. Совершенствование технологий хлебобулочных изделий с использованием продуктов переработки овощей (стр. 2 )

Замес пшеничного и ржаного теста осуществляли до готовности, на приборе «Do-Corder C3» (фирма «Brabender»-Германия), которая фиксировалась по экстремальному максимальному значению величины крутящего момента на приводе месильных органов. После замеса пшеничное и ржаное тесто имели консистенцию 640е. Ф. и 250е. Ф., соответственно и температуру 26-28ºС.

Определение реологических характеристик пшеничного и ржаного теста после замеса осуществляли с использованием прибора «Структурометр СТ-2» (Россия).

Брожение пшеничного и ржаного теста контролировали по скорости изменения давления образующегося диоксида углерода с использованием прибора «Rheofermentometrе F3» (фирма «Chopin»-Франция), разбивая оптимальную продолжительность брожения на две технологические операции - созревание теста и окончательную расстойку тестовых заготовок.

Созревание теста проводили в термостате при температуре 28-30ºС. Формование тестовых заготовок осуществляли вручную, а окончательную расстойку проводили в шкафу «The Bailey 505-SS Fermentation Cabinet» (фирма «National MFG Company»-США).

Выпечку хлебобулочных изделий проводили в лабораторной хлебопекарной печи «Miwe-condo» (фирма «Miwe»-Германия). Оценку качества готовых хлебобулочных изделий осуществляли по органолептическим и физико-химическим характеристикам.

Содержание витаминов в мякише хлебобулочных изделий определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (хроматограф «Knauer», Германия), антиоксидантную активность - методом Trolox Equivalent Antioxidant Capacity с использованием катион радикала 2,2'-азино-ди-{3-этилбензтиазолин сульфонат} на спектрофотометре Carry 100 Bio (Varian, США), макро и микроэлементы методом атомно-адсорбционной спектрометрии (AAS 30N «Атомно-абсорбционный спектрофотометр»). Жирнокислотный состав липидов рисового масла и «Булочки функциональной с морковью» определяли методом газожидкостной хроматографии с использованием газового хроматографа «Сarlo Erba Strumentazione», HRGC 5300 Mega Series (Италия) и интегратора «С-R6A Chromatopac» (фирма «Shimadzu»).

2.4 Результаты исследования их анализ

Структурная схема исследований представлена на рис.1

Рисунок 1 - Структурная схема исследований

Раздел 2.4.1 посвящен определению физико-химических характеристик овощей, технологии получения из них овощных порошков и оценке их технологических свойств.

Физико-химические характеристики овощей, использованных в работе, представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Физико-химические характеристики овощей

Виды овощей	Физико-химические характеристики
W, %	hт, мм	τрел, с
Морковь	88,0	3,055	61,77
Тыква	91,0	3,445	98,3
Столовая свекла	86,0	3,593	74,65

Для выбранных сортов овощей (как видно из таблицы 3), кроме влажности, определяли их твердость (hт) и продолжительность релаксации механических напряжений (τрел), которые устанавливали по диаграммам нагружения, полученным с помощью прибора «Структурометр СТ-2» и индентора «Конус 30».

Влажность используемых в работе овощей находилась в пределах 85-92 %, получаемое из них пюре имеет ту же влажность, а концентрированное пюре на 2-4 % меньше. Использование овощей как в нативном состоянии, так и в различных видах пюре в условиях хлебозавода связано с проблемами обеспечения их микробиологической чистоты, после вскрытия тары, а также с неэффективными транспортными затратами по доставке данных видов рецептурных ингредиентов, содержащих большое количество влаги. Выход из сложившейся ситуации - получение порошков с влажностью в пределах 8,0±0,5% способом, который бы обеспечивал в первую очередь максимальную сохранность содержащихся в овощах витаминов.

