Разработка реологических критериев управления свойствами пшеничного теста и качеством хлебобулочных изделий

На правах рукописи

БОЛТЕНКО Юрий Алексеевич

РАЗРАБОТКА РЕОЛОГИЧЕСКИХ КРИТЕРИЕВ УПРАВЛЕНИЯ СВОЙСТВАМИ ПШЕНИЧНОГО ТЕСТА И КАЧЕСТВОМ ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Специальность 05.18.01. - Технология обработки, хранения и

переработки злаковых, бобовых культур,

крупяных продуктов, плодоовощной

продукции и виноградарства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва - 2010

Работа выполнена на кафедре «Технологии хлебопекарного и макаронного производств» ГОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Черных Валерий Яковлевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Дубцов Георгий Георгиевич

доктор технических наук, профессор

Малкина Валентина Даниловна

Ведущая организация: НОУ ДПО «Международная промышленная академия»

Защита состоится «24» июня 2010г. в 13 часов в ауд. 302 на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.148.03 в ГОУ ВПО “Московский государственный университет пищевых производств” по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе, д. 11.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО МГУПП.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, просим направлять Ученому секретарю Совета.

Автореферат разослан «___» мая 2010 г.

Ученый секретарь Совета

к.т.н. Белявская И.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важнейшей задачей, стоящей перед хлебопекарными предприятиями в рыночных условиях, является производство хлебобулочных изделий с наилучшими показателями качества, которые можно обеспечить из конкретной партии перерабатываемой муки.

При оценке качества хлебобулочных изделий потребитель обращает особое внимание не только на цвет корки, её состояние и форму изделия, но и на показатели текстуры его мякиша. Учитывая тот факт, что при производстве хлебобулочных изделий пшеничная мука является наиболее нестабильным сырьем, получение готовых изделий с заданными показателями текстуры может быть обеспечено только за счет управления реологическими свойствами полуфабрикатов с учетом хлебопекарных свойств сырья и рецептуры изделий.

Основы реологии пищевых сред были созданы во второй половине ХХ века в трудах Ю.А.Мачихина, С.А.Мачихина, А.В.Горбатова, В.Д.Косого, А.М.Маслова, Б.А.Николаева и других ведущих реологов, а также их учеников. В их работах была сформулирована не только методология контроля реологических параметров пищевых сред, но и показано, что управление качеством готовых пищевых продуктов может осуществляться на основе управления реологическими свойствами полуфабрикатов.

На кафедре технологий хлебопекарного и макаронного производств МГУПП была установлена оптимальная консистенция пшеничного теста после замеса - это 640-650 е.Ф., позволяющая определять водопоглотительную способность муки с учетом рецептуры замешиваемого теста и получать хлеб наилучшего качества.

При замесе теста с одинаковой консистенцией в момент его готовности количество вносимой воды обусловлено гелеобразующей способностью биополимеров муки. При таком подходе качество хлеба не в коей мере не обусловлено его влажностью, так как для муки с разными хлебопекарными свойствами дозировка воды всегда является оптимальной и поэтому органолептические и физико-химические характеристики готовых изделий, в том числе и их реологические параметры, предопределяются только технологическими свойствами пшеничной муки и рецептурой теста.

Оптимальная консистенция пшеничного теста в совокупности с комплексом измеряемых реологических характеристик теста после замеса, таких как: эффективная вязкость, модуль упругости, время релаксации напряжений, предельное напряжение сдвига, относительная деформация, может использоваться не только для установления оптимальной дозировки воды при замесе теста, но и для прогнозирования качества хлебобулочных изделий.

Поэтому организация многопараметрического контроля реологического поведения пшеничного теста, направленная на получение готовых хлебобулочных изделий с определенными показателями текстуры является актуальной задачей для хлебопекарной промышленности Российской Федерации.

Цель и задачи исследований. Целью настоящих исследований явилось формирование требований к реологическим свойствам пшеничного теста после замеса с учетом влияния различных технологических факторов, обеспечивающих получение необходимого текстурного профиля мякиша готовых хлебобулочных изделий.

