Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Повышение биологической ценности продуктов - путь к здоровому питанию населения 10
1.1. Роль хлебобулочных и мучных кондитерских изделий в питании населения Российской Федерации 14
1.2. Белоксодержащие добавки из остаточных продуктов мясной промышленности 18
1.3. Сухой белковый полуфабрикат: получение, состав, свойства и применение 21
1.4. Белоксодержащие добавки и мука из бобовых культур в технологии хлебобулочных и мучных кондитерских изделий 28
1.5. Лизин гидрохлорид - ценная добавка в технологии хлебобулочных изделий 40
Заключение 42
Глава 2. Характеристика сырья и методов исследования . 45
2.1. Сырье и материалы, применяемые в исследованиях 45
2.2. Схема экспериментальных исследований 51
2.3. Методы исследований 53
2.3.1. Методы оценки качества сырья, полуфабрикатов и готовых изделий 53
2.3.2. Специальные методы исследования 55
2.3.3. Математическое планирование эксперимента и статистическая обработка результатов 65
Глава 3. Разработка технологии хлебобулочных изделий с сухим белковым полуфабрикатом 66
3.1. Исследование свойств клейковины пшеничной муки и их изменений при взаимодействии ее с сухим белковым полуфабрикатом 66
3.2. Регулирование технологических свойств полуфабрикатов из пшеничной муки с учетом функциональных достоинств сухого белкового полуфабриката 72
3.3. Разработка рецептуры и технологии хлебобулочных изделий «Золотинка» 75
3.4. Аппаратурно-технологические схемы приготовления теста 88
Глава 4. Разработка технологии хлебобулочных изделий с сухим белковым полуфабрикатом и фасолевой мукой 90
4.1. Разработка рецептуры и технологии хлебобулочных изделий «Торопыжка» с добавками 95
4.2. Выбор рациональных дозировок сухого белкового полуфабриката и фасолевой муки с применением центрального рототабельного планирования 97
4.3. Роль сухого белкового полуфабриката и фасолевой муки в формировании качества готовых продуктов 101
4.4. Особенности аппаратурно-технологической схемы приготовления теста с сухим белковым полуфабрикатом и фасолевой мукой 108
Глава 5. Разработка технологических аспектов применения сухого белкового полуфабриката в производстве крекера 110
5.1. Особенности технологии крекера и необходимость ее модификации 110
5.2. Выбор рациональных дозировок и параметров приготовления крекера с применением сухого белкового полуфабриката 111
5.3. Роль белкового полуфабриката в формировании показателей качества крекера 121
Глава 6. Разработка технологии бисквита с нетрадиционным сырьем 127
6.1. Влияние белка животного происхождения на технологические характеристики бисквитного теста и качество готовых изделий 129
6.2. Модификация традиционной технологии получения бисквитных масс путем замены части яйцепродуктов 138
Основные выводы и результаты работы 145
Список использованных источников 147
Приложения 165
- Белоксодержащие добавки из остаточных продуктов мясной промышленности
- Методы оценки качества сырья, полуфабрикатов и готовых изделий
- Разработка рецептуры и технологии хлебобулочных изделий «Золотинка»
- Выбор рациональных дозировок сухого белкового полуфабриката и фасолевой муки с применением центрального рототабельного планирования
Введение к работе
Актуальность работы. В соответствии с «Концепцией государственной политики в области здорового питания населения России на период до 2005 г.», здоровье человека объявлено важнейшим приоритетом государства и на питание возложена не только функция удовлетворения физиологических потребностей человека, но и выполнения профилактических и лечебных мероприятий. Перед работниками пищевой промышленности поставлена задача увеличения доли продуктов массового потребления с высокой пищевой и биологической ценностью, обогащенных белком, витаминами и минеральными веществами до 20 - 30 % от общего объема выпуска [61, 64]. Данные положения получили продолжение и развитие в рамках разработанной Общероссийской общественной организацией «Лига здоровья нации» концепции «Здоровье нации», которая нашла отражение в приоритетных национальных проектах «Здоровье» и «Образование» [173].
Важность проблемы питания населения обусловлена тем, что здоровье человека и нации в целом в значительной мере определяется рационом питания. В последние десятилетия структура питания населения России характеризуется дефицитом полноценных белков, минеральных веществ и витаминов и избытком легкоусвояемых углеводов и жиров, что не соответствует основным принципам сбалансированного питания.
