автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Стабилизация качества пшеничного хлеба путем оптимизации температурного режима замеса теста

ЗСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РФ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ Московская ордена Трудового Красного Знамени Государственная Академия пищевых производств

Г- — "1 -

-. ! }__

На правах рукописи

ВОРОБЬЕВА Людмила Ивановна

УДК 664.653.1.012-52.001.57(043.3)

СТАБИЛИЗАЦИЯ КАЧЕСТВА ПШЕНИЧНОГО ХЛЕБА ПУТЕМ ОПТИМИЗАЦИИ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ЗАМЕСА ТЕСТА

Специальность 05.18.01 - Технология хлебопекарных, макаронных

и кондитерских продуктов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РФ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ Московская ордена Трудового Красного Знамени Государственная Академия пищевых производств

На правах рукописи

ВОРОБЬЕВА Людмила Ивановна

УДК 664.653.1.012-52.001.57(043.3)

СТАБИЛИЗАЦИЯ КАЧЕСТВА ПШЕНИЧНОГО ХЛЕБА ПУТЕМ ОПТИМИЗАЦИИ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ЗАМЕСА ТЕСТА

Специальность 05.18.01 - Технология хлебопекарных, макаронных

и кондитерских продуктов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в Московской ордена Трудового Красного Знамени Государственной Академии пищевых производств.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: доктор технических наук,

профессор Л.И. Пучкова

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор технических наук,

профессор И.А. Попадич

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: Автореферат разослан «

кандидат технических наук, с.н.с. Дремучева Г.Ф.

Концерн „Мосхлеб"

Защита состоится « ^¿¿¿¿ф^сЯ^ 1993 г. на заседании Специализированного Совета Д.063.51.02 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, Волоколамское ш„ 11.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Ученый секретарь Специализированного Совета, к.т.н., доцент

И.Б. Кобелева

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. С целью стабилизации качества хлебобулочных изделий, вырабатываемых с применением автоматизированных систем управления хлебопекарного производства, необходимо разработать критерии, позволяющие определять оптимальный режим протекания технологических процессов приготовления хлеба, с учетом свойств перерабатываемого сырья.

Для разработки этих критериев необходимо проведение комплексных научных исследований свойств полуфабрикатов.

Наиболее важной стадией приготовления хлеба из пшеничной муки является замес теста. В процессе замеса теста формируются его структурно-механические свойства, обусловливающие ход технологического процесса и качество хлеба. Формирование свойств теста во многом зависит от температуры рецептурных компонентов и температуры термостатирования месильной камеры.

Рядом зарубежных и отечественных исследователей проводились работы по выявлении критериев, оптимизирующих процесс замеса по продолжительности, интенсивности и влажности теста. Исследования в области оптимизации процесса замеса по температуре воды, муки и температуры термостатирования месильной камеры не проводились.

Настоя 1щя работа посвящена исследованиям влияния температурного режима замеса - температуры рецептурных компонентов (воды и муки) и температуры термостатирования месильной камеры на формирование свойств теста в процессе замеса, разработке способа оптимизации регулирующих параметров и их влияния на ход технологического процесса и качество хлеба.

Делъ и задачи исследования. Целью настоящих исследований явилась стабилизация качества хлеба из пшеничной муки путем разработки технологического критерия, позволяющего оптимизировать температурный режим замеса теста

Работа проводилась в следующих направлениях: - исследование влияния регулирующих параметров замеса (температуры рецептурных компонентов и температуры термостатирования месильной камеры) на энергетические характеристики замеса и качест-

- г -

во хлеба;

- разработка метода определения оптимальных значений температуры воды и муки, вносимых в тесто, и температуры термостатирова-ния месильной камеры;

- исследования температуры рецептурных компонентов и температуры термостатирования месильной камеры на свойства теста и клейковины;

- исследование влияния температуры рецептурных компонентов на процессы созревания теста и окончательной расстойки тестовых заготовок;

- проведение производственных испытаний;

- расчет экономических показателей реализации способа оптимизации температуры воды, вносимой в тесто. .

Научная новизна. На основании изучения динамики изменения реологических и энергетических характеристик замеса теста выявлен и научно обоснован технологический критерий, комплексно определяющий оптимальную частоту вращения месильных органов, температуру рецептурных компонентов (воды и муки), вносимых в тесто, и температуру термостатирования месильной камеры - величина удельной работы замеса, определяемая координатой точки перегиба на кривых зависимостей изменения удельной работы от регулирующих параметров. Полученные зависимости являются основой для выбора оптимальной частоты вращения месильных органов, температуры рецептурных компонентов и температуры термостатирования месильной камеры, которые определяют температуру теста после замеса, его свойства и качество хлеба.

Кривые, показывающие зависимости удельной работы замеса и температуры теста от температуры воды, вносимой при замесе, имеют одинаковый характер. Координаты точки перегиба на этих кривых определяют оптимальную температуру воды и теста.

Выявленные оптимальные значения температурного режима замеса теста влияют на свойства теста и клейковины: увеличивают долю свободной влаги теста, его растяжимость, газообразующую и газоудержи-

вающую способность теста, снижают упругую деформацию и адгезионное напряжение, формируют организованную, етрогоупорядоченную микроструктуру биополимеров теста и стабилизируют процессы денатурации белка и клейстеризации крахмальных зерен, уменьшают количество 5Н-групп и увеличивают величину соотношения дисульфидных связей и сульфгидрильных групп в клейковине. При оптимальном температурном режиме замеса теста увеличивается продолжительность созревания теста и сокращается окончательная расстойка тестовых заготовок.

Практическая значимость. На основании проведенных исследований разработан метод определения оптимальной температуры воды (положительное решение Государственного комитета на предполагаемое изобретение 29.12.90 N 4896784/13(124-783)) и муки, вносимых при замесе, и температуры термостатирования шсильной камеры по динамике изменения величины удельной работы замеса.

