Adam Siwek

(1)

nr 579, 2014, 79–89

Adres do korespondencji – Corresponding author: Adam Siwek, Instytut Technologii Żywności i Gastronomii PWSIiP w Łomży, ul. Akademicka 14, 18-400 Łomża, e-mail: asiwek@poczta.

onet.pl

WYBRANE WŁAŚCIWOŚCI EKSTRUDATÓW KUKURYDZIANYCH Z DODATKIEM MŁÓTA BROWARNIANEGO

Adam Siwek

¹

, Adam Ekielski

²

, Tomasz Żelaziński

²

, Dorota Nowak

²

, Dorota Miarka

¹

, Joanna Żukowska

¹

, Sylwia Bakuła

¹

1Państwowa Wyższa Szkoła Informatyki i Przedsiębiorczości w Łomży

2Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

Streszczenie. Celem pracy było zbadanie wpływu dodatku mokrego młóta browarnia- nego na parametry jakościowe ekstrudatów kukurydzianych. Do badań zastosowano dwuślimakowy ekstruder laboratoryjny współbieżny Evolum 25 firmy Clextral z ma- trycą o średnicy dyszy wylotowej 4 mm. Uzyskane próbki ekstrudatu poddano analizie i oznaczono: gęstość (D), wskaźnik ekspansji radialnej (REI), wskaźniki wodochłonno- ści (WAI) oraz rozpuszczalności w wodzie (WSI), aktywność wody (WA) oraz zawartość białka w produktach (PC). Stwierdzono, że zmiany parametrów procesu ekstruzji oraz zastosowane proporcje mieszanek kaszki kukurydzianej i młóta browarnianego miały istotny wpływ na zmiany parametrów jakościowych uzyskanych ekstrudatów. Zwięk- szenie udziału młóta w mieszance powodowało poprawę własności ekstrudatów, o czym świadczyły wzrost wskaźnika WAI i obniżenie wskaźnika WSI oraz wzrost zawartości białka.

Słowa kluczowe: ekstruzja, ekstruder dwuślimakowy, młóto browarniane

WSTĘP

Ekstruzja wysokotemperaturowa produktów spożywczych jest stale udoskonalanym procesem wykorzystywanym do produkcji różnorodnych produktów. Rozwój ten jest związany z rosnącymi wymaganiami konsumentów dotyczącymi dostępu do żywności

(2)

80 A. Siwek, A. Ekielski, T. Żelaziński i inni

Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych o wysokich walorach odżywczych i smakowych. Proces ekstruzji jest nadal uważany za nowoczesny, ze względu na połączenie w jednym, ciągłym procesie technologicznym kilku operacji jednostkowych, takich jak: mieszanie, miesienie, gotowanie, intensywne ścinanie, uplastycznianie i formowanie produktu końcowego. Podstawowymi parame- trami opisującymi proces ekstruzji są profil temperaturowy procesu, ciśnienie w ma- trycy ekstrudera oraz czas przebywania materiału w warunkach procesowych. Umie- jętne regulowanie tych parametrów pozwala na tworzenie zupełnie nowych produktów o unikalnych własnościach odżywczych i funkcjonalnych na bazie różnych surowców i dodatków [Ekielski i in. 2005, Żelaziński 2010, Wójtowicz i in. 2013].

Jednym ze składników mających szczególne znaczenie w żywieniu człowieka jest błonnik pokarmowy, komponent stosowany również jako dodatek do ekstrudowanych wyrobów dietetycznych [Gondek i in. 2013]. Błonnik pokarmowy stanowią produkty niewchłanialne przez organizm ludzki i niebędące skrobią [AACC 2001]. Składnik ten, przemieszczając się w przewodzie pokarmowym, ma jednak zdolność do akumulowa- nia wody. Według Gómez i innych [2003], jego korzystne cechy prozdrowotne są wykorzystywane w przypadku nowoprojektowanych wyrobów. Liczne badania wykazują, iż wzrost spożycia błonnika wpływa korzystnie na ograniczenie ryzyka zachorowania na choroby serca, cukrzycę, otyłość oraz niektóre odmiany nowotworów [Mann i Cum- mings 2009, Eshak i in. 2010, O’Neal i in. 2010]. Dodatek błonnika zmienia również cechy teksturalne produktów wytwarzanych z jego udziałem [Sobczyk i in. 2013, Kap- ka i in. 2011], powodując dłuższe utrzymywanie elastyczności otrzymywanego produktu. Wielu producentów uważa, że wprowadzenie błonnika do receptury pozwala na uzyskanie produktów zbliżonych do tych uzyskiwanych z mąk pełnego przemiału.

