Физико химические и структурно механические свойства теста. Структурно-механические свойства теста. Хлебопекарные свойства ржаной муки

ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БРОДЯЩЕГО ТЕСТА

Небродящее мучное тесто следует считать материалом, при­званным оценивать технологические свойства зерна и муки. Бро­дящее тесто для указанной цели менее пригодно, так как содер­жит дрожжи, закваски, газообразные вещества, преимуществен­но углекислоту, органические кислоты, образующиеся при бро­жении. Оно является структурным аналогом и предшественни­ком структуры хлебного мякиша, незафиксированной термиче­ской обработкой. Количество образующейся в единице объема теста углекислоты зависит от содержания и распределения в нем дрожжевых клеток, энергии их брожения, определяемой массой дрожжей, условиями их жизнедеятельности. Величина пузырьков углекислоты и их количество в объеме определяются газопроницаемостью теста (по С0 2), зависящей от его структур­но-механических свойств.

Газообразные вещества, как известно, существенно отличают­ся от твердых тел и жидкостей меньшей плотностью, большей сжимаемостью, а также зависимостью коэффициента их объем­ного расширения от температуры. Их наличие в структуре теста увеличивает объем, понижает его плотность, усложняет структу­ру. Упруго-пластичные деформации бродящего теста протекают в стенках пор его структурированной массы. Для того чтобы рас­смотреть влияние газообразной фазы на механические свойства бродящего теста, рассмотрим схему его структуры, приведенной на рис. 21. В ней палочками с круглым концом схематически по­казаны ПАВ, белки, липоиды и др. Их закругленная часть пред­ставляет полярную, а прямой «хвост» - неполярную группу ато­мов в молекуле.

Наиболее вероятными центрами образования первичных пу­зырьков С0 2 в бродящем тесте являются точки сцепления непо­лярных групп молекул ПАВ, связанных наиболее слабыми си­лами дисперсионных взаимодействий. Образующиеся в тесте при его брожении газообразные продукты (СО 2 и др.) растворяются в свободной воде, адсорбируются на поверхностях молекул гид­рофильных полимеров. Их избыток образует пузырьки газа в бродящем тесте. Стенки пузырьков образуют поверхностно- активные вещества. Увеличение количества газообразных про­дуктов вызывает соответствующее увеличение числа и объема газовых пузырьков, уменьшение толщины их стенок, а также прорыв стенок, диффузию и утечку газа с поверхности теста.

Этот сложный процесс образования структуры бродящего те­ста, естественно, сопровождается увеличением объема его массы и деформациями сдвига. Накопление множества пузырьков га­зообразных продуктов приводит к образованию пенообразной структуры бродящего теста, имеющей двойные стенки, образо­ванные поверхностно-активными веществами. Они заполнены массой гидратированных гидрофильных веществ теста, связан­ных с полярными группами ПАВ стенок пузырьков вторичными химическими связями. Тесто обладает значительной вязкостью и упруго-эластичными свойствами, обеспечивающими его пенооб­разной структуре достаточную прочность и долговечность, опре­деленную способность течения и удерживания газообразных ве­ществ (воздуха, пара, углекислоты).

Упруго-пластичные деформации сдвига такой структуры в результате перманентного увеличения объема газовых пузырьков и теста приводят к уменьшению толщины стенок, их разрыву и слиянию (коалесценции) отдельных пузьцрьков с уменьшением общего объема.

Развитие упруго-пластичных деформаций сдвига в массе на­чинающего быстро бродить теста, понижающего свою плотность, происходит при соответствующих пониженных напряжениях, по­этому начальные модули упругости-эластичности сдвига и вяз­кость такого теста должна быть не выше, чем у небродящего те­ста. Однако в процессе его брожения и увеличения объема де­формации сферических стенок его газовых пор должны сопро­вождаться ориентацией белков и других полимеров в направлении сдвига и течения, образованием дополнительных межмолекулярных связей между ними и увеличением вязкости теста. Понижение плотности бродящего теста при брожении по­зволяет белкам полнее реализовать эластичные свойства - пони­зить модуль упругости-эластичности сдвига. При увеличенной вязкости, сниженном модуле бродящее тесто должно иметь значительно большее отношение этих характеристик, иметь бо­лее твердообразную систему, чем небродящее.

Благодаря перманентному образованию углекислоты и уве­личению таким путем объема бродящее тесто в отличие от не- бродящего является двояко напряженной системой. Силы грави­тации его массы при брожении уступают, равны или больше энергии химических реакций образования С0 2 , создающей силы, развивающие и движущие газовые пузырьки вверх по закону Стокса (движения сферических тел в вязкой среде). Количество и размеры пузырьков газа в тесте определяются энергией и ско­ростью брожения дрожжей, структурно-механическими свой­ствами теста, его газопроницаемостью.

Величина образующегося при брожении пузырька углекисло­го газа в каждый данный момент будет зависеть от равновесия его растягивающих сил

Р=π rp (4.1)

и сжимающих

P =2π rσ (4.2)

где π, r , р , σ - соответственно отношение окружности к диаметру (3, 14), ра­диус пузырька, избыточное давление и поверхностное натяже­ние.

Из условий равенства уравнений (4.1) и (4.2) следует, что

P =2 σ / r (4.3)

Уравнение (4.3) показывает, что в начальный момент образо­вания газового пузырька, когда его размеры, определяемые ра­диусом, весьма малы, величина избыточного давления должна быть значительна. С увеличением радиуса пузырьков оно сни­жается. Соседство пузырьков газа различного радиуса должно сопровождаться диффузией СО 2 через стенки в направлении от большего к меньшему давлению и выравниванием его. При нали­чии определенного избыточного давления и среднего размера газовых пузырьков нетрудно подсчитать, зная вязкость теста, скорость их подъема по упомянутому закону Стокса.

Согласно этому закону сила, поднимающая пузырьки газа,

P =4/3π rg ( ρ - ρ ) (4.4)

преодолевает силу их трения

P =6 πrηυ (4.5)

где g-константа гравитации;

ρ и ρ - плотности газа и теста;

η-эффективная структурная вязкость теста;

υ- скорость вертикального движения пузырьков газа в тесте

возникающую в массе теста при движении в нем сферического тела (пузырька газа).

Из равенства уравнения (4.4) и (4.5) легко определяется ве­личина скорости

V =2 gr ( ρ - ρ )/9 η (4 .6)

Данное уравнение имеет большое практическое значение, по­зволяя установить зависимость скорости увеличения объема бро­дящего теста от его плотности и вязкости, размера отдельных пор, определяемого также энергией брожения микроорганизмов. Подсчитанная по уравнению скорость увеличения объема пше­ничного теста из муки I сорта плотностью 1,2 со средним радиу­сом пор 1 мм и вязкостью порядка 110 4 Пас составляет около 10 мм/мин. Практические наблюдения показывают, что такое те­сто имеет среднюю скорость подъема от 2 до 7 мм/мин. Наиболь­шая скорость наблюдается в первые часы брожения.

