автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Регулирование структурно-механических свойств хлебного теста для повышения эффективности производства

РГ6 ол 1 1 НОЯ 1325

На правах рукописи

ПОНОМАРЕВА ЕЛЕНА ИВАНОВНА

РЕГУЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРНО -МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ХЛЕБНОГО ТЕСТА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 05.18.01 "ТЕХНОЛОГИЯ ХЛЕБОПЕКАРНЫХ, МАКАРОННЫХ И КОНДИТЕРСКИХ ПРОДУКТОВ"

АВТОРЕФЕРАТ

ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК

ВОРОНЕЖ - 1996

• Работа выполнена в Воронежской государственной технологической академии

НАУЧНЫЕ РУКОВОДИТЕЛИ: - доктор технических наук,

профессор Зубченко A.B.,

- кандидат технических наук, доцент Санина Т.В.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: - заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор, академик Зимон А.Д.;

- доктор технических наук, профессор Черных В.Я.

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: - АО "Воронежхлебпром"

- Защита состоится "15" ноября 1996 г. в 1400 на заседании диссертационного совета К 063.90.01 в Воронежской государственной технологической академии по адресу: 394000, г. Воронеж, проспект Революции, 19

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежской государственной технологической академии

Автореферат разослан " " ОСУ^^ £¿>¿1 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кадидат технических наук

Крылова В.Б.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Анализ современного состояния проблемы регулирования структурно - механических свойств хлебных полуфабрикатов показал необходимость комплексного глубокого и всестороннего изучения реологических и адгезионных свойств хлебного теста, как важных и значимых при производстве хлеба.

В технологии хлебопечения адгезия теста снижает срок эксплуатации антнадгезноииых покрытий хлебопекарных форм. Предлагаемый отечественной промышленностью лак СКТИ недолговечен. На сегодняшний день существуют несколько вариантов покрытий на основе фторопластов, отличающихся свойствами, составом и требующих корректировки режимов нанесения покрытий. Адгезионный контакт теста с поверхностью зависит от различных факторов. Существенное влияние оказывают свойства и сорт муки, способ, технологические особенности приготовления теста и свойства материала, контактирующего с ним.

Рациональный подбор ангиадгезпопного покрытия, которое позволит избежать потерн сырья и повысить эффективность производства, а также оптимизация рецептуры теста являются важными направлениями п регулировании структурно - механических, свойств теста. Оценивая работоспособность поверхностей, контактирующих с тестом, необходимо учитывать динамику процесса изменения структурно - механических свойств полуфабриката при брожении. Кроме того, для выбора оптимальных условий тестопрнготовления важным являются результаты исследований взаимосвязи адгезионной прочности с реологическими параметрами.

Цель и задачи исследований . Цель работы - разработка способов регулирования структурно - механических свойств теста для снижения адгезии и увеличения срока эксплуатации антиадгезионных покрытий. Исследования посвящены изучению влияния рецептурно - технологиче-

ских факторов на реологические и адгезионные свойства теста из смеси ржаной н пшеничной муки и разных сортов пшеничной. В задачи исследований входило: теоретическое обоснование и математическое описание технологических факторов, влияющих на вязкость теста; изучение влияния рецептурно - технологических факторов на реологические и адгезионные свойства теста из смеси ржаной и пшеничной муки и разных сортов пшеничной; -исследование энергетических, физико - механических характеристик антиадгезионных фторопластовых покрытий и выбор наиболее эффективных; разработка на основе исследований способа нанесения фторопластовой суспензии на внутренние поверхности хлебопекарных форм; разработка мероприятий, повышающих долговечность покрытий, увеличивающих срок их эксплуатации.

Научная новизна. Проведена сравнительная оценка качества антиадгезионных фторопластовых покрытий Ф - 4МД, Ф - 4Д, ФК - 2, "Самата" по важнейшим показателям: долговечности, энергетическим свойствам, термостойкости, температуре потери прочности, антиадгезионным характеристикам. Исследованы вышеперечисленные свойства и микроструктура пленки в зависимости от ее толщины. Рекомендовано эффективное покрытие Ф - 4МД с толщиной слоя 1 б мкм. Разработан способ нанесения фторопластовой суспензии на внутренние поверхности хлебопекарных форм (Патент РФ № 2025977).

Впервые получено математическое описание влияния технологических факторов приготовления теста на его реологические свойства. Разработана математическая модель изменения эффективной вязкости в зависимости от температуры и влажности полуфабриката, скорости деформирования, энергии активации и продолжительности брожения.

