Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Обзор литературы 7
1.1 Анализ современного состояния рынка мучных кондитерских изделий и обогатителей для повышения их пищевой и биологической ценности 7
1.2 Физико-химические основы и способы разрыхления теста для производства мучных кондитерских изделий
1.2.1 Механизм образования теста 18
1.2.2 Роль технологических факторов при замесе теста 24
1.2.3 Способы разрыхления теста 28
1.3 Современные режимы и механизмы выпечки мучных кондитерских изделий и особенности производства бисквитов 38
Заключение: постановка цели и задач исследования 43
ГЛАВА 2 Объекты и методы исследований 45
2.1 Объекты и методы исследования качества сырья, применявшегося в работе 45
2.2 Методики получения сбивных полуфабрикатов 47
2.3 Методы определения органолептических и физико-химических свойств полуфабрикатов 58
2.4 Методы исследования качества готовых изделий 59
2.5 Методы математической статистики и оптимизации 63
ГЛАВА 3 Разработка технологии сбивных бисквитов с использованием механического способа разрыхления 65
3.1 Обоснование выбора обогатителей при производстве сбивных бисквитов 65
3.2 Исследование влияния муки на пенообразующую способность теста з
3.3 Исследование влияния жира на процесс пенообразования теста 81
3.4 Исследование влияния сахара на процесс пенообразования теста 83
3.5 Определение оптимального рецептурного состава сбивного бисквита 85
3.6 Изучение влияния дозировки обогатителей на показатели качества теста и готового изделия 88
3.7 Определение оптимальных параметров замеса бисквитного теста 92
ГЛАВА 4 Исследование качества, пищевой и биологической ценности и сохранности бисквитов 97
4.1 Определение особенностей состава суммарных ароматов сбивных бисквитов 97
4.2 Изменение показателей качества бисквитов в процессе хранения 101
4.3 Исследование влияния обогатителей на соотношение форм связи в бисквитах 106
4.4 Определение пищевой и биологической ценности разработанных изделий 109
ГЛАВА 5 Разработка инновационной технологии сбивных бисквитов и универсальной смесительно сбивально-формующей установки с автоматической системой контроля и управления процесса замеса, сбивания и формования изделий 112
5.1 Обоснование подхода к совершенствованию технологии сбивных бисквитов 112
5.2 Принцип работы универсальной смесительно-сбивально-формующей установки 113
5.3 Состав и алгоритм работы автоматической системы управления 117
5.4 Исследование процессов структурообразования сбивного бисквитного кондитерского теста 128
ГЛАВА 6 Разработка параметрической и технологической схем процессов получения сбивных бисквитов 113
6.1 Параметрическая схема технологических процессов получения сбивных бисквитных кондитерских изделий 133
6.2 Технологическая схема получения сбивных бисквитов повышенной пищевой и биологической ценности 137
6.3 Преимущества предлагаемого технического решения 140
Выводы по результатам работы 141
Список использованных источников
- Физико-химические основы и способы разрыхления теста для производства мучных кондитерских изделий
- Методы определения органолептических и физико-химических свойств полуфабрикатов
- Исследование влияния жира на процесс пенообразования теста
- Исследование влияния обогатителей на соотношение форм связи в бисквитах
Введение к работе
Актуальность работы. Перед кондитерской промышленностью поставлена задача – создать технологии производства новых обогащенных продуктов массового потребления (Доктрина продовольственной безопасности РФ от 30.01.2010 г. № 120), повышенной пищевой и биологической, пониженной энергетической ценности и сахароемкости.
В структуре ассортимента кондитерских изделий важное место занимают мучные кондитерские изделия (МКИ). В среднем, в России на 1 человека приходится 10,3 кг мучных кондитерских изделий в год, по прогнозам на 2013 год рост составит 4 %. Доля сегмента печенья почти приблизилась к доле лидера, заняв 19,6 % общего объема рынка, тортов и пирожных (бисквитов) недлительного хранения составила 11,9 % рынка, емкость этого сегмента в денежном выражении превышает емкость сегмента печенья на 6,5 %. Таким образом, бисквиты пользуются наибольшим спросом у россиян и благодаря чему эти изделия становятся наиболее перспективными объектами для обогащения их функциональными ингредиентами. По данным обследования населения, дефицит полноценных белков составляет до 25 %, пищевых волокон – до 50 %, витамина С – до 50 %, витаминов группы В – до 20-30 %, витамина А до 30 %.
