vguitВестник Воронежского государственного университета инженерных технологийProceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies2226-910X2310-1202VSUET10.20914/2310-1202-2018-1-181-192vguit-1661Research ArticleПищевая биотехнологияFood biotechnologyПрименение центробежно-шнекового смесителя непрерывного действия для повышения качества мучных хлебопекарных смесей функционального назначенияThe use of a continuous-action centrifugal-screw mixer for improving the quality of flour baking mixes for functional purposesБородулинД. М.BorodulinD. M.

д.т.н., заведующий кафедрой, кафедра технологического проектирования пищевых производств, б-р Строителей, 47, г. Кемерово, 650056, Россия

Dr. Sci. (Engin.), technological design of food production department, Boulevard Stroiteley, 47, Kemerovo, 650056, Russia

borodulin_dmitri@list.ruКиселевД. И.KiselevD. I.

аспирант, кафедра технологического проектирования пищевых производств, б-р Строителей, 47, г. Кемерово, 650056, Россия

graduate student, technological design of food production department, Boulevard Stroiteley, 47, Kemerovo, 650056, Russia

eidos-92@mail.ruНевскаяЕ. В.NevskayaE. V.

к.т.н., заместитель заведующей отделом, отдел технологии хлебопекарного производства, ул. Б. Черкизовская, 26-А, г. Москва, 107553, Россия

Cand. Sci. (Engin.), deputy head of the department, department of bakery technology, B. Cherkizovskaya str., 26A, Moscow, 107553, Russia

katerinarose@mail.ruНевскийА. А.NevskiyA. A.noreplay@elpub.ruВагайцеваЕ. А.VagaytsevaE. V.noreplay@elpub.ruКемеровский технологический институт пищевой промышленности (университет)РоссияKemerovo Institute of Food Science and Technology (University)Russian FederationНаучно-исследовательский институт хлебопекарной промышленностиRussian FederationScientific Research Institute of the Bakery IndustryRussian Federation201823032018801181192Copyright © Бородулин Д.М., Киселев Д.И., Невская Е.В., Невский А.А., Вагайцева Е.А., 20182018Бородулин Д.М., Киселев Д.И., Невская Е.В., Невский А.А., Вагайцева Е.А.Borodulin D.M., Kiselev D.I., Nevskaya E.V., Nevskiy A.A., Vagaytseva E.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-vsuet.ru/vguit/article/view/1661

Изучено влияние количества витков шнека центробежно-шнекового смесителя, количества отверстий в витках шнека и частоты вращения ротора на качество смешивания мучных хлебопекарных смесей функционального назначения, обогащенных аминокислотами. Эти смеси составлены из следующего сырья: мука пшеничная хлебопекарная, мука пшеничная цельнозерновая, мука нутовая, мука ржаная, мука гречневая, отруби овсяные, клейковина сухая, молоко сухое, кунжут, семя льна, лук репчатый сушеный, соль поваренная и сахар-песок. В качестве компонента, отражающего однородность смеси, приняли поваренную соль, поскольку она имеют минимальную массу по отношению к другим компонентам рецептуры. Для оценки качества смешивания рассчитывали коэффициент неоднородности. Определены оптимальные параметры работы центробежно–шнекового смесителя для разных вариантов мучных хлебопекарных смесей. Для смеси № 1 и смеси № 2 оптимальными параметрами работы смесителя являются: частота вращенияротора 900 об/мин, количество витков шнека 4, количество отверстий на витках шнека 4. Для смеси № 3: частота вращенияротора 500 об/мин, количество витков шнека 2, количество отверстий на витках шнека 8. Использование центробежно–шнекового смесителя позволяет получать обогащенную аминокислотами мучную хлебопекарную смесь хорошего качества, при этом значение коэффициента неоднородности смеси не превышает 5%. Содержание аминокислот во всех образцах хлеба существенно выше по сравнению с контролем. В зависимости от рецептуры хлеба содержание аминокислот по сравнению с контролем увеличилось на 83–97% для аргинина, на 52–61% для тирозина, на 52–66% для фенилаланина, на 72–74% для гистидина, на 91% для суммы лейцина и изолейцина, на 53–56% для метионина, на 90–97% для валина, на 64–72% для пролина, на 87–93% для треонина, на 58–87% для серина и на 74% для аланина. Наибольшей биологической ценностью обладают мучные хлебопекарные смеси № 2 и № 1. Определен экономический эффект от продажи обогащенной мучной хлебопекарной смеси, приготовленной на центробежно–шнековом смесителе. Установлено, что себестоимость сырья для приготовления 1 килограмма обогащенной мучной хлебопекарной смеси, составляет 50,39 руб. Срок окупаемости центробежно-шнекового смесителя составит 0,02 года.

