Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 12
Процессы, протекающие при выпечке хлеба 12
Влияние содержания биополимеров муки и теста на процесс выпечки и качество хлеба 25
Изменение биополимеров и качества хлеба при
хранении 30
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 34
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 36
Сырье и материалы, применявшиеся при проведении исследований...36
Методы исследований, применявшиеся в работе 37
Методы оценки свойств сырья 37
Методы приготовления теста и хлеба 38
Методы оценки свойств теста и ВТЗ 43
Методика определения упека ВТЗ и количества сконденсировавшейся влаги . 43
Методика определения диаметра, высоты и объема ВТЗ 44
Методы оценки качества хлеба 45
Методы исследования свойств мякиша хлеба 47
Определение гидрофильных свойств мякиша хлеба 47
Определение содержания свободной и связанной влаги мякиша хлеба с использованием гипертонического раствора сахарозы и ЯМР-спектроскопии 48
Определение общего содержания белка в тесте и мякише хлеба...51
Микроскопические исследования корки и мякиша хлеба 54
2.2.6. Математическая обработка экспериментальных данных 54
Характеристика сырья, применявшегося в исследованиях 56
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ АНАЛИЗ 58
2.4.1. Влияние содержания клейковины в муке на качество хлеба- и
теплофизические процессы, протекающие в нем при
выпечке 58
2.4.1.1. Качество хлеба из муки с различным содержанием клейковины...59 2.4. Г.2. Теплофизические процессы, протекающие при выпечке хлеба из
муки с различным содержанием клейковины 66
Заключение по разделу 2.4.1 75
2.4.2. Влияние продолжительности выпечки на изменение структурных
компонентов ТЗ и качество хлеба 76
2.4.2.1. Изменение качества хлеба в процессе выпечки 77
Сравнительное исследование микроструктуры мякиша хлеба из муки с различным содержанием клейковины 83 '
Влияние продолжительности выпечки на изменение фракционного состава белков ТЗ и мякиша хлеба из муки с различным содержанием
клейковины 88
2.4:2.4. Влияние продолжительности выпечки на соотношение свободной и связанной влаги в мякише хлеба из. муки с различным содержанием-
клейковины .' 96
2.4.2.5. Исследование гидрофильных свойств мякиша хлеба из муки с различным содержанием клейковины и продолжительностью
выпечки 98
Заключение по разделу 2.4.2 100
2.4.3. Влияние продолжительности хранения на изменение структуры
компонентов и качество хлеба из муки с различным содержанием
клейковины и продолжительностью выпечки 103
Изменение качества хлеба в процессе хранения 104
Изменение микроструктуры мякиша хлеба из муки с различным содержанием клейковины в процессе хранения 108
Определение усушки образцов хлеба из пшеничной муки с различным содержанием клейковины 114
Определение содержания свободной и связанной влаги хлебного мякиша из муки с различным содержанием клейковины 118
Исследование гидрофильных свойств мякиша хлеба из муки с
различными хлебопекарными свойствами 122
Заключение по разделу 2.4.3 124
2.4.4. Применение ЯМР-спектроскопии для изучения соотношения форм
связи влаги структурными компонентами теста и хлеба 126
Изучение содержания свободной и связанной влаги мякиша хлеба методом ЯМР-спектроскопии 127
Исследование соотношения форм связи влаги в ТЗ и ее структурных компонентах в процессе
выпечки 129
Заключение по разделу 2.4.4 133
2.4.5. Разработка регламента выпечки подового хлеба из пшеничной муки
высшего сорта с различным содержанием клейковины 133
ВЫВОДЫ 138
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 141
ПРИЛОЖЕНИЕ 150
Введение к работе
Актуальность темы. В России хлеб является не только продуктом национальной гордости, но и одним из основных элементов питания населения, поэтому его качеству уделяется особое внимание. Качество хлеба зависит от многих факторов: хлебопекарных свойств муки, рецептуры и способа приготовления теста, ведения технологического процесса и наличия*, или отсутствия добавок-улучшителей.