В решении этой проблемы представляет большой интерес применение пшеничной муки второго сорта и ржаной обдирной, в замен муки высшего и первого сортов, концентрированного яблочного сока, сухого молока, которые являются источником полноценного белка, пищевых волокон, витаминов С, А, Е, группы В, макро-микроэлементов. Пшеничная мука второго сорта и ржаная обдирная обладают повышенной пищевой и биологической ценностью по сравнению с пшеничной мукой высшего сорта.
Ценность сухого молока заключается в том, что все компоненты молока идеально сбалансированы и находятся в легкоусвояемой и доступной форме. Яблочный сок богат витамином С, Е, Н (витамин красоты), РР и витаминами группы В, кальцием, магнием, калием, фосфором, железом, цинком.
Одним из направлений в создании технологий мучных кондитерских изделий может явиться способ приготовления высокорецептурной тестовой массы, который будет включать смешивание ингредиентов и получения теста с определенными реологическими свойствами, его сбивание, т. е. разрыхление теста механическим способом под давлением сжатого воздуха без химических разрыхлителей. Применение механического разрыхления теста позволит интенсифицировать технологический процесс, сократить процесс производства мучных кондитерских изделий и соответственно производственные площади предприятия, повысить выход, пищевую и снизить энергетическую ценность и себестоимость готовых изделий.
Поэтому актуальна и своевременна разработка научно-обоснованных технологий сбивных бисквитов из смеси пшеничной муки второго сорта и ржаной, на основе жира, сухого молока и концентрированного сока, обеспечивающих получение изделий повышенной пищевой, биологической и пониженной энергетической ценности.
Значительный вклад в разработку сбивных мучных кондитерских изделий внесли Л. М. Аксенова, Г. О. Магомедов, С. Я. Корячкина, Т. Б. Цыганова, А. В. Зубченко, В. К. Кочетов, А. Я. Олейникова, Т.В. Савенкова, М. А. Талейсник и др.
Диссертационная работа выполнялась в рамках НИР кафедры «Технологии хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств» Воронежского государственного университета инженерных технологий «Разработка энерго-, ресурсосберегающих и экологически чистых технологий переработки сельскохозяйственного сырья в конкурентоспособные хлебобулочные, кондитерские и макаронные продукты на основе медико-биологических воззрений» (Коды ГРНТИ: 65.33.29, 65.33.35) на 2011-2015 гг.).
Цель исследований: разработка научно-обоснованных технологий и ассортимента обогащенных сбивных бисквитов путем применения сырья с максимальной сохранностью полезных нутриентов, используя механический способ разрыхления.
В рамках поставленной цели решались следующие задачи:
- обосновать выбор сырья при производстве сбивных мучных кондитерских изделий;
- исследовать влияние рецептурных компонентов на пенообразующую способность теста;
- провести оптимизацию рецептурно-компонентных решений и определить оптимальные параметры при сбивании теста;
- исследовать содержание суммарных ароматов сбивных бисквитов, антиоксидантной активности сбивных мучных кондитерских изделий повышенной пищевой ценности; изучить показатели качества бисквитов в процессе хранения; определить степень удовлетворения среднесуточной потребности в основных нутриентах, пищевую и биологическую ценность обогащенных сбивных мучных кондитерских изделий;
- разработать универсальную смесительно-сбивально-формующую установку с автоматической системой контроля и управления, проанализировать процесс структурообразования при замесе, сбивании и формовании изделий;
- разработать технологии обогащенных сбивных бисквитов из смеси пшеничной муки 2 сорта и ржаной обдирной; разработать проект технической документации на бисквиты (ТУ, ТИ, РЦ); рассчитать ожидаемый экономический эффект от внедрения технологий сбивных мучных кондитерских изделий.
Научные положения выносимые на защиту:
- усовершенствованные технологии производства сбивных мучных кондитерских изделий, позволяющие интенсифицировать технологический процесс, улучшить санитарное состояние производства, повысить пищевую и биологическую ценность;
- универсальная смесительно-сбивально-формующая установка с автоматической системой контроля и управления процесса замеса, сбивания и формования изделий;
- результаты оценки эффективности сбивных бисквитов, подтверждающие научно обоснованные рецептуры и технологии новых видов изделий с применением сырья с максимальной сохранностью полезных нутриентов.
Научная новизна работы.
Основой в решении проблемы создания обогащенных сбивных мучных кондитерских изделий является использование сырья с максимальным сохранением его нативных свойств, механического способа разрыхления полуфабрикатов, без яичного меланжа.
Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность применения пшеничной муки второго сорта и ржаной обдирной, концентрированного сока и сухого молока для повышения пищевой и биологической ценности сбивных бисквитов.
Установлены математические зависимости объемной массы сбивного теста и плотности бисквита от массовой доли сахара и жира, объемной массы сбивного теста и удельного объема бисквита от интенсивности и продолжительности сбивания, определены оптимальные соотношения рецептурных компонентов, которые обеспечивают минимальное значение объемной массы теста и плотности бисквита, определены оптимальные технологические параметры приготовления сбивного теста.
Выявлена зависимость влияния пшеничной муки второго сорта и ржаной обдирной, концентрированного сока и сухого молока на процесс пенообразования и пеноустойчивость сбивного бисквитного теста, аромат, антиоксидантную активность, соотношение свободной и связанной форм влаги и микробиологические показатели качества бисквитов в процессе хранения, позволяющая интенсифицировать технологический процесс, повысить выход, пищевую и биологическую ценность, снизить себестоимость готовых изделий.
Определены основные интегральные технологические критерии приготовления бисквитного теста, характеризующие затраты механической и тепловой энергии на формирование структуры сбивного теста и готовых изделий. Эти показатели легли в основу математической модели для автоматической системы контроля и управления технологическими процессами в универсальной смесительно-сбивально-формующей установке.
Практическая значимость работы.
Разработана технология сбивных бисквитов повышенной пищевой и биологической ценности на основе пшеничной муки второго сорта и ржаной обдирной, концентрированного сока и сухого молока (заявка на патент РФ № 2013116273 (024033)
от 09.04.2013);ТУ 9135-240-02068108-2013, ТИ, РЦ).
Разработана универсальная смесительно-сбивально-формующая установка с автоматической системой контроля и управления процесса замеса, сбивания и формования изделий. Установка разработана и смонтирована на базе ВГУИТ.
Разработана параметрическая схема процессов производства сбивных бисквитных изделий. Установлены технологические критерии процессов интенсивного замеса, сбивания и формования кондитерского теста и выпечки тестовых заготовок. Реализованы новые технологические приемы смешивания, сбивания, формования и выпечки при производстве сбивных бисквитов, которые открывают новые перспективы разработки высокоэффективных технологий и технологического оборудования для замеса, сбивания, формования и выпечки.
Ожидаемый экономический эффект от реализации 1 т/год сбивного бисквита «Молочный» составит – 58,79 тыс. р.; сбивного бисквита «Фруктовый» – 57,46 тыс. р.
Соответствие диссертации паспорту научной специальности.
Диссертационные исследования соответствует п. 3, 4 и 6 паспорта специальности 05.18.01 – «Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства».
Апробация результатов исследований. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на:
- научно-практической интернет-конференции «Моделирование энергоинформационных процессов» (ВГУИТ, 2012);
- Российской технологической платформе «Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК – продукты здорового питания» (Воронеж, 2012);
- международной конференции «Кондитерские изделия XXI века» (Москва, 2013);
- международной научно-практической конференции (Краснодар, 2013).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ, в том числе 3 статьи в реферируемых журналах, 1 статья и 4 тезиса в материалах конференций.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, выводов, списка использованных источников и приложений. Основное содержание работы изложено на 155 страницах, включая 23 таблицы и 25 рисунков. Список литературы включает 124 источников российских и зарубежных авторов.
Физико-химические основы и способы разрыхления теста для производства мучных кондитерских изделий
Мучные кондитерские изделия в докризисный период ежегодно показывали рост в среднем на 5% в натуральном выражении. Невысокие темпы роста являются доказательством того, что рынок МКИ близок к насыщению. В среднем, в России на 1 человека приходится 10,3 кг мучных кондитерских изделий в год, и значительного увеличения потребления не ожидается. По прогнозам на 2013 год рост составит не более 4%. Происходит переход от количественного увеличения рынка к его росту в денежном выражении за счет усложнения существующих продуктов и создания новых ниш (десерты, снеки).
По критерию темпов роста наиболее привлекательным является рынок тортов и пирожных, который за последние 6 лет вырос на 38 % и даже в период кризиса показывал положительную динамику. Если говорить о дальнейшем потенциале роста, то в данном сегменте сформировалось новое направление — бисквиты с длительным сроком хранения в индивидуальной упаковке, а также сладкие пироги. Культура чаепития в России все больше отходит от традиционной: растет интерес к продуктам, доставляющим не только вкусовое, но и эстетическое удовольствие. Как результат, в повседневное потребление входят изделия, которые еще не так давно считались «праздничными».
