ЗМІНЕННЯ ГРАНУЛОМЕТРИЧНОГО СКЛАДУ ДІЄТИЧНИХ ВОЛОКН ДО ФРЕЗУВАННЯ ЇХ ВЕРТИКАЛЬНОМУ

Кубінський державний технологічний університет, 350072, м. Краснодар, вул. Московська, 2, Росія

* Автор-кореспондент: Наталія Олександрівна Тарасенко
Електронна пошта: [електронна пошта захищена]

Отримано 29 травня 2017 р .; Прийнято 04 червня 2017 р

Відвідайте більше статей, пов’язаних із цим Журнал контролю промислового забруднення

Анотація

Ключові слова

Харчові волокна, склад, властивості, подрібнення, подрібнення, млин

Вступ

Харчові добавки та поліпшувачі з рослинної сировини, переважно місцевого походження, стали широко застосовуватися останнім часом. Збагачення кондитерських виробів натуральними рослинними продуктами має переваги в порівнянні з хімічними речовинами та сумішами, що використовуються для тих самих цілей, оскільки у всіх натуральних продуктах солі, вітаміни та білки мають природні стосунки і мають форму природних сполук. Таким чином, основними перевагами натуральних продуктів є складність їх хімічного складу і, отже, можливість їх використання для збагачення борошна та інших компонентів кондитерських виробів білками, мінеральними речовинами та харчовими волокнами.

Харчові волокна позитивно впливають на організм людини. Вони допомагають лікувати та попереджати ожиріння, діабет та серцево-судинні захворювання, покращують кровообіг та запобігають утворенню тромбів, підвищують активність корисної мікрофлори кишечника. Вони також зменшують вміст холестерину, ліпідів і глюкози в крові, збільшують вміст глобулінів, гемоглобіну та еритроцитів у крові, допомагають засвоювати залізо, володіють антибактеріальними та антимутагенними властивостями, допомагають зв'язувати та виводити токсини, жовчні кислоти з організму, допомагають очистити кишечник, полегшують транзит їжі та оновлення епітелію кишечника (Мельникова та ін., 2012).

Харчові волокна не перетравлюються і не всмоктуються в тонкому кишечнику. Основним місцем дії на волокна є товстий кишечник, де ферменти ферментують більше розчинних харчових волокон, а менш розчинні волокна діють як наповнювач, збільшуючи об’єм і частоту стільця (Kostina et al., 2011).

Перевага використання вторинних продуктів переробки рослинної сировини як джерела харчових волокон полягає в тому, що разом із збагаченням харчовими волокнами поживна цінність продукту додається разом із мінеральними речовинами та вітамінами. І це можна розглядати як компенсацію втрати тих мінеральних речовин і вітамінів, які можуть зв’язуватися в кишечнику нерозчинними харчовими волокнами та виводитися з організму (Бахтін та ін., 2013).

Завданням роботи є вивчення харчових волокон буряка, їх складу, фізико-хімічних, фізико-механічних та гігротермічних властивостей.

Об'єктами дослідження є нез'ясовані та прояснені волокна буряка, які є вторинними продуктами цукрового виробництва, виготовленими з побічного продукту виробництва цукрових буряків - целюлози цукрового буряка.

Методи

На першому етапі досліджень ми вивчали особливості хімічного складу та властивостей харчових волокон. Масову частку білка визначали за допомогою системи якісної ідентифікації N2/білка DKL8 виробника VELP SCIENTIFICA, Італія. Біологічну цінність порошку насіння еспарцету вивчали за допомогою експериментального визначення амінокислотного складу за допомогою системи капілярного електрофорезу KAPEL-105M виробника Lumex, Росія (Тарасенко та ін., 2015).

Гранулометричний склад і розчинність харчових волокон у воді визначали методом седиментації при температурі 25 ° С, виходячи з вимірювання маси залишку продукту, осадженого із суспензії протягом певних періодів часу ( ГОСТ 19283.93, 1993).

Активну кислотність харчових волокон визначали в їх розчині 10% концентрації за допомогою рН-метра I-130 (Lurie, 1978).

Оцінка результатів експериментів проводилась із застосуванням сучасних методів розрахунку статистичної значущості за допомогою програм Statistica 6.0, Microsoft Office Excel 2007 та Mathcad.