Практическая ценность работы .Разработан способ нанесения фторопластовой суспензии на внутренние поверхности хлебопекарных форм, по которому получен патент РФ № 2025977. Разработана и утверждена АО "Воронежский ремонтно - монтажный завод" и АО "Воронежхлебпром"

технологическая инструкция по нанесению покрытия. Элементы разработанной технологии внедрены на Воронежском ремонтно - монтажном заводе. Проведены производственные испытания хлебопекарных форм, покрытых фторопластом, на хлебозаводах № 1, 6, 7 г. Воронежа.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на XXXII, XXXIII, XXXIV ( Воронеж, 1993 - 1994 г.) научных внутривузов-ских отчетных конференциях, научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов ( Воронеж, 1995 г.); Международной конференции "Современное хлебопекарное производство и перспективы его развития" ( Москва, 1995 г.); IV Международном симпозиуме "Экология человека: пищевые технологии и продукты" ( Москва - Видное, 1995 г.); Российском молодежном научном симпозиуме "Молодежь и проблемы информационного и экологического мониторинга" ( Воронеж, 1996 г.); 10 - й Международной конференции "Математические методы в химии и химической технологии" (Тула, 1996 г.).

Результаты научных исследований, представленные на конкурс молодых ученых Воронежской области по итогам 1995 г., отмечены дипломом лауреата и 1 премией. J

Публикации .По материалам диссертации опубликовано 5 статей, 12 тезисов докладов, получен 1 патент РФ.

Структура и объем диссертации . Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы из 180 наименований, приложений. Работа изложена на 130 листах машинописного текста, включает 25 таблш? и 49 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе проанализированы теоретические и экспериментальные работы по изучению структурно - механических свойств хлебного

теста. Анализ литературы показал, что улучшать реологические свойства полуфабрикатов можно технологическими приемами. Для снижения адгезии теста целесообразно использовать антиадгезионные покрытия на основе политетрафторэтилена. Однако до настоящего времени не проведена сравнительная оценка качества фторопластовых покрытий, предлагаемых химической промышленностью. Исследования работоспособности контактирующих с тестом поверхностей целесообразно проводить с учетом изменения структурно - механических свойств хлебных полуфабрикатов.

Во второй главе дано описание объектов и методов исследования и обработки полученных результатов. В исследованиях использовали 6 проб пшеничной муки первого сорта, 3 пробы второго сорта, 3 пробы муки сорта "Подольский", 3 пробы муки ржаной обдирной со средними хлебопекарными свойствами. Дрожжи прессованные, соль, сахар, молочная сыворотка отвечали требованиям нормативно - технической документации. Качество сырья оценивали по методам, предусмотренным государственными стандартами, а также по методикам, описанным в отдельных руководствах.

В соответствии с задачами исследования проводили выпечки хлеба в лабораторных условиях. Тесто готовили в зависимости от цели исследования: ржано - пшеничное с применением жидкой закваски с заваркой; пшеничное - безопарным способом, опарными: на густой большой, густой, жидкой, жидкой с внесением части соли; ускоренными способами - с молочной сывороткой , с охлаждением массы теста, по интенсивной "холодной" технологии.

Свойства полуфабриката анализировали по общепринятым показателям. Реологические характеристики теста в процессе брожения и расстой-кн исследовали на приборе "Реотест - 2". Адгезионную прочность теста (Ро) при отрыве измеряли на лабораторной установке (адгезиометре). Принцип действия прибора основан на отрыве гладкого диска, покрытого исследуемым материалом площадью 10 см2 от металлической поверхности подвижного столика установки при наличии между ними слоя теста. При

сдвиге адгезионную прочность (Рс) определяли с помощью динамометра.

Хлеб анализировали по фнзико - химическим и органолептическим показателям, предусмотренным ГОСТами. Общую, пластическую и упругую деформацию мякиша ( ДН0ещ, АН гп, ДНупр) определяли на автоматизированном пенетрометре АП 4/2.

Исследовали антиадгезионные покрытия из фторопласта Ф - 4 МД, Ф - 4 Д, ФК - 2, "Самата" и лака СКТН на стальной и алюминиевой основе. Долговечность покрытий определяли экспресс - методом, заключавшимся в циклическом нагревании до 250 °С и последующем резком охлаждении подложки. Энергетические свойства характеризовали величиной работы адгезии "\Уа ( мДж/ м2) о контакте с водой. Термостабнльиость полимеров определяли методом дифференциально - термического анализа на дериватографе ОД - 102. Микроскопический анализ покрытий проводили на микроскопе МИН - 8 и растровом электронном микроскопе ЕМ -100СХ.