Оптимальная температура воды и теста при замесе находится в пределах, соответственно, от 1Б до 25'С и от 24 до 28'С в зависимости от хлебопекарных свойств пшеничной муки и температуры термостатирования месильной камеры.

Способ определения оптимальной температуры воды, вносимой при замесе, апробирован в производственных условиях Сходненского промкомбината Химкинского райпо. Дополнительная сумма прибыли составила 1343,976 тыс. руб. за год на линии по производству саек формовых из муки 1 сорта массой 0,2 кг. Срок окупаемости капитальных затрат связанных с внедрением тестомесильной машины периодического действия с системой регулирования режима замеса пшеничного теста -15 месяцев.

основании научных исследований КБ "Салют" совместно с кафедрой "Технология хлебопекарного, кондитерского и макаронного производств" МГАПП разработали техническое задание на тестомесильную машину дискретного действия с оптимизацией установленных регулирующих параметров.

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на

Всесоюзной научной конференции в г. Москве "Перестройка деятельности и ускорение научно-технического прогресса в потребительской кооперации на основе закона СССР "О кооперации в СССР" (1989 г), на VIII конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 60-летию образования МТИПП "Новые направления в совершенствовании и разработке технологий продуктов питания. Хранение и технология переработки зерна" (1991 г.), на международной научно-технической конференции в г. Киеве " Разработка И внедрение новых технологий и оборудования в пищевую и перерабатывающие отрасли АПК" (1993 г).

Публикации. Основные результаты исследований изложены в 10 печатных работах.

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ В обзоре литературы показано влияние различных технологических факторов на формирование микроструктуры теста, его реологических свойств и их взаимосвязь с процессами созревания и выпечки тестовых заготовок, также современные методы определения оптимальной температуры теста, ее контроль и аппаратурное оформление.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ Исследования проводились в лаборатории кафедры "Технология хлебопекарного, 'кондитерского и макаронного производств" МГАПП, во Всероссийском Центре по оценке качества сортов сельскохозяйственных культур, в лаборатории реологии биополимеров Института пищевых веществ РАН и в научно-исследовательской лаборатории рентгенострук-турного анализа Московского химико-технологического института им. Д. И. Менделеева, а такие в производственных условиях Сходненского промкомбината Химкинского райпо ЮСГО.

3.1. Объекты и методы исследования При проведении исследований использовали пшеничную муку 1 сорта (6 проб) (табл. 1)

Дрожжи прессованные, соль, использованные в работе, отвечали требованиям нормативно-технической документации.

Приготовление теста из пшеничной муки 1 сорта осуществляли

беэопарным способом. Замес геста проводили на информационно-измерительном комплексе, включающем: прибор Е>о-когс1ег (ВгаЬепйег.Герма-1. Характеристика проб пшеничной муки

Проба Сорт Показатели качества муки муки, муки-:-

N Едал- Гаэооб- Содержа- Свойст- Водопогла-

ность, разую- ние сы- ва сы- тительная X щая рой рой способ-способ- клейко- клейко- ность, ность, вины, вины, X см'сО* 7. 'Вд&р

ед. прибора

1 11,6 1300 28,0 76 58,2

2 13,8 1150 33,0 73 56,0

3 14,2 1000 28,6 70 58,0

4 14,9 1248 40,0 90 60,0

5 12,3 990 23,0 6Б 65,0

6 13,8 1100 36,4 63 62,8

ния), позволяющий плавно изменять частоту вращэния месильных органов п от 0 до 1 с и измерять величину крутящэго момента Мкр на месильных органах, месильную емкость У2А (на 300 г муки), программируемый термостат, двухканальный цифровой измеритель температуры теста Ьт и температуры термостатирования месильной камеры Ьк, устройство сопряжения с объектом (специальный интерфейсный модуль) и персональный компьютер 1ЕМ РС/ АТ. В процессе замеса теста контролировали температуру термостатирования месильной камеры Ьк,"С, оптимальную продолжительность замеса с, температуру теста 1т, "С, изменение величины крутящэго момента Мкр, Нм, удельной интенсивное-

ти Jyfl, кДлДкг- с). числа циклов деформации теста/и удельной работь Ауд, кДж/кг.

Созревание теста осуществляли до "готовности". Момент готовности теста фиксировали по второму экстремально-максимальному значению скорости образования диоксида углерода при созревании.

Округление и формование тестовых заготовок проводили на лабораторном тестофоркуюврм оборудовании фирмы "National MFG. Со: Lincoln, NLBR".

Расстойку тестовых заготовок проводили в расстойной камере при температуре паровоздушной среды 35... 45 "С и относительной влажности 75... 80 7.. Выпечку заготовок осущэствляли в лабораторной электрической печи фирмы "Brabender" при температуре 220+5"С в течении 20 мин (200 г) и 25 мин (240 г).

При изучении влияния температуры рецептурных компонентов (воды и муки) и температуры термостатирования месильной камеры на ход технологического процесса приготовления теста и его свойства определяли влажность теста, содерданние сырой клейковины и ее гид-ратационную способность, содержание сухой клейковины - по общепринятой методике; деформацию сжатия сырой клейковинны на приборе ИДК-1; газообразугацую способность теста - на приборе АГ-1М; газоу-держиваюцую способность - на приборе зиматохиграф системы Шопена. Температуру теста определяли при помощи двухканального цифрового измерителя температуры теста.

О превращениях структурных компонентов теста в процессе замеса судили по изменению соотношения SH-групп и S-S связей в субли-мационно высушенной клейковине. Определение содержание SH-групп и дисульфидных связей в клейковине проводили по методике Богданова. Общре количество белка в пробах определяли биуретовым методом.

Об изменениях форм связи влаги в тесте судили по величине времени протонной магнитной релаксации, определяемой методом ядерного магнитного -резонанса на импульсном редаксоштре "Minispec РС-20" (Германия).

Иикроструктуру теста анализировали методом электронной сканирующей микроскопии на электронном сканирующем микроскопе ВБ-301.

