автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Оптимизация текстуры вафельных листов с использованием акустического метода

од

. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСГОЙ (ГВДКРАЦИИ ПО

' ° шашу образованию

МОСГОВСКАЯ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ПИЩЕВЫХ ПГОИЗВ0ДС1'В

На йравах рукописи

БАШИНСКЕНЕ Лорета Прановна

УДК 664.601:658.562.4.012.7

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕКСТУРЫ ВАФЕЛЬНЫХ ЛИСТОВ • С ИСПОЛЬЗОВАНИЙ! АНУСТИЧЕСЮГО МЕТОДА

Отециальность 05.18.01 - Технология хлебопекарных, макаронных и кондитерских продуктов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА, 1993

Работа выполнена в Каунасском Технологическом университете Литовской Республики.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Г.Ф.ШДЕЙКЕНЕ Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор З.Г.СЮБЕЛЬСКАЯ . кандидат'технических наук Л.М.АКСЕНОВА

Ведущая организация:

Государственный научно-производственный центр "Отртие" пищевой промышленности Литовской Республики

Автореферат раоос, " 1 1 д, 1993 г.

специализированного совета Д 063.51.01 Московской Государственной Академии пищевых производств

Просим Вас принять участие в заседании Специализированного совета или прислать отзыв в двух экземплярах» заверенных печатью учреждения, по адресу: 125080, Москва, А-80, Волоколамское иоссе, д.II.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГАПП.

Защита состоится

1993 г. на заседания

Ученый секретарь специализированного совета, к.т.н.

И.Б. ЮБЕЛЕВА

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Постоянное обеспечение потребителя высококачественными мучными кондитерскими изделиями является глаь-ной задачей, стоящей перед отраслью. В решении поставленной задачи важную роль играет разработка новых эффективных технологий их производства и создание объективного метода оценки текстуры готового продукта, как критерия качества данного вида изделий. Изменение традиционной технологии, с целью ее интенсификации, или рецептурного состава оказывает непосредственное влияние на реологические свойства полуфабрикатов и качество готовой продукции. Экспериментальное определение данных зависимостей позволяет выявить комплекс технологических параметров, связанных с оптимизацией их качества, и создать систему гибкого управления производством.

В отечественной и мировой практике оценка текетуры твердых мучных изделий в основном проводится механическим способом. Как было показано в работах ученых Мачихина Ю., Благовещенского И., ЧерныхаВ., Zenz Н., Schleining G., Tscheuschner H.-D. .Bindrich U., West D., Raeuber H.-I., '.Valker V., Szczeaniak A. „ результаты экспериментов хорошо коррелируют с органолептической оценкой и внедрены в промышленных лабораториях. Однако использование механического способа для оценки текстуры данного вида изделий а потоке ограничивается из-за необходимого контакта с продуктом при измерении. В связи с этим, для поддерживания заданных параметров текстуры твердых мучных кондитерских продуктов возникает необходимость создания метода бесконтактного контроля их качества.

Наличие среди твердых мучных изделий достаточно сложных

структур предъявляет особые требования к анализу. При использова нии'бесконтактного акустического-подхода возникает необходимость непосредственного выявления зависимости физических параметров, фиксированных акустическим устройством, от свойств текстуры, оцениваемых известными методами. Эти разработки тесно связаны между собой и требуют согласованных решений.

"Цель и задачи исследований. Целью настоящих исследований Я1 лялась разработка бесконтактного акустического метода оценки текс туры вафельных листов и решение проблемы управления технологическим процессом при их производстве.

Работа проводилась в следующих направлениях:

- изучение, анализ и технико-экономическое обоснование методов экспрессной оценки текстуры вафельных листов с использованием ультразвука;

- изучение механических и геометрических свойств текстуры вафельных листов с учетом их структурных особенностей при помощи ультразвука;

- научный а.нализ и экспериментальное обоснование математической модели для оценки параметров микроструктуры вафельных листов;

- разработка рационального технологического способа производства теста вафельных листов с добавками молочного белка;

- опытно-промышленная апробация основных результатов исследований в.пищевой промышленности.

J

Научная новизна. При бесконтактном акустическом подходе к оценке текстуры впервые установлены зависимости мееду характеристиками акустического сигнала и механическими, а также геометрическими свойствами вафельных листов. Для объективного анализа свойств текстуры данного вида продукции акустическим способом, выявлена и проверена структурная модель, адекватная реальному изделию. Моделирование ультразвука и экспериментальное определение

зависимостей между акустическими,геометрическими свойствами изделий и их качеством позволили выявить параметры текстуры, варьированием которых возможно управление качеством готового продукта и тем самым технологическим процессом.