The influence of the number of screw turns of a centrifugal-screw mixer, the number of holes in the screw turns and the rotor speed on the quality of mixing of flour baking mixes of functional purpose enriched with amino acids was studied. Flour baking mix is composed of wheat flour, whole wheat flour, chickpeas flour, rye flour, buckwheat flour, oat bran, gluten, dry milk powder, sesame seeds, flax seed, dried onions, table salt and sugar. The homogeneity of the mixture reflects table salt because it has a minimal weight relative to other components of the mix. The coefficient of heterogeneity was calculated to assess the quality of mixing. The centrifugal-screw mixer optimal operation parameters were investigated for different flour baking mixes. For the mix № 1 and mix № 2 optimal parameters are rotor rotating speed of 900 rpm, the number of turns of the screw 4 and the number of holes on the threads of the screw 4. For the mix № 3 optimal parameters are rotor speed of 500 rpm, the number of turns of the screw 2 and the number of holes on the threads of the screw 8. The centrifugal–screw mixer allow to obtain enriched with amino acids flour baking mix of good quality. The coefficient of heterogeneity of mixes does not exceed 5%. For all samples of bread amino acid content is significantly higher compared to the control sample. Depending on the bread recipe contents of amino acids increased by 83–97% for arginine, 52–61% for tyrosine, 52–66% for phenylalanine, 72–74% for histidine, 91% for leucine+ isoleucine, 53–56% for methionine, 90–97% for valine, 64–72% for proline, 87–93% for threonine, 58–87% for serine and 74% for alanine. The greatest biological value is attributed to flour the baking mix № 1 and № 2. The economic effect of selling an enriched flour bakery mixture prepared on a centrifugal–screw mixer has been determined. It is established that the operating costs for the production of 1 kg of such flour will amount to 0.39 rubles. The prime cost of raw materials for the preparation of 1 kilogram of enriched flour bakery mixture is 50.39 rubles. The payback period of the centrifugal-screw mixer will be 0.02 year.