Jest to szczególnie istotne, jeżeli w produkcie należy zachować duży udział błonnika, a jednocześnie receptury wymagają stosowania surowców o niewystarczającej jego zawartości. Przykładem może być produkcja dietetycznych kukurydzianych płatków śniadaniowych, w których proces technologiczny ogranicza możliwość otrzymywania w procesie tzw. skrobi opornej, częściowo pełniącej funkcję balastotwórczą.

Przykładem bogatego w błonnik surowca jest młóto browarniane, które jest pro- duktem odpadowym podczas produkcji brzeczki w zakładach piwowarskich. W skład młóta wchodzą nierozpuszczalne składniki zacieru z łusek, kiełek i drobin słodu, osa- dzające się w kadzi filtracyjnej lub odseparowane w filtrze zaciernym (w zależności od zastosowanej konfiguracji warzelni). Standardowo po wyprodukowaniu 100 l piwa po- zostaje ok. 20 kg osadu browarnianego, w którym młóto stanowi 31% [Townsley 1979, Reinold 1997]. Ze względu na znaczną ilość młóta powstającego podczas produkcji piwa, efektywne jego zagospodarowanie stało się ważnym zagadnieniem. Obecnie większość otrzymywanego młóta jest przeznaczana w formie bezpośredniej na pasze dla przeżuwaczy, jednak możliwości wykorzystania mogą być znacznie większe. Ba- rierą szerszego wykorzystania jest głównie duża zawartość wody (ok. 80%), co w za- sadzie uniemożliwia magazynowanie większych ilości surowca. Ze względu na walory żywieniowe młóto może być cennym dodatkiem do produktów żywnościowych. W tabeli 1 przedstawiono zawartości wybranych składników w suchej masie. W literaturze pojawia się wiele propozycji wykorzystania młóta browarnianego na cele spożywcze, jednak stosunkowo niewiele badań opisuje wykorzystanie młóta w stanie mokrym.

(3)

Tabela 1. Przeciętny udział składników [% suchej masy] w młócie browarnianym [Townsley 1979, Reinold 1997]

Table 1. The average share of components [% dry matter] in the spent grain brewing [Townsley 1979, Reinold 1997]

Składnik – Component Udział masowy – The mass fraction [%]

Białko – Protein 19–23

Celuloza – Cellulose 23–25

Hemiceluloza – Hemicellulose 30–35

Lignina – Lignin 7–8

Popiół – Ash 4–5,5

Tłuszcz – Fat 9–12

Liczne doniesienia wskazują, że ekstrudowane surowce zbożowe z udziałem młóta browarnianego charakteryzują się mniejszymi wartościami wskaźnika stopnia ekspandowania w porównaniu do standardowych wyrobów, np. z kaszki kukurydzianej [Ainsworth i in. 2007, Stojceska i in. 2008]. Stwierdzono również, że dodatek młóta w ekstrudatach może przyczyniać się do wzrostu liczby porów i zmniejszenie ich rozmiarów [Stojceska i in. 2008]. Jednocześnie wzrost zawartości młóta w ekstrudowanej mieszance powodu- je wzrost twardości i zmniejszenie chrupkości produktu [Ainsworth i in. 2007]. Wzrost twardości ekstrudatów wraz ze wzrostem udziału młóta może być jednym z czynników ograniczających jego popularność jako dodatku do ekstrudatów spożywczych [Ktenio- udaki i in. 2013].

Reasumując, należy stwierdzić, że literatura z zakresu ekstruzji młóta browarnianego jest uboga. Na uwagę zwraca jednak szczególnie fakt, że prowadzone dotychczas badania dotyczyły głównie obróbki młóta suchego jako dodatku do surowców skrobiowych. Ze względów ekonomicznych słuszne wydaje się zatem przeprowadzenie badań możliwości wykorzystania młóta mokrego (świeżego), bezpośrednio z browaru, z przeznaczeniem do produkcji wyrobów spożywczych.

Celem pracy było zbadanie wpływu dodatku mokrego młóta browarnianego na wybrane właściwości ekstrudatów kukurydzianych. Badania miały również na celu ziden- tyfikowanie wybranych parametrów procesu ekstruzji mających największy wpływ na zmiany właściwości otrzymywanego produktu.