Получена и экспериментально подтверждена математическая модель структуры вафельных листов, позволяющая теоретически оценить параметры микроструктуры (диаметр частиц твердой фазы, число контактирующих частиц и силу контакта между ними) и тем самым углубить знания о текстуре продукта. Экспериментально доказано, что варьированием значений этих параметров можно влиять на механические свойства продукта и управлять их качеством.

Научно обоснован метод оценки текстуры вафельных листов с использованием ультразвука, позволяющий решить проблему управления технологическим процессом в.потоке. Система автоматического регулирования будет включать в себя разработанный прибор и микроконтроллер, программное обеспечение которого будет построено на разработанной математической модели.

Выявлено оптимальное сочетание технологических параметров и рецептурного состава, соблюдение которых способствует улучшению качества вафельных листов, интенсификации технологического процесса и повышен™ эффективности производства.

Практическая ценность работы. На основе теоретической базы разработан и защищен авторским свидетельством "Отссоб контроля качества вафельных листов" (A.C.I552099), а также сконструирован; изготовлен и апробирован прибор для бесконтактной оценки текстуры изделий в лабораторных и промышленных условиях. Устройство для оценки качества вафельных листов было представлено на выставку ВДНХ СССР, Москва, 1989 г. (отмечено серебряной медалью). Разработанный способ контроля качества вафельных листов с применением ультразвука внедрен в Австрии (в фирмах " Manner«и "Franz

Haas '.VaffelmaBchinen") и на предприятиях Литовской Республики (г. Каунаса и г. Клайпеды).

Разработан новый технологический способ выработки вафельного теста, защищенный авторским свидетельством "СЬособ производства вафельных листов" (A.C. 1560074). Для внедрения этого технологического способа разработана технологическая инструкция по выработке вафельных стаканчиков для мороженного с сухими продуктами молока.

Экономический эффект от внедрения научных разработок за рубежом и на предприятиях Литовской Республики (государственном предприятии "Кауно дуона", Каунасском Молочном комбинате, Клай-педском объединении хлебопекарной промышленности) составляет 250 тыс.руб. (по ценам 1990-91 г.г.).

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на международных конгрессах по зерну и хлебу (Финляндия, 1989 г.; Москва, 1990 г.; Республика Чехии и Словакии, 1991 г.); Ш всесоюзной научно-технической конференции "Разработка процессов получения комбинированных продуктов питания" (Москва, 1989 г.), всесоюзных семинарах: "Интенсификация и автоматизация технологических процессов обработки пищевых продуктов"(Москва, IS89 г.) и "Теоретические и практические аспекты применения методов инженерной и физико-химической механики с целью совершенствования и интенсификации технологических процессов пищевых производств" (Москва, 1990 г.), на республиканских научно-технических конференциях с 1987 по 1991 г.г. Литовской Республики.

Публикации. Основные результаты исследований изложены в 14 печатных работах, получены положительные решения на выдачу 2 авторских свидетельств.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 166 стр. основного текста, содержащего 20 таблиц и 27 рисунков.

Она состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, библиографии и приложений. СЬисок использованной литературы включает 179 источников, в том числе 104 иностранных.

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В обзоре литературы освещено понятие текстуры и свойств текстуры твердых пищевых продуктов, описаны современные методы для контроля свойств текстуры пищевых продуктов; представлены сведения о возможном применении ультразвука для оценки качества вафельных листов; приведены сведения о влиянии технологических параметров и рецептурного состава на текстуру вафельной продукции.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Работа вьлолнялаеь на Кафедре технологии пищевых продуктов Каунасского технологического университета в тесном творческом содружестве с Государственным предприятием "Кауно дуона". Каунасским молочным комбинатом и австрийской кондитерской фирмой "Маппег" (г.Вена).

3-1. Объекты и методы исследования

Объектами исследований служили вафельные листы разных предприятий Литовской Республики (г.Каунаса, г.Вилымса, г.Клайпеды), приготовленное по принятому на производстве однофазному способу тесто ведения и рецептуре с растительный маслом в двух вариантах: без добавления поверхностно-активных веществ и с ПАВ. В качестве заменителя меланжа использовали вторичный продукт молочной промышленности - сухую пахту. При выработке вафельных листов с новым выдом сырья велась разработка ускоренного способа замеса теста как в лабораторных, так и в производственных условиях. Сырье, использованное в работе, отвечало требованиям нормативно-техничес-

кой документации.

К анализу текстуры подвергалась и продукция фирмы "Manner-При выработке последней используется рецептура и ускоренный спо- ■ соб распределения компонентов в миксмашине, принятые в Австрии.