Обработка опытных экспериментальных данных осуществлялась по ■ программе "ЯЕОКЕ" па ПЭВМ. Получены математические модели структурно - механических свойств полуфабрикатов, хлеба в зависимости от дозировки пшеничной муки, сахара и влажности ржано - пшеничного теста. На основании регрессионных уравнений была поставлена задача квадратичной многокритериальной оптимизации с линейными ограничениями, для этого применяли стандартную процедуру симплексного метода.

Для оценки степени взаимного влияния исследуемых параметров применяли метод моментов. Расчет авто- п взатшкорреляциониых функции проводили по разработанной совместно с кафедрой математического моделирования технологических систем ВГТА программе "ОРТ1М ХЬ".

Для оценки значимости различия между способами тестоприготов-лення был применен метод дисперсионного анализа.

В третьей глаое приведены результаты экспериментальных исследовании качества изучаемых покрытий с целью выбора эффективного поли-

мерного материала.

Результаты определения долговечности покрытий в зависимости от циклов испытания и толщины пленки ( табл. 1) показали, что самым нестойким оказался лак СКТН, наиболее прочной была поверхность из Ф - 4МД с толщиной пленки 16 мкм на алюминиевой основе, с которой после 400 циклов не произошло никаких изменений.

Таблица 1

Влияние продолжительности испытания на

долговечность покрытия

Вид покрытия Толщина плёнки, мкм Долговечность покрытий

Число циклов испытания до разрушения Оценка состояния поверхности

Алюминиевая основа

Ф - 4МД 16 .400 Не разрушено

Ф - 4МД 32 400 Появление трещин

Ф-4МД 48 400 То же

Ф-4Д 16 390

ФК-2 16 370 Частичное отслаива-

ние .

"Самата" 16 390 Появление трещин

Лак СКТН 16 150 Частичное отслаива-

ние '

Стальная основа

Ф-4МД 16 400 Появление трещин

Ф-4МД .32 390 То же

Ф-4МД 48 39,0 » <

Ф-4Д 16 375

ФК-2 16 350 Частичное отслаива-

ние

"Самата" 16 . 380 Появление трещин

Лак СКТН 16 150 Частичное отслаива-

ние

Проведено исследование термосгабильносги полимеров. Результаты ДТа показали, что экзотермические эффекты в сравниваемых видах фторопластов до 380 °С не наблюдались (рис. 1).

«г

Рис. 1. Дифференциальные тврмограшы и кривые изменения массы.

Развитие деструктивных и термоокислительных процессов в исследуемых образцах, заметные потери в массе начинались при различных температурах: у Ф - 4Д - при 390 °С; у "Саматы" - при 375 °С; у ФК - 2 - при 360 "С. Самым термостабнльным был фторопласт марки Ф - 4МД, температура термодеструкции которого - 430 °С. Изучали качество покрытий в зависимости от толщины пленки. Установлено, что с увеличением толщины от 16 до 48 мкм температура потери прочности уменьшалась с 350 до 190 °С. Исследование микроструктуры покрытий разной толщины показало, что увеличение толщины пленки сопровождалось ростом бесструктурных фракций и вызвало понижение прочности систем. Это явилось основной причиной резкого нарастания напряжений в покрытиях, ухудшения теплофизических характеристик, снижения прочности пленок.

Для оценки антиадгезионных свойств изучаемых поверхностей исследовали адгезионную прочность ( Ро) теста из пшеничной муки при про-

должительности контакта 1 мин и давлении контактирования 4,9 кПа. Наименьшей адгезионной прочностью характеризовалось тесто к покрытию Ф - 4 МД с толщиной пленки 16 мкм. Наибольшей адгезией обладало тесто со сталью и алюминием без напыления.

Четвертая глава . Долговечность антиадгезионных покрытий зависит не только от вида, свойств полимера, толщины его пленки, но и непосредственно от структурно - механических свойств контактирующего вещества. Глава посвящена разработке технологических рекомендаций по улучшению реологических, адгезионных свойств полуфабрикатов и качества хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки. В процессе брожения и расстойки определяли следующие показатели: газообразование, титруемую кислотность, эффективную вязкость и адгезионную прочность теста.