Доля сегмента печенья почти приблизилась к доле лидера, заняв 19,6% общего объема рынка. Доля сегмента тортов и пирожных недлительного хранения составила 11,9 % рынка. Также значительная доля рынка в натуральном выражении - 10,5 % - принадлежала шоколаду и шоколадным изделиям. Таким образом, перечисленные виды кондитерских изделий пользуются наибольшим спросом у россиян - в сумме на их долю приходится более 62 % рынка в натуральном выражении.
В 2012 году россияне не стали меньше покупать кондитерских изделий. Самыми популярными критериями, по которым потребители выбирают этот вид продукции, являются индивидуальные вкусовые предпочтения и доступная цена - на них указали соответственно 47 и 46 % опрошенных. Также значительную роль играет такой критерий, как качество кондитерских изделий, -продукцию высокого качества предпочитают 29 % россиян [28]. Большая часть опрошенных россиян - 84 % - любят и активно потребляют печенье, пряники и вафли. Пирожные, галеты и крекеры покупает каждый пятый респондент, а кексы - каждый восьмой. Рулеты, бисквиты, торты приобретают соответственно 18 и 17% населения. При этом в группе потребителей с высокими доходами преобладает потребление пирожных, рулетов, тортов и кексов [2, 3].
Продажи мучной кондитерской продукции развиваются в основном благодаря регионам и небольшим городам. Высокий региональный уровень потребления характерен прежде всего для такого вида продукции, как печенье. Покупные торты пользуется большим спросом в Москве и Санкт-Петербурге.
Одной из тенденций последних нескольких лет стало стремление производителей увеличивать продажи фасованного печенья при одновременном сокращении доли печенья, продаваемого на вес. Если в провинции эти усилия пока остаются без результата, то в крупных городах производителям удалось несколько снизить количество продаваемого развесного печенья. На сегодняшний день развесное печенье в отличие от упакованной продукции, как правило, продается только в регионе производства [93,112].
Как правило, в регионах жители предпочитают недорогую продукцию местных производителей, тогда как в крупных городах лидерство удерживают брэнды известных национальных компаний. По данным экспертов, более половины потребителей печенья в России отдавали предпочтение продукции под торговой маркой "Юбилейное" и "Причуда" московской фабрики "Большевик", входящей в Danone Group.
Если на рынке печенья, рулетов и кексов конкуренция ведется среди брэндов, то в сегменте тортов по-прежнему определяющими критериями покупки являются цена и качество. Существенную роль играет и вид продукции. Так, самым популярным у россиян является бисквитный торт - его пробовали порядка 60 % потребителей.
Рынок мучных кондитерских изделий развивается достаточно устойчиво. Это вызвано общим улучшением экономической ситуации. Закупка импортного оборудования позволила предприятиям расширить ассортимент выпускаемой продукции и повысить качество изделий [35, 89].
В целом относительно стабильная посткризисная экономическая ситуация на российском кондитерском рынке и благоприятное состояние сырьевой базы, пополненной новым урожаем 2012 года, создают предпосылки для дальнейшего роста отечественного производства мучных кондитерских изделий в 2013 году [3]. Продажи мучных кондитерских изделий в стране в 2013-2014 гг будут также постепенно расти, достигнув в 2014 г докризисного уровня [2, 122].
Применение различных обогатителей, позволяющих повысить биологическую и пищевую ценность мучных кондитерских изделий. Разработка мучных кондитерских изделий, предназначенных для профилактики алиментарно-зависимых заболеваний, является одним из направлений инновационного развития пищевых технологий, которые неразрывно связаны с поиском новых добавок, способных обогащать продукты эссенциальными нут-риентами и минорными веществами различной химической природы.
Особый интерес в качестве обогащающих добавок представляют продукты переработки дикорастущих плодов, в том числе боярышника, содержащего целый комплекс физиологически функциональных ингредиентов, благотворно влияющих на организм человека.
Из всего многообразия плодово-ягодных полуфабрикатов выделяются порошки, сохраняющие полезные свойства исходного сырья в течение длительного времени, что дает возможность непрерывно обеспечивать производство пищевых продуктов ценным источником биологически активных веществ [73, 75, 77, 122].
