Методы определения оптимальной степени механической обработки теста

23.10.2014

Эффективность применения интенсивной механической обработки теста при замесе установлена рядом исследователей. В хлебопекарной промышленности находят все более широкое применение способы приготовления теста с интенсивным замесом теста или опары. Выявление оптимального режима замеса возможно лишь при наличии методики оценки этого процесса.
Во ВНИИХПе разработан метод оценки степени механической обработки теста по удельной работе, совершаемой в процессе замеса.
Удельная работа рассчитывается по продолжительности замеса, значению крутящего момента и количеству замешиваемого теста. Крутящий момент, возникающий на выходном валу двигателя динамометра, записывается в процессе замеса в виде фаринограммы.
Высота фаринограммы по оси ординат показывает значение крутящего момента, выраженного в условных единицах прибора. Опытами определено, что 100 ед. шкалы прибора по высоте составляют 1,8 см и соответствуют крутящему моменту 0,61 H*м.
Известно, что крутящий момент (в H*м)

Отсюда N = 3,75 Вт.
Работа, затраченная на замес теста, выражается на графике площадью, ограниченной кривой фаринограммы и ординатами начального и конечного крутящего момента. На фаринограмме 1 см по оси абсцисс соответствует 1 мин. Таким образом, работа, соответствующая 1 см2 площади, составляет 225 Дж. Удельная работа (в Дж) определяется из формулы

где F — площадь фаринограммы, см2; В — количество теста, г.
Аналогичным путем можно определить степень механической обработки теста по кривым докордеграмм, характеризующим изменение крутящего момента во времени с использованием прибора «До-Кордер» фирмы «Брабендер» (ФРГ).
Одновременно учитывается степень промеса теста, которая определяется по равномерности распределения растительного масла во всем объеме теста. Отклонение концентрации масла от расчетной характеризует степень промеса при определенной удельной работе.
Способ характеристики режима замеса теста по удельной работе применяют и английские исследователи Д. В. Эксфорд, Н. Чемберлен и др.
Тестомесильные машины, применяемые в промышленности, конструктивно значительно различаются, и при одинаковой затрате энергии на замес может получаться разный технологический эффект. Нa качество промеса теста влияет конфигурация рабочих органов, их скорость и другие факторы. При одинаковых удельных затратах структура теста может быть различной при коротком и длительном замесе теста. Так, при коротком интенсивном замесе разрушение структуры преобладает над ее восстановлением. Имеет значение и конфигурация рабочих органов тестомесительной машины, оказывающая влияние на формирование структуры теста и механическое его перемещение.
В этой связи для оценки технологичности тестомесильных машин предложен метод определения коэффициента полезного действия. С помощью этого метода определено, что при одинаковом технологическом эффекте на замес теста в лабораторной тестомесильной машине конструкции КБ ВНИИХП затрачивается энергии в 2 раза больше, чем в месилке фаринографа.
Качество замеса теста можно характеризовать также по изменению реологических характеристик теста — разрушающему напряжению (σкр) и коэффициенту поверхностного натяжения (α1,2) на разделе фаз тесто — воздух.
Установлена корреляционная зависимость между реологическими характеристиками теста и удельным объемом хлеба, в связи с этим процесс замеса теста можно характеризовать реологическими свойствами готового теста.
Более простым и удобным для практического применения является метод косвенного и относительного определения качества замеса теста по величине его температуропроводности. Установление зависимости между реологическими свойствами теста и теплофизическими характеристиками, определенными экспресс-методом по методике А. С. Панина и В. Д. Скверчакз (МТИПП), позволяет использовать этот способ для определения качества замеса.
Проводятся широкие исследования, направленные на автоматизацию процесса замеса теста. В качестве способа регулирования совершенствуются методы измерения степени механической обработки теста с учетом энергетических свойств тестомесильных машин и хлебопекарных свойств муки.
По методу, разработанному во ВНИИХПе, определена необходимая степень механической обработки теста из муки с различными хлебопекарными свойствами. За оптимальную принималась обработка теста, при которой получены лучшие результаты по качеству хлеба. Так, результаты серии выпечек из муки со средней клейковиной (внешний вид хлеба — см. рис. 19) показывают, что лучшее качество хлеба получается при удельной работе 40 Дж/г.

Объем хлеба по сравнению с контрольным увеличивается на 18%. Мякиш становится нежным, эластичным, с хорошо разрыхленной пористостью. Несколько повышается содержание водорастворимых веществ. По цвету мякиш становится светлее. Увеличивается сжимаемость мякиша, что указывает на замедление его черствения. Определена также оптимальная степень воздействия при замесе теста из муки с сильной, слабой и короткорвущейся клейковиной.
В результате проведения этих серий выпечек установлены нормы удельной работы при замесе теста из муки различного качества: для муки с сильной клейковиной — 40—50 Дж/г, для муки со средней по силе клейковиной — 25—40 Дж/г, для муки со слабой клейковиной — 15—25 Дж/г и для муки с короткорвущейся клейковиной 45—55 Дж/г.
Степень улучшения качества хлеба при оптимальной обработке теста различна, и по объему наиболее высокие результаты получены для муки с сильной клейковиной (табл. 30).