Для определения взаимного влияния вышеперечисленных параметров .были рассчитаны авто- и взаимокорреляционные функции по методу моментов с помощью программы "ОРТ1М ХЬ". На рис. 2 изображены взаимокорреляционные функции вязкости и газообразования для ржано -пшеничного теста с разными сортами пшеничной муки.

1 I

1

-2

-4

ч\ 3

Г4^ е V \ 3 А" я /150

у Г ■ -

Рис.2. Взаимокорреляционныв функции аффективной вязкости и газообразования в процессе брожения для теста из смеси ржаной и пшеничной муки: 1 - первого сорта; 2 - "Подольского'; 3 - второго сорта

Форма графиков свидетельствует о наличии периодической составляющей в исследуемых параметрах: Колебания взаимокорреляционной кривой для теста с добавлением муки I сорта меньше, чем для теста со II сортом . Причина тому - ухудшение реологических свойств полуфабрикатов с увеличением выхода муки.

Изучали влияние 30 - 60 % пшеничной муки к ржаной обдирной на структурно - механические свойства ржано - пшеничного теста и качество хлеба. Максимальное значение вязкости соответствовало тесту с 60 % пшеничной муки, минимальное - с 30 %. Влияние дозировки пшеничной муки на качество хлеба представлено в табл. 2.

Таблица 2

Влияние дозировки пшеничной муки на качество хлеба

Показатели качества Пробы с содержанием пшеничной муки первого сорта,%

30 40 50 60

Влажность, % 47,4 47,5 47,3 47,2

Кислотность, град. 8,0 7,8 7,6 7,5

Пористость, % 59 60 62 62

Удельный объём, 180 209 227 229

см3/100г

Структурно-

механические

свойства, ед.пр.

Д Нобщ 36 39 55 54

ДНпл 29 31 41 . 40

Д Н упр 7 8 14 14

Относительная плас-

тичность,

ДН„лОТ11, % 81 79 75 74

Внешний вид Соответствующий хлебной форме, в которой

производилась выпечка

Состояние мякиша Менее элас- Эластичный Эластичный Более элас-

тичный тичный

Вкус и аромат Свойствен- Свойствен- Свойствен- Свойствен-

ный ржа- ный ржано- ный ржано- ный пше-

ному хлебу пшенично- пшенично- ничному

му хлебу му хлебу хлебу

Балльная оценка,% 65 65 . •75 72

Максимальный удельный объем, наилучшую пористость имел хлеб с 50 и 60 % пшеничной муки. Наихудшими структурно - механическими характеристиками обладало изделие с долей пшеничной муки 30 %.

С повышением содержания пшеничной муки эффективная вязкость теста росла, при этом увеличивались объем, пористость хлеба, мякиш ста. новился более мягким, но при этом терялся специфический вкус и аромат ржано - пшеничного хлеба.

Определение оптимальных вязкостных, адгезионных свойств теста важно до я увеличения долговечности покрытия без ухудшения качества изделия. Изучали влияние дозировки 30 - 70 % пшеничной муки (Х|)Л ■ 5 % сахара (хг) и 46 - 50 % влажности (х,) на вязкость (у,) и общую деформацию сжатия мякиша хлеба (у2). Для исследования применяли математические методы планирования эксперимента.

В результате статистической обработки экспериментальных данных с учетом значимости коэффициентов получили уравнения регрессии: у, = 1306 - 359,5x1 - 400,25x2 - 132,25 Хз + 145,8 х, Хг - 105ХгХ, +

(1)

+72,75Х,Хз + 268,9Х? - 160,8Х^ 167,5x3

у2 = 80,12+47х1н-10,1хг + 619х,г2)63х1х2-3,1х2х] + 3,1х|х,+ ■ .+2,3*4 0,96x5 + 3,2x5 .

Методом квадратичной многокритериальной оптимизации, используя стандартную процедуру симплексного метода, были получены, подтвержденные экспериментально, значения Х1= 52 %; Хз= 46,5 %; Хз = 2,8 %, при которых тесто и хлеб имели наилучшие структурно - механические характеристики и качество. "

Для наиболее полной характеристики адгезионных свойств теста при разделке и рассгойке были определены адгезионная прочность при отрыве и сдвиге в зависимости от влажности полуфабриката, а также рассчитан коэффициент трения для ржано - пшеничного теста в зависимости от дав-

ления контактирования.

С увеличением влажности теста от 44,5 до 46,5 % адгезионная прочность росла при отрыве и сдвиге. Характер отрыва и сдвига - адгезионный. При дальнейшем увеличении влажности теста до 48,0 % Ро и Р0 уменьшались. При этом во всех случаях при влажности теста 46,5 - 48,0 % наблюдался когезионный отрыв (рис. 3).