Применение в хлебопекарной и кондитерской промышленности обогатителей из нетрадиционного, в том числе вторичного, сырья позволяет не только повысить пищевую ценность хлебобулочных и мучных кондитерских изделий, интенсифицировать технологический процесс, добиться экономии ресурсов, но и придать изделиям диетическую и лечебно-профилактическую направленность.
Актуальность решения поставленной задачи очевидна и определенная роль в ее реализации принадлежит сухому белковому полуфабрикату из костной ткани крупного рогатого скота. О целесообразности его применения в производстве продуктов питания свидетельствуют труды М.Л. Файвишевского, В.М. Зацерковного, Т.Н. Лисиной, Т.Г. Гельдыш и др. [24,152,153].
Работа выполнена в рамках НИР кафедры технологии хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств Воронежской государственной технологической академии «Создание и совершенствование ресурсосберегающих технологий при переработке сельскохозяйственного растительного сырья» (№ г.р. 01970008815, 2004-2007 гг.).
Цель диссертационной работы: разработка технологий хлебобулочных и мучных кондитерских изделий повышенной пищевой и биологической ценности с применением сухого белкового полуфабриката, их научное и практическое обоснование.
Основные задачи, которые необходимо было решить при выполнении исследований:
провести анализ данных по применению ряда белковых обогатителей животного происхождения и некоторых пищевых добавок в производстве хлебобулочных и мучных кондитерских изделий;
обосновать и экспериментально доказать целесообразность применения сухого белкового полуфабриката в качестве обогатителя в технологии хлебобулочных изделий;
разработать рецептуры и технологии хлебобулочных изделий с сухим белковым полуфабрикатом и обосновать необходимость применения аскорбиновой кислоты, ферментного препарата Липопан Ф, пищевой добавки «Лизин гидрохлорид»; определить технологические аспекты применения фасолевой муки в композиции с сухим белковым полуфабрикатом для улучшения качества продукции, биологической ценности и продления сроков сохранения ее свежести; скорректировать аппаратурно-технологические схемы участков приготовления теста для хлебобулочных изделий;
обосновать применение сухого белкового полуфабриката в качестве натурального пластификатора теста в технологии крекера;
разработать рецептуры и технологии бисквитов с сухим белковым полуфабрикатом со сбалансированным соотношением основных пищевых веществ и с пониженным содержанием холестерина;
разработать проекты нормативной документации, провести производственную проверку исследований.
Методы исследования: аналитические, физические, химические, биохимические и микробиологические традиционные и оригинальные; методы планирования эксперимента и математической обработки экспериментальных данных.
Научная новизна. Теоретически обоснованы закономерности взаимодействия белковых компонентов пшеничной хлебопекарной муки и сухого полуфабриката, определены зависимости технологических свойств хлебопекарных полуфабрикатов от его содержания в них и выявлена роль аскорбиновой кислоты, ферментного препарата Липопан Ф и пищевой добавки «Лизин гидрохлорид» в обеспечении качества хлебобулочных изделий повышенной биологической ценности и продлении сроков их хранения.
Установлен характер изменения реологических свойств крекерного теста от массовой доли в нем сухого белкового полуфабриката - заменителя химического реагента-пластификатора пиросульфита натрия.
Выявлен механизм действия белкового обогатителя на процесс пенооб-разования, закономерности изменения свойств (плотности, дисперсности, вязкости, устойчивости) яично-сахаро-белковой массы и бисквитного теста. Установлена зависимость показателей качества бисквита и его белково-углеводного состава от массовой доли сухого белкового полуфабриката.
Практическая значимость работы: разработаны рецептуры и технологии хлебобулочных изделий с применением сухого белкового полуфабриката в комплексе с улучшителем окислительного действия, ферментным препаратом липолитического действия, лизинсодержащей пищевой добавкой, а также в композиции с мукой бобовых, позволяющие повысить биологическую и пищевую ценность продукции, улучшить показатели ее качества и продлить сроки хранения. Исключен из технологии крекера химический пластификатор пиросульфит натрия. Предложены мучные кондитерские изделия типа бисквит, сбалансированные по белково-углеводному составу и с пониженным содержанием холестерина. Разработаны проекты нормативной документации на хлебобулочные изделия «Золотинка» и «Торопыжка», крекер «Презент», бисквиты «Золотинка» и «Поэма».