Английские исследователи Д. Эксфорд, Г. Элтон, Н. Чемберлен и др. для выявления оптимальной степени механической обработки теста проводили замес при удельной работе от 25 до 110 Дж/г. Установлено, что оптимальная работа при замесе теста составляет 40 Дж/г.
В Голландии для выявления оптимальной степени механической обработки теста образцы готовили в месильной машине «Артофекс» при частоте вращения рабочих органов до 60 об/мин. Продолжительность замеса изменялась от 15 до 80 мин. Качество хлеба улучшалось при увеличении продолжительности замеса теста до 50 мин и удельной работы до 50 Дж/г. На величину затрат энергии при замесе теста наряду с качеством муки оказывают влияние различные технологические факторы (внесение дополнительного сырья, способ приготовления теста, улучшители и т. п.).
Для определения оптимальной степени механической обработки теста в таких случаях создана математическая модель, выражающая зависимость между затратами механической энергии на замес и свойствами теста. Составлено уравнение, по которому расчетным путем можно вычислить степень механической обработки теста обеспечивающую получение наибольшего объема хлеба. Уравнение имеет вид

где х1 — влажность, %; х2 — вязкость, ед. прибора; х3 — длительность обработки, с; х4 — частота вращения, об/мин.
Экспериментально установлено, что на существующих тихоходных тестомесильных машинах расход энергии сравнительно низкий п увеличение продолжительности замеса способствует значительному улучшению качества хлеба (табл. 31).

Совместной работой ВНИИХПа и Одесского ПКИ «Пищепрома втоматика» определена фактическая степень механической обработки теста из пшеничной муки I сорта средней силы в машине непрерывного действия Х-12Д и установлено, что удельная работа составляет от 6 до 12 Дж/г и явно недостаточна. Для повышения степени механической обработки теста в машине Х-12Д введены некоторые усовершенствования: увеличена частота вращения рабочего органа, изменена конструкция выпускного отверстия, установлены дополнительные месильные лопасти и дополнительные перегородки в корпусе машины, что способствует более интенсивному перемешиванию частиц замешиваемого теста.
Приведенные данные показывают, что для улучшения качества хлеба и удлинения срока сохранения его в свежем виде следует применять оптимальную степень механической обработки теста при замесе. Для этого необходимо внедрять в хлебопекарной промышленности тестомесильные машины с интенсивной обработкой теста.
Во ВНИИХПе созданы конструкции тестомесильных машин с интенсивной механической обработкой теста — тестомесильные машины непрерывного действия Р3-ХТО и периодического действия Р3-ХТИ-3 (ТПИ-1).
Тестомесильная машина непрерывного действия Р3-XTO представляет собой блок из двух закрытых рабочих камер: предварительного смешивания и интенсивной механической обработки теста.
Тестомесильная машина периодического действия Р3-ХТИ-3 (ТПИ-1) серийно выпускается Белопольским машиностроительным заводом Минлегпищемаша (рис. 20).

Оптимальная степень механической обработки теста может изменяться в зависимости от рецептуры и условий его приготовления. Исследовано влияние соли, дрожжей, жира, сахара и других ингредиентов, а также способа приготовления теста на расход энергии при замесе пшеничного теста.
Установлено, что увеличение количества дрожжей снижает удельный расход энергии на замес, при котором получается лучшее качество изделий. Существенно увеличивается удельная работа на замес при введении соли, положенной по рецептуре.
Оптимальный расход энергии на замес снижается при внесении дополнительного сырья (жира, сахара, молочной сыворотки и т. п.) (табл. 32). Это объясняется пластифицирующим действием жира, дегидратирующей способностью сахарозы и достаточно большим содержанием SH-групп в белках молочной сыворотки.
Использование улучшителей окислительно-восстановительного действия также изменяет энергетические затраты на замес теста. При добавлении улучшителей окислительного действия удельная работа на замес теста повышается. Цистеин значительно снижает расход энергии на замес теста. В табл. 32 показано, что при внесении его в количестве 0,075 % удельная работа уменьшается почти в 2 раза. Добавление цистеина с окислителями и хлористым натрием дает несколько усредненные показатели затрат энергии на замес теста.

Значительно изменяются энергетические затраты при замесе в зависимости от содержания муки в опаре. По мере увеличения массы муки в полуфабрикате время достижения максимума крутящего момента сокращается, а удельные затраты энергии снижаются Показано, что при замесе теста на больших густых, густых и жидких опарах удельная работа снижается по сравнению с безопарным способом соответственно на 51,7, 39,3 и 21,1 %.
Регулирование степени механической обработки теста в зависимости от качества муки и состава дополнительного сырья позволит повысить качество хлеба и увеличить срок сохранения его свежести. При оптимальном режиме замеса улучшается газоудерживающая способность теста, ускоряется его созревание, связанное с более быстрым образованием клейковины, с накоплением коллоидно-растворимой фазы белков и их водорастворимой фракции. Происходит изменение состояния крахмала. Эти изменения улучшают структуру мякиша хлеба, его эластичность и равномерность пористости, способствуя сохранению свежести хлеба.
Особенно эффективно применение усиленной механической обработки теста при приготовлении его ускоренными способами, все более широко применяемыми как за рубежом, так и у нас в стране.