19,0

кПа

17,5

16,0

' 1

Рс; Ро 14'5

13,0

11,5

10,0

44 . 45 46 47 % 48

Мт —>

Рис. 3. Зависимость адгезионной прочности при сдвиге и отрыва от влажности теста из смеси ржаной и пшеничной муки: 1 - сорта "Подольский"; 2 - первого сорта

Пятая глава по'священа разработке технологических рекомендаций для улучшения структурно - механических и адгезионных свойств пшеничных полуфабрикатов.

Важным фактором, влияющим на изменение поверхностных и объемных свойств теста, является способ его приготовления. С целью его вы-

бора, обеспечивающего оптимальные структурно - механические свойства полуфабриката из муки сорта "Подольский", проводили сравнительный анализ качества хлеба, приготовленного двустадийными способами: на большой густой опаре ( 70 % муки от общего количества, \Уо = 45,0 %) (вариант 1); густой ( 55 % муки от общего количества, \¥о = 45,0 % ) (вариант 2); жидкой ( 30 % муки от общего количества, \Уо = 70,0 %) ( вариант 3); жидкой с солью ( 50 % муки от общего количества, \\'о = 60,0 %) ( вариант 4); ускоренными способами - с молочной сывороткой ( вариант 6); с охлаждением массы ( вариант 7); по интенсивной "холодной " технологии (вариант 8).

Исследовали титруемую кислотность, скорость газообразования, эффективную вязкость и адгезионную прочность в тестовых заготовках, приготовленных изучаемыми способами.

Было установлено, что способы тестоприготовления влияют на начальные свойства полуфабриката. В процессе созревания теста разница нивелирует, но проведенный дисперсионный анализ показал преимущества способа на жидкой опаре с солью и ускоренной "холодной" технологии.

Изучали влияние широкого диапазона температуры ( 30 - 70 °С), в который входит область тестоприготовления, расстойки и начальной стадии выпечки, на вязкость и энергию активации тестовой заготовки. Значение вязкости по мере повышения температуры плавно снижалось, достигая минимума около 60 °С. Уменьшение вязкости теста до 40 °С объясняется протеолизом белков, ростом активности я мило- и протеолнтических ферментов, гидролитическим расщеплением крахмала. От 40 до 60 °С вязкость продолжала снижаться. В этом интервале температур начинаются процессы денатурации белков с возможным освобождением ими иммобилизованного растворителя - воды.

' Дальнейшее нагревание до 70 °С вызывало заметное увеличение вязкости и консистенции тестовой заготовки, вследствие коагуляции белков, набухания крахмальных зёрен, клейстеризации крахмала.

По экспериментальным данным рассчитывали энергию активации вязкого течения (рис. 4). .

75

¡Лис/моль 65

55 45

I

35

о

-35 -45 -65

Рис. 4. Зависимость энергии активации от температуры тестовой заготовки

30 40 60 60 "с 70

При 40 - 50 °С переход макромолекул из одного слоя в другой не очень затруднен. Энергия активации (II) находится в пределах 35 кДж/ моль. Во втором интервале (50 - 60 °С) значение названного параметра растет - 75 кДж/ моль. Относительно высокие значения и свидетельствуют о развитой структуре в тестовой заготовке. При 60 - 70 °С происходило изменение знака энергии активации ( - 45 кДж/моль). Эта "величина характерна для квазитвердых тел, что подтверждает переход теста из псевдопластического в принципиально новое - квазитвердое.

Коллоидные и биохимические процессы, протекающие в тесте, а следовательно, и структурно - механические свойства полуфабриката зависят от концентрации свободных ионов водорода, окислителей и восстановителей, накапливаемых в процессе брожения. Поэтому исследовали вязкость геста разной влажности (43 - 46 %) в совокупности с биохимическим пока-

эателем ), который определялся путем анализа изменения величин рН и окислительно - восстановительного Потенциала. Максимальное значение % при созревании теста соответствовало оптимальной эффективной вязкости, наилучшему качеству выпекаемого хлеба.

