Удорожание от введения ферментного комплекса на стадии ГТО составило не более 150-200 рублей на 1 тонну зерна, что полностью окупилось за счет значительного увеличения выхода муки высшего сорта. Лабораторные выпечки из полученной муки зерна, прошедшего гидротермическую обработку с использованием композиции ферментов Технологического вспомогательного средства «EnzoWay 5.02», демонстрируют значительное увеличение объемного выхода (до 20%) и увеличение упругой деформации хлеба, лучшую формоустойчивость, более развитую и равномерную структуру пористости мякиша, явное осветление мякиша и более длительное сохранение свежести.

Таким образом, в результате применения патентованного способа обработки зерна перед помолом было получено повышение качества гидратации зерна и увеличение выхода муки с одновременным улучшением хлебопекарных качеств муки и повышением ее биологической ценности.

Компания «Грейн Ингредиент» выражает благодарность всем участникам данного уникально проекта. Мы благодарим руководство и ведущих специалистов Российского Союза мукомольных и крупяных предприятий за поддержку инновационных идей и ценные советы, в частности директора Центра по разработке и обеспечению НТД и сертификации производства Петриченко В.Е. Также мы выражаем огромную благодарность всему преподавательскому составу ГОБУ СПО ВО «Бутурлиновский механико-технологический колледж», особенно директору Крячко А.В. и руководителю центра трудоустройства студентов и социального партнерства ГОБУ СПО ВО БМТК Иванову М.Г. за неподдельный интерес и активное участие в апробации.

Литература

1. Бутковский В.А., Галкина Л.С., Птушкина Г.Е. Современная техника и технология производства муки. – М.: ДеЛи принт, 2006.- 319 с.: ил.
2. Берестнев Е.В., Петриченко В.Е., Новицкий В.О. Рекомендации по организации и ведению технологического процесса на мукомольном предприятии. – М.: ДеЛи принт, 2008.- 176 с.
3. Nutritional aspects of cereals/ McKevith Brigid// Nutrition Bulletin. - 2004. 29, №2, с. 111-142. Англ.
4. Fenolic acid composition of sprouted wheats by ultra-performance liquid chromatography (UPLC) and their antioxidant activities. /Hung Pham Van, Hatcher David W., Barker Wendy// Food Chem. - 2011. 126, № 4, с. 1896-1901. Англ.
5. Накопление тяжелых металлов в зерновых культурах и пути снижения их содержания/ Кузнецова Е.А.// Гигиена и санитария. – 2007. №4, с. 50-53.