автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.02, диссертация на тему:Совершенствование технологии производства сортовой хлебопекарной муки из ржано-пшеничных смесей

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПИЩЕВЫХ

ПРОИЗВОДСТВ

На правах рукописи УДК 664.641.12/14.016.8 (043.3)

Петрова Екатерина Викторовна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА СОРТОВОЙ ХЛЕБОПЕКАРНОЙ МУКИ ИЗ РЖАНО-ПШЕНИЧНЫХ СМЕСЕЙ

Специальность 05.18.02 - «Технология зерновых, бобовых, крупяных продуктов и комбикормов»

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель -кандидат технических наук Г.Н. Панкратов

Москва 1999

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Введение 5

Глава 1. Состояние вопроса 10

1.1. Технологические свойства и биохимические особенности зерна

ржи и пшеницы 10

1.2. Управление технологическими свойствами зерна на зерноперера-батывающих предприятиях 20

1.2.1. Смешивание - основной способ управления свойствами зерна 21

1.2.2. Гидротермическая обработка - метод повышения технологических достоинств зерна при подготовке его

к помолу 23

1.3. Производство хлебопекарной муки из ржано-пшеничных смесей 30

1.4. Ассортимент и хлебопекарные достоинства муки 39

1.4.1. Особенности ржаной и пшеничной муки 39

1.4.2. Ржано-пшеничная мука 45

1.5. Инфракрасная спектроскопия - современный инструментальный метод анализа пищевых продуктов 48

1.5.1. Основы спектроскопии ближней инфракрасной области 48

1.5.2. Инфракрасные анализаторы 51

1.5.3.Использование ИК-спектроскопии в количественных анализах 52

Заключение 56

Глава 2. Материалы и методы исследования 60

2.1. Материалы исследования 60

2.2. Технический и химический анализ зерна и муки 60

2.3. Оценка геометрических характеристик зерна 61

2.4. Приготовление экстрактов амилазного комплекса зерна 62

2.5. Методика расчета помольных смесей по показателю

числа падения 63

2.6. Тепловой эффект увлажнения зерна 64

2.7. Лабораторные помолы и оценка их эффективности 65

2.8. Определение состава ржано-пшеничной муки из зерносмесей методом инфракрасной спектроскопии 71

2.9. Оценка хлебопекарных свойств муки 73 Глава 3. Экспериментальная часть 76

3.1. Формирование помольных смесей 76

3.1.1. Влияние подсортировки проросших зерен на качество помольных смесей 77

3.1.2. Модернизация метода определения числа падения 91

3.1.2.1. Выбор навески субстрата и количества ферментного препарата 93

3.1.2.2. Процесс гидролиза крахмала амилазами зерна сортовых и рядовых образцов 96

3.1.2.3. Влияние активности амилаз на хлебопекарные свойства зерна 99

3.1.3. Метод расчета оптимальных помольных смесей по показателю числа падения - 103

3.2. Подготовка ржано-пшеничных смесей к помолу 109

3.2.1. Влияние показателей качества зерна на режимы кондиционирования 109

3.2.2. Кинетика процессов увлажнения и отволаживания зерна 112

3.2.3. Выбор рациональных режимов холодного кондиционирования для ржано-пшеничных смесей 115

3.3. Размол ржано-пшеничных смесей в муку 128

3.3.1. Влияние подсортировки проросших зерен на мукомольные свойства ржано-пшеничных смесей и качество вырабатываемой муки 128

3.3.2. Влияние режимов кондиционирования на мукомольные свойства ржано-пшеничных смесей и качество вырабатываемой муки 140

3.3.2.1. Формирование сортовой ржано-пшеничной муки из зерносмесей по процентному составу компонентов 146

3.4. Хлебопекарные свойства сортовой ржано-пшеничной муки из зерносмесей 152

3.4.1. Влияние подсортировки проросших зерен на хлебопекарные свойства сортовой ржано-пшеничной муки из зерносмесей 153

3.4.2. Оценка качества хлеба из сортовой ржано-пшеничной муки, приготовленного на густой ржано-пшеничной закваске 161

