автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Технологические решения производства пшеничной муки целевого назначения для хлебобулочных и мучных кондитерских изделий

Попов Михаил Владимирович

Технологические решения производства пшеничной муки целевого назначения для хлебобулочных и мучных кондитерских изделий

Специальность 05.18.01 - Технология обработки, хранения и переработки

злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

. псм ?(\08 и э м1-" ~

Москва - 2008

003456562

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет пищевых производств».

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Матвеева Ирина Викторовна

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Панкратов Георгий Несторович

кандидат технических наук, с.н.с. Дремучева Галина Федоровна

Ведущая организация НОУ ДПО «Международная про-

мышленная академия»

Защита состоится 18 декабря 2008 года в 10:00 часов в ауд. 22 ^ на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертации Д 212.148.03 при ГОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе, дом 11.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУВПО МГУПП. Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью учреждения, просим направлять Ученому секретарю Совета.

Автореферат разослан ноября 2008 г.

Ученый секретарь Совета, к.т.н., доц.

P/fJj<

И .Г. Белявская

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Современная отечественная мукомольная промышленность принадлежит к числу социально значимых отраслей народного хозяйства, так как вырабатываемые из муки хлебобулочные и макаронные изделия жизненно необходимы всем категориям населения.

За последние несколько лет в мукомольной промышленности наблюдается постепенное снижение рентабельности мукомольных предприятий при постоянном ужесточении конкуренции и снижении загрузки производственных мощностей. Высокий уровень конкуренции в отрасли обусловлен избыточным наличием производственных мощностей, идентичной технической вооруженностью и ассортиментом выпускаемой продукции ведущих предприятий. В таких условиях традиционные способы снижения затрат для повышения рентабельности становятся малоэффективными, и единственным возможным способом улучшения экономических показателей предприятия является создание продуктов с принципиально новыми свойствами по модели развития инновационной экономики.

Одним из видов инновационной продукции мукомольных предприятий являются специальные виды пшеничной муки для предприятий хлебопекарной промышленности. Направленная корректировка свойств и получение специальных видов муки для производства определенных видов хлебобулочных и мучных кондитерских изделий позволяет наиболее эффективно использовать зерновые ресурсы с различными свойствами, снизить затраты на транспортировку, повысить рентабельность мукомольных предприятий, удовлетворить растущие требования к исходному качеству муки со стороны хлебопекарных предприятий, стабилизировать качество готовой продукции, упростить техно-химический контроль и повысить эффективность деятельности предприятий хлебопекарной отрасли.

Эта предпосылки делают актуальной задачу по разработке технологических подходов и решений корректировки в условиях мукомольного предприятия свойств пшеничной муки, специально предназначенной для выработки определенных пидсв хлгбсбулсшых и мучных кондитерских изделий в зависимости от требований хлебопекарных предприятий.

Цель н задачи исследования. Целью настоящего исследования явилась разработка научно обоснованных технологических решений по созданию пшеничной муки, специально предназначенной для выработки определенных видов

хлебобулочных и мучных кондитерских изделий, с помощью прогнозирования свойств полуфабрикатов и показателей качества готовых изделий.

Для решения поставленной цели решали следующие задачи:

• научное обоснование технологических подходов формирования прогнозируемых свойств пшеничной муки целевого назначения;

• разработка композиционных составов муки целевого назначения на основе использования биохимических корректоров (ферментных препаратов различного принципа действия) на примере различных видов муки, предназначенных для булочных изделий, тостового хлеба, круассанов, бисквита;

« изучение влияния различных видов пшеничной муки целевого назначения на свойства теста и качество готовых изделий;

• изучение взаимосвязи реологических свойств теста и качества готовых изделий, полученных из муки целевого назначения, и определение технологических свойств пшеничной муки целевого назначения с помощью ее реологических характеристик;

• исследование технологических свойств и химического состава муки целевого назначения в процессе хранения;

• промышленная апробация результатов, технико-экономическое обоснование применения разработанных технологических решений и разработка нормативной документации для практической реализации.

Структурная схема исследований представлена на рис. 1.

Научная новизна работы. Научно обоснованы технологические решения для производства пшеничной муки, специально предназначенной для производства определенных видов хлебобулочных и мучных кондитерских изделий, на основе применения ферментных препаратов.

Выявлена взаимосвязь между функциональными свойствами ферментных препаратов различного принципа действия, исходными технологическими свойствами пшеничной муки, реологическими свойствами теста, физико-химическими и органолептическими показателями качества различных групп хлебобулочных (на примере булочные изделий, тостового хлеба, круассанов) и мучных кондитерских (на примере бисквитного полуфабриката) изделий.

Были разработаны составы муки целевого назначения для хлебобулочных и мучных кондитерских изделий на основе интегральных показателей оценки их качества.

Рис. 1. Структурная схема проведения исследований

Установлена зависимость между оптимальными дозировками а-амилазы, эндо-ксиланазы, липазы, фосфолипазы, глюкозооксидазы, протеиназы, реологическими свойствами теста по показателям промилограмм (стабильность, эластичность, сопротивляемость теста) и миксограмм (время достижения максимальной вязкости, время начала ретроградации крахмала, показатель максимальной вязкости, степень активности гидролитических ферментов) обеспечивающими требуемые показатели качества хлебобулочных и мучных кондитерских изделий.

Впервые применен и оптимизирован метод К. Фишера для оценки влажности муки целевого назначения, полуфабрикатов и хлеба из пшеничной муки по средствам модификации рабочей среды (добавление формамида) и параметров проведения определения (увеличение длительности экстракции до 300 с и температура до 50 °С).

Обоснована стабильность муки целевого назначения по технологическим свойствам, активности воды, химическому составу (жирнокислотный состав, состав моно- и дисахаридов) в процессе хранения до 6 месяцев.

Практическая значимость. Разработаны составы муки целевого назначения для производства булочных изделий, тостового хлеба, круассанов и бисквита, которые обеспечивают получение готовых изделий высокого качества.

Предложена модифицированная рабочая среда и условия (длительность экстракции и температура) для определения влажности муки целевого назначения титрованием по методу К. Фишера.