В работе применяли как специальные методы исследования с использованием ультразвука (рис.1), так и общепринятую технику анализа свойств полуфабрикатов и готовой продукции. Структурно-механические свойства вафельных листов определяли на структуреграфе фирмы Брабендера (Германия) по критическому давлению на образец. Для анализа поверхностной структуры и внутренних слоев данных изделий использовали электронный сканирующий микроскоп типа JSM-35C (Япония) и микроскоп марки МБС-9. Качество полуфабрикатов вафельных листов.оценивали по методу ротационной вискозиметрии с использованием прибора "РЕОТЕСТ-2" (Германия)..

Данные исследований обрабатывались методами математической статистики с помощью ЭШ "Искра 1256".

3.2. Исследование текстуры вафельных листов акустическим

методом

Разработка метода экспрессной оценки качества вафельных листов ультразвуком. Для разработки оперативного метода контроля качества вафельных листов теоретическое и практическое значение имерт исследования зависимости между параметрами акустического сигнала и структурно-механических свойств изделий.

В начальной стадии работы анализировалась теоретическая зависимость между критическим давлением и параметрами акустического сигнала с принятыми предположениями модели структуры изделий. Правильность теоретических изучений проверено экспериментально.

Исследованию подвергались вафельные листы различного качества. Текстуру изделий контролировали по величине амплитуды ультразвуко-

Рис Л. Блок - схема стенда измерения прошедшего через материал и отраженного от него акустического сигнала: 1;2;3; 4 - излу-чеяяие акустические антенны; 5;6;7;8 - приемные акустические антенны: 9;Ю - коммутаторы; II - модулятор; 12 - генератор видеоимпульсов; 13 - генератор синусоидальных сигналов; 14 - детектор; 15 -усилитель; 16 - индикатор; 17 - исследуемый объект; 18 - зеркальная поверхность

вого сигнала, прошедшего исследуемый материал. Параллельно определяли структурно-механические свойства и плотность образцов.

Данные экспериментов показали экспоненциальную зависимость амплитуды ультразвукового сигнала прошедшего материал (Ат) от плотности вафельных листов ( £ ) фирмы " Manner ".описываемую уравнением:

-iO.SJ.o

Ау г 1570.?-е

Коэффициент корреляции ( г ) между величинами Ат и §

(I)

равен - 0,9310.

Выявлена тесная корреляционная связь между плотностью ( § ) и сопротивлением исследуемого образца приложенной критической силе давления ( ё ), установленной методом Брабендера, ( р = » +0,9351). Она выражается линейной функцией и для вафельных лис-

тов фирмы " Wanner " описывается уравнением:

Сопоставляете метода (акустический и Брабевдера) также хорошо коррелируют между собой (г между величинами Ат и F равен -0,9328). Ашлитуда ультразвукового сигнала (А^) и критическое давление ( F ) связаны между собой экспоненциальной зависимостью, выраженной уравнением:

Ат » 548,Sb .z^0*-* <3)

Интересно отметить, что результаты исследований, полученные методом Брабевдера, лучше коррелируют с плотностью в интервале ■ больших значений плотности-, а ультразвуковой метод более точен при малых значениях плотности. Последняя тенденция особенно проявляется при исследовании продукции повышенной плотности. К ней относятся вафельные листы Литовских предориятий.

Моделирование и экспериментальное определение связи ■

акустическими, геометрическими параметрами валяльных аистов и их качеством.' Представленные в данном разделе исследования посвящены физико-математическому обосновании и численному анализу кетода ультразвуковой оценки к&чэетва вафельных листов. Возможность такой • диагностики была показана в предыдущем'разделе, где экспериментально обнаружена хорошая корреляция между амплитудой прошедшего материал ультразвукового сигнала и плотностью, также критическим давлением на образец. Совершенствуя метод анализа вафельных листов мы следуем далее по пути моделирования, обращая внимание' на не кото-, рые теоретические соображения и эмпирические особенности, связанные со структурой данного вида изделий.

Считается, что вафельный лист представляет собой трехслойную структуру, каждый слой которой' может характеризоваться эффективным , акустическим импедансом и волновым числом ( к1 ), полученном из

решения одномерного волнового уравнения. Для квазиоднородной эффективной среды он выражается соотношением

где: р« (7<.+ i-R/g0/ш ) ; ^С - структурная константа, определяющая степень замкнутости пор и жесткость материала; R -сопротивление продуванию; <je - эффективная вязкость воздуха в порах; - пористость материала; Са- скорость ультразвуковой волны в порах; иЗ - круговая частота волны.

Для определения аэродинамического сопротивления продуванию ( R ) пользуемся перкаляционной моделью, суть которой сводится к обуславливают R пороговым объемом или перколяционным диаметром пор ( ct0 ), характеристическим значением ( R0 ), а также степенным показателем перколяционной степени («.„). Теоретическая и эмпирическая связь между R и средним диаметром пор ( а ) для перколяционной структуры имеет вид:

ДЛси/а)3'*« (5)

Определив таким образом эффективное волновое число каждого слоя, далее решаем акустическую волновую задачу отражения и прохождения импульса через трехслойную структуру. Для этого выбираются граничные условия, которые составляют систему линейных алгебраических уравнений, решением которых является определение коэффициента прохождения и отражения.