Реологические характеристики теста (мгновенный модуль упругости, длительный модуль упругости и растяжимость) изучали на ин-формационно-иэмврительном комплексе (усовершенствованный прибор Вейлера-Ребиндера, сопряденный с компьютером) по методике Азарова и на приборе экстенсограф фирмы "ВгаЬепег" (Германия), соответственно.

Изменение реологических характеристик теста после замеса в процессе его нагрева до 100 "С изучали на приборе Бо-согс1ег.

Адгезионные напряжения измеряли на адгезиометре нормального отрыва.

Хлеб анализировали через 16-18 часов после выпечки по физико-химическим и органолептически определяемым показателям, предусмотренным ГОСТом и рекомендованным отдельными руководствами.

Статистическую обработку экспериментальных данных осуществляли в соответствии с методами анализа и обработки наблюдений и использованием программы НТК "Метод".

3.2. Результаты исследований и их анализ 3.2.1. Разработка способов определения оптимальных значений температуры воды, вносимой в тесто, температуры используемой муки, температуры термостатирования месильной камеры и температуры теста после замеса.

Температура пшеничного теста после замеса влияет на ход коллоидных, биохимических, микробиологических и физических процессов, происходящих на последующих стадиях приготовления хлеба. При этом температура теста зависит во многом от температуры воды, вносимой при замесе, интенсивности замеса, свойств используемого сырья, рецептуры и способа приготовления теста.

Анализ научно-технической литературы показал отсутствие единого мнения в выборе технологических факторов, влияющих на температуру теста, и метода определения оптимального значения температуры

воды, вносимой при замесе.

Температура теста после замеса в основном зависит от температуры нагрева теста, за счет интенсивности замеса, температуры воды и муки, вносимых при замесе, и температуры термостатирования месильной камеры.

Исследовали влияние температуры воды, муки и температуры термостатирования месильной камеры на величину удельной работы замеса. температуру теста и разрабатывали способ,определения оптимальных значений выше перечисленных параметров, с учетом всех технологических факторов и свойств рецептурных компонентов.

Реализуя поставленную задачу проводили лабораторные выпечки хлеба из пшеничной муки с различными хлебопекарными свойствами (пробы NN 1 - Б). Температуру воды и муки, вносимых в тесто, изменяли - от 5 до 30^ с интервалом 5"С. температуру термостатирования месильной камеры от 15 до 30"С. с интервалом 5'С. частоту вращения месильных органов изменяли от 1,5 до 4 с, с интервалом 0,5 с. В процессе замеса контролировали оптимальную продолжительность замеса (¥, с), частоту вращения месильных органов (п, с), температуру термостатирования месильной камеш (и^/С), изменение температуры теста (И.'С), числа циклов деформации теста у), крутящего момента (Нкр, Нм), удельной интенсивности (1уд, кДж/(кг- с)), удельной работы (Ауд, кД*/кг). 1Ь окончании замеса созревание теста и расстойку тестовых заготовок псоводили "до готовности", выпечку - в течение 20-25 мин. Качество хлеба оценивали по 100-балльной шкале.

Злияние температуры воды и муки, вносимых в тесто, и температуры термостатирования месильной камеры на удельную работу замеса и качество хлеба. Изменение удельной работы замеса (Ауд) от частоты вращения месильных органов (п), температуры рецептурных компонентов (1в и 1м), вносимых при замесе, и температуры термостатирования месильной камеры Цк) характеризовалось зависимостями с двумя экстремальными значениями - максимальным и минимальным (рис. 1). Если провести кривую огибающую гистограммы зависимости Ауд от п, Ауд от

1в, Ауд от 1м и Ауд от Ьк, то наилучшее качество хлеба достигаюсь при замесе теста по значениям, соответствующим точке перегиба на этих кривых.

Хлебопекарные свойства пшеничной муки не оказывали влияние на характер кривой Ауд от Ьв, но существенно изьэняли ее численные значения. При замесе теста из муки слабо? а средней по силе проб NN 4 и б оптимальное значение величины удельной работы достигало 43,2 кДж/кг и 34,88 кДж/кг сответственно, т.е. замес теста из муки слабой требовал большей энергии на образование теста.

Оптимальная температура термостатировакия месильной камеры имела среднее значение между начальной и конечной температурой теста в процессе замеса, вследствии чего можно предположить, что оптимальный релим замеса теста можно обеспечить при создании адиабатических условий. Адиабатические условия замеса исключают один из регулирующих параметров - температуру термостатировзния месильной камеры.

л1

55 45 35

0 2- 3 "44с"1 О Ю 20 30 ^ 0 10 20 ЗО^С О 10 20 30£,'С Рис. 1. Зависимость величины удельной работы замеса (Ауд) от частоты вращения месильных органов тестомесильной машины (п), температуры воды и муки ивДм), вносимых в тесто, и температуры 1'ермостати-рования месильной камеры (Ьк) для муки пробы N 4.

кЛдТЙ1

п50

■40

■ 30

кШЬ

20

18

16

Л

50"

40"

зо-

Влияние температуры воды, вносимой з тесто, на его температуру после замеса Температура воды, вносимая при замесе, оказывала влияние на конечную температуру теста Зависимости удельной работы замеса (Ауд) и температуры теста (1т) от температуры воды ^в) имели одинаковый характер, фи этом координаты точек перегиба на этих кривых определяли оптимальные значения температуры воды и теста

Хлебопекарные свойства пшеничной муки и температура термос-татирования месильной камеры не оказывали влияние на характер изменения температуры теста от температуры воды, вносимой при замесе, но изменяли ее численные значения. Для муки пробы N 4 при (:к=30 °С оптимальное значение температуры теста 1т=28,9'С, для муки пробы N .6 при 1к=20 °С - 1т=24,58°С.