Разработаны и утверждены нормативные документы «Технические условия для производства муки пшеничной «Премьера» (ТУ 9293-002-05079058-04), позволяющие вырабатывать муку целевого назначения с добавлением ферментных препаратов.

Проведена широкая промышленная апробация новых составов муки целевого назначения на ОАО «Московский комбинат хлебопродуктов» (г. Москва), ГУП БКК «Серебряный бор» (г. Москва).

Апробация работы. Результаты исследований апробированы на научно-технической конференции участников научной программы «Михаил Ломоносов» (г. Москва, 2007), семинаре программы «Развитие потенциала научной школы» (г. Бонн, Германия, ноябрь 2006).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 6 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 181 стр. основного текста, в том числе содержит 28 рисунков, 45 таблицы и 4 приложения. Список литературы включает 163 источника отечественных и зарубежных авторов.

1. Обзор литературы

В обзоре научно-технической литературы систематизированы данные о состоянии мукомольной и хлебопекарной отрасли; обобщены работы, связанные с выработкой пшеничной муки заданного качества в зависимости от конечного использования на хлебопекарных предприятиях; рассмотрены современные требования к пшеничной муке для производства хлебобулочных изделий и вопросы регулирования качества готовых изделий на основе формирования свойств пшеничной муки.

2. Экспериментальная часть

Исследования проводили в лаборатории кафедры «Технологии хлебопекарного и макаронного производств» ГОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств», лаборатории «Анализ пищевых продуктов» Университета Хоенхайм (Германия) и производственно-испытательной лаборатории ОАО «Московский комбинат хлебопродуктов» (г. Москва).

Производственные испытания проводили на ОАО «Московский комбинат хлебопродуктов» (г. Москва), ГУЛ БКК «Серебряный бор» (г. Москва).

2.1. Объекты и методы исследования

При проведении исследований использовали 10 проб пшеничной муки (таблица 1), отобранных на ОАО «Московский комбинат хлебопродуктов» (г. Москва).

При приготовлении муки целевого назначения использовали ферментные препараты производства компании Новозаймс (Дания): а-амилазу грибного происхождения Фунгамил 2500 СГ (активность 2500 FAU/кг); эндо-ксиланазу Пентопан 500 БГ (активность 2700 FXU/кг); глюкозооксидазу Глюзим Моно 10000 БГ (активность 10000 GODU/кг); липазу Липопан 50 БГ (активность 50

KLU/кг); фосфолипазу Липопан Ф (активность 25 KLU/кг); протеазу (активность 1,5 AU/кг).

Таблица 1

Характеристика муки пшеничной хлебопекарной и общего назначения

Наименование показате- Показатели качества муки, используемой в исследовании, №

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Влажность,% 13,5 14,3 14,5 12,0 14,0 13,0 14,5 14,5 14,0 12,5

Массовая доля сырой клейковины, % 25,6 29,0 29,4 20,3 29,2 27,5 26,2 28,3 29,1 28,7

Качество клейковины, ед.прибора ИДК 100 80 75 75 55 65 60 80 50 60

Число падения, с 273 373 383 427 375 341 367 384 367 339

Белизна, едлрибора РЗ-БПЛ 53,4 59,0 52,0 56,0 58,2 53,2 52,3 56,4 54,2 57,4

Водопоглотительная способность муки, % 53,4 60,5 64,0 61,0 65,1 56,0 62,0 62,5 59,0 55,2

Остаток на сите № 43Ш, % 2,6 3,8 5,0 1,6 2,2 2,0 4,9 4,2 3,3 2,8

Альвеограмма: Р/Ь, ед. прибора 1,05 1,66 1,87 1,64 3,04 1,7 2,65 1,05 3,18 3,02

Для изучения влияния различных составов муки целевого назначения на качество готовых изделий, приготовленных безопарным способом, по 4 рецептурам (для булочных изделий по ГОСТ 27844-88, для тостового хлеба по ТУ 9114-011-18256266-05, для круассанов по ТУ 9116-091-10686817-2002, для бисквитного полуфабриката по ТУ 9136-326-36530682-2003) проводили лабораторные выпечки с использованием маргарина для слоеного теста, сахара-песка, масла растительного, воды питьевой, яичного порошка и поваренной соли. Контролем служили пробы готовых изделий, приготовленные без добавок. Анализ проб готовых изделий проводили через 14-16 ч после выпечки.

В работе использовали общепринятые и специальные методы исследований свойств сырья, полуфабрикатов и готовой продукции.

Показатели качества пшеничной муки определяли методом пробной лабораторной выпечки по ГОСТ Р 27669-88 и на приборах «Falling number 1700», промилограф Т6 «Promilograf» и миксолаб «Chopin».

Влажность муки, теста и готового хлеба определяли титрованием по методу Карла Фишера на универсальной титровальной установке 701 KF Титри-но «Метром».

Качественный и количественный составы Сахаров муки целевого назначения определяли методом газожидкостной хроматографии, основанным на переводе углеводов в триметилсилильные производные, с последующим их хро-матографированием в газовом хроматографе с пламенно-ионизационным детектором.

Содержание жира в муке целевого назначения определяли ускоренным экстракционным весовым методом. Метод основан на быстром извлечении жира из исследуемого объекта смесью хлороформа и этилового спирта в экстракторе и последующем определении массовой доли жира весовым способом, а также рефрактометрическим методом.

Количество незаменимых жирных кислот определяли методом газовой хроматографии. Количество сахарозы, глюкозы и фруктозы исследовали методом высокоэффективной жидкостной хроматографии.

2.2. Результаты исследований и их анализ

Ниже приведены результаты исследований и их анализ.

2.2.1. Обоснование выбора микроингредиентов для разработки составов пшеничной муки целевого назначения

Анализ научно-технической литературы и маркетинговые исследования позволили сделать заключение о высокой востребованности на сырьевом рынке муки целевого назначения, специально предназначенной для производства определенных видов хлебобулочных и мучных кондитерских изделий, которая позиционируется как мука целевого назначения.

Применение данного вида сырья позволяет повысить конкурентоспособность хлебопекарного предприятия путем обеспечения стабильно высокого качества готовых изделий, оптимизации и рационализации производства, облегчения перехода с одного вида продукции на другой, быстрого удовлетворения заказов торговой сети хлебозаводов и снижения транспортных расходов.