Методы определения органолептических и физико-химических свойств полуфабрикатов
Вариант с верхним консольным расположением мешалки был принят на основании анализа работы аналогичного по назначению смесителя, по приготовлению сбивного теста. Аналог представлял собой наклонную цилиндрическую охлаждаемую камеру, внутри которой соосно располагалась двухопорная четырехлопастная мешалка. Считается, что двухопорная схема установки вала мешалки более жесткая и обеспечивает более надежную работу перемешивающего органа при низком уровне вибраций и уменьшенной металлоемкости перемешивающего устройства. Но данная схема имеет ряд серьезных недостатков. Расположение камеры под углом в подобных смесителях является мерой вынужденной, поскольку осевая выгрузка готового теста из месильной камеры невозможна, из-за расположения в этой зоне нижней опоры вала мешалки, поэтому приходилось выполнять камеру наклонной и производить разгрузку теста через патрубок, располагаемый в нижней точке сопряжения наклонной цилиндрической обечайки и плоского днища. Двухопорная установка предполагает наличие двух мест выхода вращающегося вала из камеры, а значит применения двух уплотняющих узлов - на крышке и днище камеры. Уплотнение подвижных деталей является серьезной проблемой, особенно в аппаратах, работающих под давлением или вакуумом. Нижняя опора, непосредственно граничащая с тестом, является наиболее ответственным местом в таком аппарате. Так при использовании сальникового уплотнения, характеризующегося тем, что оно требует периодической подтяжки, могут возникать ситуации, когда тесто выдавливается через уплотнение, при этом не только нарушается нормальная работа аппарата, но и требуется полная разборка узла перемешивания для чистки и реставрации узлов уплотнения. Но стационарная установка мешалки в камере усложняет очистку и мойку аппарата после завершения работы и при ремонте. Конструктивно трудно выполнить надежное крепление и обеспечить её соосность нижней опоре, поскольку корпус верхнего подшипника приходится устанавливать на нескольких спицах. Консольная установка не имеет указанных недостатков, она более проста конструктивно и боле технологична в изготовлении. Необходимая жесткость была достигнута за счет использования в качестве вала мешалки тонкостенной нержавеющей трубы большого диаметра, в которую вварены три пары сквозных бобышек, в которых закреплялись спицы четырех лопастей. С учетом того, что рабочей зоной месильной камеры в данной установке является тонкий пристеночный слой, а центральная часть свободна, использование тонкостенных труб нужного диаметра позволяет гарантированно получать любую необходимую жесткость вала мешалки при низкой металлоемкости конструкции.
При верхнем консольном расположении вал уплотняется лишь в верхней части, где отсутствует обрабатываемый продукт, поэтому нарушение герметичности в данном случае может привести лишь к возникновению незначительных утечек воздуха из камеры, которые, при достаточной производительности компрессора, никак не скажутся на величине давления сжатого воздуха в камере. Кроме того, нарушение герметичности сальникового уплотнения может устраняться без последствий для работоспособности аппарата непосредственно в процессе его работы.
Верхнее консольное расположение мешалки позволило производить нижнюю осевую разгрузку теста из нижней точки конической части камеры. С учетом того, что нижний незакрепленный конец вала свободен, на нем установили наконечник, выполненным в виде короткого шнека, и разместили его в разгрузочном патрубке камеры. Это позволило обеспечить максимально возможную степень разгрузки камеры, а на стадии замеса, за счет реверсивного вращения вала, шнек исключает образование мертвых зон в рабочем объеме месильной камеры - он выгоняет тесто из зоны разгрузочного патрубка в рабочую зону перемешивания и сбивания.