8 Реализация результатов работы:
разработан способ приготовления хлебобулочных изделий «Золотин-ка» с сухим белковым полуфабрикатом, аскорбиновой кислотой, ферментным препаратом Липопан Ф и пищевой добавкой «Лизин гидрохлорид» (патент РФ № 2246217); проведена его промышленная апробация на ОАО «Лиски-Хлеб» (акт производственных испытаний от 15.05.2006 г.);
разработаны технологические аспекты по применению фасолевой муки и сухого белкового полуфабриката в приготовлении хлеба «Торопыжка» (заявка на патент № 2006110592, приоритетная справка от 04.04.2006 г.); проведена промышленная апробация его производства на ОАО «Лиски-Хлеб» (акт производственных испытаний от 15.05.2006 г.);
разработан способ приготовления крекера «Презент» с сухим белковым полуфабрикатом (заявка на патент № 2006108028, приоритетная справка от 16.03.2006 г); проведена промышленная апробация его производства на ОАО «Крекер» (г. Воронеж) (акт производственных испытаний от 09.06.2006 г.);
разработан способ приготовления бисквитов «Золотинка» со сбалансированным составом белков и углеводов (патент РФ № 2289252) и «Поэма» с заменой части меланжа куриных яиц на сухой белковый полуфабрикат (патент РФ № 2285414); проведена промышленная апробация их производства на ОАО «Хлебозавод № 2» (акты производственных испытаний от 06.02.2007 г.).
исследованы органолептические и физико-химические показатели качества новых изделий, их аминокислотный состав, биологическая ценность, усвояемость и сбалансированность по белково-углеводному составу.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-практических симпозиумах, конгрессах, международных и всероссийских конференциях: II Международной научно-технической конференции «Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности», посвященной 100-летию заслуженного деятеля науки и техники РСФСР, профессора Попова Владимира Ильича (г. Воронеж, 2004 г.) - очно; III и IV Московских международных Конгрессах «Биотехно-
9 логия: состояние и перспективы развития» (г. Москва, 2005, 2007 гг.) - очно;
на региональных и отраслевых конференциях, конференциях преподавательского состава и научных работников ВГТА: отчетных научных конференциях ВГТА (г. Воронеж, 2004 - 2007 гг.) - очно; Межрегиональной конференции молодых ученых «Пищевые технологии» (г. Казань, 2006 г.) - заочно.
Разработки экспонировались на научно-технических выставках и награждены дипломами:
- 19-й, 20-й, 21-й и 22-й межрегиональных выставках «ПРОДТОРГ»
(г. Воронеж, 2004 - 2006 гг.) - дипломы «За разработку хлебобулочных изде
лий «Золотинка» повышенной пищевой ценности»; «За разработку оригиналь
ной рецептуры бисквита «Золотинка»; «За создание мучных кондитерских из
делий повышенной пищевой ценности на основе перепелиных яиц и с сухим
белковым полуфабрикатом»; «За создание изделий повышенной пищевой цен
ности с применением фасолевой муки и продуктов переработки расторопши»;
П-ой Всероссийской выставке-ярмарке научно-исследовательских работ и инновационной деятельности студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений Российской Федерации «ИННОВ-2005» (г. Новочеркасск -ЮРГТУ (НПИ), 19-21 мая 2005 г.) - дипломы за проект «Разработка функциональных хлебобулочных изделий на основе сухих композитных смесей и порошкообразных добавок»; «Разработка хлебобулочных изделий с применением продуктов переработки животноводческого сырья и биоактивированного зерна»;
выставке «Кадры и инновации для пищевой и химической промышленности», посвященной 75-летию Воронежской государственной технологической академии (г. Воронеж, 20-21 октября 2005 г.) - диплом за проект «Разработка хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности с применением нетрадиционного сырья»;
- 11-й межрегиональной агропромышленной выставке «Агропром»
(г. Воронеж, 24 - 26 мая 2006 г.) - диплом «За разработку рецептуры крекера
«Презент» с натуральным пластификатором теста».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 работ, в том числе 5 статей, из них 4 в реферируемых журналах, 11 тезисов докладов, 3 патента РФ.