MATERIAŁ I METODY

Obróbka ciśnieniowo-termiczna dotyczyła mieszanek surowców zbożowych, tj. kaszki kukurydzianej (wilgotność grysu ok. 13,2 %, tłuszcz całkowity 0,7%, białko całkowite ok. 8,3%, skrobia ok. 75%), zakupionej w firmie Silesian Grain sp. z o.o. oraz młóta jęcz- miennego (wilgotność 78%) zakupionego w Van Pur sp. z o.o. Browar w Łomży. Skład surowcowy czterech mieszanek przedstawiono w tabeli 2. Po wymieszaniu surowców (o łącznej masie 5 kg) za pomocą mieszadła laboratoryjnego próbki kondycjonowano przez 20 minut. Tak uzyskane mieszanki charakteryzowały się wilgotnością uwarunko- waną głównie udziałem młóta browarnego (tab. 2).

(4)

Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych Do badań zastosowano dwuślimakowy ekstruder laboratoryjny współbieżny Evolum 25 firmy Clextral z matrycą o średnicy dyszy wylotowej 4 mm. Temperatura procesu w sekcji uplastyczniania wynosiła 110°C (nastawy profilu temperaturowego w cylindrze ekstrudera: 60, 80, 110, 110, 110°C). Podczas badań stosowano trzy prędkości obrotowe ślimaków ekstrudera wynoszące 200, 250 i 300 obr.·min^–1. Uzyskane próbki ekstrudatu poddano analizie i oznaczono: gęstość ekstrudatów, wskaźnik ekspandowania radialnego oraz wskaźniki wodochłonności – WAI (ang. Water Absorption Index) i rozpuszczalno- ści w wodzie – WSI (ang. Water Solubility Index), aktywność wody w produktach oraz zawartość białka.

Tabela 2. Charakterystyka mieszanek surowców przeznaczonych do procesu ekstruzji Table 2. Characteristics of mixtures of raw materials for the extrusion process

Uzyskane mieszanki Blend

Udziały procentowe surowców zbożowych The percentages of raw materials cereal

[%] Wilgotność mieszanki

Moisture content blend kaszka kukurydziana [%]

maize

młóto browarniane spent grain

I 100 0 13,0

II 95 5 16,2

III 90 10 19,5

IV 80 20 26,0

Gęstość ekstrudatu wyznaczono metodą wypornościową z wykorzystaniem ziarna rzepaku, dwóch cylindrów (podziałka 1 ml) oraz wagi RADWAG WPS 600/C (dokład- ność 0,001 g). Zastosowano powszechnie wykorzystywaną zależność masa/objętość =

= gęstość zgodnie z normą [BN-87/9135-05].

Badania wodochłonności (WAI) i rozpuszczalności wodnej (WSI) przeprowadzono metodą Andersona i innych [1969]. Do badań wykorzystano wirówkę laboratoryjną stałokątową Rotofix 32A firmy HETTICH. Próbki odwirowywano zgodnie z metodyką, stosując przeciążenie 3 g.

Aktywność wody oznaczano miernikiem AquaLab 4TE firmy Dekagon (USA). Bada- nia przeprowadzono po 7 dobach od ekstruzji. Próbki były przechowywane w torebkach z zamknięciem strunowym wytworzonych z polietylenu.

Zawartość białka oznaczono metodą Kjeldahla. Odważone próbki były badane na zawartość azotu według normy [PN-75/A-04018] w przeliczeniu na białko ogólne (N · 6,25). Urządzenia, które były wykorzystywane do tego celu, to: blok do mineraliza- cji DKL 8 firmy VELP oraz aparat do destylacji UDK 149 firmy VELP.

Do opracowania wyników badań (pomiary wykonane w pięciu powtórzeniach) wykorzystano program Statistica 10. W celu określenia istotności poszczególnych zmiennych zastosowano analizę wariancji ANOVA. Po ustaleniu istotności poszczególnych zmiennych, opracowano równania regresji wiążące poszczególne badane czynniki oraz przedstawiono uzyskane zależności w postaci wykresów powierzchni odpowiedzi wy- generowanych w Statistica (moduł DOE – centralne plany kompozycyjne). Do oceny

(5)

statystycznej jakości dopasowania równań powierzchni odpowiedzi wykorzystano współczynnik determinacji – R², współczynnik determinacji poprawiony – R²_popr oraz błąd średni kwadratowy – MSE (ang. Mean Square Error). W celu ułatwienia interpre- tacji wyników analizy statystycznej wprowadzono skróty opisujące parametry procesu ekstruzji oraz wskaźniki jakościowe ekstrudatów: M – udział młóta w mieszance, n – prędkość obrotowa ślimaków, G – gęstość, REI – wskaźnik ekspansji radialnej, WAI – wodochłonność, WSI – rozpuszczalność w wodzie, WA – aktywność wody, PC – zawartość białka.