На основании проведенных исследований выявлен технологический критерий комплексно определяющий оптимальные значения температуры рецептурных компонентов (воды и муки) и температуры термоста-тирования месильной камеры по координатам точки перегиба на кривых, огибающих гистограммы, зависимостей Ауд от Ьв, Ауд от Ьм и Ауд от ¿к с учетом свойств используемого сырья. Комплексная оптимизация процесса замеса теста по всем его параметрам (пДвЛмДк) обусловливала оптимальное значение температуры теста после замеса Оптимальная температура вносимой воды и теста после замеса находилась в пределах от 15 до 25 ®С и от 22,4 до 28,9вС, соответственно, в зависимости от хлебопекарных свойств пшеничной муки и температуры тер-мостатирования месильной камеры.

3.2.2. Влияние температуры воды, вносимой при замесе, и температуры термостатирования месильной камеры на изменение структурных компонентов пшеничного теста и его свойств

В процессе замеса изменяются белковые вещества муки, крахмальные зерна и формируется структура теста. Белковые вещества муки обеспечивает такие специфические свойства теста, как упругость и растяжение. Зерна крахмала и частицы оболочек придают тесту плас-

тичность. Тесто с развитой и организованной микроструктурой обладает наибольшей растяжимостью и обеспечивает наилучшее качество хлеба. Формирование структуры теста зависит от ряда технологических факторов и условий замеса. Как показано в разделе 3.2.1. температура воды, муки и температура термоетатирования месильной камеры влияет на величину удельной работы замеса, которая определяется структурой теста.

Исследовали влияние температуры рецептурных компонентов и температуры термоетатирования месильной камеры на изменение структурных компонентов пшеничного теста и его свойств.

Для этого замешивали тесто на информационно - измерительном комплексе. Температуру воды и муки изменяли от 5 до 30 'С, с интервалом 5'С, температура муки соответствовала Б,20 и 40°С, температура термоетатирования - 15 и 20"С, частоту вращения месильных ор-

-< -А

ганов изменяли от 1, до 4 с, с интервалом 0,5 с. В процессе замеса контролировали оптимальную продолжительность замеса, частоту вращения месильных органов п, температуру термоетатирования месильной камеры 1к и величину удельной работы замеса Ауд. По окончании замеса отбирали пробы теста и согласно методикам, изложенным в разделе 3.1. определяли концентрацию белка, содержание 5Н-групп и Б-Б связей и их соотношение в клейковине, содержание и свойства клейковины (гидратационную способность и деформацию сжатия сырой клейковины на приборе ИДК-1), соотношение доли свободной и связанной влаги в тесте, реологические характеристики и адгезионное напряжение теста и формирование его микроструктуры методом электронной сканирующей микроскопии.

Влияние температуры воды, вносимой при замесе, на содержание сульфгидрильных групп (5Н-групп) и дисульфидных связей (5-5 сяаей) в клейковине. Изменение температуры воды, вносимой при замесе, не оказывало значительного влияния на концентрацию белка в пробах клейковины. Концентрация белка во всех пробах клейковины находилась на уровне 3,8 мг/мл. В работе использовали муку пробы N 4.

Температура воды, вносимой в тесто, влияла на содержание БН-групп, -5-5- связей и их соотношение в клейковине теста, полученного после замеса.

Минимальное количество БН-групп наблюдалось в пробах клейковины теста, полученного в процессе замеса при Ьв -10 "С (Сзн»8,3 мкмоль/(гб) и оптимальной 1в=20'С (Сзн=9,4 мкмоль/(гб). Максимальное - при 1в=30°С (Сзн=19,09 мкмоль/(гб)).

Минимальное содержание -Б-Б-связей наблюдалось в пробах клейковины теста полученных в процессе замеса при 1в=10 "С (С-з=з-=51,43 мкмоль/(гб)) и 1в=25 °С (С-з«з-«84,97 мкмоль/(гб)). Максимальное - при Ьв=15'С (С-з=з-=121,б2 мкмоль/(гб)) и 1в=»30*С (С-б=з-»=189,68 мкмоль/(гб)).

Увеличение температуры воды, вносимой в тесто, от 1Б до 20'С и от 20 до 25'С приводило к уменьшению содержания -!5=5-связей в пробах клейковины теста от 121,62 до 102,83 ыкмоль/(гб) и от 102,83 до 84,87 мкмоль/(гб), соответственно.

Соотношение содержания доступных определению дисульфидных связей к содержанию сульфгидрильных групп в клейковине наибольшее в пробе, полученной в процессе замеса теста, при оптимальной температуре воды 1в=20"С.

Характер изменения содержания БН-групп в пробах клейковины от температуры воды, на наш взгляд, связан с механической и частично тепловой деструкцией белка в процессе замеса. Замес теста при низких температурах воды ив=10,15*С) приводил к увеличению удельной работы от 45,4 до 48,6 кДж/кг (рис.1). Формирование клейковин-ного каркаса требовало значительных энергетических затрат и выражалось в механической деструкции белка клейковины. Увеличение температуры воды, вносимой в тесто, до оптимального значения 20"С приводило к частичной тепловой деструкции, которая снижала энергозатраты при замесе до 44,7 кДж/кг. На наш взгляд, это связано с повышением химической активности белка - созданием наиболее благоприятных условий для высвобождения реакционно-способных 5Н-групп и их окисле-

нкя. Поэтому аналитическое определение 5Н-групп при 1в=20*С показывало их наименьшее количество. Замес теста при увеличении температуры воды до 30'С приводил к значительной доли тепловой деструкции белка клейковины, что выражалось в увеличении затрат энергии на образование межмолекулярных связей и в увеличении аналитически определимых 5Н-групп (Сзн=19,09 мкмоль/(гб)).

Уменьшение содержания аналитически определимых -5=5- связей в пробе клейковины теста, полученного в процессе замеса, при оптимальной температуре воды 1в=20'С, по сравнению с содержанием -5=5-связей в пробах клейковины теста, полученных в процессе замеса при 1в=15 и ЗО'С, на наш взгляд, связано с упрочнением структуры белка и укрупнением его межмолекулярных образований. %сть образовавшихся и ранее имевшихся в белке дисульфидных связей становилось пространственно недоступной и поэтому аналитически неопределимой.