Результаты расчетов для амплитуд ультразвукового сигнала прошедшего материал (Ат) при исследовании вафельных листов малой плотности ( у = 0,095 ...0,130 г/см^) показаны на рис. 2, а для повышенной плотности ( g = 0,175...0,270 г/см^) на рис. 3. Переменным параметром служила толщина поверхностной корки. Из результатов видно, что даже для вафельных листов хорошего качества, т.е. с ма-

Рис.2. Зависимость амплитуды прошедшей волны от плотности для вафельных листов малой плотности при разных значениях толщины корки, определяемой соотношением 1К!*1* [1<г&(1-4)1 , где I - номер кривой: л « 0,24; и =60 мкм; а. = 350 мкм; А„=5В; а,=2,32 мм; 4 =18,8 кГц. Треугольниками отмечены значения, определяемые по эмпирической формуле Ат=1,371- е (-20.83-§ ), описывающей экспериментальные данные.

Рис.3. Зависимость амплитуды прошедшей волны от плотности для вафельных листов большой плотности при разных значениях толщины корки, определяемой соотношением U¡ U-01,

где I -номер кривой; д =0,24; 1К =150 мкм; а =747 мкм;

А» = 5В; а0=2,32 мм; j =18,8 кГц. Треугольниками отмечены значения, определяемые по эмпирической .формуле Ат =0,565е (-Д^о), описывающей экспериментальные данные.

и

лой плотностью, большое влияние на Ат оказывает корка, и тем больше, чем пло^нбстй менвше.

Дополнительное изучение поверхностной структуры вафельных листов проводилось как микроскопически,так и акустичзски по отражению акустической волны. Результаты микроскопического исследования поверхности позволили определить параметры структуры, отражающие изменения текстуры вафельных листов. Дня образцов малой плотности с развитой поверхностной структурой - это средний диаметр пор, уменьшающийся при увеличении плотности, а для образцов повышенной плотности - увеличение средней меяяоровой толщины (табл.1).

Таблица I

Результаты исследования параметров структуры поверхностной корки вафельных листов различной плотности

Образцы различной плотности, Поверхностная пористость корки. £кл . % Средний диаметр пор, а-Юм Число пор в КГ6 м2, nf ' Толщина меж-поровой стенки, <7 tK-I0 м

Малой плотности

(I группа) 0,095 34,22*0,83 36,57+0,86 312,4+13,5 29,49+1,54

0,103 31,76+0,68 28,51+1,34 523,7+41,0 23,60+1,58

0,117 28,43+1,07 24,06+0,82 630,6^26,7 30,58+1,23

0,130 24,9740,93 22,09+1,08 669,4+40,5 40,23+1,91

Повышенной плот-

ности

(II группа) 0,175 25,30+1,08 46,33+3,39 151,5+13,7 80,91+0,85

0,195 23,61+0,98 59,34+2,64 87,7 +7,9 82,75+1,48

0,208 27,21+1,47 51,95+1,11 128,2+6,7 86,16*1,69

0,228 20,81+1,15 39,74+1,73 161,9+8,5 91,14+1,99

0,251 19,62+1,59 37,34+1,97 179,8+9,8 97,40+1,08

0,270 18,71+1,27 41,03+1,42 139,4+8,1 102,17+1,78

Экспериментальным путем выявлена линейная зависимость между

амплитудой отраженного от материала акустического сигнала (А_) и

поверхностной пористостью ( ) вафельных листов. Для изделий предприятий "Кауно дуона" оно описывается уравнением:

Аре - 3,42-гК(1 +2*9,22 (6)

Микроскопический анализ внутренней структуры вафельных листов показал, что в изделиях малой плотности с выявленной наилучшей структурой доминируют поры меньшего среднего диаметра. На развитие пористости здесь основное влияние оказывает большее число пор. При повышении плотности масса изделия концентрируется на поверхности, образца, вызывая увеличение толщины поверхностной корки и, таким образом, рассеивание ультразвука. Вафельные листы большей плотности отличаются грубой структурой, которую с меньшей точностью момо измерить по величине Ат, а также им свойственно малое количество пор повышенного диаметра (табл.2).