WYNIKI I DYSKUSJA

W pierwszym etapie opracowania uzyskanych wyników badań dane empiryczne wprowadzono do programu Statistica 10 i określono istotność poszczególnych zmiennych. W tym celu zastosowano analizę wariancji ANOVA, a uzyskane wyniki zamiesz- czono w tabeli 3.

Rozpatrując uzyskane wyniki analizy statystycznej, można zauważyć, że udział młóta (M) istotnie wpływał na wszystkie analizowane wskaźniki jakościowe (oddziaływania pierwszego rzędu). Należy jednak zaznaczyć, że w tym przypadku oddziaływania drugiego rzędu były istotne tylko dla wskaźników (G, REI i WA). Z kolei obroty ślimaka (n) miały istotny wpływ na zmiany gęstości (G) – oddziaływanie pierwszego rzędu oraz aktywności wody (WA) – oddziaływanie drugiego rzędu.

Pozostałe nieistotne parametry przy założonym poziomie istotności (p < 0,05), z wyjątkiem parametru n (pierwszego rzędu), zostały wyłączone z dalszej analizy, a na podstawie uzyskanych wyników obliczono współczynniki regresji, opracowano równa- nia regresyjne i sporządzono trójwymiarowe wykresy powierzchni odpowiedzi. Jakość dopasowania równań regresji do danych empirycznych charakteryzowały współczynniki determinacji – R², R²_popr oraz błąd średniokwadratowy – MSE (tab. 4).

Gęstość (G) uzyskiwanych produktów wzrastała wraz ze wzrostem udziału młóta w mieszance i osiągała największą wartość przy udziale młóta 20% (rys. 1). Pomimo że obroty ślimaków (n) miały statystycznie istotny wpływ na ten parametr (p < 0,05), zmiany wartości były tylko nieznaczne. Zmiana gęstości wykazywała tendencję wzrostową wraz ze zmniejszeniem prędkości obrotowej ślimaków ekstrudera. Podobną tendencję zmian gęstości ekstrudatów wynikającej ze zmniejszenia prędkości obrotowej ślimaków ekstrudera zaobserwowano również w pracach Bhattacharya [1997], Mezreb i innych [2003]. Odwrotnie do gęstości (G) przedstawiają się wyniki pomiarów wskaźnika ekspansji radialnej (REI). Na rysunku 2 można zatem zaobserwować tendencję do zmniej- szania wartości tego parametru wraz ze zwiększeniem udziału młóta w mieszance (M).

Wyniki te są zbliżone do rezultatów badań ekspansji mieszanek z udziałem otrąb pszennych [Brennan i in. 2008] i kukurydzianych [Pai i in. 2009].

Wraz ze wzrostem udziału młóta (M) w mieszance wzrastała również wodochłon- ność (WAI) uzyskiwanych produktów (rys. 3). Największą wartość wodochłonności charakteryzowały się próbki z 20-procentowym udziałem młóta, osiągając wartość WAI = 632%. W porównaniu do próbki bez udziału młóta uzyskane wartości były

(6)

Tabela 3. Analiza wariancji ANOVA Table 3. The ANOVA analysis of variance

Wyszczególnienie

Specification Gęstość (G) – Density [g·cm^–3]

Wielkości – Value SS df MS F p

M [%] 0,6122 1 0,6122 83,58255 0,00004*

M² [%] 0,0848 1 0,0848 11,57890 0,0114*

n [obr.·min^–1] 0,0279 1 0,0280 4,39809 0,0492*

n² [ obr.·min^–1] 0,0060 1 0,0060 0,81281 0,3972

Błąd – Error 0,0513 7 0,0073 – –

Całk. SS – SS total 0,841520 11 – – –

Ekspansja radialna (REI) – Radial Expansion Index [-]