Для реализации поставленной цели были определены следующие задачи:

• разработать многопараметрический метод контроля реологических характеристик пшеничного теста после замеса;
• разработать способ контроля реологических характеристик мякиша хлеба, составляющих его текстурный профиль;
• установить реологические критерии для управления физико-химическими свойствами пшеничного теста при производстве хлебобулочных изделий;
• исследовать влияние состояния биополимеров пшеничной муки высшего сорта на реологические свойства пшеничного теста после замеса посредством внесения различных дозировок амилолитических и протеолитических ферментных препаратов;
• исследовать влияние хлебопекарных свойств пшеничной муки в.с. и влажности теста на изменение его реологических характеристик и качество готовых хлебобулочных изделий;
• исследовать влияние различных дозировок рецептурных ингредиентов: соли поваренной пищевой, сахара-песка и маргарина на изменение реологических свойств пшеничного теста после замеса и качество хлебобулочных изделий;
• установить взаимосвязь между реологическими свойствами пшеничного теста и мякиша готового хлеба;
• сформировать текстурный профиль мякиша батона нарезного из пшеничной муки в.с.;
• разработать метод оценки процесса черствения мякиша хлебобулочных изделий по изменению его реологических характеристик;
• оценить структурно-механический тип пшеничного теста и мякиша хлебобулочных изделий;
• провести промышленную апробацию многопараметрического метода контроля реологических свойств пшеничного теста и мякиша хлеба.

Научная новизна работы. На основании проведенных комплексных исследований физико-химических свойств пшеничного теста с учетом различных технологических факторов - хлебопекарных свойств муки и дозировок рецептурных компонентов: воды, соли поваренной пищевой, сахара-песка и маргарина определены реологические критерии – отношение деформационных характеристик (отношение пластической деформации к общей деформации) и скорость релаксации механических напряжений (отношение модуля упругости к коэффициенту динамической вязкости), позволяющие управлять свойствами пшеничного теста и показателями качества хлеба.

Установлен характер изменения количества механической энергии, затрачиваемой на формирование структуры пшеничного теста при замесе до его готовности в зависимости от рассматриваемых технологических факторов.

Установлена динамика изменения реологических характеристик пшеничного теста после замеса в зависимости от дозировки амилолитических и протеолитических ферментных препаратов.

Установлено влияние хлебопекарных свойств пшеничной муки в.с., влажности теста, а также дозировки соли поваренной пищевой, сахара-песка и маргарина «Пышечка» на реологическое поведение пшеничного теста и на кинетику протекания операций замеса и брожения.

Установлен характер изменения показателей текстурного профиля мякиша батона нарезного в процессе хранения – общей, упругой и пластической деформаций, модуля упругости, коэффициента динамической вязкости, скорости релаксации механических напряжений и в том числе усилия нагружения мякиша при его откусывании – показателя прочности мякиша.

С помощью разработанных реологических моделей установлен структурно-механический тип пшеничного теста и мякиша батона нарезного, которые позволили отнести пшеничное тесто батона нарезного к вязко-пластичным пищевым средам, а мякиш батона нарезного – упруго-пластичным.

Практическая значимость. Разработаны многопараметрические методы контроля реологических характеристик пшеничного теста и мякиша готового хлеба.

Разработана методика контроля прочности мякиша хлеба при откусывании с использованием индентора «челюсть».

Установлены рациональные значения реологических критериев пшеничного теста, позволяющих получать хлебобулочные изделия с наибольшей пористостью и наименьшей крошковатостью.

Разработана методика проведения пробной лабораторной выпечки хлеба с учетом кинетики протекания всех технологических операций, начиная с замеса теста и заканчивая выпечкой хлеба.

В производственных условиях проведена апробация многопараметрического метода контроля реологических характеристик пшеничного теста и мякиша хлебобулочных изделий и определения скорости их черствения при хранении.

Апробация работы. Результаты исследований, выполненных автором, были представлены на первой научно-практической конференции и выставки с международным участием «Управление реологическими свойствами пищевых продуктов» (г.Москва, 25-26 сентября 2008г.); на первой международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в пищевой промышленности» (г.Пятигорск, 1-2 июля 2008г.); на VI научно-технической конференции с международным участием «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации: эффективное использование ресурсов отрасли» (г.Москва, 2008г.); на II конференции молодых ученых «Реология и физико-химическая механика гетерофазных систем» (г.Звенигород, Подмосковные липки, 7-11 июня 2009г.); на второй научно-практической конференции и выставке с международным участием «Управление реологическими свойствами пищевых продуктов» (г.Москва, МГУПП, 29-31 марта 2010г.).