При наличии в тесте соседних пор, имеющих различные раз­меры и давление газа, происходят разрыв их стенок и слияние пор (коалесценция); это явление также зависит от скорости бро­жения и механических свойств теста; по-видимому, большинство пор теста и хлебного мякиша являются незамкнутыми, открыты­ми. Вследствие явлений диффузии С0 2 через стенки пор и их разрыва избыточным давлением бродящее тесто теряет углекис­лоту своей поверхностью: принимая затрату сухих веществ (са­хара) на брожение теста, равным в среднем 3% массы муки, при спиртовом брожении на 1 кг муки (или 1,5 кг хлеба) выделяет­ся около 15 г, или примерно 7,5 л С0 2 . Это количество при атмосферном давлении в несколько раз превышает объем газо­образных продуктов в указанном объеме хлеба и характеризует их потери при брожении теста.

В бродящем тесте образуются также многие другие органи­ческие кислоты и спирты, способные изменять растворимость соединений зерна. Таким образом, все изложенное выше пока­зывает, что структура бродящего теста является более сложной, чем у небродящего. Оно должно отличаться от последнего мень­шими: плотностью, модулем упругости-эластичности, большей вязкостью и η/Е (большей способностью сохранения формы), перманентным увеличением объема и кислотности при брожении.

Пекари практически издавна характеризовали хлебопекарные свойства бродящего теста по его способности к проявлению упру­го-эластичных деформаций после снятия напряжений: «живое» (или упруго-эластичное) «движущееся» после деформации тесто всегда давало хлебные изделия хорошего объема, формы и структуры пористости мякиша в отличие от неподвижного (пла­стичного) теста, лишенного этих свойств.

Структура бродящего теста, его механические свойства нахо­дятся во взаимной зависимости от сахарообразующей способно­сти муки, а также газообразующей и газоудерживающей (газо­проницаемости) способностей теста. Они зависят также от вида, возраста и бродильной способности микроорганизмов - генера­торов брожения.

Это подтверждается данными величин газообразования и удерживания теста из муки сортовых пшениц, приведенными в табл. 3.10. При равной в среднем газообразующей способности муки пшениц первой и второй групп меньшая абсолютная и от­носительная газоудерживающая способность теста (и объемный выход хлеба) первой объясняется его более высокими упруго- пластичными свойствами. Вместе с тем меньшая газоудержи­вающая способность теста (и объемный выход хлеба) из пшениц третьей группы в сравнении с этими характеристиками теста (и хлеба) из пшениц второй, а также первой групп отчасти мо­гут быть отнесены за счет их меньшей газообразующей способ­ности.

Их относительная (в % к газообразованию) газоудерживаю­щая способность оказалась выше, чем у теста пшениц второй и первой групп, что может быть отнесено за счет наиболее высо­кого содержания клейковинных белков в пшеницах этой группы. Таким образом, при рассмотрении газоудерживающей способ­ности теста и объемного выхода хлеба приходится учитывать не только механические характеристики теста, но и названные свой­ства муки. Представлялось целесообразным исследовать и срав­нить структуру небродящего и бродящего теста. Последнее яв­ляется фактическим материалом, из которого делают хлебные изделия из муки разных сортов, отличающиеся физическими по­казателями качества. Представляло интерес сравнить механиче­ские свойства небродящего и бродящего теста из муки разного сорта, а также провести примерное нормирование их у послед­него.

Структурно-механические свойства небродящего и бродящего теста, приготовленного из двух образцов товарной пшеничной муки I и II сортов, приведены в табл. 3.1 и 4.1.

Таблица 4.1 Структурно-механические характеристики теста из пшеничной муки 1 сорта влажностью 44% Номер образца Продолжи­тельность выдержки, ч Примечание. В числителе приведены данные по небродящему те­сту, в знаменателе - по бродящему.

Тесто из пшеничной муки I сорта является менее сложной ла­бильной структурой, чем тесто из муки II сорта: в нем менее активны процессы гидролиза, меньше содержится сахаров и дру­гих соединений, изменяющих во времени упруго-эластичные свой­ства структуры. По этой причине отличия структуры небродяще- го теста из муки I сорта должны быть наиболее отчетливы.

Как показывают результаты табл. 4.1, непосредственно после замешивания небродящее тесто обоих образцов имело модули сдвига и вязкость, относительные пластичность и эластичность большие, а η/Е меньшее, чем у бродящего теста. После 2-часо­вого брожения вязкость теста и η/Е не уменьшились, как у небродящего теста, а наоборот, увеличились, а пластичность уменьшилась. По указанной причине показатель К имел отрицательную величину, характеризуя не разжижение, а уве­личение вязкости структуры.

Результаты сравнения механических свойств небродящего и бродящего пшеничного теста из двух образцов муки II сорта, приведенные в табл. 3.1, в основном полностью подтверждают закономерности, установленные для теста из муки I сорта; они, однако, представляют несомненный интерес потому, что процесс его выдержки продолжался до 24 ч. Известно, что брожение прессованных хлебопекарных дрожжей при их обычной дозиров­ке (около 1 % к муке) заканчивается обычно на отрезке времени 3-4 ч (продолжительность брожения опары). По истечении это­го времени тесто пополняют свежей порцией муки и перемеши­вают, после чего брожение в нем возобновляется. При отсут­ствии добавок муки и перемешивания спиртовое брожение уступа­ет кислотному. Такое тесто, приобретая излишние количества эти­лового спирта и кислот, растворяет белки клейковины (разжи­жает), теряя углекислоту - уменьшает объем, становится более плотным. Из табл. 3.1 видно, что бродящее тесто после 6 ч и особенно после 24 ч брожения по величинам модулей сдвига, вязкости, относительных пластичности и эластичности прибли­жается к этим показателям небродящего теста. Это показывает, что процессы дрожжевого брожения продолжительностью до 6 ч являются основной причиной существенных отличий структуры бродящего теста от его небродящей структуры. Опытами уста­новлено, что образцы бродящего пшеничного теста из муки I и II сортов имеют структуру, обладающую более совершенными свойствами упругости-эластичности (меньшим модулем сдвига), большей вязкостью и формоустойчивостью (η/Е), а также боль­шей стабильностью во времени в сравнении со структурой небро­дящего теста. Основной причиной этих отличий следует считать процесс спиртового брожения хлебопекарных дрожжей в бродя­щем тесте, образование в нем газонаполненных пор, вызывающих перманентное увеличение объема, развитие упруго-пластичных деформаций и упрочнение структуры вследствие ориентации по­лимеров в плоскостях сдвига. Кислотное брожение в нем менее значительно и, как показано ниже, влияет на эти свойства путем изменений процессов набухания и растворения соединений муки.

ЗАВИСИМОСТЬ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БРОДЯЩЕГО ТЕСТА И КАЧЕСТВА ХЛЕБА ОТ ВИДА И СОРТА МУКИ

Качество хлебных изделий - их объемный выход, форма, структура пористости и другие характеристики, определяются сортом муки и соответственно номируются ГОСТами.