Эти факторы определяют целесообразность производства мукомольными предприятиями муки со специально сформированными составом и свойствами для определенных групп или ридов изделий, именуемой в дальнейшем мукой целевого назначения (МЦН).

Обобщение отечественного и мирового опыта производства МЦН позволяет выявить следующие этапы для разработки технологии ее производства:

- определение вида МЦН во взаимосвязи с реологическими свойствами полученных из нее полуфабрикатов и физико-химическими и потребительскими свойствами готовых изделий;

- определение функциональных свойств микроингредиентов, входящих в состав МЦН и формирующих физико-химические и потребительские свойства готовых изделий;

- выявление зависимостей и закономерностей между концентрацией микроингредиентов, реологическими свойствами теста и качеством готовых изделий.

Для формирования технологии производства МЦН были выбраны наиболее востребованные потребительским рынком группы изделий, характеризующиеся различным физико-химическими и органолептическими показателями, что представлено.

Одним из наиболее эффективных способов достижения заданных реологических свойств теста, физико-химических и органолептических показателей готовых изделий является применение микроингредиентов различного принципа действия.

Принимая во внимание наличие на рынке микроингредиентов ферментных препаратов, воздействующих на все компоненты муки (крахмал, белки, пентозаны, глюкозу, липиды) и возможность их биохимической модификации в заданном направлении, а также высокую специфичность действия ферментов, их применение является наиболее оправданным средством формирования МЦН. Ферменты обладают высокой специфичностью действия, отсутствием побочных реакций и прогнозируемым технологическим эффектом, что позволяет оперативно и гибко корректировать свойства пшеничной муки для производства МЦН.

На основании проведенных теоретических исследований и сопоставления задачи получения определенных физико-химических и органолептических показателей качества готовых изделий с функциональными свойствами ферментных препаратов были выбраны ферментные препараты а-амилазы, гемицеллю-лазы, липазы, фосфолипазы, протеазы и глюкозооксидазы для разработки составов МЦН.

и

2.2.2. Влияние ферментных препаратов на реологические свойства теста и качество хлеба из пшеничной муки высшего сорта

Подбор дозировок ферментных препаратов для направленного изменения качества готовых изделий осуществляли по показателям пробной лабораторной выпечки, а также на основе исследований технологических свойств муки по показателям промилограммы, миксограммы и числа падения.

Для разработки технологических решений формирования составов МЦН исследовали влияние ферментных препаратов различного принципа действия на показатели качества хлеба по пробной лабораторной выпечке, число падения и параметры промилограмм и миксограмм теста, полученного из муки с добавлением ферментных препаратов.

Проведенные исследования показали возможность корректировки исходных свойств муки ферментными препаратами различного принципа действия (амилолитического, цитолитического, липолитического, протеолитического и окислительного) для достижения определенных показателей качества хлеба по показателям пробной лабораторной выпечке. Добавление ферментных препаратов в пшеничную муку с различными характеристиками (числом падения, массовой долей и качеством сырой клейковины, Р/Ь) оказывало положительное влияние на качество готовых изделий не зависимо от пробы муки.

Были выявлены возможность биохимической модификации структурных компонентов муки и возможность формирования оптимальных реологических свойств теста и наилучшего качества готовых изделий за счет использования следующих ферментных препаратов:

- а-амилазы, осуществляющие гидролиз а-1,4-гликозидных связей крахмала, что увеличивает сахаро- и газообразующую способности муки;

- эндо-ксиланазы, гидролизующие высокомолекулярные арабиноксиланы, что упрочняет пространственную клейковинную структуру, увеличивает стабильности тестовых заготовок;

- липазы, осуществляющие гидролиз жиров, ди- и триглицеридов, что улучшает реологических свойств теста и структуру мякиша;

- фосфолипазы, гидролизующие полярные и неполярные фосфолипиды, что повышает удельный объем хлеба и улучшает реологические свойства теста;

- протеазы, осуществляющие гидролиз пептидных связей белка, что увеличивает растяжимость, улучшает качество хлеба из муки с чрезмерно крепкой клейковиной;

- глюкозооксидазы, увеличивающие количество дисульфидных связей, что укрепляет клейковину и улучшает реологические свойства теста.

Были установлены следующие дозировки для формирования свойств пшеничной муки, предназначенной для производства определенных видов хлебобулочных и мучных кондитерских изделий: а-амилазы 12,5 - 25 РАи/кг муки, гемицеллюлазы 27 - 54 РХи/кг муки, липазы 12,5 - 50 КШ/ кг муки, фосфоли-пазы 100 - 600 Ьи/ кг муки, протеазы 0,012 - 0,015 Аи/кг муки, глюкозооксидазы 50 - 100 вСЮ/кг муки.

Анализ реологических свойств теста по параметрам промилограмм показал, что при внесении ферментных препаратов а-амилазы, гемицеллюлазы, липазы, фосфолипазы, протеазы, глюкозооксидазы изменялись эластичность, стойкость, стабильность (таблица 2).

Установлено, что ферментные препараты различного принципа действия существенно влияли на показатели времени образования теста, стабильности, вязкости теста при повышении температуры и максимальной вязкости при рет-роградации крахмала, определяемые по параметрам миксограмм.

Изменения этих показателей могут быть связаны с изменением показателей качества хлеба из пшеничной муки высшего сорта по показателям пробной лабораторной выпечки. Сравнительный анализ изменений показателей качества хлеба по пробной лабораторной выпечке, числа падения, показателей реологических свойств теста по параметрам миксограмм и промилограмм позволил выявить наиболее значимые показатели свойств теста для прогнозирования определенных показателей качества готовых изделий (таблица 3).

2.2.3. Разработка составов пшеничной муки целевого назначения

Для формирования технологических решений производства МЦН для различных видов хлебобулочных и мучных кондитерских изделий разрабатывали этого исследовали влияние различных дозировок ферментных препаратов а-амилазы, гемицеллюлазы, липазы, фосфолипазы, протеазы и глюкозооксидазы на качество готовых изделий. Контролем служили пробы готовых изделий, изготовленные из муки без добавок.