Белоксодержащие добавки из остаточных продуктов мясной промышленности
Одним из перспективных направлений в решении проблемы дефицита белка является разработка технологий получения белковых продуктов из новых источников и вторичного сырья. Россия располагает значительными потенциальными ресурсами белка, в основном используемого на кормовые цели.
Среди них следует выделить остаточные ресурсы мясной промышленности: сыворотка и плазма крови животных, кости, обрезки шкур, рого-копытное сырье, волос, щетина, перо, шквара. Перечисленные продукты утилизируются в мясной промышленности, но целесообразны и для хлебопекарного производства, так как обеспечивают повышение пищевой и биологической ценности хлебобулочных изделий и интенсификацию технологического процесса.
В ВГТА разработан способ получения белковой добавки из свиной шкурки. Режим ее обработки определен экспериментально. Предварительно готовят смесь из свиной шкурки с водой в соотношении 1:1,25 - 1:1,5. Полученную смесь подвергают тепловой обработке при температуре 120 С в течение 30 - 35 мин. Вареную шкурку измельчают и гомогенизируют с варочной водой при частоте вращения рабочего органа гомогенизатора 100 - 150 с" 1 в течение 3-5 мин. При этом значительная часть нерастворимого коллагена переходит в растворимое состояние за счет разрыва пептидных связей его молекулы в процессе термической обработки в воде, и полученная смесь представляет собой тонкодисперсную нежную массу [3,113,115].
Применение белково-жировой добавки из свиной шкурки в количестве 14-17 % (при соотношении шкурки и воды 1:1,25) и 15 - 18% (при соотношении шкурки и воды 1:1,5) к массе муки в тесте способствует повышению вязкости полуфабриката, снижению адгезионных свойств и затрат энергии на замес, позволяет улучшить органолептические и физико-химические показатели пшеничного хлеба: изделия имеют светлый, эластичный мякиш, хорошо развитую тонкостенную пористость, приятный вкус и аромат [117,121,135].
Там же разработан способ получения белково-жировой добавки из шква-ры, образующейся при мокром способе вытопки говяжьего или свиного жира, при котором сырье находится в непосредственном контакте с водой или острым паром. Шквара удаляется из жиромассы в некоагулированном состоянии. Общее содержание жира в ней находится в пределах 5-20 %, белковых веществ - в пределах 65 - 80 %, в состав которых входят 22 - 24 % коллагена и 19 - 30 % эластина. Выход шквары составляет в среднем 10 % к массе свиного или говяжь его сырья. Наиболее рациональный режим обработки достигается при соотношении шквары и воды 1:1 - 1:1,5, нагревании при остаточном давлении 0,075 -0,1 МПа в течение 45 - 60 мин и получении однородной смеси при частоте вращения рабочего органа гомогенизатора 84 - 200 с"1 в течение 3-5 мин.
При соблюдении этих условий коллаген сваривается: резко укорачиваются пучки волокон и увеличивается их толщина. В результате уменьшается способность к обводнению. Сваренный коллаген дезагрегируется, переходя в глютин, часть которого гидролизуется. В среде образуется слабый раствор глютина и продуктов его распада, обладающих эмульгирующим действием. Полученную смесь влажностью не более 85 % хранят при температуре не выше + 4 С в течение двух суток [2,135,139].
Использование гомогената шквары, обладающего свойствами поверхностно-активных веществ, в количестве 5 - 7 % к массе муки в тесте позволяет сократить период его брожения, улучшить органолептические и физико-химические показатели изделий: вкус, запах, пористость, удельный объем, формоустойчивость подового хлеба, снизить усушку, улучшить физические свойства мякиша, замедлить черствение хлеба [121].
Там же разработана технология получения белковой добавки из кератина пера в виде концентрата и порошка, аминокислотный состав которых отличается необычайно высоким содержанием цистиновых остатков. По содержанию незаменимых аминокислот этот белок аналогичен мясу, по содержанию треонина, метионина, цистина превосходит молоко. Пищевые добавки получают путем биомодификации кератина пера, предварительно подготовленного под действием ферментов микроорганизмов родов Streptomyces, Actynomyces [4,104].