Замес теста при оптимальной температуре воды Ьв=20'С создавал наилучшие условия для реакционного взаимодействия сульфгидрильных групп и определял наибольшее соотношение сульфгидрильных групп и дисульфидных связей в тесте.

Установлено, что изменение температуры рецептурных компонентов, вносимых при замесе, не оказывало значительного влияния на содержание клейковины, ее гидратационную способность и деформацию сжатия сырой клейковины на приборе ИДК-1.

Влияние температуры воды, вносимой при замесе, на изменение форм связи влаги в тесте. Температура воды, вносимой в тесто, оказывала влияние на содержание в тесте подвижной (Ра) и связанной влаги (Рв). В работе использовали муку пробы N 6.

Изменение форм связи влаги (Ра и Рв) в тесте от температуры воды Цв) характеризовалось нелинейными зависимостями с экстремально-минимальным и экстремально-максимальным значением, соответственно. Тесту, полученному в результате замеса, при оптимальной температуре воды Ьв»20*С соответствовала минимальная доля связанной вла-

ги Рв=29,2 7. и максимальная свободной Ра»70,8 X при продолжительности релаксации Т2в=4,4 мс и Т2а=16,9 мс, соответственно. Увеличение температуры воды до 20'С приводило к более интенсивному связыванию влаги и уменьшению ее взаимодействия со структурными компонентами теста - уменьшению доли связанной влаги от 32,2 до 29,2 7. и повышению ее содержания в свободном состоянии от 67,8 до 70,8 I при снижении времени релаксации от 17,2 до 16,9 мс. Дальнейшее увеличение температуры воды до 30°С приводило к более прочному связыванию ее со структурными компонентами - увеличению доли связанной влаги до 33,2 7. и уменьшению доли свободной до 66,8 соответственно.

Изменение величины среднего времени релаксации (Тер) подвижной фазы и связанной влаги от температуры воды, вносимой в тесто, характеризовалось нелинейной зависимостью с экстремально-максимальным значением, соответствующим тесту, полученному в результате замеса при оптимальной температуре воды 1в= 20°С (Тср=9,3 мс). Среднее время релаксации комплексно характеризовало изменение соотношения доли подвижной (Ра) и связанной влаги (Рв) при условии, что Ра'Рв и Т2а^Т2в.

Замес при оптимальной температуре воды 20"С приводил к перераспределению влаги между фазами В и А и обеспечивал оптимальное протекание физико-механических, коллоидных и биохимических процессов при брожении теста и выпечке хлеба.

Влияние температуры воды, вносимой при замесе, и температуры термостатирования месильной камеры на формирование микроструктуры теста. Температура воды и температура термостатирования месильной камеры являлись важными технологическими факторами в формировании микроструктуры теста. В работе использовали пшеничную муку пробы N 4. Замес при низкой температуре воды, вносимой в тесто (Ьв=10-15 'С), приводил к формированию жесткого, неэластичного клейковинного каркаса. Замес при оптимальной температуре воды, вносимой в тесто, 1в=20°С - к достаточно развитой микроструктуре теста. Белок вытягивался в прозрачные пленки, которые слипаясь между собой образовыва-

ли ячеистую структуру, заполненную зернами крахмала. В местах слипания пленок наблюдались вкрапления мелких крахмальных гранул и образование из них цепочек, которые проходили по средней пленке образуемого "шва" или вокруг крупных зерен крахмала, т. е. наряду с упорядоченностью белка и крахмала присутствовал элемент слоистости белковых пленок, что в целом свидетельствовало о прочности и связанности структуры. Однако, в отдельных локальных зонах при переходе пленочной структуры в мембраноподобную наблюдались разрывы, которые открывали поры внутренней структуры. Замес при температуре воды, вносимой в тесто, Ьв=25 и 30°С приводил к формированию неоднородной микроструктуры, с элементами деструкции белковой пленки.

Замес при оптимальных значениях температуры воды, вносимой в тесто (1в=15 0 С), и температуры термостатирования месильной камеры (1:к=20®С) приводил к развитой, хорош связанной, упорядоченной микроструктуре теста с равномерной тонкостенной пористостью во многом аналогичной образцу, полученному в результате замеса при оптимальной 1в=20'С и Ьк=15*С. Белковые пленки при растяжении не образовывали разрывов, открывающих' поры внутренней структуры, а трансформировались в мембраноподобные, что свидетельствовало о их хорошей эластичности и газоудерживающей способности.

Исследования микроструктуры теста показали, что замес при оптимальных значениях температуры воды и температуры термостатирования месильной камеры приводил к наиболее развитой, прочной и связанной микроструктуре, со строгой упорядоченностью биополимеров теста.

Влияние температуры воды, вносимой при замесе, на реологические характеристики теста. Температура воды, вносимой в тесто, оказывала влияние на мгновенный модуль упругости (Н), длительный модуль упругости (Е) и на растяжимость (Ь) теста.

Изменение (Н,Е и Ц от 1в характеризовалось нелинейными зависимостями с экстремально-минимальным и экстремально-максимальным значением, соответственно. Тесто, полученное в результате замеса,

при оптимальной температуре воды 1в»20вС характеризовалось наименьшей величиной модуля упругой деформации, модуля длительной деформацией и наибольшей растяжимостью. Хлебопекарные свойства пшеничной муки и температура терыостатирования месильной камеры не оказывали влияние на характер изменения Н,Е и от 1в, но меняли их численные значения.

Тесто, обладаю^? наименьшей упругой деформацией и наибольшей растяжимостью, обусловливало наибольшую газообрзэукщую и гаэоудерди-вающую способность на стадии созревания (см. раздел 3.2.3).

Изменение реологических свойств в процессе замеса теста при высокой температуре. Определение реологических сройств теста после замеса проводили на приборе Е>о-со1х]ег при частоте враирния месильных органов 63 об/мин и нагреве до 100 "С . В процессе эксперимента контролировали изменение крутяпрго момента, возникающего на валу электродвигателя тестомесильной машины, удельной работы замеса и температуры теста. В работе использовали пшеничную муку пробы N 6.