M [%] 4,5794 1 4,5794 139,1613 0,000007

M² [%] 0,2517 1 0,2517 7,6485 0,0279

n [obr.·min^–1] 0,0583 1 0,0584 1,7737 0,2246

n² [obr.·min^–1] 0,1023 1 0,1023 3,1078 0,1213

Błąd – Error 0,2303 7 0,0329 – –

Całk. SS – SS total 5,5484 11 – – –

Wodochłonność (WAI) – Water Absorption Index [%]

M [%] 136 704,8 1 136 704,8 8,440094 0,0228*

M² [%] 5 492,6 1 5 492,6 0,339112 0,5786

n [obr.·min^–1] 16 448,3 1 16 448,3 1,015510 0,3471

n² [obr.·min^–1] 290,2 1 290,2 0,017915 0,8973

Błąd – Error 113 379,5 7 16 197,1 – –

Całk. SS – SS total 267 757,3 11 – – –

Rozpuszczalność w wodzie (WSI) – Water Solubility Index [%]

M [%] 814,191 1 814,1908 10,65778 0,0138*

M² [%] 52,533 1 52,5333 0,68766 0,4343

n [obr.·min^–1] 47,026 1 47,0262 0,61557 0,4584

n² [obr.·min^–1] 15,028 1 15,0275 0,19671 0,6708

Błąd – Error 534,758 7 76,3940 – –

Całk. SS – SS total 1 426,201 11 – – –

Aktywność wody (WA) – Water Activity [-]

M [%] 0,0024 1 0,0024 108,6350 0,00002*

M² [%] 0,0003 1 0,0003 13,4391 0,0080*

n [obr.·min^–1] 0,00002 1 0,00002 1,0044 0,3496

n² [obr.·min^–1] 0,0001 1 0,0001 5,6496 0,0491*

Błąd – Error 0,0002 7 0,00002 – –

Całk. SS – SS total 0,0032 11 – – –

Zawartość białka (PC) – Protein content (N · 6,25) [%]

M [%] 45,8284 1 45,8284 5,8551 0,0461*

M² [%] 26,7345 1 26,7345 3,4157 0,1071

n [obr.·min^–1] 26,1738 1 26,1738 3,3440 0,1102

n² [obr.·min^–1] 8,9407 1 8,9407 1,1423 0,3206

Błąd – Error 54,7894 7 7,8271 – –

Całk. SS – SS total 155,0951 11 – – –

*Różnica istotna przy poziomie istotności p ≤ 0,05 / Difference significant at the significance level p ≤ 0.05.

(7)

Tabela 4. Równania regresji G, REI, WAI, WA, PC w zależności od udziału młóta w mieszance i prędkości obrotowej ślimaków ekstrudera

Table 4. The regression equations G, REI, WAI, WA, PC function of the spent grains in the blend and the extruder screw speed

Równania regresji – Regression equation R² R²_popr – R²_improved MSE G = 0,4264 – 0,0071 · M + 0,0019 · M² – 0,0011 · n 0,94 0,90 0,007 REI = 3,6612 – 0,0188 · M – 0,0033 · M² + 0,0017 · n 0,96 0,93 0,032

WAI = 547,4764 + 14,1904 · M – 0,9069 · n 0,58 0,33 16 197,07

WSI = 21,3172 – 1,0881 · n + 0,0485 · n 0,65 0,41 76,39

WA = 0,3701 – 0,0003 · M + 0,0001 · M² + 0,0000007 · n² 0,95 0,93 0,00002 PC = –0,1479 + 0,9397 · M – 0,0337 · M² + 0,0362 · n 0,64 0,44 7,827

Rys. 1. Wpływ udziału młóta i obrotów śli- maka na zmiany gęstości ekstrudatu Fig. 1. Effect of the spent grains and screw

speed on the changes density of the extrudate

Gęstość

– Density [g·cm

–3] 1,2

1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 300

250

200 0 5 10 15

Pr 20 ędkość obr

. ślimaków [obr.·min

–1] Screw speed [rpm]

Ekspansja radialna Radial expansion [-]

4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 300

250

200 0 5

10 15 Prędko 20

ść obr . ślimaków [obr.·min

Udział młóta Content of spent grains [%]

Rys. 2. Wpływ udziału młóta i obrotów śli- maka na zmiany ekspansji radialnej Fig. 2. Effect of the spent grains and screw

speed on the changes radial expansion index

blisko 3-krotnie większe. Zmiany prędkości obrotowej ślimaków wpływały w podobny sposób na wartości wodochłonności jak w przypadku gęstości, zatem wartości WAI nieznacznie wzrastały wraz ze zmniejszeniem prędkości obrotowej ślimaków z 300 do 200 obr.·min^–1.