Поэтому, для выполнения работы, разработан способ получения порошков, предусматривающий мойку и очистку овощей, измельчение их в стружку с размером в сечении 20х4мм, сушку их на универсальных сушильных установках марки УС-6Б, посредством комбинированного воздействия теплового потока и инфракрасного излучения при температуре 60-70ºС в течение 180-240 мин до влажности 8,0±0,5% и измельчение высушенной стружки в порошок со среднеэквивалентным размером частиц 125-140 мкм. На полученные порошки разработана и утверждена техническая документация: ТУ, ТИ. Физико-химические характеристики используемых порошков приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Физико-химические характеристики овощных порошков

Виды овощных порошков	Физико-химические характеристики
W, %	dэкв, мкм	ρн, кг/м3	hпрес, мм	tпл, ºС
Порошок моркови	8,4	131	477	5,7	150
Порошок тыквы	7,9	139	615	3,6	172
Порошок столовой свеклы	8,0	127	559	3,4	150

Влажность порошков определяли по ГОСТ , среднеэквивалентный диаметр частиц муки с использованием прибора ГИУ-1; насыпную плотность по ГОСТ . Оценку реологического поведения порошков осуществляли по изменению общей деформации определяемой с использованием цилиндра, индентора «Поршень» и прибора «Структурометр СТ-2». Кривые прессования овощных порошков приведены на рисунке 2.

Рисунок 2 – Изменение усилия нагружения на поршне при прессовании овощных порошков

При одинаковом насыпном объёме овощных порошков и фиксированном усилии нагружения (F=60Н) величина деформации порошка моркови при прессовании оказалась на 40% больше, чем у двух других. Это, предположительно, можно объяснить тем, что при сушке морковной стружки удаляемая влага в большей степени разуплотняет её волокнистую структуру.

Для оценки изменения микроструктуры овощных порошков при тепловой обработке, которой они будут подвергаться при выпечке хлебобулочных изделий, получены кривые энтальпии с использованием прибора «Микрокалориметр ДАСМ-10», который обеспечивал нагрев проб порошков от 50 до 215ºС со скоростью нагрева 8 ºС/мин (см. рис. 3).

Рисунок 3 – Изменение энтальпии овощных порошков при их нагревании: С – порошок столовой свеклы; М – порошок моркови; Т – порошок тыквы

На термограммах (см. рис. 3) наблюдается два эндотермических пика: первый, в диапазоне от 50 до 140ºС, отражающий процесс испарения воды; второй, на уровне 150ºС (для порошков моркови и свеклы) и 172ºС (для порошка тыквы), отражающий переход первоначальной волокнистой или кристаллической структуры в пластическое или расплавленное состояние. Это говорит о том, что при выпечке хлебобулочных изделий, в рецептуру которого входят порошки, не будет происходить их термического разложения, так как мякиш хлеба прогревается максимум до 96-98ºС, т. е. при производстве хлебобулочных изделий нативные физиологические свойства порошков сохранятся. На поверхности корки хлеба, которая прогревается до 180ºС, наоборот произойдет плавление порошков, которое будет способствовать повышению её глянцевитости и степени равномерности окраски.

Для прогнозирования содержания микронутриентов в хлебобулочных изделиях с вносимыми порошками необходимо знать их минеральный состав (табл. 5), который определяли методом атомно-адсорбционной спектрометрии.

Таблица 5 - Минеральный состав овощей и овощных порошков

Виды овощного сырья	Минеральные вещества, мг/100г
K	Na	Ca	Mg	Fe	Zn	Mn
тыква	350,0	20,1	17,5	10,4	0,35	0,029	0,02
морковь	259,8	24,3	15,3	10,2	1,02	0,042	0,043
свекла	402,0	59,0	10,1	17,2	0,28	0,101	0,059
порошок тыквы	4624,0	268,0	211,9	104,4	4,31	0,273	0,178
порошок моркови	2701,0	283,1	170,2	106,7	10,5	0,366	0,46
порошок столовой свеклы	5632,5	906,8	86,3	186,2	3,13	0,897	0,595

Анализ таблицы 5, показывает, что овощные порошки богаты магнием, цинком, кальцием, марганцем, железом, что позволит при соответствующих дозировках получать обогащенные хлебобулочные изделия. Причем порошок столовой свеклы целесообразно использовать при производстве ржаного хлеба, так как ржаная мука, а в дополнение и ржаные заварки (при использовании соответствующей технологии) не позволяют в большой степени проявляться красному свекольному цвету. Также в дополнении стоит отметить, что цвет порошка столовой свеклы значительно менее яркий, чем у полученного из неё пюре.

Раздел 2.4.2 посвящен разработке методов контроля реологических характеристик пшеничного и ржаного теста после замеса.

Формирование структуры полуфабриката начинается на стадии его приготовления, основополагающей операцией которой является замес теста. Оценивая реологическое поведение, например, пшеничного теста при замесе по параметрам фаринограммы устанавливается в первую очередь консистенция теста и момент его готовности. Консистенция теста позволяет устанавливать необходимое количество воды, но при этом отсутствует информация о вязкости теста после замеса, т. е. информация о связности коагуляционной структуры для ржаного теста и коагуляционно-кристаллизационной структуры для пшеничного теста.