Полученную добавку - жидкий гидролизат или порошок - вносят в тесто в дозировке соответственно 6 - 16 % или 3,2 - 8,5 % к массе муки. При использовании порошка гидролизата кератина его разводят водой до содержания сухих веществ 40 - 60 % и из полученной суспензии и жирового сырья, предусмотренного рецептурой, готовят эмульсию. Добавка гидролизата пера в указанном количестве обеспечивает увеличение пористости на 2,6 - 3,9 % и удельного объема на 7 % при сокращении периода брожения в 6 раз. Содержание аминокислот в изделиях по сравнению с контролем увеличивается на 9 - 24 %, что способствует повышению биологической ценности изделий и их усвояемости [ИЗ, 114,117].
В Украинском НИИММПе кислотным гидролизом селезенки и рубца получен белковый порошкообразный продукт влажностью 4,5 % с содержанием условного протеина 45,4 %, в том числе свободных аминокислот - 27 %, минеральных веществ - 49,3 %, в том числе хлорида натрия - 42,7 %.
Исследовано влияние добавления этого препарата в дозировке 1 % к массе муки совместно с 2 % сухой молочной подсырной сыворотки при выработке хлеба пшеничного из муки I сорта. Установлено, что введение данной композиции в опару интенсифицирует газообразование в период брожения теста и рас-стойки, повышает содержание белка в хлебе на 8,9 %, лизина - на 84,2 % по сравнению с хлебом без добавок. Лимитирующей аминокислотой является триптофан. Улучшаются качественные показатели хлеба - пористость, удельный объем, формоустойчивость, а также замедляется черствение [55].
Значительную ценность для хлебопекарной промышленности представляют ферментативные гидролизаты животных белков.
В Японии разработан способ производства хлеба с использованием 0,1 - 0,5 % гидролизата коллагена. При этом ускоряется процесс брожения теста, улучшается качество изделий, повышается их биологическая ценность за счет дополнительного введения аминокислот [55].
Методы оценки качества сырья, полуфабрикатов и готовых изделий
Полуфабрикаты в процессе брожения оценивали по влажности, изменению общей кислотности, бродильной активности, газоудерживающей способности и формоустойчивости, динамике накопления диоксида углерода [62], реологическим свойствам [53, 78,115,134]. Определение сухих веществ эмульсии проводили рефрактометрическим методом.
В яично-сахарной и яично-сахарно-белковой массах определяли плотность, удельный объём воздушной фазы, начало расслоения, долю отстоявшейся жидкости через 3 часа после сбивания.
Для изучения микроструктуры яично-сахарной и яично-сахаро-белковой масс, бисквитного теста применяли микроскоп Миктрон-400М в соответствии с инструкцией к прибору [79].
В бисквитном тесте определяли плотность, удельный объём воздушной фазы, влажность, кислотность.
Об изменении реологических свойств теста судили по эффективной (динамической) вязкости, которую определяли на приборе «Реотест-2» [115] и ротационном вискозиметре РВ-8, а также по содержанию сульфгидрильных групп [134]. Определение адгезионной прочности теста проводили на адге-зиометре, работающем по методу равномерного нормального отрыва со скоростью 2,0-10 м/с [115]; пластической прочности теста - на пластометре КП-3 в соответствии с инструкцией к прибору [115, 146]; упруго-вязко-пластичных свойств теста - на приборе Б.А. Николаева [53, 85].
Органолептические показатели качества готовых хлебобулочных изделий (окраска и состояние корки, характер пористости, отсутствие или наличие отслоений корки от мякиша, наличие признаков непромеса, вкус, запах, наличие хруста) оценивали в соответствии с ГОСТ 5667-65.
Оценивали физико-химические показатели готовых хлебобулочных изделий: влажность по ГОСТ 21094-75, кислотность - по ГОСТ 5670-96, пористость - по ГОСТ 5669-96.
При определении химического состава готовых изделий отбор проб и подготовку их к анализу проводили по ГОСТ 5667-65 [34]; массовую долю влаги и сухого веществ - ГОСТ 21094-75 [32]; жира - ГОСТ 5668-68 [35]; массовую долю сахарозы - йодометрическим методом по ГОСТ 30648.1-99, ГОСТ 5672-68 [33, 36]; белка - фотометрически, методом Къельдаля по ГОСТ 23327-98 [46].