Таблица 2

Результаты исследований параметров внутренней структуры вафельных листов различной плотности

Образцы Параметры структуры внутреннего слоя

различной ~ поверхностная средний диаметр пора, ■ а-10 м ' 1 Число .пор в Ю"4 м*, пр Толщина,

пористость, е.п»'" межпоро-вой стенки, 1» поверхностной корочки.Ъ

(Лапой плот- (I группа) 0,095 0,103 0,117 0,130 Повышенной• 47,1540,88 42,29+1,44 28,49+2,04 23,29+1,73 430,6+10,5 397,2+11,4 336,7+22,4 247,9+18,5 323,6+18,6 341,6+15,2 322,0+24,2 481,2+57,6 0,08 0,09 0,11 0,15 0,27 0,28 0,32 0,35

Ш^Р^ша) Ш 0,228 0,251 0,270 64,42+1,43 65,10+1,22 61 52+1,41 54,27+2,74 47,52+2,71 39,57+3,48 825,4+19,0 819,2+20,9 764,8+18,7 724,3+22,5 688,2+16,2 660,4+11,5 120,3+6,0 123,6+7,9 133,3+9,8 131,6+15,0 127,8+7,5 116,1+9,0 о; II 0,14 0,17 0,20 0 21 0,23 0,50 0,51 0,56 0,59 0,62 0,62

Результаты исследований показали, что между соотношением ампли-

туд отраженного (kJ) и прошедшего (А^) через материал ультразвуко-

вых сигналов, с одной стороны, и плотностью вафельных листов ( £ ), с другой, существует прямая экспоненциальная зависимость:

АР/АГ. 8.089-(7)

Установлено, что она позволяет учесть особенности слоистой структуры и боле,е у,ода оценить качество вафельных листов, особенно повышенной плотности.

Акустически выявлено, .что для градуировки диагностического прибора можно использовать теоретическую и эмпирическую взаимосвязь между прохождением ультразвуковой вол,ны и внутренней пористостью, так как эта зависимость особенно сильно выражена именно в интересующем диапазоне пористости вафельных листов (75...90 %).

Реализация ультразвукового метода оценки качества вафельных листов в производстве. Разработанный ультразвуковой метод оценки качества вафельных листов апробирован на Государственном предприятии "Кауно дуона". Соблюдение установленных технологических параметров, определяющих наилучшее качество изделий, и оперативный контроль равномерности структуры ультразвуковым методом позволили снизить брак и повышенный лом вафельных листов при транспортировании на 5-6 % и тем самым повысить эффективность производства.

Возможность оценки параметров микроструктуры вафельных листов. В работах, направленных на изучение текстуры мучных изделий, основ- . нов внимание уделяется их макроструктуре и таким ее параметрам,как пористость, средний диаметр пор, .количество пор на единице площади и их распределение. Более глубокий подход, связанный о оценкой параметров микроструктуры (определением диаметра частиц твердой фазы, числа контактов и силы сцепления между частицами) и выявление их роли при оценке качества продукта была задачей дальнейших исследований.

Для еэ решения составлялась модель структуры вафельных листов. Исходили из предположения, что исследуемому образцу присуща глобу-

лярная структура с одной твердой фазы, открытой пористостью, изометрическими частицами, точечными контактами. При составлении модели учтен фактор упаковки, характеризующий геометрию структуры.

Изложенные в работе предположения и выявленные при этом зависимости позволили количественно в "первом приближении" вычислить параметры микроструктуры. Правильность подобранной модели подтверждена экспериментально. Для этого изучалась зависимость между параметрами микроструктуры и механическими свойствами вафельных листов г '-»личного качества. Проведенные исследования позволили теоретики оценить параметры микроструктуры, оказывающие влияние на механические свойства продукта и, тем самым, выявить возможность • варьировать ими и осуществлять управление технологическим процессом. , -

3.3. Разработка оптимального технологического способа производства вафельных листов

В последние годы в производстве мучных кондитерских изделий широко используются нетрадиционные и местные виды сырья. Наибольший интерес представляет рациональное использование белковых веществ молочного происхождения, так как это снижает калорийность продукта, способствует повышению эффективности производства. Одновременно они влияют на структурно-механические свойства полуфабрикатов и качество готовых изделий. Основными задачами исследования . являлось определение оптимальных технологических параметров, обеспечивающих наилучшую текстуру вафельных листов с белковыми добавками. Текстура готового продукта оценивалась акустическими и геометрическими характеристиками, а также.величиной показателя критического давления, определяющего его прочность.

При разработке нового способа производства вафельных листов замес опытного теста в начале осуществлялся однофазным способом

сразу из всех рецептурных компонентов в тестомесильной машине с механическим сбиванием. К оптимизации подвергались основные технологические параметры: продолжительность замеса теста, влажность среды и количество сухой пахты. Продолжительность замеса меняли от 15 до 19 мин через 2 мин; влажность теста от 61 до бб % через 2,5 %\ сухая пахта менялось 0,2; 1/2 и 2/2 соотношением меланжа из расчета сухих веществ. Также изучалось возможность сбивать тесто под давлением 0,15 МПа.