Для описания течения пищевых масс широко используется степенной закон Оствальда - де - Виля:

п

У

а _

«То

(3)

где а • касательное напряжение сдвига, Па;

у - скорость сдвига, с-'; п - индекс течения;

а0. ' - константы, соответствующие конкретным условиям про-Уо

ведения эксперимента. Эффективная вязкость псевдопластических жидкостей определяется выражением:

Л =

О о

У,

п-1 п-1

X. X

У« То

(4)

Френкелем было установлено, что вязкость жидкости зависит от температуры по уравнению:

л — Ло" ехр[и / КТ] , (5)

где И. - газовая постоянная, Дж- моль-1 -К1;

. Т - абсолютная температура,. К. Существующие модели имеют простой математический вид и дают достаточно хорошее приближение при практических использованиях, од-

нако, они носят общий характер и узкоприменимы. Так как вязкость теста зависит от его температуры, влажности, продолжительности брожения и скорости сдвига, нами была поставлена задача - установить математическую зависимость изменения вязкости от вышеперечисленных факторов одновременно.

Для получения формулы, объединяющей уравнения (3) и (5), применили теорию вероятностей и понятие условия вероятности.

"П = Ао" По

п-1

•ехр(ШКТ),

(6)

где А0 - константа, определяемая из эксперимента и имеющая размерность, обратную вязкости. Учитывая уравнение (6), сделали предположение, что фактор (п-1) линейным образом зависит от температуры (I), продолжительности брожения (тер) и влажности (\У) теста. В результате этого уравнение имеет вид:

Л = АоЛое*Р(и/кт)

То

(7)

где (п—1)с - безразмерный параметр, имеющий смысл составляющей части индекса течения, независящий от 1,ТбР и определяемый при помощи спрямления экспериментальных зависимостей; к( - константа, являющаяся тангенсом угла наклона прямых в координатах " 1пг| - 1пу " при различных значениях температуры и зафиксированных то,, и \У; кг -тоже самое, но при различных значениях тбр ; кз - при разных значениях \У и зафиксированных соот-

ветствующих других двух параметрах.

Исходя из теоретических предпосылок, изучали реологические свойства теста из муки первого сорта. Пробы влажностью 43 - 46,5 % готовили безопарным способом. Исследования проводили на приборе "Реотест - 2" при следующих параметрах: скорость сдвига 0,3 - 3,0 с-1 ; температура .теста изменялась в интервале 22 - 34 °С, продолжительность брожения до 4 ч.

По полученным экспериментальным данным построили кривые течения, из которых было видно, что с увеличением температуры теста и скорости сдвига вязкость полуфабриката уменьшалась (рис. 5).

Для изучения температурной

заоо

Па-с 3400

зооо

2500

| 2200 П

1800

1400

1000

600 200

0,3 1,0 1,8 с-'3,0 i

Рис. S. Изменение вязкости терта

разной температуры (1 - 22 "С-2-25"С; 3-2S "С; 4-31 "С; 5-34 °С) от скорости сдвига

зависимости индекса течения п построили кривые зависимости "Inri -

U

RT

от In у", координата точки пере-

сечения которых была ' = 6,36, с-'.

У о

U у

Перестроив 1пг| - от — (рис. 6), То

получили серию прямых, пересекающихся в одной точке, тангенс угла наклона которых дал параметр (п-1) (рис. 7), зависящий от температуры теста:

(n- 1) = -1,32 + 0,016t (8)

Аналогично был получен индекс течения в зависимости от влажности и продолжительности брожения теста:

-2,95 -2,36 -1,85 -1,26 -0,75 1 nfjr/Y0)-*

Рис. 6. Зависимость In ц-U/RT от I n (у/yo) Твмпзратура теста, °C : 1-22;

2-25;

3-28;

4-31;

5-34

Рис. 7. Изменение параметра индекса течения (п-1) в зависимости от температуры теста

(п-|) = -1ГИ4-пт^_п^ч-П1^ + л14(\У-45,6) , (9)

рую обозначили по = 0,04.

Из анализа показателя степени (л-1) в формуле (10) следовало, что вместо показателей 0,016; 0,1 и 0,14, имеющих размерности.соответственно обратная температура /0,016/, обратное время брожения /0,1/ и обратная влажность теста /0,14/, удобнее ввести величины обратные этим множителям, но имеющие прямые размерности температуры, времени брожения и влажности, эти параметры будут иметь вид:

Таким образом, уравнение (7) имеет следующий вид:

-I, «4+0,016(1-17,5)+0,1х6р+О,14(УУ-45,6)

(10)

где (п-1) = -1,04.