Исследования по составу аминокислот проводили на автоматическом аминокислотном анализаторе AAA Т-339. Разделение аминокислот осуществляли на аналитической колонке, заполненной ионнообменной смолой «Ostion LGFA» со ступенчатым элюированием тремя натрий цитратными буферами с различными значениями рН (3,50; 4,25; 9,50). Массовую долю крахмала определяли методом Эверса согласно ГОСТ 26176-91 [140].
При оценке качества крекера определяли массовую долю влаги (по ГОСТ 5899-85), щелочность (по ГОСТ 5898-87), кислотность (по ГОСТ 5898 - 87), массовую долю жира (рефрактометрическим методом по ГОСТ 5899 85); намо-каемость (по ГОСТ 1114-84) [146].
Бисквит анализировали через 8 ч после выпечки по органолептическим и физико-химическим показателям: влажности по ГОСТ 5900-73, общей кислотности по ГОСТ 5898-87, пористости, удельному объему и структурно-механическим свойствам по методикам, изложенным в руководстве [115]. Дополнительно определяли показатели характеризующие свежесть изделий - поглощение мякишем воды (намокаемость) [134].
Определение количества мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов в бисквитах проводили по ГОСТ 5904-82.
Из навески продукта готовили ряд десятикратных разведений по ГОСТ 26669-85 так, чтобы можно было определить в продукте предполагаемое количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микро организмов или количество, указанное в нормативно-технической документации на данный продукт. При определении количества микроорганизмов посевом на агаризованные питательные среды и из каждого соответствующего разведения высевали в две параллельные чашки Петри по 1 см3. Посевы заливали мясопептонным агаром.
Анализ посевов производили после инкубации чашек при температуре 30+1 С в течение 72 ч в аэробных условиях. После инкубирования посевов подсчитывали количество колоний, выросших на чашках Петри. Обработку и запись результатов микробиологического анализа проводили по ГОСТ 26670-91.
Оценку аминокислотной сбалансированности и биологической ценности изделий проводили по следующим показателям: скор незаменимых аминокислот, коэффициенту различия аминокислотного скора, биологическая ценность пищевого белка. Математическую обработку полученных данных проводили по методикам [37].
Расчет биологической ценности новых изделий, а также оптимальной дозировки пищевой добавки «Лизин гидрохлорид» осуществляли в программной среде компьютерной алгебры Maple. Ниже приведен полный ход расчетов с комментариями.
Разработка рецептуры и технологии хлебобулочных изделий «Золотинка»
В качестве контроля 2 (проба 1) брали изделия по рецептуре батона нарезного из пшеничной муки высшего сорта (ГОСТ 27844-88), в которую дополнительно вносили сухой белковый полуфабрикат в дозировке 5 % к массе муки в тесте.
Тесто для хлебобулочных изделий готовили на диспергированной смеси из муки пшеничной высшего сорта. Сухой белковый полуфабрикат предварительно смешивали с маслом подсолнечным рафинированным, при таком сочетании жировые пленки обволакивали частицы сухого белкового полуфабриката и препятствовали их действию на клейковинные белки муки, затем смесь вносили в диспергатор, куда из дозаторов подавали остальные компоненты в соответствии с приведенной рецептурой (табл. 3.4). Замешенное тесто, имевшее начальную общую кислотность 2,8 - 3,0 град, сразу разделывали и направляли на расстойку, а затем на выпечку.
Важная роль при созревании теста принадлежит кислотам, образующимся в результате спонтанного молочнокислого брожения. При повышении кислотности процессы набухания и пептизации белковых веществ теста ускоряются, в результате чего увеличивается жидкая фаза теста и тестовые заготовки расплываются при расстойке и выпечке. Установлено, что наибольшее значение кислотности в процессе расстойки достигается в пробе 4 -3,5 град (рис. 3.2, а). Это обусловлено более высокой начальной кислотностью теста за счет внесения 7 % сухого белкового полуфабриката, имеющего кислотность 10 град. В контроле 2 и 3 значения кислотности наиболее благоприятны для жизнедеятельности дрожжевых клеток и обеспечения необходимых реологических свойств тестовой заготовки в период расстойки.