Следует отметить, что конструктивное решение, реализованное в установке - перемешивающий модуль, включающий установленные на крышке аппарата привод с мешалкой, закреплен на подвижной каретке, перемещающейся по двум неподвижным вертикальным направляющим при помощи пневмоци-линдра. В верхнем положении перемешивающего модуля производиться загрузка в камеру всех ингредиентов теста в соответствии с рецептурой, а также обслуживание мешалки. Рабочим положением является нижнее положение каретки. В нижнем положении происходит автоматическое уплотнение крышки относительно камеры и производится перемешивание и сбивание теста по заданной программе. Уплотнение подвижного перемешивающего модуля относительно камеры производиться стандартной пневматической манжетой по ГОСТ 6678-72, предназначенной для уплотнения штока пневмоцилиндров. В установке уплотняемый диаметр 160 мм. Манжета установлена в проточке верхнего съемного фланца месильной камеры. При опускании каретки в нижнее рабочее положение уплотняющий буртик перемешивающего модуля диаметром 160 мм заходит под манжету, при этом камера автоматически уплотняется при подаче давления в камеру. Стандартное уплотнение крышек в аппаратах, работающих под давлением, чаще всего осуществляется путем прижатия крышки с заданным усилием к уплотняющей прокладке, закрепленной на верхнем фланце камеры. Недостаточное усилие прижатия приводит к утечке воздуха через прокладку, избыточное может нарушить целостность прокладки или значительно снизить срок ее эксплуатации. В любом случае такая схема уплотнение неудобна в эксплуатации и требует достаточно квалифицированного обслуживания. Для получения надежного уплотнения при использовании манжеты, достаточно лишь завести уплотняющий буртик заданного диаметра под манжету. Уплотнение произойдет само собой сразу после начала повышения давления в камере, за счет самоуплотняющего свойства таких манжет. Значительно снижаются требования к точности выполнения сопрягаемых деталей уплотняющего узла и их соосности. Исключены ошибки обслуживающего персонала в процессе уплотнения такого аппарата. В отличие от уплотнения прокладками, манжетное уплотнение оставляет возможность производить регулировки вертикального положения крышки, а значит и вала мешалки относительно днища камеры, поскольку надежное герметизация камеры будет получено при любом положении крышки в пределах длины уплотняющего буртика. Перед подачей давления в камеру достаточно лишь опустить перемешивающий модуль по направляющим, при этом уплотнительный буртик войдет под манжету, и зафиксировать модуль от вертикального смещения. В установке для этой цели используется соосный камере байонетный замок, у которого конструктивно предусмотрено, при повороте его вокруг оси, два фиксированных положения: «Открыто» D «Закрыто».
Исследование влияния жира на процесс пенообразования теста
Целью исследования было изучение влияния муки (пшеничной 2 сорта, ржаной обдирной и их смеси) на пенообразующую способность теста.
Тесто готовили из пшеничной муки 2 сорта, ржаной обдирной и их смеси путем механического разрыхления под давлением 0,5 МПа с влажностью полуфабриката 44 % в сбивальной установке периодического действия. В начале смешивали рецептурные компоненты при частоте вращения месильного органа 350 об/мин, без подачи воздуха в корпус тестомесильной машины. Затем осуществляли формование тестовых заготовок массой 400 г в формы для выпечки. После этого формы помещали в сбивальную машину МС-450 и вводили атмосферный воздух и сбивали полуфабрикат при частоте вращения 800 об/мин.
Сбитые в формах тестовые заготовки выпекали в печи при температуре 190-195 С под действием ИК-нагрева в течение 10 минут. Далее выключали лампы и выпекали при той же температуре 25-30 минут.
Экспериментальные данные зависимости объемной массы теста от продолжительности сбивания позволили получить серию кривых для сбивного теста из пшеничной муки 2 сорт (рис. 9 кривая 3), ржаной обдирной (кривая 1) и их смеси (кривая 2). 0,3
Установлено, что объемная масса 0,4 г/см для пшеничной муки 2 сорта достигается на 6 минуте сбивания, для ржаной обдирной муки - на 3 минуте, а для смеси ржаной и пшеничной муки на 4 минуте сбивания.
При соотношении ржаной и пшеничной муки 1:1 значительная часть белков ржаной муки неограниченно набухает, пептизируется и переходит в состояние вязкого коллоидного раствора, составляющего основу жидкой фазы пенообразного теста. Повышается содержание слизистых веществ, часть которых также растворяется в воде с образованием вязкого раствора. Все это способствует увеличению скорости пенообразования теста по сравнению с тестом из пшеничной муки 2 сорта.
В тесте из ржаной муки наблюдается наивысшая скорость пенообразования теста (3 мин). Начиная с 4 минуты сбивания объемная масса теста увеличивается. Вероятно, это связано с разрушением частиц растворимых слизистых веществ ржаной муки и преобладающей части нерастворимых (набухших) частиц, которые расщепляясь, образуют комплексы с белками и тем самым приводят к снижению скорости диффузии молекул в поверхностной слой и увеличению объемной массы полуфабриката.
Данные по изделиям, приготовленным из муки пшеничной 2 сорта, ржаной обдирной и их смеси представлены в таблице 9.