Данные исследования текстуры готовой продукции показали, что наилучшей структурой отличаются образцы, приготовленные с влажностью теста 66 %, продолжительностью замеса 19 мин. Км свойствена среднее значение плотности 0,16...О,17 г/см^ и самая равномерная структура среды. Последний фактор является объективным критерием качества вафельных листов. По результатам его изучения выявлено, что разница между максимальной и минимальной плотностью п одном листе образца хорошего качества не превышает 0,02 г/см^ (рис.4). При измерении параметров текстуры ультразвуковым методом - среднее значение амплитуды акустического сигнала, прошедшего исследуемый образец, может находиться в пределах 120...130 мВ, а разница между максимальным и минимальным ее значениями не должна превышать 20... 25 мВ (при прямом прохождении ультразвука 5200 мВ). Уменьшение значений плотности в сочетании с повышением пористости материала обуславливает и наибольшую хрупкость вафельного листа.

В случае применения пахты совместно с остальными рецептурными компонентами проявляется разжижение теста. Полученные нами результаты исследования эффективной вязкости ( 4 )в ходе замеса теста показали, что с увеличением количества вводимых белковых добавок снижение ^ проявляется заметнее, оно носит скачкообразный характер и сопровождается вымыванием клейковины. Результаты изучения текстуры готового продукта показали, что однофазный способ тесто-

д,10"кг/м*

О, а -

Q.19 0,15

9

0,<8 0,14

<оЛг/и>

3 II

Рис.4. Распределение плотности вафельных листов (»образцов I...I0) исследованных на разных участках объекта - I I , при разных влажностях теста: 1-61,0 56; II - 63,5 %', III - 66,0 %; 233 - средний результат измерений

д,Ю* кг/«*

она о,м

III

Tl lim IIb.

3 9 10

приготовления, не зависимо от вида механической обработки, не обеспечивает качества вафельных листов по параметру равномерности. Образцы с белковыми веществами отличаются более грубой структурой с пониженной пористостью и хрупкостью. Для оптимизации текстуры представляет интерес изыскать более совершенный способ введения пахты в тесто.

Установлено, что реологические свойства теста можно значительно улучшить при его замесе на предварительно диспергированных . эмульсиях. Для достижения стабильности исследуемых сред с заменителями меланжа требуется специальный способ их механической обра-ботки-гомогенизация. Эмульсии готовили путем гомогенизации предварительно диспергированной смеси пахты с частью воды (5 % от массы муки), растительным маслом, солью и содой. Остаточное давление при гомогенизации варьировалось в интервале 0...8 МПа через 2 МПа. •Также менялась последовательность введения рецептурных компонентов

При изготовлении так показываемой "прямой" эмульсии пахта персы-шивалась с водой, соль» и содой, а затем вводилось растительное масло. Для получения "обратной" эмульсии сухая пахта перемешивалась с растительным маслом, солыо, содой, вода'вводилась в последнею очередь. Так приготовленные эмульсии соединялись с остальным количествам воды и мукой в машине с механическим сбиванием под двч-лением.

Данные исследований показали, что при увеличении значения остаточного давления гомогенизации в пределах от 0 до 8 МПа отличил характера эмульсий от течения ньютоновской жидкости нарастают (рис.б). Это можно объяснить увеличением дисперсности жировой фа;.<ы эмульсий. Соответствующая тенденция наблюдается при исследовании теста, вырабатываемого на гомогенизированных эмульсиях. Предельные значения остаточного давления 6...8 МПа приводят к повышению вязкости среды по сравнению с контрольной на 15 %, что нежелательно для данного вида теста. Последовательностью введения рецептурных компонентов также можно заметно повысить ij прямых эмульсий. При этом качество теста сохраняется в пределе оптимума.

Акустические исследования вафельных листов показали, что применение данного способа тестоприготовления способствует достижению повышенной равномерности их структуры.

Следовательно, оптимальные структурно-механические свойства полуфабрикатов и вафельных листов с сухой пахтой в качестве заменителя всего количества меланжа достигается при замесе теста влажностью 66 % на прямых эмульсиях. Эмульгирование смеси проводится в течении 3 минут под давлением 3 МПа. При замесе теста на эмульсиях используется давление 0,15 МПа, продолжительность сбивания 30с. (A.C. 1560074) (рис.6.).

В случзэ применения ПАВ в рецептуре изделий, улучшаются параметры текстуры вафельных листов, повышается их хрупкость. Оптималь-

при разных значениях давления гомогенизации: 1-0 МПа (контрольная) ; 2 - 2 МПа; 3-4 МПа; 4-6 МПа; 5-8 МПа.