Наиболее активно процесс брожения протекал в пробе 3 (рис. 3.2, б). Бродильная активность теста сразу после замеса составила 17 мин, а в конце расстойки - 5 мин. В других пробах: 2, 4 и контроле 2 - эти значения были выше на 17,6 - 35,3 % и 40,0 - 80,0 % соответственно. Улучшение бродильной активности в пробе 3 можно объяснить тем, что внесение СБП, лизина гидрохлорида, аскорбиновой кислоты и Липопан Ф в указанных дозировках позволяет обеспечить оптимальные условия (по кислотности) для жизнедеятельности дрожжевых клеток и наличие в среде рациональных концентраций таких аминокислот, как аспарагиновая и глутаминовая кислоты, лейцин, фе-нилаланин, необходимых для развития дрожжевых клеток. При увеличении дозировки сухого белкового полуфабриката до 7 % происходило снижение активности бродильной микрофлоры вследствие повышения осмотического давления среды и общей кислотности теста.
В процессе расстойки накапливаются диоксид углерода и спирт, придающие тесту текучесть. Также за время брожения в тесте проявляют активность амилолитические и протеолитические ферменты, которые дезагрегируют крахмал и белковые вещества, что приводит к снижению вязкости теста, определяющей поведение теста при выпечке, в частности, при формировании объема готовых изделий. Наибольшей динамической вязкостью в начале и конце расстойки обладала проба 3 (рис. 3.3). Повышение вязкости обусловлено укрепляющим действием 0,007 % аскорбиновой кислоты и 0,004 % ферментного препарата Липопан Ф. При увеличении дозировки сухого белкового полуфабриката динамическая вязкость теста снижалась.
Получение теста с необходимыми адгезионными характеристиками обеспечивает как увеличение долговечности антиадгезионных покрытий, исключение технологических потерь теста в процессе разделки, так и повышение качества продукции.
Для характеристики адгезионных свойств теста при разделке была определена адгезионная прочность при различном давлении контактирования при равномерном нормальном отрыве от стальной подложки (сталь 12ХІ8НІ0Т-М) со скоростью 2,0 1(Р м/с и продолжительности контактиро 79 вания 60 с, характер отрыва адгезионный. Наименьшей адгезионной прочностью обладала проба 3, что связано с более высокой вязкостью теста по сравнению с контролем 2 и пробами 2 и 4 (рис. 3.4). Так как с увеличением вязкости теста диффузионный процесс в месте его соприкосновения с подложкой протекает менее интенсивно, то усилия, затрачиваемые на разрыв межмолекулярных связей, уменьшаются. Таким образом, при внесении дополнительных ингредиентов тесто будет легче разделываться на технологическом оборудовании.
Для комплексной характеристики газообразующей и газоудерживаю-щей способностей тестовой заготовки измеряли ее объем в процессе расстоики (рис. 3.5, а). Наибольшего значения после 60 мин расстоики объем теста достигал в пробе 3 (] 25 см3), в пробах 2, 4 и в контроле 2 этот показатель был ниже на 6,4 - 16,0 % соответственно.
Качество клейковины оценивали по ее упругости на приборе ИДК-1 (рис. 3.5, б). Способность клейковины оказывать сопротивление деформирующей нагрузке сжатия была наибольшей в пробе 3: величина сжатия после замеса составила 65,6 ед. шкалы, а в конце расстоики -74,6 ед. шкалы. Это можно объяснить увеличением числа дисульфидных связей в клейковине и уменьшением количества сульфгадрильных групп (рис. 3.6). Хотя в процессе расстойки общее содержание сульфгадрильных групп увеличивается как в контроле, так и в пробе 3, но в контроле 2 эти значения выше на 26,4 - 27,7 %.
Выбор рациональных дозировок сухого белкового полуфабриката и фасолевой муки с применением центрального рототабельного планирования
Для определения рациональных дозировок фасолевой муки х\ (%) и сухого белкового полуфабриката хг (%) применяли центральное рототабельное композиционное униформпланирование [37]. Эти факторы совместимы и не-коррелированы между собой. Пределы изменения факторов представлены в табл. 4.3.
Пределы изменения фактора дозировки фасолевой муки i (5 - 15 %), обусловлены тем, что добавление менее 5 % фасолевой муки не приводит к значительному улучшению реологических характеристик теста, снижению адгезии и восстановительной активности сухого белкового полуфабриката, а более 15 % - приводит к чрезмерному уплотнению теста, в результате чего ухудшаются физико-химические показатели готовых изделий (пористость, объём).