Отсюда нашли постоянную составляющую индекса течения п, кото

(И)

(12)

(13)'

С учетом (11), (12), (13) уравнение (7) приобрело вид:

-1,04+'

I - 17.5 . р У - 45.6

---

62,5 10 7,1

(И)

Таким образом, получено уравнение, учитывающее влияние темпе-

ратуры, влажности, продолжительности брожения теста, скорости деформации на вязкость полуфабриката.

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что долговечность покрытий можно продлить, увеличивая эффективную вязкость, снижая адгезионную прочность и коэффициент трения теста, путем оптимизации рецептуры, выбора Способа теегопри-готовления и условий контакта.

2. Проведен сравнительный анализ качества пяти антиадгёзионных покрытий на разной основе по физико - механическим показателям : долговечности, энергетическим свойствам, термостойкости, температуре потери прочности и адгезии. Исследовано влияние толщины пленки покрытия Ф - 4.МД на ее микроструктуру и свойства. Определено наиболее стойкое покрытие - Ф - 4 МД с толщиной 16 мкм на алюминиевой основе, выдержавшее 400 циклов испытания. Наименее долговечным оказался лак СКТН, который разрушился после 150 циклов испытания.

3. Установлено, что увеличение толщины плёнки покрытия с 16 до 48 мкм снижает температуру потери прочности в 1,5 раза, влияет на микроструктуру пленки. В результате увеличивается доля бесструктурных учаспсов, растёт внутреннее напряжение в слоях, ухудшаются антиадгезионные свойства поверхности.

4. Исследовано влияние дозировки 30 - 70 % пшеничной муки ( XI), 1 - 5 % сахара (хз)> 46 - 50 "¿о влажности (хг) ржано - пшеничного теста на его объёмные характеристики и качество хлеба. Получены регрессионные модели изменения эффективной вязкости теста и общей деформации сжатия мякиша хлеба в зависимости от исследуемых факторов. Рассчитаны оптимальные значения: Х1 = 52%, хг = 46,5 %, хз= 2,8 %.

5. Установлена тесная взаимосвязь расчетом авто- и взаимокорреляционных функций методом моментов между изменением структурно - механи-

ческих свойств и кислотоыакоплением, газообразованием, биотехнологическими характеристиками теста.

6. Определена адгезионная прочность ржано - пшеничного теста при отрыве и сдвиге в зависимости от влажности полуфабриката. Показано , что . значение адгезионной прочности при сдвиге меньше, чем при отрыве. Рассчитай коэффициент трения теста из смеси ржаной и пшеничной муки в зависимости от давления контактирования.

7: Исследовано влияние температуры в интервале 40 - 70 °С на вязкость тестовой заготовки. Расчётом энергии активации вязкого течения под-■ тверждён переход теста при температуре 60 °С из псевдопластического - в квазитвердое.

8. Получена математическая модель вязкости теста, объединяющая уравнение степенного закона Оствальда - де - Виля и уравнение Френкеля с помощью теории вероятности. Рассчитан индекс течения в зависимости от температуры, влажности и продолжительности брожения полуфабриката.

9. Разработан новый способ нанесения фторопластовой суспензии Ф -. 4МД на внутренние поверхности хлебопекарных форм ( Патент N°

2025977 ). Технологическая инструкция по нанесению утверждена АО "Воронежский ремонтно - монтажный завод" г.Воронежа и АО "Воронежхлебпром". Элементы разработанной технологии внедрены на АО ВРМЗ.-Экономический эффект от внедрения составил 2,6 млн. рублей на 1993 год.

10. Проведена апробация хлебопекарных форм с покрытием Ф - 4МД, подготовленных по разработанному способу, которая подтвердила их преимущество перед лаком С1СТН. Формы с исследуемым покрытием эксплуатировались в 3 раза дольше, чем контрольные.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Санина Т.В., Самойлов В.М., Пономарева Е.И., Акимова Е.А. Анализ процесса приготовления жидкой закваски методами математической статистики // Модернизация существующего и разработка новых видов оборудования для пищевой промышленности: Сб. науч. тр. / Воронеж, тех-нол. ин-т. - Воронеж. - 1991. - Вып.2 - С.171.

2. Санина Т.В., Пономарева Е.И. Логико - математическая модель качества полуфабрикатов хлебопекарного производства // Тез. докл. и сообщ.. XXXII науч. внутривуз. конф. / Воронеж, технол. ин - т, 25 - 27 мая. - Воронеж, 1993. - Т1. - С.50.

3. Санина Т.В., Пономарева Е.И., Шипулина О.И. Моделирование процессов на стадии окончательной расстойки // Тез. докл. и сообщ. XXXII науч. внутривуз. конф. / Воронеж, технол. ин - т, 25 - 27 мая. - Воронеж, 1993.-Т2. - С.44.

