Opracowanie i wdrożenie innowacyjnych technologii suchego frakcjonowania wraz z mikronizacją suszonych ziaren kukurydzy.

Cel projektu:

Celem projektu jest opracowanie innowacyjnej metody oraz wytworzenie tą metoda produktów skrobiowych i białkowych o podwyższonej wartości funkcjonalnej z kukurydzy. Do osiągnięcia powyższego celu zastosowana zostanie metoda przetwarzania polegająca na wstępnym przygotowaniu surowca do mikronizacji, rozdrobnieniu surowca do odpowiedniej wielkości cząstek oraz frakcjonowaniu surowca z wykorzystaniem metod fizycznych na frakcje o zwiększonej zawartości białka i frakcję o zwiększonej zawartości skrobi. Zastosowanie technik mikronizacji prowadzi do żelatynizacji skrobi na wysokim poziomie, co przyczynia się do poprawy strawności i zwiększenia wartości energetycznej ziarna. Poprawia się smak, białko ulega denaturacji i poprawia się jego strawność. Dodatkowo eliminuje się niepożądaną mikroflorę bakteryjną. Tak przygotowany surowiec stanowi cenną bazę do produkcji wysokiej jakości. Zastosowanie metod frakcjonowania na sucho pozwoli rozdzielić także frakcje białkowe oraz skrobiowe co przyczyni się do zwiększenia wartości końcowych produktów. Dzięki zastosowaniu mikronizacji możliwe będzie wyodrębnienie poszczególnych frakcji z surowca o różnych wielkościach cząstek, określenie ich składu podstawowego i właściwości funkcjonalnych i ich zależności oraz stworzenie na bazie jednego surowca uniwersalnego dodatku, którego rola w produkcji żywności będzie dostosowywana na podstawie udziału poszczególnych frakcji po mikronizacji.

Opis projektu:

Badania naukowe obejmować będą poniższe etapy:

Etap I – Rozfrakcjonowanie surowca oraz analiza uzyskanych frakcji w warunkach laboratoryjnych na przedprototypowej instalacji kontrolno pomiarowej.

Opis metodologii badawczej (zadań)

Zadania:

1. Ocena składu podstawowego surowca (AOAC)

2. Przeprowadzenie suchego frakcjonowania w kilku wariantach oraz pomiar składu podstawowego uzyskanych frakcji, a także ich wartości energetycznej

3. Charakterystyka surowca oraz frakcji z wykorzystaniem techniki skaningowej mikroskopii elektronowej oraz techniki FTIR

4. Charakterystyka reologii uzyskanych frakcji

5. Charakterystyka aktywności przeciwutleniającej frakcji i surowca

6. Ocena zawartości związków antyżywieniowych we frakcjach oraz w surowcu

Spodziewany efekt:

Metoda otrzymywania frakcji o zdefiniowanej wielkości cząstek i składzie podstawowym.

Etap II – Ocena właściwości funkcjonalnych surowca oraz uzyskanych frakcji w warunkach laboratoryjnych na przedprototypowej instalacji kontrolno pomiarowej.

Opis metodologii badawczej (zadań)

Zadania:

Pomiar poniższych parametrów dla każdej frakcji oraz dla wybranych mieszanin frakcji w celu ustalenia czy zmiana właściwości stanowi wartość wypadkową wynikającą z udziału frakcji w mieszaninie.

1. Pomiar rozpuszczalności w funkcji pH i siły jonowej

2. Pomiar zdolności pienienia i stabilności piany

3. Pomiar zdolności utrzymywania wody lub oleju

4. Pomiar zdolności tworzenia emulsji i stabilność emulsji

5. Pomiar zdolności żelowania

Spodziewany efekt:

Charakterystyka właściwości funkcjonalnych uzyskanych frakcji oraz potwierdzenie możliwości ich modyfikacji na drodze mieszania dwóch różnych frakcji.

Prace rozwojowe dotyczyć będą:

1. Zaprojektowanie instalacji do wytwarzania frakcji mikronizowanej kukurydzy różniących się wielkością cząstek pozwalającej na uzyskanie produktów o podwyższonej zwartości białka oraz frakcji o podwyższonej zawartości skrobi. Linia produkcyjna powinna składać się z suszarki do wstępnego przygotowania surowca, zespołu wstępnie rozdrabniającego surowiec, zespołu mieszalników pionowych i skośnych wyposażonych w systemy wagowe, zespołu do granulacji surowca przed mikronizacją, zespołu rozdrabniającego surowiec do określonej wielkości cząstek ( mikronizacji ), studzenia, systemów transportujących i dozujących, separatora rozdzielającego rozdrobnione frakcje z możliwością kierowania odsiewu do regranulacji.

2. Wdrożenie linii technologicznej

3. Przeprowadzenie badań kontrolnych uzyskanych frakcji po wdrożeniu linii technologicznej z ETAPU 1 i 2 PRAC B+R

Spodziewane rezultaty:

Rozwój nowych metod frakcjonowania ziaren zbóż przyczynia się do zwiększenia potencjału ich wykorzystania jako surowca w wielu branżach przemysłu, m.in. kosmetycznym, farmaceutycznym, chemicznym, spożywczym, zoologicznym oraz do celów dietetycznych i leczniczych. Technika suchego frakcjonowania polega na wykorzystaniu sił hydrodynamicznych i mechanicznych w celu zniszczenia wiązań wewnętrznych i spowodowania rozpadu materiału. Zmniejszeniu wielkości cząstek do poziomu mikronów towarzyszą zmiany właściwości strukturalnych, fizykochemicznych i funkcjonalnych. Właściwości takie jak rozpuszczalność, odczucie w ustach, wchłanianie wody, szybkość reakcji i uwalnianie smaku są poprawione w skali mikronowej dzięki zwiększeniu pola powierzchni materiału podawanego frakcjonowaniu. Frakcjonowanie obejmujące etap mikronizacji surowca prowadzi do pożądanych zmian we włóknach nierozpuszczalnych, wpływających na jego właściwości fizykochemiczne i poprawiających funkcje fizjologiczne, zwiększając tym samym jego zastosowanie w przemyśle spożywczym. Efektem prac będzie wdrożenie nowego sposobu przetwarzania surowca i stworzenie gamy produktowej wyłącznie na bazie jednego surowca- kukurydzy.