Пределы изменения фактора дозировки сухого белкового полуфабриката х2 (5 - 7 %) обусловлены тем, что при добавлении менее 5 % сухого белкового полуфабриката не происходит заметного увеличения биологической ценности готовых изделий, а более 7 % - снижается вязкость теста и увеличивается его адгезионная прочность.
Критериями оценки влияния исследуемых факторов приняли удельный объём готовых изделий (уь см /100 г) и пористость (у2, %) Тесто готовили с применением двухстадийного замеса. Матрица планирования и результаты эксперимента типа 22 приведены в табл. 4.4.
В результате статистической обработки экспериментальных данных получили уравнения регрессии, адекватно описывающие данный процесс под влиянием исследуемых факторов. Значимость регрессионных коэффициентов и адекватность уравнений подтверждена статистическими критериями Кохре-на, Стьюдента, Фишера.
Графические зависимости характеристик хлебобулочных изделий от исследуемых факторов представлены на рис. 4.2 и 4.3.
Оптимальным следует считать режим, которому соответствуют точки на факторной плоскости, полученные пересечением линий равного уровня удельного объёма у\ и пористости мякиша хлебобулочных изделий у2 (%) заданных значений. Получили следующие оптимальные диапазоны изменения факторов -0,25 ,Х\ , +0,25 и 0 , Х\ , +0,3. Переходя от кодированных факторов к натуральным, получили оптимальные значения массовой доли фасолевой муки Х\ = 8,75 - 11,25 % и сухого белкового полуфабриката х2 = 6,0 - 6,3 %, которые обеспечивают максимальное значение удельного объёма и пористости выпеченных изделий и гарантируют получение теста с улучшенными характеристиками качества.
Для проверки правильности сделанного математического расчета и оценки влияния исследуемых добавок на качество готовых изделий проводили пробные лабораторные выпечки (табл. 4.2). Результаты исследований биотехнологических свойств теста с добавлением сухого белкового полуфабриката и фасолевой муки представлены в табл. 4.5.
В процессе брожения теста происходит изменение его общей кислотности в результате накопления органических кислот - молочной, уксусной, янтарной, муравьиной, лимонной и некоторых других. При увеличении дозировки сухого белкового полуфабриката возрастала начальная кислотность теста, так как сухой белковый полуфабрикат имеет повышенную кислотность (10 град).
Образование диоксида углерода протекало наиболее интенсивно в опытных пробах 3 и 3 (табл. 4.5). Газообразование в пробе 2 было на 22 % выше, чем в контроле 2, но на 15 % ниже, чем в пробе 3, что можно объяснить более низкой бродильной активностью дрожжей вследствие поступления в питательную среду меньшего количества свободных аминокислот и сбраживаемых моно- и дисахаров, необходимых для протекания обменных процессов в клетке. Увеличение дозировок обогатителей (проба 4) снижало газообразование по сравнению с контролем 2 на 11 %, оказывая несколько ингибирующее влияние на бродильную микрофлору за счет повышения осмотического давления окружающей среды и общей кислотности теста [104].
В случае двухстадийного замеса процесс газообразования наиболее активно в пробе У. В пробе У выделилось на 44 % диоксида углерода больше, чем в контроле 2, в пробе У - на 55 %. Количество образовавшегося диоксида углерода в пробе 4 на 3 % меньше, чем в контроле 2 (проба 1).
Более высокие значения газообразующей способности теста на 8 - 18 % в пробах, приготовленных с применением двухстадийного замеса, по сравнению с пробами, приготовленными безопарным способом, можно объяснить повышением бродильной активности дрожжей в период брожения теста первой стадии.
О реологических свойствах теста судили по динамической вязкости и изменению соотношения числа сульфгидрильных групп и дисульфидных связей. С увеличением дозировки фасолевой муки вязость теста опытных проб повышалась по сравнению с контролем 2, что можно объяснить укрепляющим действием белков фасолевой муки, которые вызывают изменение отношения SH/SS в сторону его уменьшения (табл. 4.6), а также более высоким содержанием гемицеллюлоз в фасолевой муке, в результате чего увеличивается водопоглотительная способность муки, улучшаются газоудерживающая и формоудерживающая способности теста.