Таблица 2

Влияние ферментных препаратов различного принципа действия на показатели

промилограммы теста из пшеничной муки высшего сорта

Наименование реологических свойств теста Свойства теста с добавлением ферментных препаратов

Контроль протеазы фосфо-липазы глюкозо-оксидазы липазы гемицел-люлазы а-амилазы

Время образования теста, мин 1,75 2,5 2,25 2,33 2,33 2,30 1,82

Эластичность теста, ед.прибора 140 160 120 140 120 110 140

Стабильность (устойчивость) теста, мин 50 30,2 31 65 30 55 27,2

Сопротивляемость (стойкость) теста, мин 51,75 33,01 33,25 67,32 32,32 57,30 2931

Разжижение теста, ед. прибора 20 20 10 20 10 10 20

Водопоглоти-тельная способность. % 58,7 58,5 58,8 58,5 58,8 58,8 58,5

Проведенные исследование показали, что наиболее значимыми показате-

лями, определяющими качество и потребительские свойства булочных изделий являются удельный объем, упруго-эластичные свойства мякиша и формоустой-чивость, на основании чего нами был выявлен интегральный показатель оценки качества булочных изделий (Кб), который может являться показателем эффективности корректировки технологических свойств муки целевого назначения для булочных изделий и включает удельный объем, формоустойчивость и балловую оценку:

Кб=У + Ф + Б х 0,02 (1), где

У - удельный объем, см3 /г, Ф - формоустойчивость,

Б - органолептическая балловая оценка (балл х 0,02). Значения интегрального показателя качества булочных изделий для различных составов муки целевого назначения представлены на диаграмме (рис. 2).

Глюкозооксидаза, 50 GOD/кг муки Протеаза, 0,003 AU/кг муки Фосфолипаза, 200 LU/кг муки ! Липаза, 25 KLU/кг муки Гемицеллюлаза, 27 FXU/ кг мухи Альфа-амилаза, 25 FAU/кг муки Пробы муки с добавлением ферментных препаратов

Ф + i Ф 1 +-Н- Объем хлеба Показатели качества хлеба

Ф Ф + Ф +++ +++ i Цвет мякиша, структура пористости

1 + • 1 + ф Число падения

■ 1 i 1 1 1 Водопоглотительная способность Параметры про-милограмм

+ Ф + + 1 ф Стабильность теста

1 ■ ■ ■ ■ Разжижение теста

Ф + + 1 ■ ф Время образования теста Параметры миксограмм

• + + 1 + • Эластичность теста

+ + + Ф + ф Стабильность (устойчивость! теста

• 1 i ■ • 1 Водопоглотительная способность

• 1 ■ Вязкость при образовании теста

+ + + ф Вязкость теста при повышении темптя-птьт

1 • i + ■ 1 Время достижения min пткаст и

1 Ф i 1 + + Максимальная вязкость

1 • + Г • Время достижения шах пячкпсти

• 1 • 1 1 + Степень активности гид-ппттитических (Ьепментпп

+ + ■ < 1 1 Время начала ретрограда-шги кпахмяла

+ 1 + + Ф + Максимальная вязкость ппи петпогпапяпии кпяк-

• 1 ■ ■ • 1 Время ретроград ации кпяхмала

а

ы §

я

X

о &

ТЗ

3 п> X

£ П1

К я

I §

л> 2 я в Я

1-ч

S % S, «

St х | §

Q о

w о о в о о

я К

к р

л а о н и о

X

а о о\

В

Н

»5

ст> а к и р

И

Я —

—

контроль Альфа-амилаза, Фосфолипаза. Эндо-ксиланаза, Глюкозооксидаза, Альфа-амилаза.

25 РАи/кг 1250 Ш/кг 27РХи/кг 50 СОИкг 25 РА11/КГ,

Фосфолипаза. 250 Ш/кг, Эндо-кисланаза, 27 РХи/кг

|а Балловая органолептическая оценка, 0,02 х балл 0 Формоустойчивость, Ый В Удельный объем, смЗ /г |

Рис. 2. Влияние различных ферментных препаратов на комплексный показатель оценки качества булочных изделий из пшеничной муки целевого назначения Максимальный технологический эффект улучшения качества булочных изделий достигался при совместном использовании ферментных препаратов а-амилазы, фосфолипазы и эндоксилоназы а-амилазы, гемицеллюлазы и фосфо-липазы в количествах 25 FAU/кг муки, 27 FXU/кг муки и 250 LU/кг муки соответственно в составе муки целевого назначения для булочных изделий.

Значимыми показателями, определяющими качество и потребительские свойства тостового хлеба, являются тонкостенная, равномерная пористость, эластичная структура, наличие хороших свойства при обжарке в тостере, на основании чего нами был определен интегральный показатель оценки качества тостового хлеба (Кт), который может являться показателем эффективности корректировки технологических свойств муки целевого назначения для тостового хлеба:

Кт= П х 0,2 + AHU + Р (2), где

П - пористость, %

АН0б - общая деформация,

Р - прочность обжаренного ломтя хлеба, Н.

Значения интегрального показателя качества тостового хлеба для различных составов муки целевого назначения представлены на диаграмме (рис. 3).

50

Альфа-амилаза, Фосфолилаза, Липаза, 50 КШ/кг Альфа-амилаза, Альфа-амилаза 25 РАи/кг 250 Ш/кг 25 РА11/кг. 25 РАи/кг,

Фосфолилаза, 75 Фосфолилаза, Ш/кг, Лилаза, 25 250 Ш/кг, Липаза, КШ/кг 50 КШ/кг

3 Пористость х 0,2, % ВАНоб И Прочность, Н |

Рис. 3. Влияние различных ферментных препаратов на комплексный показатель оценки качества тостового хлеба из пшеничной муки целевого назначения

Наилучшие качество тостового хлеба достигалось при совместном использовании ферментных препаратов а-амилазы, липазы и фосфолипазы в количествах 25 БАи/кг муки, 50 К.Ш/кг муки и 250 Ш/кг муки соответственно в составе муки целевого назначения для тостового хлеба.