Существующие ротационные вискозиметры не позволяют измерять вязкость пшеничного теста, являющегося упруго-вязко-пластичным материалом и поэтому для того чтобы ответить на основополагающий вопрос, каким образом повлияет дозировка овощных порошков на реологическое поведение теста после замеса, необходимо разработать современные методы контроля вязкости пшеничного и ржаного теста.

Для разработки методов использовали информационно-измерительную систему, включающую прибор «Структурометр СТ-2», персональный компьютер, а также разъемную кювету и индентор «Пластина ребристая», которые в свое время использовали для получения кривой ползучести с помощью прибора «Вейлера-Ребиндера». Данное решение позволяет измерять относительную деформацию полуфабриката, которая необходима для расчета его вязкости.

На рисунке 4 показаны характерные кривые изменения усилия нагружения на инденторе «Пластина ребристая» в зависимости от величины деформации полуфабриката.

а б

Рисунок 4 – Влияние величины деформации пшеничного теста (а) и ржаного теста (б) на изменение усилия нагружения на инденторе «пластина ребристая»

Из рисунка 4 видно, что кривые нагружения для разных полуфабрикатов принципиально отличаются друг от друга. У ржаного теста по сравнению с пшеничным наблюдается участок, на котором усилие нагружения с какого-то определенного момента остается практически постоянным при значительном увеличении деформации – это свидетельствует о том, что происходит течение полуфабриката и его вязкость можно определять по формуле:

 

;

ε = h / l

где:

η - эффективная вязкость, Па*с

θ– касательное напряжение, Па;

τ - время течения, с;

h - деформация, м;

l – расстояние от края кюветы до индентора «пластина ребристая», м;

ε - относительная деформация.

Методика определения вязкости ржаного теста основана на определении участка течения кривой (рисунок 4б) и соответствующего ему промежутка времени, которое отражает процесс сопротивления теста относительному смещению его слоев при определенном значении предельного напряжения сдвига, обусловленного создаваемым усилием нагружения и площадью (с двух сторон) индентора «Пластина ребристая». При этом режим работы прибора следующий: Fк - усилие натяга нити (Fк=0,05Н); Vд-скорость деформации (Vд=0,25мм/с); h - величина деформации (h=9мм).

Для пшеничного теста определение его вязкости строилось на определении скорости релаксации механических напряжений (λ), созданных ребристой пластиной при деформировании с её помощью пробы анализируемого полуфабриката. На рисунке 5 приведена характерная кривая изменения усилия нагружения на инденторе «пластина ребристая» при деформировании теста и после фиксирования положения индентора в пробе анализируемого полуфабриката на определенное время.

Рисунок 5 – Изменение усилия нагружения на инденторе при деформировании теста и после фиксирования индентора в пробе анализируемого полуфабриката

При математической обработке экспоненциальной части кривой изменения усилия нагружения (F) на инденторе определяется вязкость пшеничного теста:

F=F1 · exp(-λ1τ ) + Fк;

δ = δ1· exp(-λ1τ ) + δк;

δ = E1· ε ·exp(-λ1τ ) + Eк ·ε

δ = F/2S; δ =E·ε; ε=h/l ; η =E / λ ;

где: λ - скорость релаксации механических напряжений,с-1;

τ - время релаксации механических напряжений, с;

δ - касательное напряжение, Па;

S - площадь индентора «пластина ребристая», м2;

h - деформация теста, м

E - модуль упругости, Па;

η - вязкость, Па·с;

l - расстояние от края кюветы до индентора, м;

ε - относительная деформация.

Режим нагружения пробы пшеничного теста при определении его вязкости: Fк-усилие натяга нити (Fк=0,05Н); Vд–скорость деформации теста (Vд=0,25мм/с); h–величина деформации (h=7мм); tст - продолжительность фиксации индентора «Пластина ребристая» (tст =400с).

Таким образом, на основании проведенных исследований разработаны методы контроля вязкости пшеничного и ржаного теста, заключающиеся в определении усилия нагружения на инденторе «Пластина ребристая», обеспечивающим определенную относительную деформацию полуфабрикатов, а затем в установлении параметров экспоненциального закона релаксации механических напряжений для пшеничного теста и параметров течения ржаного теста, с последующим расчетом искомой реологической характеристики.