Структура бродящего теста является непосредственным ма­териалом, из которого получают хлебные изделия путем его тер­мической обработки в печи. Представляло интерес исследование биохимических и структурно-механических свойств бродящего пшеничного теста в зависимости от сорта муки. Для указанной цели семь образцов мягких краснозерных пшениц размалывали на лабораторной мельнице трехсортным помолом с общим выхо­дом в среднем 78%. Затем мы исследовали газообразующую и газоудерживающую способность муки, структурно-механические характеристики сброженного теста после его расстойки, а также сырых клейковинных белков и их содержание в муке, удельный объем (в см 3 /г) формового, а также HID круглого подового хле­ба, выпеченного по ГОСТ 9404-60. Полученные результаты при­ведены в табл. 4.2. Они показали, что выход сортовой муки даже в условиях лабораторного опытного помола существенно колеб­лется и тем сильнее, чем выше ее сорт. Таким образом, техноло­гия помола зерна должна оказывать влияние на химический со­став, следовательно, и на структуру теста. Она является одним из существенных многочисленных факторов, влияющих на каче­ственные показатели муки, теста и хлебных изделий.

Таблица 4.2

Биохимические и структурно-механические характеристики

белков клейковины бродящего теста и хлеба

(средние данные)

Примечание. В числителе данные по белкам, в знаменателе – по тесту.

Технологические свойства зерна и муки каждого сорта харак­теризует прежде всего их газообразующая способность. Это свой­ство характеризует способность зерна и муки превращать хими­ческую энергию окисления углеводов в тепловую и механическую энергию движения бродящего теста, преодолевающу инер­цию его массы. Определение газообразующей способности муки сопровождается учетом количества выделенной С0 2 . Ее количе­ство, задержанное тестом, определяет его. газоудерживание по приросту объема. Этот физико-химический показатель характе­ризует своим обратным значением газопроницаемость теста по углекислому газу. Последняя зависит от структуры и величины основных упруго-пластичных (Е, η, η/Е) характеристик теста. Опыты показали, что газообразующая способность муки значи­тельно увеличивалась от высшего к первому и второму сортам, тогда как объемный выход хлеба, наоборот, понижался.

Газоудерживающая способность теста находится в прямой зависимости от газообразующей способности; несмотря на это, она в абсолютном и относительном (в % к газообразованию) значениях не увеличивалась, но заметно и закономерно понижа­лась с понижением сорта муки. Между абсолютным значением удержанного тестом СО и объемными характеристиками хлеба (объемным Выходом, удельным объемом) имеется тесная пря­мая зависимость. Изложенное позволяет сделать вывод, что дан­ные характеристики качества хлеба определяются в основном не биохимическими, а физико-химическим (газопроницаемостью) и механическими свойствами (η, Е и η/Е) теста. Последние за­висят в основном от соответствующих свойств сырых клейковин­ных белков и их содержания в тесте.

Опыты показали, что содержание сырых белков клейковины закономерно увеличивалось с понижением силы зерна и влагоем-кости (вязкости) муки и ее сорта. Структура белков муки выс­шего сорта имела более значительные величины модуля сдвига, а в среднем - и вязкости, чем структура белков муки I сорта. Это свидетельствует о их большей статистической молекулярной мас­се. Белки муки I сорта имели величину модуля сдвига и вязкость меньшие, чем эти характеристики белков муки II сорта, но пре­вышали их по величине η/Е. Это характеризует их большую эла­стичность и формоустойчивость.

Газоудерживающая способность теста и объемный выход хлебных изделий прямо зависят от продолжительности периода релаксации напряжений клейковинных белков и теста, или η/Е. Отношение вязкости к модулю клейковинных белков муки II сор­та было значительно меньшим, чем у белков муки высшего и I сортов.

Газоудерживающая способность теста из сортовой пшенич­ной муки зависела от соответствующих величин его модуля сдви­га и вязкости. Эти характеристики с понижением сорта муки уменьшались аналогично способности газоудерживания.

Установлено, что бродящее тесто из муки высшего сорта влажностью 44% подобно сырым клейковинным белкам этой му­ки имело наиболее значительные величины модулей сдвига, вяз­кости и отношения вязкости к модулю, наименьшую относительную пластичность. Из этого теста были получены хлебные изде­лия наиболее высокой пористости, удельного объема формового, а также отношения высоты к диаметру подового хлеба. Таким образом, несмотря на значительную вязкость наименьшее газо­образование благодаря высокому η/Е из этой муки получено те­сто и хлеб высокого объемного выхода. Высокие величины вяз­кости и η/Е способствовали получению подового хлеба с наибо­лее высоким Н/Д.

Тесто из муки I сорта влажностью 44% по величинам газо­удерживания, механическим характеристикам и качеству хлеба незначительно уступало качеству теста из муки высшего сорта, оно имело пониженные на 14-15% вязкость, η/Е теста, Н/Д. Это свидетельствует о том, что снижение вязкости теста из муки I сорта способствовало как развитию удельного объема формо­вого, так и увеличению расплываемости подового хлеба.

Тесто из муки II сорта имело более высокую влажность (45%). Несмотря на наибольшее газообразование, оно значитель­но уступало тесту высшего и I сортов муки по величинам газо­удерживания, вязкости. Отношение вязкости к модулю у этого теста, как и у клейковинных белков, было меньшим, а относи­тельная пластичность более высокой, чем у теста из муки выс­шего и I сортов. Качество полученных хлебных изделий было го­раздо ниже качества изделий из муки высшего и I сортов.

В целях уточнения влияния структурно-механических харак­теристик бродящего теста на физические свойства хлебных изде­лий мы дифференцировали результаты опытов на две группы. Первая группа образцов каждого сорта имела в среднем более высокие, чем среднеарифметические, модули сдвига и вязкость, вторая группа -более низкие. Учтены также характеристики газоудерживания теста и упруго-пластичных свойств сырых клей­ковинных белков (табл. 4.3).

Таблица 4.3

Усредненные характеристики теста повышенной и пониженной вязкости

Из табл. 4.3 видно, что удельный объем хлеба из муки выс­шего сорта не зависит от величины газоудерживающей способ­ности теста, которая для обеих групп образцов оказалась прак­тически одинаковой. Удельный объем хлеба из муки I и II сор­тов находился в зависимости от несколько более высокой вели­чины газоудерживающей способности теста второй группы образ­цов. Количество сырой клейковины по обеим группам образцов для всех сортов муки оказалось примерно одинаковым и не мог­ло влиять на показатели качества хлеба.

Вязкость теста из муки высшего сорта обеих групп образцов оказалась в обратной зависимости, а отношение вязкости к мо­дулю- в прямой зависимости от соответствующих показателей их сырых клейковинных белков, у теста из муки I и II сортов обеих групп образцов - наоборот.

Отсюда можно сделать вывод, что основные характеристики бродящего теста - вязкость и отношение вязкости к модулю - зависят не только от соответствующих характеристик клейковин­ных белков, но и влияния других соединений зерна.