Результати

При модифікації випечених кондитерських виробів у функціональний продукт ефективним методом є збагачення його фізіологічно функціональними інгредієнтами. Тому нероз’яснені та прояснені бурякові харчові волокна були обрані об’єктом збагачувача, щоб зберегти специфічний смак кондитерських виробів та додати їм функціональних властивостей.

Для обґрунтування їх застосування в технології кондитерських виробів проведено органолептичну оцінку та вивчено фізичні та хімічні значення цих харчових волокон. Результати дослідження органолептичних показників якості харчових волокон наведені в Таблиця 1.

Критерії Назва харчових волокон Неочищені волокна буряка Освітлені волокна буряка

Зовнішній вигляд	порошок	порошок
Колір	бежевий	світло-бежевий
Смак	нейтральний	слабокисла
Запах	відсутній	відсутній

Таблиця 1. Органолептична оцінка харчових волокон

Як Таблиця 1 показує, що органолептична оцінка харчових волокон показала, що волокна буряка мають чіткий, нейтральний смак, без сторонніх запахів; отже, вони можуть зберігати та посилювати смак та запах інших складових компонентів та доданої добавки, збільшуючи цим смакові відчуття продукту. Освітлені бурякові волокна мають слабокислий смак, і це може більшою чи меншою мірою впливати на смакові властивості готових продуктів.

Таблиця 2 наведено дані фізико-хімічних критеріїв якості всіх досліджуваних зразків.

Критерії Назва харчових волокон Неочищені волокна буряка Освітлені волокна буряка

Вологість,%	10	10
Активна кислотність	6.5	4.4
Насипна щільність, г/л	85 ± 12,5	85 ± 12,5
Тонкість помелу, мкм	90% 2/2E

α1 - коефіцієнт квадрата частинки;

α2 - коефіцієнт об’єму частинки;

1 - товщина шару, де відбувається пластична деформація, 1 = 100ºA;

S - питома поверхня розмеленого матеріалу;

β - щільність енергії пластичних деформацій, що передують крихкому руйнуванню,

γ - поверхнева щільність роботи або тертя та енергія утворення та руйнування частинок,; γ = f (fτ);

σ - вільна енергія поверхневої одиниці.

У цьому рівнянні залежності від фрезерування перша частина визначає споживання енергії для об’ємної деформації твердого тіла згідно із законом Кірпічева-Кіка, друга частина - це витрата енергії на нееластичну деформацію, роботу чи тертя та формування нових поверхонь, третя частина враховує зміну об’єму площі пластичних деформацій при зміні розміру розмелених частинок.

Для отримання однорідного гранулометричного складу використовували лабораторний вертикальний млин (Рис.2).

Рис.2 Схема вертикальної фрези: 1 - основа, 2 - робоча камера; 3 - мішалка з поперечними стрижнями, 4 - порожнина водяного охолодження, 5 - функціональні добавки.

Для збільшення швидкості та інтенсивності подрібнення, а також для отримання однорідності гранулометричного складу, металеві твердосплавні кульки додавали до вертикального млина разом з функціональними добавками (Pavlygo та ін., 2008). В результаті ми отримали не тільки абразивний ефект на частинки функціональних добавок, але і різні комбінації ударної дії - в процесі обертання вертикальної фрези відбувається вплив на межу: «мішалка млина - функціональна добавка - металева куля "," стінка робочої камери - функціональна добавка - металева куля "," металева куля - функціональна добавка - металева куля "(Рис.3).

Рис.3 Схема вертикальної фрези з металевими стінками та функціональними добавками.

Застосування комбінацій ударних дій разом з абразивним ефектом призвело до інтенсифікації процесу, зменшення часу фрезерування та однорідності отриманого гранулометричного складу (Рис.4).

Рис.4 Гістограма гранулометричного складу харчових волокон після подрібнення у вертикальному млині металевими кульками: а– Нез'ясовані бурякові волокна; б - Освітлені волокна буряка.

Основними функціональними та технологічними властивостями харчових продуктів є зв’язування води та жиру, здатність утримувати вологу та властивість набухання.

Виходячи із сказаного, були вивчені ці функціональні та технологічні властивості досліджуваних харчових волокон.