4. Санина Т.В., Пономарева Е.И Эффектйвносгь применения изделий с фторопластовым покрытием. Информ. лист. № 169 - 63, Воронеж, 1993, ЦНТИ.

5. Дятлов В.А., Санина Т.В., Пономарева Е.И. Влияние вида материала на адгезионную прочность теста из подольской муки // Материалы XXXIII отчет, науч. конф., Воронеж, техиол. ин -т. Воронеж, 1993. - С.97.

6. Пономарева Е.И., Санина Т.В. Определение энергии активации хлебных полуфабрикатов при брожении // Материалы XXXIII отчет, науч. конф., Воронеж, технол. ин - т. Воронеж, 1993. - С.99. °

7. Санина Т.В., Самойлов В.М., Пономарева Е.И. Выбор оптимальных технологических параметров тестоприготовления // Информ. сб."Научно - технические достижения и передовой опыт в отрасли хлебопродуктов." -М.: ЦНИИТЭИ хлебопродуктов, Вып. 1. - 1994. - С.27 - 30.

8. Санина Т.В., Сербулов Ю.С., Ануфриев В.А., Пономарева Е.И. Динамические характеристики процесса тестоприготовления хлеба столичного //

ческие характеристики процесса тестоприготовления хлеба столичного // Хлебопродукты. - 1994. - Jfe 1. - С.21 - 24.

9. Санина Т.В., Харламов А.П. Пономарева Е.И. Внедрение технологии напыления фторопластовых суспензий на линии по покрытию хлебопекарных форм лаком СКТН // Материалы XXXIV отчет, науч. конф., Воронеж. технол. ин - т. Воронеж, 1994. - С. 139.

Ю.Пономарева Е.И., Санина Т.В. Разработка рекомендаций по переработке муки сорта "Подольская" // Материалы XXXIV отчет, науч. конф., Воронеж, технол. ин - г. Воронеж, 1994. - С. 133.

Н.Зубченко A.B., Санина Т.В., Пономарева Е.И. Сравнительная оценка антиадгезионных покрытий хлебопекарных форм на основе фторопластов // Межд. симп. "Современное хлебопекарное производство и перспективы его развития", Москва, 1995.: Тез. докл. - Москва, 1995. - С.23.

12,Пономарева Е.И., Санина Т.В., Карпенко В.И., Зубченко A.B. Влияние фторопластовых покрытий на адгезионные свойства теста // Изв. вузов. Пищ. технология. - 1995. - № 3 - 4. - С.16 - 18.

13. Санина Т.В., Пономарева Е.И. Моделирование и оптимизация биотех-. нологических параметров приготовления хлеба II Модернизация существующего и разработка новых видов оборудования для пищевой промышленности: Сб. науч. трудов. Вып. 5. - 1995. - С.62.

Н.Пономарева Е.И. Влияние температуры на динамическую вязкость и энергию активации тестовой заготовки // Матер, науч. конфер. молодых ученых, аспирантов и студентов. - Воронеж, 1995. - С. 105.

15. Санина Т.В., Пономарева Е.И., Дятлов В.А. Приготовление хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки повышенной пищевой ценности // IV Междунар. симп. " Экология человека": Пищевые технологии и продукты, г. Москва - Видное; 1995 г.: Тез. докл. - Москва - Видное, 1995. - С. 296 - 298.

16. Пономарева Е.И., Пастухов А.И., Носов O.A. Оптимизация рецептуры теста из смеси ржаной и пшеничной муки // Российский молодежный на-

учный симп. "Молодежь и проблемы информационного и экологического мониторинга", г. Воронеж, 1996.: Материалы докл. - Воронеж, 1996. -С. 151.

17. Пат. 2025977, Россия; МПК А 21 В 3.13 Способ обработки внутренних поверхностей пекарных форм . О.В. Фарберович, Т.В. Санина, А.П. Харламов, Е.И. Пономарева; Воронеж. Гос. технол. акад. - № 5009921/13; За-явл. 02.07.91; Опубл. 10.01.95, Бюл. № 1.

18. Санина Т.В., Сербулов Ю.С., Пономарева Е.И., Кузьмина С.И. Математические методы оценки качества полуфабрикатов // Школа молодых ученых при Межд. конф. "Математические методы в химии и химической технологии", Тула, 1996: Тез. докл. - Тула, 1996,- С.201.