Объемный выход формового, а также H/D подового хлеба в пределах каждого из трех сортов пшеничной муки зависят от вязкости и отношения вязкости к модулю бродящего теста. Вяз­кость оказывает обратное влияние на величину объемного выхо­да и прямое влияние на величину H/D. Отношение вязкости к модулю оказывает прямое влияние на обе указанные характери­стики качества хлеба.

Степень влияния вязкости и отношения вязкости к модулю на физико-механические показатели качества хлеба может быть не­одинаковой и взаимно направленной. Она зависит как от вели­чины этих характеристик структуры теста, так и режимов его технологической обработки. Несмотря на это, данные табл. 4.3 позволяют объяснить полученные результаты не только сортом муки, но и зависимостью от величин вязкости и отношения вяз­кости к модулю теста. Так, значительную разницу в удельном объеме формового и H/D подового хлеба из муки высшего, I или II сортов при одинаковой примерно вязкости теста следует объ­яснить прежде всего неодинаковыми величинами их отношений вязкости к модулю. Полученные нами результаты позволяют констатировать, что сорт зерна, смолотого даже по одной и той же технологической схеме, оказывает влияние на газоудержива­ние и структурно-механические свойства теста, полученного из каждого сорта муки трехсортного помола. Вязкость и отношение вязкости к модулю бродящего теста из пшеничной сортовой му­ки можно использовать в качестве характеристик, предопреде­ляющих физико-механические показатели формового и подового хлеба. Поэтому представлялось целесообразным их определение и нормирование для простого теста из товарной муки основных сортов, получаемого на московских предприятиях в условиях действующих технологических режимов производства.

Путем массовых измерений упруго-пластичных характеристик сброженного, готового к разделке теста и статистической обра­ботки результатов были установлены средние оптимальные (М±δ) величины вязкости и отношения вязкости к модулю для трех сортов пшеничной и ржаной товарной муки (табл. 4.4).

Таблица 4.4

Средние оптимальные величины вязкости и η/Е бродящего теста (D=0,003 с)

	Влажность теста,%
Пшеничная I сорта
обдирная

Сравнивая данные табл. 4.4. и 3.14, можно видеть, что бродя­щее тесто из пшеничной муки I сорта имеет, как и в табл. 3.1 и 4.1, значительно большие, а ржаное тесто обоих сортов -мень­шие, чем у небродящего теста, величины вязкости и отношения вязкости к модулю.

Основной причиной снижения вязкости и отношения вязкости к модулю бродящего теста из ржаной обойной муки следует счи­тать растворение его соединений кислотами теста.

Исследования влияния подкисления молочной кислотой не­бродящего теста из трех образцов ржаной обойной муки пока­зали, что все образцы подкисленного (до нормы бродящего) те­ста имели меньшую вязкость и отношение вязкости к модулю, чем у неподкисленного. Это следует отнести за счет частичной пепти-зации набухающих белков и других соединений ржи растворами органических кислот.

ВЛИЯНИЕ СОВРЕМЕННЫХ СПОСОБОВ ТЕСТОВЕДЕНИЯ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТЕСТА И КАЧЕСТВО ХЛЕБНЫХ

ИЗДЕЛИИ

За последние годы в СССР и за рубежом проведены работы, показавшие возможность сокращения расхода муки и времени на приготовление хлебных изделий. Это достигается примене­нием технологических схем, предусматривающих механическое воздействие на опару и тесто, активирующее их брожение. В основу таких схем заложено применение больших жидких (влажностью около 70%) или густых (влажностью 40-50%) опар.

Жидкие опары имеют вязкость на 1-2 десятичных порядка меньшую, чем густые; последние трудно перекачивать наверх; их после сбраживания разводят водой. Установлено, что разведенные опары имеют вязкость значительно ниже, чем неразведенные соответствующей влажности; при брожении вязкость опар снижается.

Сокращение продолжительности брожения опары и теста до­стигается более продолжительным интенсивным воздействием в процессе замешивания. При этом снижается количество отмывае­мых из теста белков клейковины, увеличивается содержание во­дорастворимых азотистых соединений, углеводов, повышаются атакуемость крахмала амилазой и бродильная активность дрож­жей. Перечисленные процессы повышают объемный выход теста и хлеба, улучшают структуру пористости мякиша, форму подо­вых изделий.

Указанные характеристики хлебных изделий улучшаются также путем дополнительной механической обработки теста в процессах его разделки. Однако чрезмерная механическая обра­ботка может привести к ухудшению физико-механических харак­теристик изделий, поэтому необходима ее оптимизация. В каче­стве критерия степени механического воздействия на тесто при его замешивании предлагается величина удельной работы. Она колеблется в зависимости от влагоемкости муки от 12 до 50 Дж/г.

На основании изложенного можно сделать следующие вы­воды.

Бродящее тесто в отличие от небродящего является более сложной двояко напряженной коллоидной дисперсной системой, включающей газовую фазу, имеющую поэтому пониженную плотность. Его пенообразная пористая масса, непрерывно обра­зуя С0 2 , увеличивает объем - коалесцирует вследствие вырав­нивания давления соседних пор различного размера, образуя от­крытую структуру; в ней непрерывно происходят согласно зако­ну Стокса движение наиболее крупных пор вверх к поверхности теста и выделение углекислого газа. В процессе образования пор, увеличения объема малыми напряжениями и медленными дефор­мациями сдвига структуры бродящего теста эластифицируется, повышает вязкость и η/Е.

Бродящее тесто из пшеничной муки I и II сортов отличается от небродящего меньшими величинами модулей сдвига, относи­тельной пластичности (большей эластичностью), большими вяз­костью и отношением вязкости к модулю, а также стабильно­стью и увеличением этих характеристик в процессе брожения по­сле замешивания. Более существенные отличия установлены для теста из муки I сорта, имеющего меньшую на 3-4% влажность, чем тесто из муки II сорта, и иной химический состав.

Бродящее тесто из ржаной муки обойного и обдирного помо­лов отличается от небродящего большими величинами модулей сдвига, меньшими вязкостью и отношением вязкости к модулю. Это объясняется влиянием значительной концентрации в нем органических кислот, частично растворяющих набухающие бел­ки и другие полимеры зерна.

Структурно-механические свойства бродящего пшеничного те­ста и сырых белков клейковины из муки высшего, I и II сортов, полученных из одного зерна трехсортным помолом, вязкость, а также отношение вязкости к модулю существенно различаются: они определяют газоудерживающую способность теста, объем­ный выход формового, а также H/D подового хлеба. С пониже­нием сорта муки уменьшается вязкость и отношение вязкости к модулю клейковинных белков и газоудерживание теста, объем­ный выход хлеба, его пористость и H/D. Наиболее существенные различия указанных характеристик теста, клейковинных белков и хлеба наблюдаются между I и II сортами муки.

В пределах каждого сорта вязкость бродящего теста оказы­вает обратное влияние на развитие его объема (газоудержива­ние), объемный выход хлеба и прямое влияние на H/D хлеба. Отношение вязкости к модулю теста оказывают прямое влияние на оба показателя хлеба. Сорт зерна в ряде случаев оказывает влияние на структурно-механические свойства теста из муки каждого сорта.