Wykres przedstawiający zmiany wskaźnika rozpuszczalności wodnej WSI przedstawiono na rysunku 4. Na podstawie uzyskanych wyników można stwierdzić, że wraz ze wzrostem udziału młóta w mieszance stwierdzono statystycznie istotne zmniejszenie wartości WSI (p < 0,05), jest to odwrotna tendencja przebiegu zmian w porównaniu do zmian parametru WAI. Podobne zjawisko było obserwowane w badaniach ekstru- datów otrzymywanych z mieszanek skrobiowych o dużej zawartości błonnika [Moraru i Kokini 2003] i związane jest to ze stopniem skleikowania skrobi w ekstrudatach oraz

(8)

Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych Rys. 3. Wpływ udziału młóta i obrotów śli-

maka na zmiany wodochłonności ekstrudatu

Fig. 3. The effect of the spent grains and screw speed on the changes water absorption index of the extrudate

WAI [%]

700 600 500 400 300 200 300

250

200 0 5

10 15 Pr 20

ędkość obr . ślimaków [obr.·min

WSI [%]

50 40 30 20 10 300

250

200 0 5

10 15 Prędko 20

Rys. 4. Wpływ udziału młóta i obrotów śli- maka na zmiany rozpuszczalności w wodzie ekstrudatu

Fig. 4. The effect of the spent grains and screw speed on the changes water solubility index of the extrudate

z tzw. intensywnością przebiegu procesu ekstruzji. Podczas procesu ekstruzji zawarta w mieszance skrobia o strukturze półkrystalicznej przechodzi w stan bezpostaciowy.

Stopień tej transformacji zależy od typu skrobi, warunków przebiegu procesu, w tym zawartości wody. W związku z tym wzrost ilości wody w przetwarzanej mieszance, związany z dodaniem mokrego młóta, może również wpływać na stopień przekształce- nia skrobi. Interakcje mechaniczne występujące między włóknami (nierozpuszczalne cząstki) i cząsteczkami skrobi wpływają na intensywność jej transformacji [Moraru i Kokini 2003]. Dlatego w tym przypadku dodatek mokrego młóta w warunkach wyso- kiej temperatury przyczynił się do zwiększenia dostępności wody w procesie skleikowania skrobi. Takie zjawisko przyczyniło się z kolei do mniejszej degradacji surowca, dzięki czemu wskaźnik WSI osiągał mniejsze wartości wraz ze zwiększeniem ilości młóta w ekstrudowanych mieszankach. Takie zmiany obserwowano w pracach Zhang i Zhang [2011] oraz Ekielskiego i innych [2013]. Jest to korzystna cecha dla tego typu produktów, w których za zaletę uważa się wzrost zdolności do zatrzymywania wody w ekstrudacie.

Zmiany parametrów procesu ekstruzji przyczyniły się również do zmian innych wskaźników jakościowych, jakimi są aktywność wody (WA) oraz zawartość biał- ka (PC) w ekstrudatach. Podniesienie zawartości młóta w mieszance miało znaczący wpływ (p < 0,05) na zawartość białka w otrzymanym ekstrudacie. Stwierdzono rów- nież, że aktywność wody istotnie wzrastała (p < 0,05) wraz ze wzrostem udziału młóta w mieszance (rys. 5), jednocześnie wpływ prędkości obrotowej ślimaków był niewiel- ki. Wzrost zawartości białka (rys. 6) wynikał ze wzrostu udziału młóta w mieszance, a co za tym idzie wprowadzenia dodatkowych związków azotu do mieszanki.

(9)

WNIOSKI

1. Zmiany parametrów ekstruzji oraz zastosowane proporcje mieszanek kaszki kukurydzianej i młóta browarnianego miały istotny wpływ na zmiany parametrów jakościo- wych uzyskanych ekstrudatów.

2. Zwiększenie udziału młóta w mieszance powodowało poprawę własności eks- trudatów, o czym świadczyły wzrost wskaźnika WAI i obniżenie wskaźnika WSI oraz wzrost zawartości białka.

3. W przypadku produkcji ekstrudowanej galanterii śniadaniowej z udziałem młóta należy wprowadzić zmiany parametrów procesowych zmierzających do zlikwidowania lub ograniczenia wzrostu gęstości otrzymywanych ekstrudatów.

