Лабораторна робота № 15 Технологія теплової обробки зернової сировини
Мета роботи.
У результаті проведення роботи студент повинен: знати: технологію теплової обробки, способи теплової обробки, особливості побудови технологічних процесів теплової обробки зернової сировини, методи і методики визначення фізичних властивостей, значення цих властивостей для оцінки якості; вміти: вибирати найбільш ефективний технологічний спосіб теплової обробки, визначити властивості обробленого зерна, опрацювати результати та отримати характеристики, зробити висновки.
Завдання на виконання роботи.
1. Вивчити технологічні способи теплової обробки.
2. Підібрати оптимальний спосіб теплової обробки для певного виду сировини.
Установки, прилади, лабораторний посуд, реактиви.
Зерно, пропарювач, екструдер, СВЧ-піч, підсмажувач, прилади для визначення фізичних властивостей.
Теоретичні відомості.
Для покращення кормової цінності зерна, підвищення перетравності поживних речовин, руйнування антипоживних і токсичних речовин, покращення санітарного стану, поліпшення смакових якостей застосовують різні види теплової обробки.
Варіння – один із найбільш традиційних методів обробки харчових продуктів і зерна. В його основі лежить вплив таких трьох чинників, як температура рідини, тривалість обробки і наявність реактивних речовин. До переваг даного способу обробки потрібно віднести його простоту, що обумовлює його широке застосування. Проте даний спосіб має наступні недоліки: низьку ефективність обробки, значну тривалість процесу. При варінні відбувається руйнування водневих зв'язків білка і його денатурація, зниження доступності амінокислот, руйнування вітамінів, часткова втрата білка (водорозчинної фракції).
Підсмажування полягає в нагріванні продукту на поверхні протягом визначеного часу. Можлива також обробка зерна перегрітим повітрям. Найефективніше підсмажувати зерно із високим вмістом крохмалю. Його насипають тонким шаром на залізні листи або металеві кювети і рівномірно перемішують протягом певного часу.
Добре підсмажене зерно має світло-коричневий колір.
До переваг обробки зерна підсмажуванням слід віднести поліпшення смакових та ароматичних властивостей зерна. До недоліків слід віднести: зниження кількості доступних амінокислот, зокрема, лізину; зниження перетравності білка сої; глибоку денатурацію білка; часткове обвуглювання обробленого продукту. Незважаючи на всі ці недоліки, підсмажування використовують в широких масштабах через простоту здійснення даного способу.
Водо-теплово обробка (ВТО) під тиском полягає в пропарюванні продукту під надлишковим тиском пари протягом визначеного проміжку часу. В основі цього способу обробки лежить вплив таких чинників, як тиск і температура водяної пари, тривалість обробки, стан обробленого продукту.
Оптимальні умови пропарювання зерна (автоклавування): температура 120 оС, тиск 0,15-0,2 МПа, експозиція 30-35 хв.
ВТО має такі переваги: високу ефективність обробки, значне підвищення поживної цінності зерна злакових та бобових культур. Недоліки: низька продуктивність обладнання, порівняно високі енерговитрати, часткова денатурація білка, руйнування термолабільних біологічно активних речовин. Незважаючи на істотні недоліки, ВТО для бобових є найбільш ефективним і перспективним способом обробки.
Плющення (флакування) полягає в приготуванні пластівців зерна після його попереднього пропарювання під тиском. Зерно послідовно пропускають спочатку через спеціальну парову камеру, а потім - через вальці-плющилки, нагріті до температури 100 оС. Плющення - комбінований спосіб обробки, який сприяє додатковому розщепленню поживних речовин під дією тепла.
Мікронізація полягає в обробці зерна за допомогою інтенсивного нагрівання інфрачервоними (ІЧ) променями довжиною хвилі 2-6 мкм. Оптимальні параметри мікронізації:
Вид зерна |
Температура, оС |
Час обробки, хв. |
Пшениця |
170
|
50 |
Ячмінь |
175 |
40 |
Кукурудза |
150 |
45 |
Овес |
185 |
25 |
Горох |
150 |
40 |
Соя |
170 |
50 |
Екструдування поділяється на два основних способи: сухе і вологе. При сухому способі масова частка вологи продукту, який подається в екструдер, складає 16...18 %, при вологому - 18...32 %.