Перечисленные свойства бродящего теста в целях контроля и управления ими целесообразно нормировать и регулировать. В качестве примерных норм для теста из пшеничной муки I сор­та, ржаной обойной и обдирной муки можно использовать ре­зультаты табл. 4.4.

ВЛИЯНИЕ ПРОГРЕВА НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТЕСТА. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ХЛЕБНОГО

Процесс производства хлебных изделий завершается прогре­вом массы бродящего теста от 30 до 100°С в условиях больших градиентов тепло- и массопереноса.

Термическая обработка при выпечке в указанном интервале температуры существенно влияет на активность биохимических процессов, изменяет конформации молекул основных полимеров зерна, их гидрофильные свойства, а также механические свой­ства теста; в структуре уменьшается содержание свободной во­ды, тесто теряет способность течения под напряжением сил гра­витации массы. Затем пластично-упругая структура теста пре­вращается в упруго-хрупкую пластичную студнеобразную струк­туру хлебного мякиша. Следует полагать, что его пластичные деформации имеют место в основном при малых скоростях де­формации вследствие релаксации напряжений, а при больших скоростях-в результате явлений хрупкости, разрушения сплош­ности стенок пор концентрированного белково-крахмального студня - мякиша в упругой области. В связи с этим при иссле­довании механических свойств хлебного мякиша следует ограни­чиваться возможно малыми величинами его деформаций и их скорости. Вместо деформаций сдвига целесообразно использо­вать деформации одноосного сжатия пористой пенообразной" структуры мякиша.

Прогревание усиливает тепловое движение молекул химиче­ских соединений. В растворах полимеров оно снижает коэффи­циент внутреннего трения (вязкость). Обратная зависимость вязкости растворов полимеров от температуры определяется из­вестным эмпирическим уравнением Аррениуса

η=Ае

где A -постоянная, зависящая от свойств вещества;

е -основание натурального логарифма;

Т - абсолютная температура;

К - газовая постоянная;

Е - энергия активации (работа, затрачиваемая на перемещение частиц).

Однако это уравнение справедливо лишь для растворов низкой концентрации и при условии отсутствия существенных изме­нений формы молекул полимеров. Концентрация основных поли­меров зерна - клейковинных белков и крахмала - в хлебном тесте является весьма высокой, а термическая его обработка изменяет форму молекул, а также способность взаимодействия этих основных полимеров зерна с растворителем - водой. Раз­меры и формы их молекул изменяются также при гидролизе и брожении ферментами зерна и микроорганизмов теста.

Все указанные процессы могут оказывать влияние на струк­туру, изменять механические свойства теста. Поэтому следовало ожидать, что применение уравнения Аррениуса для структуры теста допустимо в весьма ограниченной области температуры. Зависимость этих свойств теста от температуры в широких ее пределах является более сложной. Рассмотрим более подробно ее возможное влияние на эти свойства: прогрев теста при выпеч­ке и превращение его в хлебный мякиш протекает в две основные стадии. В начальной стадии прогрева теста до 50-60°С активи­руются ферментные системы теста, увеличивается содержание в нем водорастворимых соединений, которые могут пластифициро­вать структуру и одновременно с усилением молекулярно-теплового движения снижать вязкость, усиливать его адгезионные свойства. На этой стадии начинаются также основные процессы выпечки хлеба: клейстеризация крахмала и денатурация белков зерна, которые наиболее активно протекают и заканчиваются во второй, завершающей стадии прогрева теста от 60 до 100°С, ко­гда имеет место также инактивация его ферментных систем.

Уплотненное макаронное тесто, поступающее к матрице, является упруго-пластичновязким материалом.

Упругость теста - это способность теста восстанавливать первоначальную форму после быстрого снятия нагрузки, проявляется при малых и кратковременных нагрузках.

Пластичность - это способность теста деформироваться. При длительных и значительных по величине нагрузках (выше так называемого предела упругости) макаронное тесто ведет себя как пластичный материал, т.е. после снятия нагрузки сохраняет приданную ему форму, деформируется. Именно это свойство позволяет формовать из теста сырые макаронные изделия определенного вида.

Вязкость - характеризуется величиной сил сцепления частиц между собой (сил когезии). Чем больше величина сил когезии теста, тем оно более вязкое (прочное), менее пластичное.

Пластичное тесто требует меньше энергии на формование, легче поддается формованию. При использовании металлических матриц из более пластичного теста получаются изделия с более гладкой поверхностью. С повышением пластичности тесто становится менее упругим, менее прочным, более липким, сильнее прилипает к рабочим поверхностям шнековой камеры и шнека, а сырые изделия из такого теста сильнее слипаются между собой, плохо сохраняют форму.

Реологические свойства уплотненного теста, т.е. соотношение его упругих, пластических и прочностных свойств, определяются следующими факторами.

С увеличением влажности теста увеличивается его пластичность и уменьшаются прочность и упругость.

С ростом температуры теста также наблюдается увеличение его пластичности и снижение прочности и упругости. Такая зависимость наблюдается и при температуре большей 62,5 °С, т.е. превышающей температуру клейстеризации пшеничного крахмала. Это объясняется тем, что макаронное тесто имеет недостаточное количество влаги, необходимой для полной клейстеризации крахмала при указанной температуре.

С увеличением содержания клейковины уменьшаются прочностные свойства теста и возрастает его пластичность. Наибольшей вязкостью (прочностью) тесто обладает при содержании в муке около 25 % сырой клейковины. При содержании сырой клейковины ниже 25 % с уменьшением пластических свойств теста уменьшается и его прочность. Липкая, сильно тянущаяся сырая клейковина увеличивает пластичность теста и значительно снижает его упругость и прочность.

С уменьшением размера частиц муки увеличивается прочность и уменьшается пластичность теста из нее: тесто из хлебопекарной муки более прочное, чем из полукрупки, а из полукрупки более прочное, чем из крупки. Оптимальное соотношение прочностных и пластических свойств характерно для частиц исходной муки размером от 250 до 350 мкм.

Структурно-механические свойства пищевых продуктов выполняют двойную функцию: они предназначены не только для количественных, но и для качественных характеристик пищевых продуктов. Структурно- механические (реологические) свойства - особенности товаров, проявляющиеся при их деформации. Они характеризуют способность товаров сопротивляться приложенным внешним силам или изменяться под их воздействием. К ним относятся прочность, твердость, упругость, эластичность, пластичность, вязкость, адгезия, тиксотропия и др.

Эти свойства зависят не только от химического состава продуктов, но и от строения, или структуры. Показатели структурно-механических свойств характеризуют качество (консистенцию) пищевых продуктов, заметно изменяются при их разрушении и учитываются при выборе условий их технологической обработки, перевозки и хранения.

Прочность - способность твердого тела сопротивляться механическому разрушению при приложении к нему внешней силы растяжения и сжатия.

