ИЗСЛЕДВАНИЯ ВЪРХУ РЕОЛОГИЯТА НА ЕКСТРУДАТИОТ ЕЛДА

Иванка Петроваa, Тодорка Петрова b, Стамен Стамовa

a - Университет по хранителни технологииb - Институт за изследване и развитие на храните

RESEARCH ON RHEOLOGY OF BUCKWHEAT EXTRUDATE Ivanka Petrovaa, Todorka Petrovab, Stamen Stamova

a-University of Food Technologyb- Food Research and Development Institute

ABSTRACT. A survey was made on therheological behavior of extruded on a single-screw extruder Brabender 20 D buckwheat. Theeffect of extrusion conditions and the impact ofmajor technological factors - extrudeconcentration, temperature and velocity gradient- on the rheological behavior of buckwheatextrudate was investigated. The mathematicalmodels for the influence of factors on theirviscosity was proposed. The data could be usedfor technological solutions to create foodproducts surveyed extrudates.

РЕЗЮМЕ. Направено е проучване върхуреологичното поведение на екструдирана елда.Определено е влиянието на важни технологични

фактори – концентрация на екструдат, температураи скоростен градиент – върху реологичнотоповедение на елдените екструдати в дисперснисистеми екструдат/вода. Съставени са математичнимодели за влияние на факторите върху вискозитетаим. Данните биха могли да се ползват притехнологични решения за създаване на хранителнипродукти с изследваните екструдати.

Въведение. Хранителните и органолептичните свойства на

елдата правят тази псевдозърнена култураподходящ кандидат за разширено приложение ипреработка в хранително-вкусовата промишленост.

Екструзията като термичен процес може да сеизползва за производство на храни с балансиранили обогатен хранителен състав, в т. ч. готовиза консумация храни, предназначени за деца, взърнени закуски и снаксове, храни, заместителина месо за диетични цели [3]. По време наекструдиране, нишестето и протеините претърпяватзначителни физико-химични изменения, които водятдо промени в нативната им структура и до нови

2

функционални свойства на продукти с елдениекструдати [4, 5].

Реологичните свойства на хранителнитедисперсии са от значителна важност приразработването на продукти, както за качествотоим, за сензорните характеристики, така и заоптимизиране на процесите на производство [1,2].

Цел на работата. Да се направи проучване върхуреологичните свойства на екструдати от елда вдисперсни системи екструдат/вода и да сеопредели влиянието на технологични показателивърху тях.

Материали и методи.Използвана е елда на фирмата Primeal сорт

(Fagopyrum esculentum Moench), със съдържание набелтък – 13,52 % и мазнини – 2,8 %. Екструзиятае проведена на едношнеков екструдер Brabender 20D, с d на шнека 20 mm, като грис от елда сесмесва с вода до желаната влажност, след коетопробите престояват 24 h, при температура 5 °С.Определяни са: степен на експанзионен индекс(SEI); плътност на екструдатите (ρ, g/cm3);специфичен разход на енергия (SME, kJ/kg);твърдост на екструдатите (N). Получавани саекструдати с изходна влажност на пробата (W, % )18, 20 и 22%.

3

Изследвани са два варианта моделни системиекструдат/вода, с 15 и 20 % елден екструдат.Реологичните характеристики и промените навискозитета в моделните системи екструдат/водаса определяни чрез вискозиметър ,,Reotest 2”,при обхват на скоростния градиент (D) от 0,5 до218,7 s-1.

Резултати и обсъждане.Получените екструдати от елда (фиг. 1) са

охарактеризирани чрез дадените на табл. 1показатели.

Таблица 1.

Влажност наекструдата W,

%

SEI,%

SME,kJ/kg

ρ,g/cm3

Твърдост

H, N18% 140,0

0214,154 0,709 157

20% 139,58

265,884 0,722 123

22% 136,83

396,466 0,796 170

4

Фиг. 1. Екструдати от елда

Данните от реологичните изследванияпоказват (табл. 2), че структурният вискозитет(ηстр) нараства с увеличаване концентрацията наелдения екструдат в моделните системи. Поинтензивно това е изразено при по-нискитестойности на скоростен градиент (D). Така напр.при системите с 22% влага на изходния материал,вискозитетът нараства (при D 0,9 s-1) сповишаване концентрацията на екструдат от 15 на20% 9,5 пъти при 20ºС; 5,2 пъти при температура40 ºС и 5,5 пъти при 60 ºС. Подобни са

5

тенденциите и при моделните дисперсни системи сдругите концентрации на изходна влага.