Глава 4. Производственная проверка результатов исследований 168

4.1. Методика расчета помольных смесей по показателю

числа падения 168

4.2. Выработка сортовой ржано-пшеничной муки №1

из зерносмеси 169

4.3. Производство хлеба Деревенского из сортовой ржано-пшеничной муки 172

Выводы и рекомендации 178

Список литературы 181

Приложения

ВВЕДЕНИЕ

Хлебу и хлебобулочным изделиям принадлежит исключительное место в питании человека, поскольку эти продукты обеспечивают значительную часть физиологической потребности человеческого организма в пищевых веществах и энергии, являясь наиболее доступными. В России традиционно отдается предпочтение ржаным и ржано-пшеничным сортам хлеба, на долю которых в среднем приходится 40% от общего объема потребления хлеГяой продукции, а в некоторых регионах - достигает 60-80%. Высокие вкусовые достоинства и повышенная пищевая ценность ржано-пшеничного хлеба обеспечивают достаточно высокий спрос на эту продукцию и расширенный ее ассортимент.

Обычная технология приготовления ржано-пшеничных сортов хлеба предусматривает раздельную переработку зерна ржи и пшеницы с последующим смешиванием на хлебозаводах ржаной и пшеничной муки перед замесом тсста в соотношении, определяемом рецептурой. Она имеет определенные недостатки и отличается достаточно высокими трудозатратами. Так, выработка ржано-пшеничного хлеба требует производства, доставки и хранения, по крайней мере, двух сортов муки; создает некоторые трудности при составлении гомогенных смесей в условиях небольших производств. Использование муки пшеничной, полученной при многосортном помоле, снижает питательную ценность хлеба по сравнению с хлебом, выработанным из муки односортного помола. Кроме того, сортовые помолы пшеницы отличаются сложностью, значительными энерго- и трудозатратами, а также требуют достаточно высокого качества перерабатываемого зерна.

Одним из основных направлений развития отрасли хлебопродуктов является создание и совершенствование технологий, позволяющих вырабатывать продукцию повышенной питательной и биологической ценности с заданным составом и регулируемыми свойствами, сокращающих затраты на

производство и предусматривающих экономию зерновых ресурсов. Технология производства сортовой хлебопекарной муки путем помола смеси ржи и пшеницы в заданных соотношениях, разработанная в МГУПП совместно с ОАО "Мелькомбинат в Сокольниках", предусматривает реализацию одной из задач данного научного направления.

Предварительное смешивание ржи и пшеницы перед подготовкой зерносмесей к помолу имеет следующие преимущества: значительно упрощается процесс выработки муки, достигается лучшая ее гомогенность; предусматривает возможность рационального использования высококлассной пшеницы; вырабатываемая мука более полноценная по содержанию полезных леществ; получение и использование сортовой муки позволяет снизить трудозатраты на выработку продукции, эффективнее использовать производственные площади, что особенно выгодно для развития малых производств - минимельниц и пекарен малой мощности, которые в настоящее время успешно конкурируют с крупными предприятиями. В связи с указанными преимуществами, исследования по совершенствованию технологии производства сортовой ржано-пшеничной муки из зерносмесей являются актуальными и имеют важное теоретическое и практическое значение.

Свойства и технологии переработки отдельно ржи и пшеницы достаточно подробно изучены. Однако вопрос о том, каким образом проявляются особенности каждой из этих культур при их переработке в смесях, до настоящего времени не исследовался. В связи с этим, в данной работе, кроме исследований отдельных этапов технологического процесса переработки ржано-пшеничных смесей, было уделено внимание проблеме взаимодействия их компонентов.

На мукомольные предприятия поступает зерно с значительным разнообразием природных и технологических свойств, в том числе проросшее. В стан дарте на рожь и пшеницу предусматривается ограничение содержания проросших зерен до 3%. При переработке ржано-пшеничных смесей не оп-

ределено допустимое значение этого показателя. Количество проросших зерен является недостаточно объективным показателем, поскольку не учитывает наличие зерна со скрытой формой прорастания. Поэтому для оценки качества зерна ржи и пшеницы используется показатель автолитической активности - число падения. Учет этого показателя при формировании помольных смесей становится необходимым условием для выработки продукции высокого качества.