Прочность материала зависит от его структуры и пористости. Прочность имеет важное значение для количественной характеристики таких пищевых продуктов, как макароны, сахар-рафинад, печенье, сухари. Если пищевые продукты недостаточно прочные, увеличивается количество лома, крошки, Этот показатель учитывается при переработке зерна на муку, при дроблении винограда, при измельчении картофеля и т.д.

Твердость - местная поверхностная прочность тела, которая характеризуется сопротивлением проникновению в него другого более твердого тела.

Твердость объектов зависит от их природы, формы, структуры, размеров и расположения атомов, а также сил межмолекулярного сцепления. Твердость определяют при оценке степени зрелости свежих плодов и овощей, по твердости сухарных и бараночных изделий судят о процессах черствения.

Деформация - способность объекта изменять размеры, форму и структуру под влиянием внешних воздействий, вызывающих смещение отдельных частиц по отношению друг к другу. Деформация товаров зависит от величины и вида нагрузки, структуры и физико-химических свойств объекта.

Деформации могут быть обратимыми и необратимыми (остаточными). При обратимой деформации первоначальные размеры, форма и структура продуктов восстанавливаются полностью после снятия нагрузки, а при необратимой - не восстанавливаются. Обратимая деформация может быть упругой, когда происходит моментальное восстановление формы и размера объекта, и эластичной, когда на восстановление требуется более или менее продолжительный отрезок времени. Остаточной называется деформация, остающаяся после прекращения действия внешних сил. Остаточная необратимая деформация называется также пластической.

Если внешние силы, приложенные к телу, будут настолько велики, что перемещающиеся в процессе деформации частицы тела потеряют взаимную связь, наступает разрушение тела.

Пищевые продукты, как правило, характеризуются мно-гокомпонентностью состава; им свойственна как упругая деформация, так и эластичная, а также пластическая деформация.

Упругость - способность тел мгновенно восстанавливать свою первоначальную форму или объем после прекращения действия деформирующих сил. Применяется этот показатель при определении упругости теста, клейковины пшеничного теста, хлебных изделий и других товаров. Этим свойством характеризуются такие товары, как, например, резиновые надувные изделия (шины, игрушки и т. п.).

Эластичность - свойство тел постепенно восстанавливать форму или объем в течение некоторого времени после прекращения действия деформирующих сил.

Это свойство также используется при оценке качества хлеба (состояние мякиша), мяса и рыбы, клейковины теста. Так, эластичность мякиша хлеба, мяса и рыбы служит показателем их свежести, так как при черствении мякиш утрачивает эластичность; при перезревании мяса и рыбы или их порче мышечная ткань сильно размягчается и также утрачивает эластичность.

Пластичность - способность объекта к необратимым деформациям, вследствие чего изменяется первоначальная форма, а после прекращения внешнего воздействия сохраняется новая форма. Типичным примером пластичных материалов служат пластилин. Пластичность пищевого сырья и полуфабрикатов используется при формовании готовых изделий. Так, благодаря пластичности пшеничного теста можно придавать определенную форму хлебобулочным, мучным кондитерским, бараночным и макаронным изделиям. Пластичностью обладают горячие карамельные, конфетные, шоколадные и мармеладные массы. После выпечки и остывания готовые изделия утрачивают пластичность, приобретая новые свойства (эластичность, твердость и т. п.).

При перевозке, хранении и реализации продукции следует учитывать ее способность к деформации и зависимость ее от механических нагрузок и температуры товара.Так, пищевые жиры, маргариновая продукция, коровье масло, хлеб при низких температурах обладают относительно высокой прочностью, а при повышенных температурах - пластичностью. Поэтому перевозка, например, горячего (неостывшего) хлеба может привести к деформированию изделий и увеличению процента санитарного брака.

Следует отметить, что тел, способных только к обратимым или необратимым деформациям, практически нет. В каждом материале или товаре проявляются различные виды деформаций, но одним в большей степени присущи обратимые деформации, упругость, эластичность, а другим - пластичные. Упругие деформации наиболее присущи товарам, имеющим кристаллическую структуру, эластичные - товарам, состоящим из высокомолекулярных органических соединений (белки, крахмал и т. п.), пластичные - товарам, обладающим слабыми связями между отдельными частицами.

Принципиальные различия между упругими, эластичными и пластичными деформациями заключаются в структурных изменениях, происходящих под воздействием внешней силы. При упругих и эластичных деформациях изменяется расстояние между частицами, а при пластичных - их взаимное расположение.

В результате длительного внешнего воздействия упругая деформация может переходить в пластическую. Этот переход связан с релаксацией - падением напряжения внутри материала при постоянной начальной деформации.

Примером может служить деформация плодов и овощей под воздействием силы тяжести верхних слоев, свежевыпеченного хлеба при ударах или давлении. При этом товар может частично или полностью утрачивать способность восстанавливать свою форму вследствие изменения взаимного расположения частиц.

Вязкость (внутреннее трение) - способность жидкости оказывать сопротивление перемещению одной ее части относительно другой под действием внешней силы.

Вязкость жидких товаров определяется с помощью прибора вискозиметра. Применяется вязкость для оценки качества товаров с жидкой и вязкой консистенцией (сиропов, экстрактов, меда, растительных масел, соков, спиртных напитков и т. п.). Вязкость зависит от химического состава (содержания воды, сухих веществ, жира) и температуры товара. При повышении содержания воды и жира, а также температуры снижается вязкость сырья, полуфабрикатов и готовых изделий, что облегчает их приготовление, вязкость возрастает с увеличением концентрации растворов, степени их дисперсности.

Вязкость косвенно свидетельствует о качестве жидких и вязких продуктов, характеризует степень их готовности при переработке сырья, влияет на потери при их перемещении из одного вида тары в другой.

Липкость (адгезия) - способность продуктов проявлять силы взаимодействия с другим продуктом или с поверхностью тары, в которой находится продукт. Этот показатель тесно связан с пластичностью, вязкостью пищевых продуктов. Адгезия характерна для таких пищевых продуктов, как сыр, сливочное масло, мясной фарш и др. Они прилипают к лезвию ножа при разрезании, к зубам при разжевывании. Липкость продуктов определяют с целью управления этим свойством в процессе производства и хранения товаров.

Ползучесть - свойство материала непрерывно деформироваться под воздействием постоянной нагрузки. Это свойство характерно для сыров, мороженого, коровьего масла, мармелада и др. В пищевых продуктах ползучесть проявляется очень быстро, с чем приходится считаться при их обработке в хранении.

Тиксотропия - способность некоторых дисперсных систем самопроизвольно восстанавливать структуру, разрушенную механическим воздействием. Она обнаружена у многих полуфабрикатов и продуктов пищевой промышленности и общественного питания, например, у студней.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реология хлебопекарного, макаронного, кондитерского теста

Реология - наука о деформации и течении различных тел, реологические свойства сырья, полуфабрикатов и готовых изделий.

Слово «реология» от греческого «рео», что означает течение.

Деформация - изменение размеров тела под действием нагрузки.