4. Wstępne badania produktów ekstrudowanych z udziałem mokrego młóta są obie- cujące, jednak niezbędne jest jeszcze przeprowadzenia wielu innych prób w warunkach zmiennych parametrów procesu ekstruzji przy zwiększonym udziale młóta browarnianego dla uzyskania produktu o pożądanych i akceptowalnych właściwościach.

LITERATURA

AACC: American Association of Cereal Chemists, 2001. The definition of dietary fiber. A report.

Cereal Foods World 46(3), 112–129.

Ainsworth P., Ibanoglu S., Plunkett, Ibanoglu E., Stojceska V., 2007. Effect of brewers spent grain addition and screw speed on the selected physical and nutritional properties of an extruded snack. Journal of Food Engineering 81, 702–709.

Rys. 5. Wpływ udziału młóta i obrotów śli- maka na zmiany aktywności wody w ekstrudatach

Fig. 5. The effect of the spent grains and screw speed on the changes water activity of the extrudate

Aktywno

śc wody Water activity [-]

0,43 0,42 0,41 0,40 0,39 0,38

300 250

200 0 5

10 15 Pr 20

ędkość obr . ślimaków [obr.·min

Białko – Protein (N · 6,25) [%]

300 250

200 0 5

10 15 Prędko 20

Rys. 6. Wpływ udziału młóta i obrotów śli- maka na zmiany zawartości białka w ekstrudacie

Fig. 6. The effect of the spent grains and screw speed on the changes protein content of the extrudate

0,37

18 16 14 12 10 8 6

(10)

Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych Anderson R.A., Conway H.F., Pfeifer V.F., Griffin E.L., 1969. Gelatinization of corn grits by roll

and extrusion cooking. Cereal Science Today 14(1), 4–12.

Bhattacharya S., 1997. Twin-screw extrusion of rice-green gram blend: extrusion and extrudate characteristics. Journal of Food Engineering 32(1), 83–99.

BN-87/9135-05. Pasze prasowane. Podstawowe właściwości fizykomechaniczne granul i brykie- tów.

Brennan M., Monro J.A., Brennan C.S., 2008. Effect of inclusion of soluble and insoluble fibres into extruded breakfast cereal products made with reverse screw configuration. Interna- tional Journal of Food Science and Technology 43, 2278–2288.

Ekielski A., Biller E., Żelaziński T., 2005. Investigations on the effect of wheat extrudate break-up on its colour. Annals of Warsaw Agricultural University 33–38.

Ekielski A., Żelaziński T., Florczak I., 2013. Wpływ rozdrobnienia ekstrudatu na wskaźniki wodo- chłonności i rozpuszczalności w wodzie. Inżynieria Rolnicza 4(147), 79–89.

Eshak E.S., Iso H., Date C., Kikuchi S., Watanabe Y., Wada Y., 2010. Dietary fiber intake is associated with reduced risk of Mortality from cardiovascular disease among Japanese Men and Women. Journal of Nutrition 140, 1445–1453.

Gómez M., Ronda F., Blanco C., Caballero P., Apesteguía A., 2003. Effect of dietary fibre on dough rheology and bread quality. European Food Research and Technology 216, 51–56.

Gondek E., Jakubczyk E., Wieczorek B., 2013. Właściwości fizyczne bezglutenowego pieczywa chrupkiego. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych 574, 29–38.

Kapka A., Baca E., Skibniewska K.A., 2011. Wpływ pochodzenia błonnika i rodzaju soli żelazo- wych na jakość chlebów pszennych i zawartość w nich przyswajalnego żelaza. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych 566, 87–98.

Ktenioudaki A., Crofton E., Scannell A.G.M., Hannon J.A., Kilcawaley K.N., Gallagher E., 2013.

Sensory properties and aromatic composition of baked snacks containing brewer’s spent grain. Journal of Cereal Science 57, 384–390.

Mann J.I., Cummings J.H., 2009. Possible implications for health of the different definitions of dietary fibre. Nutrition, Metabolism and Cardiovascular Diseases 19, 226–229.

Mezreb K., Goullieux A., Ralainirina R., Queneudec M., 2003. Application of image analysis to measure screw speed influence on physical properties of corn and wheat extrudates. Jou- rnal of Food Engineering 57(2), 145–152.