До переваг екструдування відносять: при незначній тривалості обробки підвищується кормова (поживна) цінність продукту, покращуються смакові та ароматичні властивості, покращується санітарний стан продукту. До недоліків - значні витрати електроенергії. В результаті екструдування змінюються фізичні властивості готового продукту, а саме: зменшується його об’ємна маса.
Порядок виконання роботи.
Для визначення ефективності різних способів теплової обробки беруть зерно ячменю (звичайне та лущене). Зразки піддають тепловій обробці шляхом:
підсмажування на гріючій поверхні, пропарювання в автоклаві, флакування, екструдування.
Для здійснення підсмажування зерно масою 100 г підсмажують протягом 10…20 хв. при температурі гріючої поверхні 140…160 °С. Після закінчення часу підсмажування зерна його охолоджують та визначають фізичні властивості.
Для ВТО в пропарювач поміщають зерно масою 1000 г і обробляють протягом 15 хв. під тиском 0,2 МПа. Після цього зерно розміщують у термоізольовану ємність і темперують протягом 20 хв. Після закінчення вологотеплової обробки зерно охолоджують та визначають фізичні властивості.
Для проведення плющення зразок зерна після ВТО плющать у плющильній установці та визначають фізичні властивості.
Для мікронізації зерно ячменю масою 1000 г обробляють при температурі 175 оС протягом 40 хв. та визначають фізичні властивості.
Для екструдування зерно масою 2000 г зволожують до вологості 16,0… 18,0 %, після чого екструдують в екструдері при температурі в робочій зоні екструдера 100…130 оС і тиску 2…3 МПа. Отриманий екструдат охолоджують до температури, яка не перевищує температуру навколишнього середовища більше, ніж на 10 °С, подрібнюють і визначають фізичні властивості.
Результати визначення фізичних властивостей заносять в табл. 15.1.
Необроблене зерно:
- вологість:
;
- кут природного нахилу:
;
- щільність сипких матеріалів:
;
- об’ємна маса:
.
Підсмажене зерно:
- вологість:
;
- кут природного нахилу:
;
- щільність сипких матеріалів:
;
- об’ємна маса:
.
Пропарене зерно:
- вологість:
;
- кут природного нахилу:
;
- щільність сипких матеріалів:
;
- об’ємна маса:
.
Плющене зерно:
- вологість:
;
- кут природного нахилу:
;
- щільність сипких матеріалів:
;
- об’ємна маса:
.
Мікронізоване зерно:
- вологість:
;
- кут природного нахилу:
;
- щільність сипких матеріалів:
;
- об’ємна маса:
.
Екструдоване зерно:
- вологість:
;
- кут природного нахилу:
;
- щільність сипких матеріалів:
;
- об’ємна маса:
;
- коефіцієнт спучення (відношення діаметру екструдату De до діаметру випускного отвору екструдера d0):
.
Таблиця 15.1 - Фізичні властивості зерна після теплової обробки
Вид сировини |
Вологість, % |
Кут природного нахилу, град. |
Щільність, кг/м3 |
Об’ємна маса, кг/м3 |
Коефіцієнт спучення |
Необроблене зерно |
|
|
|
|
- |
Підсмажене зерно |
|
|
|
|
- |
Пропарене зерно |
|
|
|
|
- |
Плющене зерно |
|
|
|
|
- |
Мікронізоване зерно |
|
|
|
|
- |
Екструдоване зерно |
|
|
|
|
|
Аналіз одержаних результатів. Висновки і рекомендації.
Запитання для самоперевірки.
1. Які способи теплової обробки існують та їх призначення?
2. Призначення спеціальної теплової обробки зернової сировини.
3. За рахунок чого підвищується кормова цінність зерна при тепловій обробці?
Рекомендована література: [2, 3, 5, 7, 8].