В отношении твердых тел деформация приводит к изменению формы или размера тела целиком или его части, а в отношении структуры пищевых масс -- к течению (тесто, мука, сгущенное молоко, майонез и т.д.) или даже к их разрыву (конфеты, хлеб и т.д.).

Реологические свойства :

Упругость - свойство тела восстанавливать форму и размеры после снятия нагрузки.

Пластичность - свойство тела сохранять форму и размеры после снятия деформирующей нагрузки.

Вязкость - свойство среды оказывать сопротивление перемещению в ней инородных тел.

Прочность - свойство тела выдерживать определенную внешнюю нагрузку без разрушения.

Твердость - свойство тела сопротивляться внедрению в него других тел.

Хрупкость - свойство тела разрушаться без образования пластических деформаций.

Классификация пищевых продуктов по текстурным признакам и реологическим свойствам

Классификация продуктов	Наименование продуктов	Типичные реологические свойства
	Шоколад, печенье, крекеры, вафли, экструдированные продукты, карамель, сухари, сушки, макароны, хлебцы	Предел прочности, модуль упругости
Упруго-пластичные	Хлеб, пшеничное тесто, макаронное тесто, мармелад, зефир, пастила, конфеты, твердый жир, пряники, клейковина, желатин	Предел прочности, модуль упругости, предельное напряжение сдвига, адгезия
Вязко- пластичные	Ржаное тесто, песочное тесто, сметана, майонез, желирующие продукты, полуфабрикаты кондитерского производства	Вязкость, адгезия, предельное напряжение сдвига (пластическая прочность)
Жидкообразные	Дрожжевая суспензия, раствор соли, раствор сахара, растопленный маргарин, цельное молоко, молочная сыворотка	Вязкость, коэффициент поверхностного натяжения
Порошкообразные	Мука, сахар песок, крахмал, соль поваренная пищевая	Угол естественного откоса, механические характеристики при прессовании

Содержание в муке белковых веществ, их состав, состояние и свойства имеют первостепенное значение и в значительной мере определяют и пищевую ценность хлеба, и технологические свойства муки. От них зависят такие свойства теста, как эластичность, вязкость, упругость. Белковые вещества пшеничной муки представлены на 2/3 (3/4) глиадиновой и глютениновой фракциями(составляющие глютена), которые являются основными компонентами клейковины. Их называют клейковинными белками. В пшеничной муке глиадиновой фракции содержится несколько больше, чем глютениновой.

Чем больше в муке белка, чем плотнее и прочнее его структура, тем сильнее мука, и тем лучше и устойчивее будут реологические свойства теста из нее. Поэтому, чем выше содержание в муке клейковины и чем лучше ее реологические свойства, тем сильнее мука.

Сила муки определяет количество воды, необходимое для получения теста нормальной консистенции, а также изменение реологических свойств теста при брожении и в связи с этим - поведение теста в процессе его механической разделки и тестовых заготовок при окончательной расстойке.

Сила муки обусловливает газоудерживающую способность теста, т.е. способность полуфабрикатов удерживать диоксид углерода, образующийся при брожении. Для получения хлеба максимального объема из очень сильной пшеничной муки реологические свойства теста должны быть несколько ослаблены. Это может быть достигнуто изменением режима приготовления теста: усилением его механической обработки, некоторым повышением температуры, увеличением количества воды в тесте или добавлением препаратов, форсирующих протеолиз в тесте.

Кроме того, сила муки определяет формоудерживающую способность теста, т.е. способность тестовых заготовок удерживать диоксид углерода и сохранять форму в процессе расстойки и первого периода выпечки. В связи с этим сила муки обусловливает расплываемость подового хлеба.

У ржаного хлеба большое значение имеют реологические (структурно-механические) свойства мякиша - степень его липкости, заминаемость и влажность или сухость на ощупь. У ржаного хлеба, особенно из обойной и обдирной муки, по сравнению с пшеничной наблюдается меньший объем, более темно окрашенный мякиш и корка, меньший процент пористости и более липкий мякиш. Отмеченные выше отличия в качестве ржаного хлеба обусловлены специфическими особенностями углеводно-амилазного и белково-протеиназного комплексов зерна ржи и ржаной муки.

Ржаная мука по сравнению с пшеничной отличается большим содержанием собственных сахаров, более низкой температурой клейстеризации (набухание в горячей воде, переход из кристаллического в аморфное состояние) крахмала, большей его атакуемостью и наличием в муке даже из непроросшего зерна практически значимых количеств фермента -амилазы.

Действие амилаз на крахмал ржаной муки, клейстеризующийся при более низкой температуре и более легко атакуемый, может привести к тому, что значительная часть крахмала в процессе брожения теста и выпечки хлеба будет гидролизована. Вследствие этого крахмал при выпечке тестовой заготовки из ржаной муки может оказаться неспособным связать всю влагу теста. Наличие части свободной влаги, не связанной крахмалом, будет делать мякиш хлеба влажноватым на ощупь. Наличие же б-амилазы (альфа-амилазы), особенно при недостаточной кислотности теста, приводит при выпечке хлеба к накоплению значительного количества декстринов, придающих мякишу липкость . Поэтому мякиш ржаного хлеба всегда более липок и влажен по сравнению с мякишем пшеничного хлеба. Кислотность ржаного теста с целью торможения действия б-амилазы приходится поддерживать на уровне значительно более высоком, чем в пшеничном тесте.

К углеводному комплексу ржаной муки относятся и слизи (водорастворимые пентозаны). Содержание пентозанов в ржаной муке значительно превышает содержание их в пшеничной муке. Пентозаны оказывают значительное влияние на реологические свойства ржаного теста, так как, поглощая воду при замесе теста, они делают его более вязким .

Белковые вещества ржаной муки по аминокислотному составу близки к белкам пшеничной муки, однако отличаются более высоким содержанием незаменимых аминокислот - лизина и треонина.

Существенной особенностью белков ржи является их способность к быстрому и интенсивному набуханию. Значительная часть белков при этом набухает неограниченно, переходя в состояние вязкого коллоидного раствора .

Второй особенностью белков ржаной муки является то, что они не способны, несмотря на наличие глиадина и глютенина, к образованию клейковины из-за значительного количества декстринов и водорастворимых пентозанов.

Особенности реологических свойств пшеничного и ржаного теста

Реологические свойства пшеничного теста зависят главным образом от наличия в нем клейковинного каркаса, придающего тесту упругость и эластичность. В ржаном тесте клейковинный каркас отсутствует. Ржаное тесто вязкое, пластичное, эластичные и упругие свойства в нем слабо выражены. Ржаное тесто можно рассматривать как густую жидкость, в которой взвешены набухшие зерна крахмала, ограниченно набухшая, не перешедшая в раствор часть белков, а также частички отрубей.