Установлена связь между изменением температуры воды, (1в), вносимой при замесе, и изменением крутящего момента (Мкр), возникающего на валу электродвигателя тестомесильной машины и температурой теста Цт) в характерных точках "б", "в", "г", на кривой крутящэго момента, - соответствующих процессам набухания структурных компонентов, денатурации белка и клейстеризации крахмала, соответственно (рис. 2).

Анализ экспериментальных данных показал, что замес теста при оптимальной температуре воды 1в=20"С приводил к максимальному значению Мкр в точке "б"- 0,39 Нм, сокращению продолжительности процесса набухания структурных компонентов (отрезок кривой "б" -"в") на 25 - 30 с и увеличению продолжительности процессов денатурации и клейстеризации крахмала на 30-55 с, увеличению общей продолжительности протекания процессов набухания структурных компонентов, денатурации белка и клейстеризации крахмала (отрезок кривой "б" - "г") до 415 с, по сравнению с тестом, приготовленным при значениях тем-

пературы воды не соответствующих оптимальному.

Икр, Нм

О

е*. с

Рис. 2. Характерная кривая изменения величины крутящего момента, возникающего на валу электродвигателя, в процессе замеса теста.

Данный метод позволил выявить изменения температуры тестовой массы в характерных точках на кривой Мкр и время соответствующее началу протекания процессов набухания структурных компонентов теста, денатурации белка и клейстеризации крахмала.

Изменение температуры теста в точках "б", "в" и "г" от температуры воды, вносимой при замесе, характеризовалось нелинейными зависимостями с экстремально-минимальным значением. После замеса при оптимальной 1в=20Ттесто характеризовалось экстремально-минимальным значением температуры в точках "б", "б" и "г". Температура теста в точке "б" соответствовала 51,51], в точке "в" - 59 "С и в точке "х" - 84,5°С.

Температура воды, вносимой при замесе, оказывала влияние на время начала набухания структурных компонентов, денатурации белка и клейстеризации крахмала.

Снижение или увеличение температуры воды, вносимой в тесто, относительно оптимальной увеличивало интервал времени от начала замеса до начала набухания структурных компонентов теста и денатурации белка. И только при оптимальной температуре воды, вносимой в тесто, 1в=20 * С наблюдалось минимальное значение этого периода. В свою очередь, интервал времени от момента денатурации белка до момента клейстеризации максимальный при оптимальной температуре воды,

вносимой в тесто.

Данный метод выявлял изменения гидратационных свойств структурных компонентов теста (белка и крахмала) ( температуры и времэни начала набухания биополимеров, денатурации белка, клейсгеризации крахмала и длительности протекашш этих процессов, которые являются характерными для начального периода выпечки теета-хлеба. Замес теста при оптимальной ".'емпуратуре воды новьшал гидратационную способность структурных компонентов, интенсифицировал процесс набухания, способность удерхивать поглащэнную влагу биополимерами теста длительное время и снижал температуру теста в характерных точках на кривой крутящего момента.

Влияние температуры рецептурных компонентов на адгезионное напряжение теста. Температура воды и муки, вносимых при замесе, оказывала влияние на величину адгезионного напряжения теста.

Изменение адгезионного напряжения (б") от 1в и 1м характеризовалось параболической зависимостью. Тесту, полеченному в результате замеса, при оптимальной температуре воды и температуре муки 1в=Ьм=20 ' С соответствовала наименьшая величина адгезионного напряжения. Хлебопекарные свойства используемой муки не оказывали влияние на характер изменения от Ьв, но изменяли численные значения адгезионного напряжения теста.

Бамэс при оптимальной температуре воды, вносимой в тесто, и при температуре муки 1н=20°С характеризовался наименьшим значением адгезионного напряжения и следовательно способствовал повышения эффективности работы технологического оборудования.

3.2.3. Влиянио температуры воды, вносимой при замесе, на созреваш.'э теста и окончательную расстойку тестовых ааготоноь

•Свойства тест, -формирующиеся в процессе замеса, влпяюг на ход технологического процесса и качество хлеба.

Исследовали влияние температуры воды и температуры термостатирования месильной камеры на процессы созреьания теста к -окскча-

- 19 -

тельной расстойкм тестовых заготовок.

Замес осуществляли на информационно-измерительном комплексе. В работе использовали муку проО NN Б,6. Температуру воды, вносимую в тесто, изменяли от 5 до ЗО'С, с интервалом 5"С, температура тер-мостатированин месильной камеры соответствовала S0"С, муки - 5,20 и 50°С. В процессе замеса контролировали?", п, tB, tic и Ауд. Созревание теста проводили до начала выделения диоксида углерода в окружающую среду (вариант 1) и до "готовности" (вариант 2) (см. раздел 3.1). В процессе созревания свойства теста оценивали по его газсоб-разумрй и гаэоудерживэхгцей способности и по продолжительности его газоудержания (масса проб теста составляла 50 г).

Влияние температуры воды, вносимой в тесть, на изменения параметров созревания теста. Температура рецептурных гампонентов оказывала влияние на параметры процесса созревания теста. Тесто поле замеса при tB-tM=5eC обладало газообразующей способностью 256 см,

3

гаэоудерживающей - 180 см при продолжительности газоудержания 125 мин. При.повышении tB и tM, вносимых при замесе, до 20"С газообра-

зуюшдя способность теста увеличивалась до 414,6 см, гаэоудерживаю-j

щая - до 324 см, продолжительность газоудержания до 130 мин. При

дальнейшем повышении температуры воды и муки до 50°С газообраэуюпря

j

способность теста снижалась до 363,6 см, газоудерживающаа - до 242 см, продолжительность газоудержания до 100 мин. Замес теста при температуре рецептурных компонентов tB=tM=20'C приводил к смещению второго экстремального значения скорости газообразования в сторону увеличения продолжительности созревания теста на 19 и 27 мин по сравнению с замесом при tB-tM-5'С и tB«tM=>50°C, соответственно.