Установлен, что показателями, определяющими качество и потребительские свойства круассанов, являются внешний вид, текстура слоев, состояние поверхности, вкус и аромат. Наилучшее качество круассанов по физико-химическим и органолептическим (рис. 4) показателям достигалось при совместном использовании ферментных препаратов а-амилазы, эндо-ксиланазы и фосфолипазы в количествах 19 РАи/кг муки, 13,5-20 Р'Хи/кг муки и 300 Ьи/кг муки соответственно.

Композиционный состав биокорректоров для муки целевого назначения для бисквита включал оптимальные соотношения, эндо-ксиланаз, обеспечи-

вающих гидролиз высокомолекулярных арабиноксиланов и расслабление структуры бисквитного теста, и протеаз, гидролизующих клейковинные белки, и препятствующих образованию клейковинного каркаса, о чем свидетельствовало изменения показателя плотности теста (рис. 5). Применяемые ферментные препараты, обеспечивающие биохимическую модификацию структурных компонентов муки, проявляли синергетический эффект и обеспечивали наименьшую плотность теста и хорошие органолептические показатели готовых бисквитов.

Внешний вид

♦ контроль - О Альфа-амилаза 25 РА1)/кг —X— Эндо-ксиланаза 27 ЯХи/кг

—Д6— Альфа-амилаза 25 РАЦ/кг. Фосфолипаза 250 Ш/кг. Эндо-ксиланаза 27 РХЦ/кг

Рис. 4. Зависимость изменения показателей внешнего вида, состояния поверхности, текстуры слоев, аромата и вкуса круассанов от состава муки целевого

назначения

На основании исследований были разработаны технологические рекомендации для производства МЦН для различных видов хлебобулочных и мучных кондитерских изделий (таблица 5).

2.2.4. Определение реологических свойств теста, полученного из муки

целевого назначения Важнейшим технологическим аспектом производства муки целевого назначения является разработка методов по прогнозированию ее свойств во взаи-

мосвязи с показателями качества выработанных из нее готовых изделий: булочных изделий, тостового хлеба, круассанов и бисквитов.

О 0,001 0,0015 0,002 0,0025 0,003 0,004 Концентрация ферментного препарата, % к массе ♦- Протеазы (1,5 А11/кг муки) Ксиланазы (2700 РХи/кг муки) —Д— Ксиланазы (2700 РХУ/кг муки) + Протеазы (1,5 АУ/кг муки)

Рис. 5. Влияние дозировок ферментных препаратов для муки целевого назначения для производства бисквитов на плотность бисквитного теста Для этого исследовали изменение числа падения и реологических свойств теста по параметрам промилограмм и миксограмм при использовании различных видов муки целевого назначения. Контролем служили пробы пшеничной муки без добавок.

Установлено, что применение МЦН для булочных изделий, бисквитов, круассанов, тостового хлеба практически не влияло на такие параметры промилограмм как эластичность, разжижение, водопоглотительная способность. При этом время образования, стойкость и стабильность существенно изменялись, соответственно на 6-14 %, 15-34 %, 9-38 %.

Для прогнозирования качества готовых изделий и реологических свойств теста по параметрам миксограмм для муки целевого назначения можно использовать показатели: время достижения шах вязкости (СЗ), показатель максимальной вязкости (СЗ), время начала ретроградации крахмала (С4), степень

Таблица № 5

Технологические рекомендации для производства пшеничной муки целевого назначения_

Вид МЦН Определяющий показатель качества готовых изделий/муки Количество ферментных препаратов

Наименование Величина а-амилазы, БАи/кг муки гемицел-люлазы, РХШ кг муки липазы, КШ/кг муки фосфо-липазы, Ьи/кг муки глкжозо-оксидазы, ССЮ/кг муки Протеазы, Аи/кг муки

Для булочных изделий Комплексный показатель каче-стаа булочных изделий (Кб), ед. б> Кб > 5 8 > Кб > 6 Кб >8 20-25 10-15 0-10 20-27 7-13,5 0-7 - 500-750 250-500 0-250 (20-100)* -

Для тостового хлеба Комплексный показатель оценки качества тостового хлеба (Кт), ед. 40>Кт> 30 45> Кт > 40 Кт> 45 15-20 10-15 0-10 - 34-50 27-34 0-14 175-200 100-150 0-50 (20-50)** -

Для круассанов Балловая органолептическая опенка, балл 17-19 20-22 23-25 20-25 5-15 0-5 13,5-20 7,5-13,5 0-7 - 250-300 150-200 0-100 - -

Для бисквита Индекс деформации клейковины (ИДК), ед. прибора 45> ИДК > 55 60> ИДК> 85 ИДК> 85 - 50-54 27-54 0-27 - - - 0,012-0,03 0,005-0,012 0-0,005

* - при использовании муки с удовлетворительно слабой клейковиной, с показателем ИДК от 80 доЮО ед. прибора

** - при использовании муки с неудовлетворительно слабой клейковиной, с показателем ИДК более 105 ед. прибора

активности гидролитических ферментов и время образования теста (таблица 6); по параметрам промилограмм: стабильность, время образования.

Таблица 6

Влияние муки целевого назначения на реологические свойства теста _по параметрам миксограмм_

Наименование реологических свойств теста Свойства теста при использовании муки для

Контроль Булочных изделий Тостового хлеба Круассанов Бисквита

Время образования теста, мин (СО 1,82 1,75 1,93 1,77 2,15

Эластичность теста, Нм (Cj) 0,08 0,10 0,08 0,08 0,08

Стабильность (устойчивость) теста, мин (С|) 10,15 10,48 10,15 10,53 10,84

Водопоглотительная способность, % 58,7 59,1 57,5 58,5 56,1

Вязкость при образовании теста, Hm(Ci) 1,13 1,10 1,09 1,11 1,11

Вязкость теста при повышении температуры, Нм (С2) 0,57 0,53 0,45 0,57 0,56

Время достижения min вязкости, мин (С2) 17:59 17:48 18:04 17:20 17:41

Максимальная вязкость, Нм (Сз) 1,99 1,82 1,73 1,94 1,95

Время достижения тах вязкости, мин (Сз) 24,49 25,77 26,84 24,65 25,83

Степень активности гидролитических ферментов, Нм (С4) 1,73 1,61 1,44 1,70 1,84

Время начала ретроградации крахмала, мин (С4) 35,30 39,89 36,99 34,52 33,30

Максимальная вязкость при ретроградации крахмала, Нм (Cs) 2,13 2,12 1,57 2,13 2,21

Время ретроградации крахмала, мин (Cj) 45,03 45,03 45,03 45,03 45,02

Степень изменения реологических свойств теста зависела от вида муки це-

левого назначения, что в свою очередь связано с их композиционными составами и комплексным воздействием вносимых ферментных препаратов на структурные компоненты муки (крахмал, белки, пентозаны, липиды) и тесто в процессе замеса.