ныв структурно-механические свойства теста с ПАВ достигаются сбиванием эмульсий под давлением .0,15 МПа в месильной машине. Рекомендуется использовать обратный тип эмульсий. Замес теста осуществлять по выше описанному способу.

Производственные испытания новых технологических мероприятий. Разработанная технология производства вафельных листов с сухой пахтой испытана на Государственном предприятии "Кауно дуона". Производственные испытания подтвердили возможность улуодения качества •вафельных листов при их выработке двуфаэным способом на эмульсиях. Кроме того, уменьшилась себестоимость продукта при использовании

Рис.б. Аппаратурно-технологическая схема производства вафельных листов с сухой пахтой: I; 4 - дозаторы воды; 2; II -фильтры; 3- гомогенизатор; 5 - дозатор муки; 6 - промежуточный бак для эмульсий; 7 - смеситель'-эмульсатор; 8; 12 - насосы; 9 - насос-дозатор; 10 - промежуточный бак для теста; 13 - сбивальная машина под давлением; 14 - печь; 15 - транспортер для охлаждения; 16 - ультразвуковой прибор для оценки текстуры.

заменителей меланжа.

Новый способ внедрен на Молочном комбинате г.Каунаса при производстве вафельных стаканчиков для мороженного. Расчетный го-т довой экономический эффект от внедрения способа при существующем объеме производства вафельных стаканчиков в Литве составляет 50,3 тыс.руб.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Для управления поточным производством вафельных листов создан способ контроля качества данного вида изделий с использованием ультразвука (A.C. 1552099). В итоге изучения текстуры вафельных листов при разных технологических режимах и рецептурных составах их приготовления разработан новый способ производства вафельных листов (A.C. 1560074).

На основании проведенных исследований сделаны следующие выводы:

1. Выявлены теоретические зависимости между критическим давлением и значениями авдлитуд ультразвукового сигнала, прошедшего вафельный лист,* и проверены экспериментально. Установлено, что сравниваемые методы дополняют друг друга. Результаты, полученные методом Брабевдера, лучше коррелируют с плотностью в интервале больших значений, а акустический способ более точен при малых зна-че((иях плотности. Новый метод определения текстуры вафельных листов, по сравнению с методом Брабендера, отличается бесконтактностью, быстротой, простотой и не зависит от субъективного фактора экспериментатора. Его можно, использовать в поточных линиях производства вафельных листов.

2. Моделирование и экспериментально установленные зависимости между акустическими, геометрическими свойствами вафельных листов и их качественными характеристиками показали, что большое влия-

ние на амплитуду прошедшей волны оказывает корки и тем больше, чем она толще.

3. Результаты микроскопического исследования поверхности позволили определить параметры структуры, отражающие изменения текстуры вафельных листов. Для образцов малой плотности ( £ = 0,095... 0,130 г/см^) с развитой поверхностной структурой - это средний диаметр пор, уменьшающийся при увеличении плотности, а для образцов повышенной плотности С § = 0,175.,.0,2'Ю г/см^) - увеличение средней мешоровой толщины. Экспериментальным путем полученная линейная зависимость между значениями амплитуды отраженного от материала акустического сигнала и поверхностной пористостью вафельных листов может служить в качестве тарировочной кривой при переходе от ультразбуковой характеристики на геометрическую.

4. Микроскопический анализ внутренней структуры показал, что вафельные листы являются слоистыми структурами. Выявлено, что с повышением плотности масса изделия концентрируется на поверхности образца, вызывая увеличение толщины поверхностной корочки и, таким образом, рассеивание ультразвука. Результаты исследований показали, что использованием установленной экспоненциальной зависимости между соотношением амплитуд отраженного от материала и прошедшего через него ультразвуковых сигналов и плотностью вафельных листов можно заметно повысить точность оценки качества изделий повышенной плотности.

5. Исходя из экспериментально установленных зависимостей между механическими и геометрическими свойствами вафельных листов проверена математическая модель структуры, позволяющая теоретически оценить параметры микроструктуры (диаметр частиц твердой фазы, число контактирующих частиц, средною силу контакта между ними). Доказано, что варьированием их значений возможно повлиять на механические свойства продукта и тем самым осуществлять управление их

качеством.

6. Выявлено, что для вафельных листов однородность является объективным показателем качества и наряду с показателем текстуры мучных кондитерских изделий - плотностью дает дополнительную о ней информации.