Известно, что мука, полученная из проросшего зерна, в некоторых случаях может оказывать положительное влияние на свойства теста и качество хлеба. Подсортировка проросшего зерна при формировании помольных смесей может служить одним из способов регулирования хлебопекарных достоинств вырабатываемой муки. При этом наиболее важным является оптимальное его содержание. В настоящее время рекомендации по рациональному составлению помольных смесей с использованием зерна с высокой автолитической активностью не сформулированы. Также не исследовано влияние вида проросших зерен (рожь, пшеница) на хлебопекарные свойства составляемых смесей. Следует отметить, что при смешивании компонентов различного качества в результате их биохимического взаимодействия наблюдается отход от аддитивности показателя числа падения получаемой смеси. Поэтому возникает необходимость разработки научно обоснованного метода расчета оптимальных помольных смесей, позволяющего рационально использовать зерновое сырье и регулировать хлебопекарные свойства вырабатываемой продукции.

При подготовке помольных смесей к помолу решающим фактором является процесс кондиционирования. В условиях предприятий небольшой производительности и минимельниц компоненты помольных партий вынуждены готовить совместно. До настоящего времени не рассматривался вопрос о том, при каких значениях увлажнения и отволаживания зерносмесь достигает своего технологического оптимума. Поэтому одним из направле-

ний данных исследований являлась разработка рекомендаций по проведению процесса холодного кондиционирования для ржано-пшеничных смесей.

По размолоспособности рожь и пшеница отличаются друг от друга вследствие особенностей структурно-механических свойств. В связи с этим, важное практическое значение имеет определение соотношения ржаной и пшеничной муки в мучной смеси, что до настоящего времени не проводилось. Также не изучен процесс формирование сортовой ржано-пшеничной муки из зерносмесей по качественным показателям и процентному содержанию компонентов, что является необходимым для выпуска продукции с заданными составом и свойствами.

Исследования хлебопекарных свойств и химического состава сортовой ржано-пшеничной муки показали целесообразность ее применения для выработки хлеба хорошего качества. При этом актуальным является продолжение исследований по совершенствованию технологии приготовления хлеба из сортовой ржано-пшеничной муки с использованием ржано-пшеничных заквасок.

Научная новизна. Показана возможность совместной переработки зерна ржи и пшеницы для получения высококачественной сортовой хлебопекарной муки.

Установлено различное влияние вида проросшего зерна (рожь, пшеница) на показатель числа падения смесей.

Установлено, что зерно с высокой автолитической активностью в меньшей степени оказывает влияние на ЧП ржано-пшеничных смесей, чем на ЧП отдельных культур.

Выявлен характер функциональной зависимости значений показателя числа падения смеси от количественного состава компонентов различной автолитической активности.

Установлено, что в смесях доминирующее влияние на процесс производства муки оказывает ржаной компонент, поэтому он является определяющим при выборе режимов кондиционирования для ржано-пшеничных смесей.

Определены основные закономерности формирования сортовой ржа-но-пшеничной муки по качественным показателям и процентному содержанию компонентов.

Установлено, что процентный состав компонентов сортовой ржано-пшеничной муки значительно изменяется по системам технологического процесса. Однако в общей муке исходное соотношение зерновых компонентов сохраняется.

Практическая значимость работы. На основании комплексных исследований разработаны практические рекомендации по ведению основных этапов технологии производства сортовой хлебопекарной муки из ржано-пшеничных смесей, что позволяет повысить эффективность технологического процесса, вырабатывать высококачественную продукцию и рационально использовать зерновые ресурсы.

Разработана и проверена на практике методика расчета ржаных и ржано-пшеничных помольных смесей по показателю числа падения.

Предложена модифицированная методика оценки амилазной активности проросшего зерна по показателю числа падения, основанная на использовании стандартного субстрата и экстракта амилазного комплекса исследуемого зерна.

Составлены рекомендации по выбору режимов холодного кондиционирования для ржано-пшеничных смесей при совместной подготовке компонентов к помолу.

Показана возможность получения хлеба хорошего качества из сортовой ржано-пшеничной муки, вырабатываемого на густых ржаных и ржано-пшеничных заквасках.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1. Технологические свойства и биохимические особенности зерна ржи и

пшеницы

Рожь и пшеница являются основными зерновыми культурами, используемыми для производства хлеба. Они относятся к семейству злаковых; рожь - к роду Seeale, пшеница - к Triticum. Широко возделывается только один вид ржи Seeale cereale L (культурная или посевная). Наиболее распространенными являются два вида пшеницы: мягкая - Triticum aesti-vum или Triticum vulgare Host и твердая - Triticum durum Desf.