2.2.5. Исследование свойств пшеничной муки целевого назначения в процессе хранения Исследование стабильности технологических свойств, физко-химических показателей и химического состава муки целевого назначения в процессе хранения является основой для разработки и реализации практических рекомендаций по ее применению.

Одним из перспективных методов определения влажности муки является метод К.Фишера, который дает возможность определять химически связанную воду. Практическая реализация метода К. Фишера предусматривает подбор методики и условия определения.

Определяли влажность муки целевого назначения, а также полученного из нее теста и готовых изделий методом К. Фишера (КР) путем оптимизации условий проведения данного определения. Установлены оптимальные условия проведения титрования К. Фишера для муки целевого назначения, теста и готовых изделий (рисунок 6, таблице 7).

Таблица 7

Модификации метода КР титрования для муки целевого назначения, теста и

готовых изделий

Вариант модификации Условия титрования

1 Стандартное И7 титрование

2 Дополнительная экстракция 300 с

3 Температура 40 °С

4 Температура 40 "С , дополнительная экстракция 300 с с добавлением в раствор 10 мл формамида

5 Арбитражный метод по ГОСТ 9404-88

13-(

1 2 3 4 5

Вариант модификации метода

И мука целевого назначения для круассанов □ мука целевого назначения для булочных изделий 2 Г,".уК2 целевого НЭЗНЭЧвНИЯ ДЛЯ тпстпилгп упрбя И мука целевого назначения для бисквита_

Рис.6. Содержание влаги в муке целевого назначения при использовании различных модификаций метода КБ титрования

Технологические свойства муки целевого назначения практически не изменялись в процессе хранения до 6 месяцев. При анализе показателей качества готовых изделий, полученных из муки целевого назначения для булочных изделий, тостового хлеба и круассанов наблюдалось незначительное улучшение показателей качества, что можно объяснить процессами созревания муки (таблица 8).

Таблица 8

Исследование технологических свойств пшеничной муки целевого назна-

чения в процессе хранения

Вид муки целевого назначения Наименования показателя качества теста/готовых изделий Продолжительность хранения, сутки

0 90 180

Для булочных изделий Комплексный показатель качества булочных изделий (Кб), ед. 7,8 7,8 8,0

Для тостового хлеба Комплексный показатель оценки качества тостового хлеба (Кт), ед. 38,5 38,9 39,5

Для круассанов Балловая органолептическая оценка, балл 23 23 24

Для бисквита Плотность теста, г/см1 Удельный объем, см3/г 0,46 3,25 0,48 3,20 0,48 3,15

Физико-химические свойства МЦН для булочных изделий, тостового хлеба, круассанов и бисквитов (активность воды, влажность, рН, титруемая кислотность) в процессе хранения в течение 180 суток изменялись аналогично пшеничной муке высшего сорта. Количественный и качественный состав полиненасыщенных жирных кислот, моно- и дисахаридов при хранении МЦН в течение 180 суток практически не изменялся. Полученные данные свидетельствовали о стабильности физико-химических свойств и химического состава МЦН при хранении.

2.2.6. Практическая реализация результатов исследования

На основании анализа исследований были разработаны технические условия для производства пшеничной муки «Премьера», включающие технологическую схему производства муки целевого назначения для различных групп хлебобулочных и мучных кондитерских изделий. Была проведена широкая промышленная апробация результатов исследований в условиях ОАО «Московский комбинат хлебопродуктов» (г. Москва), ГУП БКК «Серебряный бор» (г. Москва).

23

3. ВЫВОДЫ

Проведены комплексные исследования разработки технологических решений по производству пшеничной муки, специально предназначенной для определенных групп хлебобулочных и мучных кондитерских изделий. На основании полученных результатов сделаны нижеследующие выводы.

1. Разработаны технологические решения по формированию составов пшеничной муки целевого назначения для булочных изделий, тостового хлеба, круассанов и мучных кондитерских изделий с использованием биохимических методов корректировки структурных компонентов муки на основе применения ферментных препаратов.

2. Ферментные препараты а-амилазы, гемицеллюлазы, липазы, фосфолипазы, протеазы, глюкозооксидазы в различной степени влияют на свойства муки, определяемые по числу падения, параметрам промилограмм и миксограмм и показатели качества хлеба по пробной лабораторной выпечке.

2.1. Ферментные препараты различного принципа действия изменяют эластичность на 5-15%, стабильность на 7-36% по сравнению с контролем и не влияют на показатели водопоглотительной способности, разжижения, определяемые но параметрам промилограмм.

2.2. Ферментные препараты а-амилазы и протеазы уменьшают на 9-10% и на 4-8% соответственно показатель числа падения пшеничной муки высшего сорта. Ферментные препараты гемицеллюлазы, липазы, фосфолипазы, глюкозооксидазы показатель числа падения не изменяют.

2.3. Внесение ферментных препаратов а-амилазы, гемицеллюлазы, липазы, фосфолипазы, протеазы, глюкозооксидазы влияет на показатели времени образования теста, стабильности, вязкости теста при повышении температуры и максимальной вязкости при ретроградации крахмала, определяемые по параметрам миксограмм.

2.4 Наилучшее качество хлеба по показателя пробной лабораторной выпечки достигается при внесении а-амилазы 25 РАи/кг муки, гемицеллюлазы 2754 РХи/кг муки, липазы 25 КЬи7 кг муки, фосфолипазы 100-500 1X7 кг муки, протеазы 0,003 АШсг муки, глюкозооксидазы 50-100 вСЮ/кг муки.