центробежно-шнековый смесителькачество смешиваниянеоднородностьпараметрыбиологическая ценностьмучная хлебопекарная смесьcentrifugal-screw mixerthe mixing qualityheterogeneityparametersbiological valueflour baking mixReferencesNemar F., Dilmi Bouras A., Koiche M., Assal N.E. et al. Bread quality substituted by potato starch instead of wheat flour // Italian Journal of Food Science. 2015. V. 27. № 3. P. 345–350, doi: 10.14674/1120–1770/ijfs.v277.Nemar F., Dilmi Bouras A., Koiche M., Assal N.E., A. and Mezaini J. Prodhomme Bread quality substituted by potato starch instead of wheat flour. Italian Journal of Food Science, 2015, vol. 27, no 3, pp. 345–350. doi: 10.14674/1120–1770/ijfs.v277Русина И.М.,Макарчиков А.Ф., Чекан К.Ю., Троцкая Т.П.О перспективах использования муки из пшена при производстве хлебобулочных и мучных кондитерских изделий // Пищевая промышленность: наука и технологии. 2014. № 2. С. 39–45.Rusina I.M., Makarchikov A.F., Chekan K. Ju., Trockaja T.P. The prospects of using wheat flour in the manufacture of bakery and flour confectionery products. Pishhevaja promyshlennost': nauka i tehnologii [Food industry: science and technology], 2014, no 2, pp. 39–45. (in Russian)Русина И.М.,Макарчиков А.Ф., Чекан К.Ю., Троцкая Т.П. и др. возможности применения муки из фасоли и гороха в хлебопечении // Пищевая промышленность: наука и технологии. 2012. № 4. С. 22–27.Rusina I.M., Makarchikov A.F., Trockaja T.P., Mistjuk Ju. V. and Kovalevskaja S.S. The possibility of using haricot flour and peas flour in baking. Pishhevaja promyshlennost': nauka i tehnologii [Food industry: science and technology], 2012, no 4, pp. 22–27. (in Russian)Ferrero C. Hydrocolloids in wheat breadmaking: A concise review // Food Hydrocolloids. 2017. V. 68. P. 15–22, doi: 10.1016/j.foodhyd.2016.11.044.Ferrero C. Hydrocolloids in wheat breadmaking: A concise review. Food Hydrocolloids, 2017, vol. 68. pp. 15–22. doi: 10.1016/j.foodhyd.2016.11.044Bigne F.,Puppo M.C., Ferrero C. Fibre enrichment of wheat flour with mesquite (Prosopis spp.): Effect on breadmaking performance and staling // LWT – Food Science and Technology. 2016. V. 65. P. 1008–1016. doi: 10.1016/j.lwt.2015.09.028.Bigne F., Puppo M.C., Ferrero C. Fibre enrichment of wheat flour with mesquite (Prosopis spp.): Effect on breadmaking performance and staling. LWT – Food Science and Technology, 2016, vol. 65, pp. 1008–1016. doi: 10.1016/j.lwt.2015.09.028Awolu O.O. Optimization of the functional characteristics, pasting and rheological properties of pearl millet-based composite flour // Heliyon. 2017. V. 3. № 2. P. e00240, doi: 10.1016/j.heliyon.2017.e00240.Awolu O.O. Optimization of the functional characteristics, pasting and rheological properties of pearl millet-based composite flour. Heliyon, 2017, vol. 3, no. 2, pp. e00240. doi: 10.1016/j.heliyon.2017.e00240Collar C. Impact of visco-metric profile of composite dough matrices on starch digestibility and firming and retrogradation kinetics of breads thereof: Additive and interactive effects of non-wheat flours // Journal of Cereal Science. 2016. V. 69. P. 32–39. doi: 10.1016/j.jcs.2016.02.006.Collar C. Impact of visco-metric profile of composite dough matrices on starch digestibility and firming and retrogradation kinetics of breads thereof: Additive and interactive effects of non-wheat flours. Journal of Cereal Science, 2016, vol. 69, pp. 32–39. doi: 10.1016/j.jcs.2016.02.006Zannini E., Garofalo C., Aquilanti L., Santarelli S. et al. Microbiological and technological characterization of sourdoughs destined for bread-making with barley flour // Food Microbiology. 2009. V. 26. № 7. P. 744–753, doi: 10.1016/j.fm.2009.07.014.Zannini E., Garofalo C., Aquilanti L., Santarelli S. et al. Microbiological and technological characterization of sourdoughs destined for bread-making with barley flour. Food Microbiology, 2009, мol. 26, no. 7, pp. 744–753. doi: 10.1016/j.fm.2009.07.014Марков A.C., Романов А.С., Павлова А.О. Разработка комплексных хлебопекарных смесей на основе продукции фирмы «Ирекс» // Хлебопродукты. 