7. Проведенные исследования позволили установить максимальное количество белковых добавок в рецептуре вафельных листов,выявить способ их введения в тесто, обосновать технологические параметры производства. Оптимальные структурно-механические свойства полуфабрикатов и готовых изделий с сухой пахтой в качестве заменителя меланжа достигается при замесе теста влажностью 66 % на эмульсиях. При их производстве сухая пахта перемешивается с водой,солью, содой, затем вводится растительное масло. Эмульгирование смеси проводится в течение 3 минут под давлением З'МПа, При замесе теста на эмульсиях используется давление 0,15 МПа, продолжительность замеса ЭО с.

8. На основании результатов исследований разработана технологическая инструкция по производству вафельных стаканчиков с сухими веществами молока. По новому способу контроля качества вафельч ньгх листов разработан прибор. Разработанный метод контроля внедрен в Австрии, а также на предприятиях Литвы (г.Каунаса и г.Клайпеды). Экономический эффект от внедрения научных разработок в Литовской Республике и за рубежом составил около 250 тыс.руб.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Поцюте Л.,(Башинскене Л.,).Олеццрайте 0. Выбор оптимальных технологических параметровлри производстве вафельных листов с заменителем меланжа. - Материалы ХХХП студенческой научно-технической конференции вузов Прибалтийских республик, БССР и МССР, Рига, 1990, с. 78.

2. Юодейкене Г., Башинскене Л. Исследования текстуры листовых вафель для мороженого. - Научные труды Лит.филиала ВНИИЛСа, № 24,

1990, с. 35-39.

3. Юодейкене Г.," Башинскене Л. Экспрессная оценка качества вафельных листов. - Пищевая промышленность, № 6, 1991, с. 68-63.

4. Юодейкене Г., Башинскене Л., Пятраускас А. Возможности экспрессной оценки качества цафельных листов. - Материалы конференции "Теоретические и практические аспекты применения методов инженерной механики' с целью совершенствования и интенсификации технологических процессов пищевых производств", Москва, 1990,

с. 130.

5. Юодейкене Г., Ланкин Я., Поцюте Л. (Башинскене Л.) "üio-соб производства вафельных листов", Авт.свид. !.' 1560074, 1907.

6. Юодейкене Г., Прашкявичюс Г., Поцюте Л. (Башинскене Л.). Возможности сочетания сырья растительного происхождения и животного при производстве мучных кондитерских сред. - Материалы конференции "Разработка процессов получения комбинированных продуктов питания", Москва, 1988, с. 65-66.

7. Юодейкене Г., Пятраускас А., Поцюте Л. (Башинскене Л.). "Оюсоб контроля качества вафельных листов", Авт.свид. !? 1552099, 1988.

8. Юодейкене Г., Пятраускас А., Поцюте Л. (Башинскене Л.). Определение качества вафельных листов ультразвуком. - Достижения науки и техники, № 3, 1989, с. 48-49.

9. Юодейкене Г., Суджене С., Поцюте Л. (Башинскене Л.). Исследование возможностей применения пахты для производства вафельных листов. - Материалы конференции "Развитие технических наук в республике, пути и способы использования их результатов", Вилыгас, 1987, с.Л7.

10. Juodeikieni 0., BaSinskieni L., Mohr. В., Riedl 0._ Strukture analysis of wafer sheets. ICC 1991 Symposium. Cereal Based Foodsi New Developments. Fraque, Czechoslovakia 11991), lü.

11. Juodeikiené 0., BaSinskiené L., Praákeviciua 0. Kietn poringu railtinéo konditerijos gaminiil tekatUros tyriraas akustiniu bOdu. - Respublikinés konfereneijos organinin rnedíiagu chemijos ir teohnologijos klausimais ekirtos akaderaiko A. Puréno HO-niomn ginimo netinárns pazymáti, medaiaga, Kaunas, 1991, 136.

12. Juodeikiené 0., Petrauskas A., Pociuté L. iBoainokienó L.). Akustinio método talkymas poringu maistinin struktOru tyrimui. Respublikiné konferencija "Teohnikos mokslq pasiekimai respublikoje ir J4 rezultatii diegimas". Sekcija "Ultragarsiniai matavimai bei diagnoatika technikoje ir medioinoje". Kaunas, 1989, 15-16.

13« Juodeikienû G., Pocluté L. (BaBinskiené L). The influence of the technological parameters .on the Theological charakterietics of the intermediate products used in the production of wafer sheste ICC 1989 Symposium. Wheat end - use properties. Helsinki', Finland (1989), 43-49.

14. Juodeikiené 0., Pociuté h., (BaSinskienè L. ), Mickus V. Technologiniij parametril parinkimae gerinant vafliu lapu strukttl-rq. - KPI konferenciJos darbai, Kaunas, 19B9, 55.

Подписано к печати 24.06.93.

Формат 60x84 I/I6.Усл.печ. листы 1,5. Тираж 100

Заказ

Отпечатано на ротопринте КТУ, Каунас, ул.Донелайчио, д. 73