3. Показатель комплексной оценки качества булочных изделий, учитывающий органолептические и физико-химические свойства готовых изделий, включает формоустойчивость, балловую оценку и удельный объем. Наилучшее качество

булочных изделий достигается при внесении композиции ферментных препаратов а-амилазы, гемицеллюлазы и фосфолипазы в количествах 25 БАи/кг муки, 27 РХи/кг муки и 250 ЫУ/кг муки соответственно.

4. Показатель комплексной оценки качества тестового хлеба, учитывающий физико-химические и реологические свойств готовых изделий включает общую деформацию мякиша, прочность обжаренного ломтя и пористость. Наилучшее качество тостового хлеба достигается при внесении композиции ферментных препаратов а-амилазы, липазы и фосфолипазы в количествах 25 БАи/кг муки, 50 КШ/кг муки и 250 Ш/кг муки соответственно.

5. Наилучшее качество круассанов по оганолептичекой оценке достигается при внесении композиции ферментных препаратов а-амилазы, гемицеллюлазы и фосфолипазы в количествах 19 БАШкг муки, 13,5-20 БХи/кг муки и 300 Ш/кг муки соответственно.

6. Наилучшее качество бисквита по показателям плотности теста и удельного объема готовых изделий достигается при внесении композиции ферментных препаратов гемицеллюлазы и протеазы в количествах 54 РХи/кг муки и 0,03 Аи/кг муки соответственно.

7. Свойства муки целевого назначения для булочных изделий, тостового хлеба, круассанов и бисквита могут прогнозироваться по реологическим свойствам теста, определяемым по параметрам промилограмм ( эластичность, стойкость, стабильность) и миксограмм (время достижения тах вязкости (СЗ), показатель максимальной вязкости (СЗ), время начала ретроградации крахмала (С4), степень активности гидролитических ферментов и время образования теста).

8. Установлена стабильность технологических, физико-химических свойств (активность воды, рН, влажность, перекисное число, йодное число) и химического состава (жирнокислотный, моно- и дисахаридов) муки целевого назначения для булочных изделий, тостового хлеба, круассанов и бисквита в процессе хранения до 180 суток.

9. Разработана модифицированная рабочая среда (добавление октанола) и условия (увеличение экстракции до 300 с) для определения влажности муки целевого назначения, теста и хлебобулочных изделий титрованием по методу К. Фишера.

10. Разработаны и утверждены технические условия для производства муки пшеничной «Премьера» (ТУ 9293-002-05079058-04) и проведена промышлен-

ная апробация муки целевого назначения для булочных изделий и бисквита с использованием ферментных препаратов различного принципа действия на ОАО «Московский комбинат хлебопродуктов» (г. Москва), ГУП БКК «Серебряный бор» (г. Москва).

11 . Рассчитана экономическая эффективность применения ферментного препарата эндо-ксиланазы и протеиназы при формировании свойств пшеничной муки целевого назначения для мучных кондитерских изделий на мукомольном предприятии. Рентабельность производства муки целевого назначения для мучных кондитерских изделий с использованием ферментных препаратов выше на 15%, чем у муки полученной по ГОСТ Р 52189-2003.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Попов, М.В. Контроль содержания влаги в муке целевого назначения [Текст] / Хлебопродукты. - 2008. - № 8. - С. 44-45.

2. Матвеева, И.В. Концепция корректировки качества муки на основе фемент-ных препаратов [Текст] / И.В. Матвеева, Ю.А. Белибова, М.В. Попов // Хлебопродукты. - 2006. - № 12. - С. 43-44.

3. Матвеева, И.В. Корректировка качества муки на основе ферментных препаратов [Текст] / И.В. Матвеева, Ю.А. Белибова, М.В. Попов // Хлебопродукты. - 2007. -№3,- С. 55-57.

4. Матвеева, И.В. Корректировка качества муки на основе ферментных препаратов [Текст] / И.В. Матвеева, Ю.А. Белибова, М.В. Попов // Хлебопекарное производство. - 2007. - № 10. - С. 28-29.

5. Попов, М.В. Технологические решения производства пшеничной муки целевого назначения для хлебобулочных и мучных кондитерских изделий [Текст] / М.В. Попов // Материалы научно-технической конференции участников программы «Михаил Ломоносов». - Москва. - 2007. - С. 105 - 107.

6. Попов, М.В. Новые методы контроля влажности в пищевых продуктах [Текст] / М.В. Попов // Материалы научного семинара. - Бонн (Германия). -2006.-С. 110-112.

Список принятых сокращений:

МЦЛ — мука целевого назначения,

KF - Карл Фишер.

Technological Solutions for Baking and Confectionery flours intended for End Users

Popov M.V.

Technological Solutions for Baking and Confectionery flours intended for End Users have been developed on the base of enzyme applications.

The correlation among enzymes functional properties, baking properties of wheat flour, rheological characteristics of dough and physic-chemical and organoleptic indexes of bread has been defined.

The influence of optimal enzyme dosages on rheological characteristics of dough by mixogram and promilogram indexes has been determined.

For the first time the Karl Fisher Titration method for water determination in wheat end users flours, dough and bread was applied and adapted.

The stability of end user flours by technological and chemical properties during storage has been confirmed.

Подписано в печать 05.11.08. Формат 60x90 '/ig. Бумага типографская № 1. Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 202.

125080, Москва, Волоколамское ш., 11. Издательский комплекс МГУПП

Введение.

1. Обзор литературы.

1.1. Современные тенденции развития хлебопекарной и мукомольной отрасли.

1.2. Опыт мукомольной промышленности по выработке различных видов муки.

1.3. Технологии производства муки целевого назначения.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Современная отечественная мукомольная промышленность принадлежит к числу социально значимых отраслей народного хозяйства, так как вырабатываемые из муки хлебобулочные и макаронные изделия жизненно необходимы всем категориям населения.