2013. № 12. С. 46–47.Markov A.C., Romanov A.S. and Pavlova A.O. Development of a composite baking mixes on the products of the company "Ireks" basis. Hleboprodukty [Bread products], 2013, no 12, pp. 46–47. (in Russian)Сокол Н.В., Казарцева А.Т., Санжаровская Н.С. Влияние на хлебопекарные свойства смесей пшеничной муки с продуктами переработки овса // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2014. № 4 (49). С. 162–168.Sokol N.V., Kazarceva A.T., Sanzharovskaja N.S. The influence of wheat flour with oats products mixtures on the baking properties. Trudy Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Proceedings of the Kuban state agrarian university], 2014, no. 4 (49), pp. 162–168. (in Russian)Шмалько Н.А, Чалова И.А., Ромашко Н.Л. Реологические характеристики углеводно-амилазного комплекса хлебопекарных смесей с амарантовой мукой // Техника и технология пищевых производств. 2011. № 3. С. 82–86.Shmal'ko N.A., Chalova I.A., Romashko N.L. The rheological characteristics of the carbohydrate-amylase complex baking mixtures with amaranth flour. Tehnika i tehnologija pishhevyh proizvodstv [Food Processing: Techniques and Technology], 2011, no 3, pp. 82–86. (in Russian)Бебякин В.М.,Кулеватова Т.Б., Осипова С.В. Эффективность смешивания зерна озимой ржи и яровой мягкой пшеницы на основе седиментационных оценок //Хранение и переработка сельхозсырья. 2011. № 3. С. 22–24.Bebjakin V.M., Kulevatova T.B., Osipova S.V. The mixing efficiency of winter rye and spring wheat grain on the sedimentation assessments basis. Hranenie i pererabotka sel'hozsyr'ja [Storage and processing of agricultural products], 2011, no 3, pp. 22–24. (in Russian)Лихачева Е.И.,Рыбаков Ю.С., Кудрина О.С.О повышении качества и пищевой ценности хлеба из пшеничной муки // Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века: Труды Кубанского государственного технологического университета. Краснодар, 2009. С. 145–147.Lihacheva E.I., Rybakov Ju. S., Kudrina O.S. The quality and nutritional value of wheat bread improvement. Hlebobulochnye, konditerskie i makaronnye izdelija XXI veka: Trudy Kubanskogo gosudarstvennogo tehnologicheskogo universiteta [Bakery, confectionery and macaroni products of the XXI century: proceedings of the Kuban state technological university] 2009, pp. 145–147. (in Russian)Мусина О.Н.,Лисин П.А. Системное моделирование многокомпонентных продуктов питания // Техника и технология пищевых производств. 2012. Т. 4. № 27. С. 32–37.Musina O.N., Lisin P.A. System modeling of multicomponent foods. Tehnika i tehnologija pishhevyh proizvodstv [Food Processing: Techniques and Technology], 2012, vol. 4, no 27, pp. 32–37. (in Russian)Musina O.,Putnik P., Koubaa M., Barba F.J., Greiner R., Roohinejad S., Granato D. Application of modern computer algebra systems in food formulations and development: a case study // Trends in Food Science & Technology. 2017. V. 64. P. 48–59. doi: 10.1016/j.tifs.2017.03.011.Musina O., Putnik P., Koubaa M., Barba F.J. et al. Application of modern computer algebra systems in food formulations and development: a case study. Trends in Food Science & Technology, 2017, vol. 64, pp. 48–59. doi: 10.1016/j.tifs.2017.03.011Стабровская О.И.,О.Г. КоротковаГликемический индекс как критерий оптимизации состава многокомпонентных смесей // Хранение и переработка сельхозсырья. 2010. № 1. С. 34–36.Stabrovskaja O.I., Korotkova O.G. Glycemic index as a multicomponent mixtures composition optimization criterion. Hranenie i pererabotka sel'hozsyr'ja [Storage and processing of agricultural products], 2010, no 1, pp. 34–36. (in Russian)Стабровская О.И.,Гарифуллина О.А. Комплексный подход к разработке хлебопекарных смесей //Хлебопечение России. 2008. № 2. С. 17–18.Stabrovskaja O.I., Garifullina O.A. An integrated approach to the development of the bakery mixes. Hlebopechenie Rossii [Russian bakery industry], 2008, no 2, pp. 17–18. (in Russian)Бобков В.А.,Панкратов Г.Н. Управление реологическими свойствами мучных смесей // Хранение и переработка сельхозсырья. 2008. № 11. С. 31–35.Bobkov V.A., Pankratov G.N. Control of rheological properties of flour mixes. Hranenie i pererabotka sel'hozsyr'ja [Storage and processing of agricultural products], 2008, no 11, pp. 31–35. (in Russian)Бородулин Д.М., Иванец В.