Исследование процесса извлечения высококрахмалистой фракции ржаной муки пневмоклассификацией

В статье дан обзор современного состояния применения твёрдофазных методов разделения структуры зернового и зернобобового сырья на составляющие компоненты как одного из актуальных направлений защиты окружающей среды и снижения объемов сточных вод предприятий, перерабатывающих сельскохозяйственное сырьё. Отмечено превалирующее направление исследований по производству белковых концентратов из зернобобового сырья (горох, фасоль, нут, люпин) методом пневмоклассификации. Среди зерновых культур особо выделяется рожь, имеющая более сбалансированный аминокислотный состав, по сравнению с пшеницей, и крупные зерна крахмала до 60 мкм, что улучшает аэродинамическое разделение зерновой муки на белковую и крахмальную фракции, поэтому ржаная мука явилась обьектом исследований в данной работе. Область исследований включала разработку метода определения содержания крахмала в тяжёлой фракции ржаной муки от доли выхода лёгкой белковой фракции и содержания в ней крахмала при использовании установки с изменяемыми параметрами двухкамерного диспергатора и вихревого классификатора. Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены результаты опытов по разделению массы исходной ржаной муки на тяжёлую крахмальную и лёгкую белковую фракции с заданным соотношением крахмала и белка. Установлены зависимости содержания крахмала в тяжёлой фракции от числа циклов её рециркуляции. При изменяемых параметрах измельчения ржаной муки, определяемых скоростью рабочих органов диспергатора от 70 до 100 м/с, временем измельчения и рециркуляции тяжёлой фракции 30 с и окружной скорости ротора классификатора 15 м/с получены стабильные результаты по разделению крахмала и белка: выход тяжёлой фракции 72 % с содержанием крахмала 85 % и выход лёгкой фракции 28 % с массовой долей белка не менее 26 %

1. Pelgrom P. J. M., Boom R. M., Schutyser M. A. I. Method Development to Increase Protein Enrichment During Dry Fractionation of Starch-Rich Legumes. Food and Bioprocess Technology. 2015;8(7):1495-1502. DOI: https://doi.org/10.1007/s11947-015-1513-0

2. Панкратов Г. Н., Мелешкина Е. П., Витол И. С., Кандроков Р. Х. Актуальные направления технологического развития мукомольной отрасли. Пищевая промышленность. 2017;(8):44-49. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=29851470

3. Gómez M., Martínez M. M. Changing flour functionality through physical treatments for the production of gluten-free baking goods. Journal of Cereal Science. 2015; 67(7):67-74. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcs.2015.07.009

4. Silventoinen P., Sipponen M. H., Holopainen U., Poutanen K. Use of air classification technology to produce protein-enriched barley ingredients. Journal of Food Engineering. 2018;222:169-177. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2017.11.016

5. Martín-García B., Verardo V., Cerio E. D., Gómez-Caravaca A. M., Marconi E., Caboni M. F. Air classification as a useful technology to obtain phenolics-enriched buckwheat flour fractions. LWT-Food Science and Technology. 2021;150:111893. DOI: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.111893

6. Rempel C., Geng X., Zhanga Y. Industrial scale preparation of pea flour fractions with enhanced nutritive composition by dry fractionation. Food Chemistry. 2019;276:119-128. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.10.003

7. Xing Q., Utami D. P., Demattey M. B., Xing Q., Dea Anisa Putri D. A., Demattey M. B. A two-step air classification and electrostatic separation process for protein enrichment of starch-containing legumes. Innovative Food Science & Emerging Technologies. 2020;66:102480. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ifset.2020.102480

8. Schutyser M. A. I., Pelgrom P. J. M., van der Goot A. J., Boom R. M. Dry fractionation for sustainable production of functional legume. Trends in Food Science & Technology. 2015;45(2):327-335. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tifs.2015.04.013

9. Mayer-Laigle С., Barakat А., Barron С., Delenne J., Frank X., Mabille F., Sadoudi A., Samson M.-F., Lullien-Pellerin V. DRY biorefineries: Multiscale modeling studies and innovative processing. Innovative Food Science & Emerging Technologies. 2018;46:131-139. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ifset.2017.08.006

10. Khan K., Shrewry P. R. Wheat: Chemistry and Technology. AACC International, Inc. USA, 2016. pp. 119-152.

11. Андреев Н. Р., Ковалёнок В. А., Носовская Л. П., Адикаева Л. В., Гольдштейн В. Г. Изучение процесса пневмоклассификации гороховой муки на экспериментальной установке. Хранение и переработка сельхозсырья. 2020;(11):43-48. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=32330880

12. Смирнов С. О., Урубков С. А., Невская Е. В. Разработка технологии разделения тритикалевой муки на белковые и углеводные фракции при использовании центробежно-роторного пневмоклассификатора. Роль тритикале в стабилизации производства зерна, кормов и технологии их использования: мат-лы Междунар. науч.-практ. конф. Ч. 2. Агротехника, кормопроизводство, физиология, технология и продукты переработки зерна. Ростов-на-Дону: изд-во Юг, 2016. С. 217-234. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=27324628&selid=27324705

13. Андреев Н. Р., Носовская Л. П., Адикаева Л. В., Карпенко Т. Р. Разделение зерновой муки на крахмалистую и белковую фракции пневмоклассификацией. Достижения науки и техники АПК. 2015;29(11):108-111. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=24998935

14. Gomez-Caravaca A. M., Verardoc V., Candigliota T., Marconi E., Carretero A. S., Fernández-Gutiérrez A., Caboni M. F. Use of air classification technology as green process to produce functional barley flours naturally enriched of alkylresorcinols, β-glucans and phenolic compounds. Food Research International. 2015;73:88-96. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodres.2015.02.016

15. Кирсанов В. А., Бердник В. М., Кирсанов М. В., Коломиец Р. В. Расчет технологических и конструктивных параметров пневмоклассификатора сыпучих материалов. Известия высших учебных заведений. СевероКавказский регион. Технические науки. 2017;(4):81-85. DOI: https://doi.org/10.17213/0321-2653-2017-4-81-85

16. Assatory А., Vitelli М., Rajabzadeh А. R. Dry Fractionation Methods for Plant Protein, Starch and Fiber Enrichment: A Review. Trends in Food Science & Technology. 2019;86:340-351. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tifs.2019.02.006

17. Ананских В. В., Шлеина Л. Д. Мальтодекстрины из крахмалосодержащего сырья, их качество и использование в отраслях пищевой промышленности. Кондитерское и хлебопекарное производство. 2018;(7-8):50-52. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=35729600