Одним из основных рецептурных компонентов теста является мука, хлебопекарные свойства которой определяются многими факторами. Пшеничная мука с хорошими хлебопекарными свойствами позволяет получить изделия большего объема, правильной^ формы с золотистой коркой и эластичным мякишем, со вкусом и запахом свойственными хорошо пропеченному хлебу. В последние годы наблюдается устойчивая,тенденциям ухудшению качества муки. Прежде всего, это выражается в снижении содержания в ней сырой клейковины, что отражается, как на1 реологических свойствах тестовых заготовок (ТЗ), ходе технологического процесса, так и,на-качестве готового продукта.
Важной конечной стадией технологического процесса производства хлебобулочных изделий является процесс выпечки. Выпечка - это процесс прогрева расстоявшихся тестовых заготовок, при котором происходит их переход из состояния теста в состояние хлеба. Изучением процессов, происходящих при выпечке занимался ряд отечественных и зарубежных исследователей: А. В. Лыков, Л. Я. Ауэрман, А. С. Гинзбург, А. А. Михелев, А. Т. Лисовенко, И. И. Маклюков, В. И. Маклюков, СЕ. Walker, B.J. Dobraszczyk и др. Проведенные исследования показали, что при выпечке хлебобулочных изделий протекает комплекс сложных процессов, обусловливающих их качество: теплофизических, биохимических, микробиологических и коллоидных. Благодаря этим исследованиям были
сформулированы теоретические основы процесса выпечки и ее основные закономерности.
Условия выпечки оказывают большое влияние на процессы, происходящие в тестовой заготовке и показатели качества хлеба. Сокращение продолжительности выпечки снижает качество хлеба, особенно по показателям вкуса, аромата, степени пропеченности мякиша и способности хлеба сохранять свежесть в процессе хранения. Увеличение продолжительности выпечки улучшает органолептические показатели качества хлеба, но приводит к снижению его выхода и повышению энергозатрат на его производство.
В настоящее время данных, позволяющих определить оптимальный режим выпечки хлеба с учетом хлебопекарных свойств перерабатываемой муки и рецептуры вырабатываемых хлебобулочных изделий не достаточно. Информация о влиянии продолжительности выпечки на процессы, протекающие при хранении хлебобулочных изделий, из муки с различными хлебопекарными достоинствами также разрознена и весьма противоречива.
В последние годы в результате технического прогресса появилась возможность, проведения более полного исследования процесса выпечки и явлений, происходящих как внутри, так и на поверхности выпекаемых заготовок.
В связи с этим исследование влияния хлебопекарных свойств пшеничной муки на процессы, протекающие при выпечке и последующем хранении хлеба является актуальным.
Цель и задачи исследования. Целью настоящих исследований
явилось теоретическое обоснование и разработка регламента (режимов)
выпечки подового хлеба из пшеничной муки с учетом содержания
биополимеров теста.
В соответствии с поставленной целью были определены основные задачи исследования:
определение влияния хлебопекарных свойств муки на качество подового хлеба в процессе выпечки и хранения;
определение влияния биополимеров муки (клейковины и крахмала) на теплофизические процессы, протекающие при выпечке пшеничного подового хлеба;
определение изменения фракционного состава белков ТЗ и мякиша хлеба в процессе выпечки, микроструктуры мякиша, его гидрофильных свойств и соотношения свободной и связанной влаги в процессе выпечки и хранения;
определение соотношения форм связи влаги в мякише хлеба с различной продолжительностью выпечки и хранения методом ЯМР-спектроскопии; '
разработка регламента выпечки подового хлеба из муки с различными хлебопекарными свойствами;
апробация результатов исследования в производственных условиях.
Структурная схема исследования приведена на рис.1.