Максимальный удельный объем наблюдался в бисквите из смеси ржаной и пшеничной муки 1:1 и составлял 187 см3/100 г. Наименьший в бисквите из ржаной обдирной муки и составляет 178 см3/100 г. В изделиях из ржаной муки наблюдается наибольшая кислотность (0,8 град), наименьший удельный объем и пористость готового изделия (57 %). Проведенные исследования показали, что соотношение ржаной и пшеничной муки в сбивном тесте оказывает влияние на объемную массу теста и качество готового изделия. Экспериментальными данными доказано, что при соотношении ржаной и пшеничной муки 1:1 сбивной полуфабрикат и приготовленный из него бисквит, обладали наилучшими показателями качества.
Механизм взаимодействия липидов муки и вносимых жиров с компонентами теста в значительной мере зависит от химического состава и свойств используемого жира и муки. Важную роль при этом играют входящие в состав жира триглицериды насыщенных и ненасыщенных жирных кислот. Чем больше содержание в жире триглицеридов ненасыщенных жирных кислот, тем он больше сорбируется белками [9, 32].
Жиры изменяют свойства пшеничного крахмала при замесе теста в результате образования ими комплексов с амилазной фракцией.
Адсорбируясь на поверхности белковых мицелл и крахмальных зерен, жир препятствует набуханию коллоидов муки и увеличивает содержание жидкой фазы теста. Вследствие этого ослабляется связь между компонентами твердой фазы теста, что делает его более пластичным [31].
Тесто готовили из смеси ржаной обдирной и пшеничной муки 2 сорта, кондитерского жира «Эконфе 1203-34», лимонной кислоты, воды питьевой путем механического разрыхления под давлением 0,5 МПа с влажностью полуфабриката 44 % в сбивальной установке периодического действия. В начале смешивали рецептурные компоненты при частоте вращения месильного органа 350 об/мин, без подачи воздуха в корпус тестомесильной машины. Затем под избыточным давлением в корпус сбивальной установки МС-450 вводили атмосферный воздух и сбивали полуфабрикат при частоте вращения 800 об/мин в течение 4 мин. После процесса сбивания определяли объемную массу. Влияние дозировки жира на пенообразующую способность теста из смеси ржаной обдирной и пшеничной муки 2 сорта (W=44 %) представлены нарис. 10 и 11. 3 4
Сахара в тесте и изделиях играют пищевкусовую роль и технологическое значение. Они ограничивают набухание белков и повышают пластичность теста.
На качество теста оказывает влияние размер частиц сахара. Для получения пластичного теста с малым содержанием воды следует применить измельченный сахар-песок - сахарную пудру. Это обеспечивает растворимость в воде всего количества сахара. В противном случае ухудшается качество изделий из-за присутствия на поверхности нерастворенных кристаллов. Таким образом, используя свойства сахара, можно регулировать степень набухания белков и крахмала муки [32].
Тесто готовили из смеси ржаной обдирной и пшеничной муки 2 сорта, сахарной пудры, лимонной кислоты, воды питьевой путем механического разрыхления под давлением 0,5 МПа с влажностью полуфабриката 44 % в сбивальной установке периодического действия.
После процесса сбивания определяли объемную массу. Влияние дозировки сахара на пенообразующую способность теста из смеси ржаной обдирной и пшеничной муки 2 сорта (W=44 %) представлены на рис. 12 и 13.
В ходе проведенных экспериментов установлено, что с увеличением дозировки сахара увеличивается продолжительность сбивания теста и увеличивается объемная масса так как сахар повышает поверхностное натяжение и препятствует пенообразованию (рис. 13). m О,
При механическом разрыхлении теста важным является выбор оптимальных параметров замеса сбивного теста [54].
Целью исследования является выбор режима приготовления теста из смеси ржаной и пшеничной муки, определение оптимальной дозировки сахара и жира.
Для этого было применено позиционное ротатабельное планирование, которое предусматривает некоторое количество специальным образом расположенных так называемых «звездных точек», что сокращает число опытов в эксперименте [23]. Тесто из смеси ржаной (50 %) и пшеничной муки (50 %) влажностью 44 % замешивали на экспериментальной установке, по методике, описанной в разделе 2.2. Основными факторами, влияющими на показатели качества теста были определены: дозировка сахара Х( (%) дозировка жира х2 (%). Все эти факторы совместимы и некоррелированы между собой. Критериями оценки влияния условий приняли объемную массу теста (Y,, г/см3) и плотность готовых изделий (Уг, г/см3). Пределы изменения факторов представлены в таблице 10.