По результатам исследований опубликовано 10 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 160 страницах основного текста, включает 82 рисунка и 33 таблицы. Список литературы включает 105 источников российских и зарубежных авторов.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В обзоре литературы представлены существующие реологические модели полуфабрикатов и мякиша готовых хлебобулочных изделий, а также классификация пищевых продуктов по текстурным признакам. Рассмотрено влияние технологических факторов на изменение реологических свойств пшеничного теста и показателей качества готовых хлебобулочных изделий. Приведены способы управления реологическими свойствами пшеничного теста при производстве хлебобулочных изделий из пшеничной муки.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬАЯ ЧАСТЬ

Исследования проводили в лабораториях кафедры «Технологии хлебопекарного и макаронного производств» ГОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств».

При проведении исследований использовали:

• 3 пробы хлебопекарной пшеничной муки высшего сорта, соответствующие требованиям ГОСТ Р 52189-2003;

• дрожжи прессованные хлебопекарные, соответствующие требованиям ГОСТ 171-81;

• маргарин «Пышечка», соответствующий требованиям ГОСТ Р 52178-2003;

• сахар-песок, соответствующий требованиям ГОСТ 21-94;

• соль поваренную пищевую, соответствующую требованиям ГОСТ 51574-2000;
• Ферментные препараты «Фунгамил 2500ВG» и «Неитраза 1,5МГ», фирма «Новозаймс»

Определение автолитической активности пшеничной муки осуществляли на приборе «Амилотест АТ-97 (ЧП-ТА)» (фирма НПО «Радиус» - Россия).

Показатели «силы» пшеничной муки и её водопоглотительную способность определяли с помощью прибора «Farinograph» (фирма «Brabender» - Германия).

Контроль реологического поведения пшеничного теста в процессе его замеса осуществляли с помощью созданной информационно-измерительной системы на базе прибора «Do-сorder C3» (фирма «Brabender» -Германия).

Рисунок 1-Структурная схема проведения исследований

Определение реологических свойств пшеничного теста после замеса осуществляли с использованием прибора «Rheotest 2.1» (фирма «MLW» - Германия) и прибора «Структурометр СТ-1М» (фирма НПФ «Радиус» - Россия).

Изменение скорости давления образующегося диоксида углерода при брожении теста контролировали с помощью прибора «Rheofermentometer - F3» (фирма «Chopin» – Франция).

Тесто готовили из пшеничной муки в.с. безопарным способом по рецептуре батона нарезного, приведенной в таблице 1.

Замес теста осуществляли до готовности, которая фиксировалась по экстремальному максимальному значению величины крутящего момента на приводе месильных органов. Консистенция теста составляла 640 е.Ф. Продолжительность брожения пшеничного теста определяли по экстремальному максимальному значению скорости изменения давления образующегося диоксида углерода.

Таблица 1 - Рецептура батона нарезного из пшеничной муки в.с.

Наименование сырья	Количество вносимого сырья, кг
Пшеничная мука, в.с.	100
Дрожжи прессованные хлебопекарные	2,5
Соль поваренная пищевая	1,5
Сахар-песок	4,0
Маргарин	3,0
Масло растительное	0,15
Вода	По расчету, исходя из консистенции теста

Окончательную расстойку тестовых заготовок проводили в шкафу для окончательной расстойки «The Bailey 505 – SS - Fermentation Cabinet» (фирма «National MFG Company» – США).

Выпечку хлебобулочных изделий производили в лабораторной хлебопекарной печи «Miwe – condo» (фирма «Miwe» – Германия).

Охлаждение готовых хлебобулочных изделий осуществляли естественным путем при комнатной температуре и оценку их качества проводили по органолептическим и физико-химическим характеристикам с использованием общепринятых и разработанных методик.

Все сырье по своим технологическим свойствам соответствовало требованиям действующей нормативно-технологической документации.

Показатели качества проб пшеничной муки высшего сорта приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Показатели качества пшеничной муки в.с.

Наименование показателей	Значение показателей
	Проба №1	Проба №2	Проба №3
Влажность, %	13,6	13,0	12,0
Кислотность, град	2,5	2,6	2,1
Содержание сырой клейковины, %	30	28	27
Общая деформация клейковины, ед.пр.ИДК	63	53	50
Белизна муки, ед. пр. Р3-БПЛ	55	55	54
Число падения, с	240	320	370
Водопоглотительная способность, %	63,0	57,2	55,0