Анализ экспериментальных данных, характеризующих созревание теста, полученного в результате замеса при увеличении температуры воды от 5 до 30°С, с интервалом 5"С, показал, что замес теста при оптимальной температуре воды tB-20°C приводил к наилучшей газообра-эущей и гаэоудерживающей способности теста и наибольшей продолжительности его газоудержания. Количество образованного диоксида уг-

леродз возросло на 155--1:50 см, количество удер.тгляого диог^ида углерода - на 60-124 см пр;: увеличении продоллителнюти гагоудэржа-ния от 1£Е до 1Б0 мин, по сравнению с замесом теста при 1в-5,10,15 °С и на 100-120 о/, 66-116 при увеличении прсдашительности газоудержания на 20 мин, соответственно, по сравненью с запасом теста при и. 30°С. Замье теста при оптимальней 1в-=20'С приводил к

смещению второго экстренного значения скорости газообразования теста в сторону увещания продолжительности с-сирезанкл теста на 50-80 и 20-50 мин по сраьпению с замесом при умгияшенки температуры воды, вносимой в тесто, от оптимального значении до 5'С и при увеличении до ЗО'С, соответственно.

Увеличение' газообразуюцэй и газоудермщаюцгй способности теста и продолжительность его гаэоудержания при иигимиоацш! замеса по тешграт-^рй воды к пуки, на наш езгляд, евньаж) с созданием наиболее благоприятных условий для жизнедеятельности дрожжевых клеток - формированием организованной микроструктуры, со строгой упорядоченностью биополимеров теста.

Влияние температуры воды, вносимой прк -¿амеее. на процесс расстойки тестовых гагогсдок. Исследовали влияние температуры воды, вносимой при замесе, на продолжительность расстойки тестовых заготовок.

Продолжительность созревания теста оказывала влияние на продолжительность расстойки тестовых заготовок, независимо от температуры воды, вносимой в тесто. При созревании теста по варианту 1, продолжительность расстойки, увеличивалась в среднем на 10-16 ынн.

Температура иоди, вносимая в тесто при вашее, также оказывала влияний на продолжительность расстойки тестовых заготовок. При увеличении температуры воды, вносимой при замесе, от 5 до 20 С, продолжительность, расстойки тестовых заготовок уменьшалась от 84 до 77 мин (вариант 1) и от 75 до 56 мин (вариант 2). При увеличении температуры воды, вносимой в тесто, до ЗО'С, продолжительность расстойки увеличивалась до 86 мин (вариант 1) и до 85 мин (вариант 2).

- 21 -

3.2.5. Производственные испытания На Сходненском .промкомбинате Химкинского райпо проведена апробация бегспарного способа приготовления теста на основе оптимизации режима замеса (п,?) и температуры воды, вносимой в тесто, при производстве саек формовых, массой 0,2 кг из пшеничной муки 1 сорта.

Производственные испытания подтвердили возможность улучшения качества хлеба при оптимизации данных параметров на стадии замеса теста я показали правомерность внедрения разработанного способа в производство. Дополнительная годовая прибыль при этом составила 1343,976 тыс. руб. Срок окупаемости капитальных затрат связанных с внедрением тестомесильной машины периодического действия с системой регулирования режима 2зм?са пшеничного теста - 1'5 месяцев.

Выводы и практические рекомендации В настоящей работе проведено исследование влияния температуры рецептурных компонентов (воды и муки), вносимых в тесто, и температуры термостатирсваник месильной камеры на чвергетятеские характеристики замеса, свойства теста - изменение температуры, содержания сульфгидрильных групп, дисульфидных связей и их соотношения в клейковине, содержзлия кхейковины, гидратациончсй способности сырой клейкогины и ее деформации сжатия, соотношения форм связи влаги в тесте, макроструктуры, реологических характеристик, и адгезионного напряжения и ход технологического процесса - созревание (гээоудер-живагарй и газообрэзущзй способности теста) и рзсстойиу тестовые заготовок. Обоснована -оэмодность стабилизации качества пшеничного хлеба путем регулировзяил оптимальных значений температуры рецептурных компонентов и температуры термостатироя:шия месильной камеры. На основана проведенных исследований сдэ.ганы нижесдедуклцие

выводы.

1. Температурный режим замеса (температура рецептурных компонентов и температура термостатирования месилъной камеры) теста влияет нэ энергетические характеристики замеса, свойства теста, ход технологического процесса и качество хлеба, в зависимости от х.зебо-

- 22 -

пекарных свойств пшеничной муки.

2. Критерием, позволяющим комплексно определять оптимальные значения температур:-' рецептурных ксию.чэнтов (tn и tM } и температуры термсстатирозак'.!" ¡»сильной камеры (tK), является удельная работа замеса теста (Дуд).- определяемая координатой точки перегиба на кривых зависимостей пзкензния удельной работы рргулируюирх параметров. Установленные зависимости Ауд от 1.л, t;-' к tK, адекватно описании полиномом пятой степени с двумя экстремальным! (макскмхзь-ным и иккилзльким} значениями.

2.1. Кривые, показывающие зависимости удегодой работы замеса и температуры теста от температуры воды, вносимой при замесе, имеют одинаковый характер. Координаты точки перегиба на этих кривых определяют оптимальную темгературу воды и теста.

3. Оптимально т^лтература вносимой воды и теста после замеса находится в пределах от 15 до 25"С и от 22,4 до 20,Р°С, соответственно, в зависимости от хлебопекарных свойств пшеничной муки и температуры термостатнрозания месильной камеры.