Исследование влияния обогатителей на соотношение форм связи в бисквитах
Перспективным направлением является конструирование технологии и аппаратов универсального типа, при которых совмещается несколько технологических процессов и операций в одном аппарате. Поскольку это позволяет создавать мобильные технологические машины и аппараты, применяемые в супермаркетах, кафе и ресторанах, мини-производствах, и, в конечном итоге, сокращает обслуживающий персонал, металлоемкость и дает максимальную возможность автоматизировать технологические процессы, т.е. можно автоматически контролировать и управлять технологическим процессом со стабилизацией качества готовой продукции.
В связи с этим в данной главе проводятся исследования о возможности создания универсального аппарата, где совмещаются технологические процессы: дозирования рецептурных компонентов, смешивание их до получения однородной высококонцентрированной дисперсной системы (бисквитное тесто), сбивание, формование и деление тестовых заготовок под избыточным давлением воздуха.
Предварительные исследования по дозированию и смешиванию рецептурных компонентов с образованием структуры бисквитного теста в тестомесильной машине с последующим делением и сбиванием тестовых заготовок в сбивальном аппарате показало многостадийность, нетехнологичность, усложнение с позиции автоматизации процессов, удорожание в целом как единиц оборудования, так и обслуживания, что привело к необходимости поиска совмещения технологических процессов в одном аппарате.
Поэтому актуальной является создание инновационной технологии кондитерских изделий и адаптированной, универсальной установки с автоматической системой контроля и управления технологическими процессами.
Устройство смесительно-сбивально-формующей установки описано в главе 2 (п 2.2). Установка (рис. 21) работает следующим образом. По умолчанию, после включения установки тумблером «Сеть», выбран ручной режим работы. Ручной режим удобен для подготовки установки к работе в автоматическом режиме - проверки основных узлов, работы привода мешалки, и механизма подъема каретки модуля перемешивания, осмотра и, при необходимости, чистки мешалки и камеры. После проверки готовности установки к эксперименту тумблером «Верх» D «Низ» ручного пневмраспределителя поднимают каретку с установленным на ней перемешивающим модулем, в верхнее положение. При этом загрузочная воронка системой тяг устанавливается в рабочее положение и через нее производится загрузку всех компонентов в соответствии с рецептурой. После этого каретка опускается в нижнее рабочее положение, при этом автоматически происходит герметизация камеры.
Первый эксперимент проводиться в ручном режиме. При этом предварительно устанавливают обороты мешалки с помощью частотного преобразователя, используемого в приводе, и задают рабочее давление в камере с помощью редуктора давления, установленного на входной воздушной магистрали. После опускания камеры в рабочее положение, закрывают байонетный замок, фиксирующий перемешивающий модуль, и подают сжатый воздух под давлением.
После достижения заданного давления в камере включают привод мешалки на заданное время при постоянных оборотах. В режиме перемешивания мешалка вращается в направлении, при котором шнек-наконечник, установленный на нижнем конце вала мешалки, возвращает тесто, попавшее в разгрузочный патрубок, обратно в камеру. Направление вращения мешалки обязательно проверяется в процессе первоначальной настройки установки. После завершения перемешивания привод переключают на режим «Выгрузка», при котором вал на небольших оборотах вращается в противоположном рабочему направлении, а шнек-наконечник при этом нагнетает тесто в направлении выгрузки. Выгрузку приготовленного теста производят в формы через шаровой кран на разгрузочном патрубке, расположенном в нижней точке конической части камеры.
Для автоматической работы установки необходимо тумблер «Ручн» D «Авт» установить в положение «Авт», при этом на экране монитора появляется таблица с параметрами процесса перемешивания из последнего эксперимента. В памяти компьютера, кроме того, хранятся результаты и таблицы параметров ряда предыдущих экспериментов. На этой стадии можно изменить значений любых параметров в текущей таблице, или выбрать таблицы параметров из других проведенных ранее экспериментов. На этой же стадии также выбирается вариант алгоритма управления работой установки. После задания параметров процесса и выбора алгоритма управления производят загрузку всех ингредиентов теста, как описано выше, опускают перемешивающий модуль в рабочее положение, закрывают байонетный замок и нажимают кнопку «Пуск». При нажатии кнопки «Пуск» запускается программа, реализующая выбранный алгоритм управления процессом приготовления сбивного теста:
при этом закрывается нормально-открытый электропневмоклапан на выходе камеры и одновременно открывается нормально-закрытый клапан на входной воздушной магистрали, в камеру подается сжатый воздух до заданной величине давления;