За последние несколько лет в мукомольной промышленности наблюдается постепенное снижение рентабельности мукомольных предприятий при постоянном ужесточении конкуренции и снижении загрузки производственных мощностей. Высокий уровень конкуренции в отрасли обусловлен избыточным наличием производственных мощностей, идентичной технической вооруженностью и ассортиментом выпускаемой продукции ведущих предприятий. В таких условиях традиционные способы снижения затрат для повышения рентабельности становятся малоэффективными, и единственным возможным способом улучшения экономических показателей предприятия является создание продуктов с принципиально новыми свойствами по модели развития инновационной экономики.

Одним из видов инновационной продукции мукомольных предприятий являются специальные виды пшеничной муки для предприятий хлебопекарной промышленности. Направленная корректировка свойств и получение специальных видов муки для производства определенных видов хлебобулочных и мучных кондитерских изделий позволяет наиболее эффективно использовать зерновые ресурсы с различными свойствами, снизить затраты на транспортировку, повысить рентабельность мукомольных предприятий, удовлетворить растущие требования к исходному качеству муки со стороны хлебопекарных предприятий, стабилизировать качество готовой продукции, упростить техно-химический контроль и повысить эффективность деятельности предприятий хлебопекарной отрасли.

Эти предпосылки делают актуальной задачу по разработке технологических подходов и решений корректировки в условиях мукомольного предприятия свойств пшеничной муки, специально предназначенной для выработки определенных видов хлебобулочных и мучных кондитерских изделий в зависимости от требований хлебопекарных предприятий.

ЦЕЛЬ И НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью настоящего исследования явилась разработка научно обоснованных технологических решений по созданию пшеничной муки, специально предназначенной для выработки определенных видов хлебобулочных и мучных кондитерских изделий, с помощью прогнозирования свойств полуфабрикатов и показателей качества готовых изделий.

Для решения поставленной цели решали следующие задачи:

• научное обоснование технологических подходов формирования прогнозируемых свойств пшеничной муки целевого назначения;

• разработка композиционных составов муки целевого назначения на основе использования биохимических корректоров (ферментных препаратов различного принципа действия) на примере различных видов муки, предназначенных для булочных изделий, тостового хлеба, круассанов, бисквита;

• изучение влияния различных видов пшеничной муки целевого назначения на свойства теста и качество готовых изделий;

• изучение взаимосвязи реологических свойств теста и качества готовых изделий, полученных из муки целевого назначения, и определение технологических свойств пшеничной муки целевого назначения с помощью ее реологических характеристик;

• исследование технологических свойств и химического состава муки целевого назначения в процессе хранения;

• промышленная апробация результатов, технико-экономическое обоснование применения разработанных технологических решений и разработка нормативной документации для практической реализации.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Научно обоснованы технологические решения для производства пшеничной муки, специально предназначенной для производства определенных видов хлебобулочных и мучных кондитерских изделий, на основе применения ферментных препаратов.

Выявлена взаимосвязь между функциональными свойствами ферментных препаратов различного принципа действия, исходными технологическими свойствами пшеничной муки, реологическими свойствами теста, физико-химическими и органолептическими показателями качества различных групп хлебобулочных (на примере булочные изделий, тостового хлеба, круассанов) и мучных кондитерских (на примере бисквитного полуфабриката) изделий.

Были разработаны составы муки целевого назначения для хлебобулочных и мучных кондитерских изделий на основе интегральных показателей оценки их качества.

Установлена зависимость между оптимальными дозировками а-амилазы, эндо-ксиланазы, липазы, фосфолипазы, глюкозооксидазы, протеиназы, реологическими свойствами теста по показателям промилограмм (стабильность, эластичность, сопротивляемость теста) и миксограмм (время достижения максимальной вязкости, время начала ретроградации крахмала, показатель максимальной вязкости, степень активности гидролитических ферментов) обеспечивающими требуемые показатели качества хлебобулочных и мучных кондитерских изделий.

Впервые применен и оптимизирован метод К. Фишера для оценки влажности муки целевого назначения, полуфабрикатов и хлеба из пшеничной муки по средствам модификации рабочей среды (добавление формамида) и параметров проведения определения (увеличение длительности экстракции до 300 с и температура до 50 °С).

Обоснована стабильность муки целевого назначения по технологическим свойствам, активности воды, химическому составу (жирнокислотный состав, состав моно- и дисахаридов) в процессе хранения до 6 месяцев.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Разработаны составы муки целевого назначения для производства булочных изделий, тостового хлеба, круассанов и бисквита, которые обеспечивают полу-чение готовых изделий высокого качества.

Предложена модифицированная рабочая среда и условия (длительность экстракции и температура) для определения влажности муки целевого назначения титрованием по методу К. Фишера.

Разработаны и утверждены нормативные документы «Технические условия для производства муки пшеничной «Премьера» (ТУ 9293-00205079058-04), по-зволяющие вырабатывать муку целевого назначения с добавлением фермент-ных препаратов.

Проведена широкая промышленная апробация новых составов муки целевого назначения на ОАО «Московский комбинат хлебопродуктов» (г. Москва), ГУЛ БКК «Серебряный бор» (г. Москва).

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты исследований апробированы на научно-технической конференции участников научной программы «Михаил Ломоносов» (г. Москва, 2007), семинаре программы «Развитие потенциала научной школы» (г. Бонн, Германия, ноябрь 2006).

По результатам исследований опубликовано 6 печатных работ.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В обзоре научно-технической литературы систематизированы данные о состоянии мукомольной и хлебопекарной отрасли; обобщены работы, связанные с выработкой пшеничной муки заданного качества в зависимости от конечного использования на хлебопекарных предприятиях; рассмотрены современные требования к пшеничной муке для производства хлебобулочных изделий и вопросы регулирования качества готовых изделий на основе формирования свойств пшеничной муки.

заключение 77.01,04.329. Т. ИбЬЧ. /О. Ч от 12. (О, ОЧ выданное Центром I оссанэпиднадзора Минздрава России в г. Москве

Зав. лабораторией стандартизации зсрнопррдук^в ГНУ ВНИИЗ, к.т.н. ^б^ул^ К-А- Турусов г.

Зам.Гсиералыюго директора ОАО «Москрщжий комбинат хлебопродукт^ у Н.И.ВФремов /Г» Се^&^яЛШ г.

Москва

2006 г