3.1. Замес теста при оптимальной температуре рецептурных компонентов и температура теркостатировашя мэсильнсЛ каызрц определяет уменьшен»? содержания SH-групп до 9,4 мкчеяь/гбелга и максимальное соотношение -S--5-- связей и SH-групп (11) в клейковине, минимальную долю сеяз?л:;юй влаги (29 Z) в тесте к максимальную долю свободной влаги (?1 Z.) , приводит к формированию организованной, строгоупорядсчшшсЛ мчг.г^-структуры биополимере..', тястз, что способствует уменьшения 'дгет-понного напряжения тест-., мгновенного модуля упругости и длительного щцуля упругости, уЕ€'.-и':е.:1ГП1 рчстяжшости теста, его газообраэущ?й и газоудерживакщей способности до Па, 0,9 Па, 0,49 Па, 150 им. 570 cfcif 366 см, соответственно;

3.2. Увеличат?: тоипературн воды от опхкпэлыгай до ЗО'С приводит к увеличению содертоши SH-групп на И мшоль/гбелга и уменьшению ссютаназния и SH-групп в клзй;нвкие з 1,2 раза, увеличен??.) доя! ев;шг::.г,ч>й влаги и уменьшению еясЗодной влаги нз 4

7., к формированию неоднородной микроструктуры, с элементами деструкции белковой плешей, увеличении адгезионного напряжении теста, мгновенного модуля упругости и длительного модуля упругости, уменьшение растяжимости теста, его газообразующэй и г аз о уда ржив ающе Я способности в 5 раз, на 0,7 Еа, 0,2 Па, 13 мм, 23 %, 32 X, соответственно.

4. Установлено, что температура воды, вносимой в тесто, влияет на гидратациопный свойства его структурных компонентов и процессы денатурации белга и клейстеризации крахмальнее зерен.

5. Оптимальная температура термостаткрования месильной камеры соответствует среднему значению диапазона изменения температуры теста в процессе зашеа, вследствии чего можно предположить, что оптимальный редки замеса теста можно обеспечить при создании адиабатических условий -замеса.

6. Замес теста при оптимальной температуре воды (20'С) увеличивает его продоллщтй-ЕЪйость созревания и сокраоцзет окончательную расстойку '.тестовых заготовок на 50 и 29 мин. ссответствекио, по сравнению с замесом теста при tE=30 "С.

7. Производственна испытания, проведённые на Сходненском промкомбинате Хшкжсксгс райпо показали зффекх'лвкооть рагулирова-ния качества ceök форЖ'Зьвс из пшеничной муки 1 сорта массой 0,2. кг путём оптимизации эакл-са теста по температуре енс-симой воды.

3. Дополнительная годовая прибыль от внедрс-ния способа опделения опткыехьеоЛ' текзе-ратуры воды, вносило?. в тесто, составила 1

1343,875 тыс. руб. кз. Jüiiim по производству саек формс-зых из пшеничной муки 1 сорта кассой 0,2 кг, срок окупаемости .капитальных затрат от внедрения тестомесильной машины лерксдачг-^кого деЗ^тги? с системой регулирования режма замеса пшеничного теста. - 15 месяцев.

- 24 -

Список работ, опубликованных по материалам диссертации

1. Пасхина Л. А., Андрианова В. А., Воробьева Л Й. Применение новых технологических решений в хлебопекарной промышленности. // Ife-рестройка деятельности и ускорение научно-технического прогресса в потребительской кооперации на основе закона СССР "О кооперации в СССР"/. Всесоюзная конференция: Тез. докл. - М., 1989. - с. 203.

2. Воробьева Л. И. , Черных В. Я , Милюкова Е. Д. Влияние температуры воды на изменение энергоемкости замеса пшеничного теста. // Новые направления в совершенствовании и разработке технологий продуктов питания. Хранение и технология переработки зерна /. YIII конференция молодых ученых и специалистов, посвящэнная 60-летию образования МГИПП: Тез. докл. - М., 1991. - с. 4 .

3. Черных R Я., Милюкова Е. Д., Воробьева Л. И., Белоусова Е. М. Способ автоматического управления процессом замеса пшеничного теста. - Пол. решение Государственного комитета по делам изобретений и открытий 29.12.90 на заявку N 4896784/13 (124 - 783).

4. Черных В. Я, , Цучкова JL И., Воробьева Л. И. Определение оптимальных регулирующих параметров замеса пшеничного теста. //ЦНИИГЭИх-лебопродуктов, вып. N 7-8,1992, с. 34.

Б. Черных В. Я., Воробьева Л. И. , Пучкова Л. И., Козырева Е А. Влияние температуры воды, вносимой в тесто, на формирование его микроструктуры.// ЦНИИТЭИхлебопродуктов, вып. N 9-10, 1992, с. 28.

6. Черных В. Я., Воробьева Л. И. , Милюкова Е. Д. Определение оптимальной температуры пшеничного теста после замеса. //Хлебопродукты -1992, N 12, с. 22.

7. Чэрных Е Я. , Воробьева Л. И., Колпакова Е Е , Чалкина И. Г. Влияние температуры воды, вносимой при замесе, на содержание суль-фгидрильньа групп и дисульфидных связей в пшеничном тесте. //Хге-бопродукты-1893, N 2, с. 33.

8. Черных Е Я., Воробьева Л И., Милюкова Е. Д. Влияние температуры воды, вносимой в тесто, на качество клейковины.// Разработка и

внедрение новых технологий и оборудования в пищэвую и перерабатывающие отрасли АПК/. Международная научно-техническая конференция: Тез. докл. -К., 1993. - с. - 14.

Э. Милюкова Е. Д., Воробьева Л. И., Черных К а Влияние температуры воды на содержание сульфгидрильных групп и дисульфидных связей в тесте из пшеничной муки.// Разработка и внедрение новых технологий и оборудования в пищевую и перерабатывающие отрасли АПК/. Международная научно-техническая конференция: Тез. докл. -К., 1993.- е. - 20.

10. Милюкова Е. Д., Еоробьева Л. II, Черных К Я Разработка метода контроля свойств теста в начальный период выпечки на приборе До-кордер. // Разработка и внедрение новых технологий и оборудования в пищэвую и перерабатывающие отрасли АПК/. Международная научно-техническая конференция: Тез. докл. -К., 1993. - с. - 18.