Разработка регламента (режимов) выпечки пшеничного подового хлеба с учетом содержания биополимеров теста
Влияние содержания биополимеров (клейковины и крахмала) в муке на качество хлеба
Исследование теплофизических процессов, протекающих при выпечке хлеба из муки с различным
содержанием клейковины
Исследование влияния продолжительности выпечки на
качество хлеба из муки с различным содержанием
клейковины при хранении
Исследование влияния продолжительности выпечки на изменение
структуры биополимеров мякиша хлеба из муки с различным
содержанием клейковины при хранении
Изучение соотношения форм связи влаги
структурными компонентами теста и хлеба методом
ЯМР-спектроскопии
Микроструктура мякиша хлеба
Фракционный состав белков мякиша
Гидрофильные свойства мякиша
Моделирование процесса выпечки
Содержание свободной и связанной влаги мякиша
Регламент выпечки подового хлеба из муки с различным содержанием клейковины
Промышленная апробация полученных результатов исследования
Рис. 1. Схема проведения исследования
Научная новизна; На основе системного подхода проведены комплексные исследования процесса выпечки тестовых заготовок из. пшеничной, муки с различными хлебопекарными свойствами.
Установлена взаимосвязь между, содержанием биополимеров в тесте и скоростью прогрева, а также количеством сконденсировавшейся и испарившейся влаги; При увеличении содержания клейковины в муке возрастает скорость прогрева выпекаемых тестовых заготовок (ВТЗ) и повышается упек хлеба. На основании полученных данных обобщен критерий Фурье и массообменное число* подобия; которые позволяют определить продолжительность выпечки и-величину упека в,зависимости от содержания биополимеров;в муке.
Показано; что изменение фракционного состава белков ВТЗ из;муки-с
различными? хлебопекарными свойствами при; варьируемой
продолжительности вьшечкиї определяется' скоростью прогрева; заготовки. Установлено; что; солерастворимая фракция, белков: является» лабильной? к нагреванию. Наиболее/; устойчивы*, к тепловому воздействию?, щелочерастворимые белки.
Выявлено, что изменение микроструктуры мякиша хлеба обусловлено г доминирующим влиянием содержания биополимеров муки и продолжительности выпечки. Увеличение содержания клейковины в муке и продолжительности выпечки ведет к образованию единой белково-углеводной структуры, которая в меньшей степени подвергается изменениям в процессе хранения.
На основании изучения механизма перераспределения влаги в. мякише хлеба с различной продолжительностью выпечки и хранения показано, что интенсивность протекания процесса черствения хлеба зависит; от соотношения биополимеров в муке. Повышение содержания клейковины*в муке и продолжительности' выпечки приводит к снижению содержания; свободной влаги, в мякише хлеба и меньшему ее перераспределению в, процессе хранения.
Практическая значимость. Разработан регламент выпечки пшеничного хлеба с учетом содержания клейковины в муке, который предусматривает определение рациональной продолжительности выпечки и величину упека в зависимости от критерия Фурье и массообменного числа подобия.
Разработаны математические модели для вычисления критерия Фурье и массообменного числа, которые могут быть рекомендованы хлебопекарным предприятиям для разработки регламента выпечки пшеничного подового хлеба с учетом содержания клейковины в муке.
Произведена производственная проверка регламента выпечки паляницы украинской, которая показала возможность применения критерия Фурье и массообменного числа для определения рациональной продолжительности выпечки и ожидаемой величины упека с учетом содержания клейковины в муке.
Апробация работы. Основные положения с диссертационной работы
представлены на IV Международной! конференции-выставке
«Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их
реализации» (Москва, 2006 г.); на V Международной конференции студентов
и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность
населения (Москва, 2006 г.); на International Symposium and Summer School in
Saint Petersburg Nuclear Magnetic Resonance in Condensed Matter, 4th meeting:
"NMR in Life Sciences" (Санкт Петербург, 2007г.); на V Международной
школе-конференции «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и
средства для их реализации» (Москва, 2007г.); на I межведомственной
научно-практической конференции «Товароведение, экспертиза и технология
продовольственных товаров» (Москва,, 2008 г.); на IX Международной
конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии»
(Казань, 2008 г.).
,1 Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 10
печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 149 страницах основного текста, включает 44 рисунков и 8 таблиц. Список литературы состоит из 81 источника российских и зарубежных авторов.