Таблица 2.Структурен вискозитет на моделни дисперсни системи селден екструдат (ЕЕК), с различна изходна влажност на

екструдата (W), в Pa.s, при 20 °ССистеми сЕЕК,%

Скоростен градиент (D), s-1

0,5 0,9 1,5 2,7 4,5 8,1 13,5

24,3

40,5

72,9

121,5

218,7

18 % W15 56,2 33,9 24,317,813,2 8,1 5,3 3,2 1,9 1,2 0,7 0,5

20 346,8

232,6175,4

104,1

66,4 38,4 23,5

14,3

10,0 6,8 - -

20 % W15 55,0 33,9 23,515,911,6 6,6 4,9 3,2 2,2 1,4 0,9 0,7

20 311,0

212,6151,5

97,559,8 33,2 22,2

13,5

9,6 6,9 4,7 2,7

22% W15 81,3 56,5 31,922,215,9 10,3 6,6 3,9 2,5 1,6 1,1 0,8

20 382,7

252,5175,4

117,4

73,1 41,3 26,6 16,7

11,8 - - -

На фиг. 4 са построени реологични криви наизтичане на изследваните моделни дисперснисистеми с екструдати от елда, в координати /D.

Системите с ниската концентрация на екструдат(15%) имат ненютоново поведение и вид на почтипсевдопластично тяло (ст. е около 30 Ра). При

6

по-високата концентрация се засилва ненютоновиятхарактер на системите като при 20% е нанеидеално пластично тяло. При това структурниятвискозитет (ηстр, Ра.s) на изследваните системиможе да се определи чрез математични изрази, набаза на закона на Ostvald-de Waele, който сеотнася за аномално-вискозни течности:

- За псевдопластичните течности: = k.Dn ,

- За неидеалнопластично:

= ст. + k.Dn .

7

а

Реологични криви на екструдати от елда сW = 22% и c=15%

y = 48,655x0,2196R2 = 0,9813

y = 34,151x0,242R2 = 0,9818

y = 28,732x0,2769R2 = 0,9804

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 50 100 150 200 250D, s-1

τ, Pa

20ºC40ºC60ºC

б

Реологични криви на екструдати от елда с W = 22% и c=20%

y = 235,45x0,1847R2 = 0,952

y = 179,79x0,1989R2 = 0,9149

y = 143,59x0,2435R2 = 0,989

0,0050,00100,00150,00200,00250,00300,00350,00400,00450,00500,00

0 10 20 30 40 50D, s-1

Pa

20ºC40ºC60ºC

Фиг. 4. Реологични криви на изтичане на моделнисистеми с ексрудати от елда, при различни

8

температури (20-60 оС) и канцентация на екструдат(а) 15% и (б) 20%

Изводи и обобщения. Съдържанието на влага в елденото брашно,

подавано за екструдиране, е основен фактор,влияещ върху степента на експанзия наекструдатите. Пробите с ниска изходна влажностса склонни да бъдат с по-високи стойности навискозитета, от тези с по-висока влажност.

Концентрацията на ексдрудата оказва влияниевърху основни структурно-механични свойства намоделните дисперсни системи. При увеличаване наколичеството екструдат, реологичните характерис-тики се променят – нарастват вискозитетите;отчита се тенденция към промяна в реологичниятип (към ненютоново поведение) – отпсевдопластично към неидеално пластично тяло.

Чрез комбиниране на здравословните ифункционални качества в изследваните направленияможе да се търсят технологични решения заасортименти пастообразни продукти с различнокулинарно предназначение.

Литература. 1. Михов Р, Изследване влиянието на

техническите параметри на хомогенизиращоустройство при производство на емулсионнипродукти от майонезен тип. Дис., 2008; УХТ, П-в.

9

2. Стамов Ст, Изследване на емулгиращитесвойства на хидроколоиди и създаване натехнологии за емулсионни хранителни продукти.Док. Дис., 1991. УХТ, П-в.

3. Rayas-Duarte P, Majewska K, Doetkott C,Effect of extrusion process parameters on thequality of buckwheat flour mixes. Cereal Chemistry1998; 75(3):338-345.

4. Smietana Z, Fornal L, Szpendowski J,Soral-Smietana M.. Utilization of milk proteinsand cereal starches to obtain co-extrudates. DieNahrung 1988; 32:545-551.

5. Smietana Z, Fornal L, Szpendowski J,Soral-Smietana M, Fornal,J. Products extrudedfrom buckwheat flour and its mixtures with milkproteins. I. Technological aspects of extrusionsand their relationship with the expansion andporosity structure. Acta Aliment. Pol. 1985; 11:275-284.

10