Набряк не завжди призводить до розчину, і як перша стадія процесу розчину він характерний для багатьох високомолекулярних сполук. Причиною набухання є дифузія молекул води у високомолекулярну речовину.

Для оцінки ступеня набухання досліджуваних харчових волокон використовували величину водоутримуючої здатності, яка показує максимальний об’єм води, який об’єкт може поглинути і утримати до досягнення динамічного балансу.

Результати дослідження технологічних властивостей наведені в Таблиця 5.

Критерії Назва харчових волокон Нез'ясовані волокна буряка Нез'ясовані волокна буряка

Вологозберігаюча здатність, г/кг	600	640
Водозберігаюча здатність,%	650	650
Зберігаюча здатність жиру,%	130	150

Таблиця 5. Технологічні властивості харчових волокон

Дані, наведені в Таблиця 5 виявляють, що очищені бурякові волокна мають найменшу здатність утримувати воду 550 проти 650 для нез'ясованих волокон і, швидше за все, це пов'язано з більшою концентрацією розчинного пектину в освітлених бурякових волокнах, оскільки розчинний пектин стає рідкою фракцією, зменшуючи об'єм гідратованої маси.

Відомо, що розмір частинок безпосередньо залежить від їх конкретної поверхні. Тобто, чим менше частинок у зразку, тим більша поверхня контакту з водою і тим швидше поглинається волога.

Таким чином, на основі отриманих даних можна зробити висновок про функціональні та технологічні властивості та доцільність застосування неочищених волокон буряка як функціональних інгредієнтів.

Обговорення

Надані дані показують, що досліджені харчові волокна відповідають всім вимогам безпеки, що пред'являються до добавок та продуктів рослинного походження, і немає перешкод для їх використання у виробництві харчових продуктів.

Порівняльний аналіз харчових волокон дозволяє зробити висновок про доцільність використання нез'ясованих бурякових волокон у виробництві кондитерських виробів функціонального застосування, які є багатим джерелом білкового та пектино-целюлозного комплексу.

Порівняльний аналіз методів та засобів подрібнення бурякових волокон дозволяє зробити висновок про доцільність використання високоефективного фрезерного обладнання, яке може поєднувати різні комбінації ударних та абразивних дій.

Висновок

Виконаний комплекс досліджень функціональних та технологічних властивостей добавок дозволив визначити основні напрями їх застосування при формуванні харчових систем функціонального застосування із заздалегідь заданими кінцевими властивостями та структурою.

Теоретично та експериментально доведено можливість і доцільність використання нез'ясованих бурякових волокон як функціонального інгредієнта для регулювання технологічних властивостей продуктів.

Було виявлено, що невияснені волокна буряка мали високу концентрацію баластних речовин (79%), що містили значну кількість геміцелюлози (38%) та пектину (27,8%), що дозволило використовувати їх як функціональний інгредієнт.

Експериментально доведено вибір вертикального млина в якості фрезерного обладнання в поєднанні з металевими кульками, доданими для підвищення ефективності подрібнення та однорідності гранулометричного складу волокон буряка.

Подяка

Робота виконана в рамках гранту Президента Російської Федерації на державну підтримку молодих російських учених - кандидатів наук (МК-4970.2016.11) на тему «Дослідження біохімічної мікроструктури рослинних харчових волокон для створення профілактичних кондитерських виробів із використанням сучасних методів нутриметаболіки ".

Список літератури

Бахтін, Г.Ю., Єгорова, Є.Ю. та Єлесіна, В.В. 2013. Піщеві волокна для хлібобулочних і кондитерських виробів // Хліб і хлібобулочні кондитерські вироби. Хлібопекарне і кондитерське виробництво. 11-12: 36-40.

Глаголєва, Л.Є., Родіонова, Н.С. та Гісак, С.Н. 2010. Сорбційні власти пищевих волокон сахарної світки. Сорбційні властивості харчових волокон цукрових буряків. Моделювання експериментів]. Вопроси о питанні. 4: 35-38.

ГОСТ 19283.93. 1993. Мікроталк. Методи определения дисперсійного складу [ГОСТ 19283-93. Microtalc. Методи визначення складу дисперсії].