По внешнему виду, внутреннему строению и соотношению анатомических частей рожь и пшеница близки друг к другу. Однако каждая из этих зерновых культур имеет свои особенности, что и обусловливает определенные различия их технологических свойств.

В таблице 1 приводятся данные, характеризующие физические свойства и строение зерна ржи и пшеницы [9;40;41;53;60;123]. Сравнивая характеристики этих двух культур, можно отметить, что зерновка ржи имеет более вытянутую форму, более тонкая и веретенообразная, чем пшеница. Это является наименее выгодным, так как с мукомольной точки зрения лучшую форму имеет зерно пшеницы, максимально приближающуюся к шаровидной. Удельная поверхность ржи примерно в 1,5 раза больше, чем у пшеницы, что также является менее выгодным с технологической точки зрения.

Исследования отечественных и зарубежных ученых показали, что наибольшее влияние на технологические свойства зерна оказывают показатели крупности и выравненное™, поэтому их следует учитывать как при подготовке, так и при размоле зерновых культур [28;32;39;129;130;131]. Так, В.Зайбель отмечает [130], что путем отбора мелкого зерна можно увеличить выход муки примерно на 1-2% при одинаковой зольности. Также, чем более выровнена зерновая масса по размерам, т.е. чем меньше она со-

держит как очень мелких, так и очень крупных зерен, тем легче установить режимы помола.

По данным В.К. Ши и К.А. Джилса [131], существует связь между содержанием в зерновой массе крупных зерен, а также длиной зерновок и выходом муки.

Крупность, определяемая линейными размерами зерновки, варьирует у ржи и пшеницы в достаточно широком диапазоне. Особенно изменчивым параметром у ржи является длина, которая колеблется от 4 до 10 мм.

1. Физические характеристики и строение зерна

Наименование Диапазон значений

показателей Рожь Пшеница

Длина, мм 5,0 -10,0 4,2 - 8,6

Ширина, мм 1,4-3,6 1,6-4,0

Толщина, мм 1,0-3,5 1,5-3,8

Форма веретенообразная округлоовальная

Общая площадь поверхности *, мм 24,6 70,0

2 3 Удельная поверхность *, мм /мм 2,6 1,6

Состояние поверхности морщинистая гладкая

Масса 1000 зерен, г 8,0-41,0 21,0-44,7

Натура, г/л 610-780 680 - 870

Плотность, г/см3 1,26-1,42 1,33 - 1,53

Эндосперм, % 70,4 - 78,2 78,7 - 84,3

Зародыш, % 2,4-3,8 1,4-4,2

Алейроновый слой, % 10,3 - 12,9 5,2 - 8,8

Плодовые и семенные оболочки, % 7,4-15,0 5,6-11,2

* средние значения

Известно, что масса 1000 зерен и натура в определенной степени влияют на выход и некоторые показатели качества муки. При высоких значениях этих показателей, как правило, выход муки больше. Зерно с большей массой 1000 зерен при одной и той же зольности позволяет получить муку с меньшей зольностью при более низком расходе энергии на размол. Так, с увеличением массы 1000 зерен от 18-19 г до 27-41 г зольность ржаной муки снижается от 0,99-1,03 до 0,86-0,91%, расход энергии на размол

при этом уменьшается с 35-37 до 22-29 Вт ч/кг [28]. По сравнению с пшеницей, масса 1000 зерен у ржи колеблется в больших пределах; натура у ржи меньше, что, видимо, связано с удлиненной формой зерна и морщинистой его поверхностью.

Зерно пшеницы отличается большим содержанием эндосперма, что дает возможность при его переработке получать высокий выход сортовой муки. Доля оболочек, алейронового слоя и зародыша у ржи больше, чем у пшеницы.

Установлено, что в структуре эндосперма ржи и пшеницы принципиальных различий нет. Однако общая стекловидность у ржи ниже, чем у пшеницы и составляет от 6 до 50%, хотя может иметь большее значение -до 70% [60]. Полностью стекловидных зерен у ржи мало. Стекловидность пшеницы варьиру