Н., Киселев Д.И., Андрюшкова Е.А. и др. Разработка центробежно-шнекового смесителя для получения сухих композитных смесей для питания спортсменов // Хранение и переработка сельхозсырья. 2015.№ 3. С. 53–56.Borodulin D.M., Ivanec V.N., Kiselev D.I., Andrjushkova E.A. et al. The development of centrifugal-screw mixer to obtain a dry composite mixtures for the athletes nutrition. Hranenie i pererabotka sel'hozsyr'ja [Storage and processing of agricultural products], 2015, no 3, pp. 53–56. (in Russian)Бородулин Д.М., Будрик В.Г., Саблинский А.И., Шулбаева М.Т. и др. Исследование эффективности практического применения центробежных смесителей непрерывного действия в технологических линиях производства комбинированных продуктов питания // Современные наукоемкие технологии. 2016. № 3–1. С. 9–13.Borodulin D.M., Budrik V.G., Sablinskiy A.I., Shulbaeva M.T. et al. Study of the effectiveness of the practical application of centrifugal continuous mixers in production lines of combined food products. Sovremennye naukoemkie tekhnologii. [Modern high technology], 2016, no 3–1, pp. 9–13. (in Russian)Бородулин Д.М., Невская Е.В., Киселев Д.И., Шлеленко Л.А. и др. Анализ функционирования центробежно-шнекового смесителя методом множественной регрессии при получении мучной хлебопекарной смеси для приготовления хлебобулочных изделий для питания спортсменов // Техника и технология пищевых производств. 2016. № 2. С. 91–100.Borodulin D.M., Nevskaja E.V., Kiselev D.I., Shlelenko L.A. et al. Analysis of the functioning of the centrifugal-screw mixer by the method of multiple regression in obtaining flour baking mixes for making bakery products for the athletes nutrition. Tehnika i tehnologija pishhevyh proizvodstv [Food Processing: Techniques and Technology], 2016, no 2, pp. 91–100. (in Russian)Бобков В. Анализ однородности мучных композитных смесей по показателю белизны // Хлебопродукты. 2009. № 5. С. 57–59.Bobkov V. The analysis of the composite flour mixes homogeneity by whiteness index. Hleboprodukty [Bread products], 2009, no 5, pp. 57–59. (in Russian)Бакин И.А., Белоусов Г.Н. Ядута А.З Стохастический подход к оценке качества смешивания сыпучих материалов в центробежных смесителях // Хранение и переработка сельхозсырья. 2010. № 7. С. 58–61.Bakin I.A., Belousov G.N., Jaduta A.Z. A stochastic approach for assessing the quality of mixing particulate materials in centrifugal mixer. Hranenie i pererabotka sel'hozsyr'ja [Storage and processing of agricultural products], 2010, no 7, pp. 58–61. (in Russian)Титова М.Е.,Тихомирова Н.А. Белковый модуль с функциональными ингредиентами // Молочная промышленность. 2014. № 10. С. 49–50.Titova M.E., Tihomirova N.A. Protein module with functional ingredients. Molochnaya promyshlennost' [Dairy industry], 2014, no 10, pp. 49–50. (in Russian)Бородулин Д.М.,Ратников С.А., Козымаев А.С. Андрюшкова Е.А, Киселев Д.И. Моделирование движения материальных потоков в центробежно-шнековом смесителе // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2015. № 1. С. 102–108.Borodulin D.M., Ratnikov S.A., Kozymaev A.S., Andryushkova E.A. et al. Modeling the movement of material flows in a centrifugal-screw mixer. Vestnik Krasnoyarskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. [Bulletin of Krasnoyarsk State Agrarian University], 2015, no 1, pp. 102–108. (in Russian)Ivanets V.N., Borodulin D.M. Development of mathematical models of centrifugal mixing units of new design for the production of dry combined food products // Foods and Raw Materials. 2013. № 1. P. 54–65. doi: 621.929.2/.9Ivanets V.N., Borodulin D.M. Development of mathematical models of centrifugal mixing units of new design for the production of dry combined food products. Foods and Raw Materials, 2013, no 1, pp. 54–65. doi: 621.929.2/.9Бредихин А.С., Червецов В.В. Гидродинамика процесса охлаждения молочной сыворотки при поточной кристаллизации лактозы. Вестник ВГУИТ. 2013. №3. С. 36-40.Bredihin A.S., Chervetsov V.V. Hydrodynamics of cooling wheyat flow lactose crystallization. Vestnik VGUIT [Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies]. 2013. no. 3. pp. 36-40. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.