Moraru C.I., Kokini J.L., 2003. Nucleation and expansion during extrusion and microwave heating of cereal foods. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety 2, 147–165.

O’Neil C.E., Zanovec M., Cho S.S., Nicklas T.A., 2010. Whole grain and fiber consumption are associated with lower body weight measures in US adults: National Health and Nutrition Examination Survey 1999–2004. Nutrition Research 30, 815–822.

Pai D.A., Blake O.A., Hamaker B.R., Campanella O.H., 2009. Importance of extensional rheologi- cal properties on fiber-enriched corn extrudates. Journal of Cereal Science 50, 227–234.

PN-75/A-04018. Produkty rolniczo-żywnościowe – Oznaczanie azotu metodą Kjeldahla i przeli- czanie na białko.

Reinold M.R., 1997. Manual pra´tico de cervejaria. Aden Editora e Comunicacoes Ltda, Sao Paulo, 214.

Sobczyk M., Ziarno M., 2013. Charakterystyka jakości mikrobiologicznej i zawartości składników odżywczych (białka, tłuszczu, związków mineralnych) wybranych płatków musli. Zeszy- ty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych 575, 119–129.

Stojceska V., Ainsworth P., Plunkett A., Ibanoglu E., Ibanoglu S., 2008. Cauliflower by-products as a new source of dietary fibre, antioxidants and proteins in cereal based ready-to-eat expanded snacks. Journal of Food Engineering 87, 554–653.

(11)

Townsley P.M., 1979. Preparation of commercial products from brewer’s waste grain and trub.

MBAA Technical Quarterly 16, 130–134.

Wójtowicz A., Kolasa A., Mościcki L., 2013. Influence of buckwheat addition on physical properties, texture and sensory characteristics of extruded corn snacks. Polish Journal of Food and Nutrition Sciences 63(4), 239–244.

Żelaziński T., 2010. Badania procesu ekstruzji mieszanek z udziałem gryki i kukurydzy. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych 546, 375–381.

Zhang M., Zhang Z., 2011. Extrusion process improves the functionality of soluble dietary fiber in oat bran. Journal of Food Science 54, 98–103.

SELECTED PROPERTIES OF CORN EXTRUDATES CONTAINING WET BREWERS SPENT GRAINS

Summary. The aim of the study was to investigate influence of wet brewer’s spent grain addition and process condition on the selected physical parameters of corn extrudates. The extrusion trials were performed with Clextral Evolum 25, co-rotating twinscrew extruder.

The extruder was fitted with a circular die with a diameter of 4 mm. The ingredients used for extrudates preparation were: corn grid (12% moisture content) and wet brewery spent grain (WBSG) with 78% moisture. The extruded mixtures were prepared with 0%, 5%, 10%, 20% addition of WBSG. The fresh WBSG was received from Brewery in Łomża.

The extrusion conditions were: feed rate of 5 kg·h^–1, mixture moisture: 13, 16, 19,5, 26%, screw speed of 200, 250, 300 rpm, respectively. The barrel temperature profile were as:

60°C at feed entry, 80, 110, 110°C at the middle sections and 110°C at the die exit. Dur- ing each experiment response parameters were constant. The extrudates which leaved the die were cut on approx. 3 cm long pieces and left to cool at room temperature to moisture stability (13%) until analyzed.

One of the advantages of WBSG adding is that we can reduce energy consumption used to drying WBSG without quality loses. The quality of corn-brewery spent grain (BSG) extrudates were estimated by some parameters: density (D), radical expansion index (REI), water solubility index (WAI), water activity (WA) and protein content (PC). The results indicated that the density of extrudates increased with the increase of BSG content in the mixture and reached the highest value at 20% proportion BSG. Although the speed of extruder screws had a statistically significant effect on this parameter, changes were minor. Increasing the BSG level to 20%, increased the WAI value up to 600%, and decrease WSI index 4 times, from 40% down to 10%. It is not without significance for the growth of WAI seems the fiber contained in BSG influence. The fiber is able to store water inside of the extrudate particles.

Fiber caused a reduction of starch degradation, which further with the increase insoluble fiber contain in the extrudate meant that the WSI value was decreased.

Changes in the extrusion process parameters have also influences on changes other qualita- tive indicators, which are water activity and protein content of the extrudates. It was found that the water activity significantly increased with the increase in the BSG proportion in the mixture, while the impact of the extruder screws speed was low.

Key words: extrusion, twin screw extruder, brewers’ grains