Формоудерживающая способность ржаного теста зависит от вязкости жидкой фазы. Вязкость жидкой фазы обусловлена пептизированным состоянием части белков, переходом в коллоидный раствор слизей, а также наличием декстринов. Переход белков ржаной муки в тесте в растворимое состояние и набухание нерастворимой части белков зависит от кислотности. Активная кислотность ржаного теста рН 4,2 - 4,4, пшеничного 5,2 - 5,4. Более высокая кислотность тормозит действие альфа-амилазы, снижает температуру ее инактивации. Это ограничивает процесс образования декстринов при выпечке, снижает липкость мякиша, улучшает процесс пептизации белков.

В пшеничном и ржаном тесте различают три фазы: твердую, жидкую и газообразную. Твердая фаза - это зерна крахмала, набухшие нерастворимые белки, целлюлоза и гемицеллюлозы. Жидкая фаза - это вода, которая не связана с крахмалом и белками (около 1/3 части от всей воды, идущей на замес), водорастворимые вещества муки (сахара, водорастворимые белки, минеральные соли), пептизированные белки и слизи. Газообразная фаза - теста представлена частицами воздуха, захваченными тестом при замес е и небольшим количеством диоксида углерода, образовавшегося в результате спиртового брожения. Чем продолжительнее замес теста , тем больший объем в нем приходится на долю газообразной фазы. При нормальной продолжительности замеса объем газообразной фазы достигает 10%, при увеличенной - 20% от общего объема теста .

Соотношение отдельных фаз в тесте обусловливает его реологические свойства. Повышение доли жидкой и газообразной фаз ослабляет тесто , делая его более липким и текучим. Повышение доли твердой фазы укрепляет тесто , делая его более упругим и эластичным.

В ржаном тесте , по сравнению с пшеничным, меньше доля твердой и газообразной, но больше доля жидкой фазы.

Механическое воздействие на тесто на разных стадиях замеса может по разному влиять на его реологические свойства. Вначале замеса механическая обработка вызывает смешивание муки, воды и другого сырья и слипание набухших частиц муки в сплошную массу теста . На этой стадии замеса механическое воздействие на тесто обусловливает и ускоряет его образование. Еще некоторое время после этого воздействие на тесто может улучшать его свойства, способствуя ускорению набухания белков и образованию клейковины. Дальнейшее продолжение замеса может привести не к улучшению, а к ухудшению свойств теста, так как возможно механическое разрушение клейковины. Поэтому знание механизма образования теста, формирования его твердой, жидкой и газообразной фаз необходимо для правильного проведения замеса.

После операции замеса следует брожение теста . В производственной практике брожение охватывает период после замеса теста до его разделки. Основное назначение этой операции - приведение теста в состояние, при котором оно по газообразующей способности и реологическим свойствам, накоплению вкусовых и ароматических веществ будет наилучшим для разделки и выпечки. реология пищевой продукт тесто

Реологические свойства созревшего теста должны быть оптимальными для деления его на куски, округления, окончательного формования, а также для удержания тестом диоксида углерода и сохранения формы изделия при окончательной расстойке и выпечке.

Спиртовое брожение - это основной вид брожения в пшеничном тесте. Вызывается ферментами дрожжевых клеток, которые обеспечивают превращение простейших сахаров (моносахаридов) в этиловый спирт и диоксид углерода.

При брожении теста продолжают интенсивно развиваться процессы ограниченного и неограниченного набухания белков. При ограниченном набухании белков в тесте сокращается количество жидкой фазы, и, следовательно, улучшаются его реологические свойства. При неограниченном набухании и пептизации белков, наоборот, увеличивается переход белков в жидкую фазу теста и ухудшаются его реологические свойства. В тесте из муки различной силы эти процессы происходят с различной интенсивностью.

Чем сильнее мука, тем медленнее протекают в тесте процессы ограниченного набухания белков, достигая оптимума только к концу брожения. В тесте из сильной муки в меньшей степени протекают процессы неограниченного набухания и пептизации белков.

В тесте из слабой муки ограниченное набухание протекает относительно быстро и вследствие малой структурной прочности белка, ослабляемой интенсивным протеолизом, начинается процесс неограниченного набухания белков, переходящий в процесс пептизации и увеличивающий количество жидкой фазы теста. Это приводит к ухудшению реологических свойств теста.

Кондитерское тесто

Использование пшеничной муки разного качества, большого набора сырья, изменение их соотношения и применение определенных технологических параметров и приемов позволяет получать тесто и изделия, различающиеся по физико-химическим и реологическим свойствам.

Реологические свойства теста зависят от степени набухания белков.

В зависимости от этих свойств кондитерское тесто делят на три вида:

пластично - вязкое (сахарное, песочное, сдобное, пряничное тесто), хорошо воспринимает и сохраняет свою форму;

упруго - пластично - вязкое (затяжное, крекерное, галетное), плохо воспринимает и плохо сохраняет форму;

слабоструктурированное (вафельное, бисквитное тесто для бисквитных полуфабрикатов и тортов), имеет жидкую консистенцию.

Пластичное тесто образуется в условиях ограниченного набухания коллоидов муки, поэтому продолжительность замеса теста должна быть минимальной и температура ниже, чем температура теста, обладающего упруго - пластично - вязкими свойствами.

В соответствии с ГОСТ "Кондитерские изделия. Термины и определения" различают два вида теста в зависимости от его структуры:

Бисквитное - сдобное, сахарное, овсяное, из которого получают изделия разнообразной формы с хорошо развитой равномерной пористостью,

Слоистое тесто -для затяжного печенья, крекера, галет, из которого вырабатывают изделия разнообразной формы слоистой структуры.

Реологические свойства теста

Формирование теста с определенными реологическими свойствами связано:

С видом изделий, рецептурой, с правильным подбором сортности муки, с оптимальным содержанием и качеством клейковины, крупноты помола,

С правильным выбором влажности теста,

С правильным выбором и поддержанием технологических параметров замеса теста (температура, продолжительность,интенсивность замеса).

Отмеченные факторы влияют на степень набухания пшеничной муки и тем самым на реологические свойства теста, его пластичность, упругость, эластичность, вязкость.

Повышая температуру теста при замесе, удлиняя продолжительность процесса из сахарного пластичного теста в результате более полного набухания коллоидов можно получить затяжное тесто с упруго-пластично-вязкими свойствами. Пластичность сахарного теста близка к 1.Чтобы можно было затяжное тесто отформовать до заготовок, исключив их деформацию, пластичность его необходимо увеличить до 0.5. С этой целью применяют такую операцию, как вылеживание теста, или используют ферментные препараты протеолитического действия. Для слабоструктурированного вафельного теста из реологических характеристик большое значение имеет вязкость теста, эластичность. От них зависит равномерность распределения теста по поверхности вафельниц, а также хрупкость вафельного листа.

Кондитерское тесто, как и все тестообразные массы, является структурированной дисперсной системой и состоит из трех фаз: твердой, жидкой и газообразной.

Твердую фазу представляют лиофильные коллоиды муки. Это водонерастворимые белковые комплексы и крахмал пшеничной муки.

Жидкая фаза представляет собой многокомпонентный водный раствор веществ, предусмотренных рецептурой теста (инвертный сироп, вода, раствор сахара, патоки, соли, гидрокарбоната натрия, карбоната аммония, молоко и др.).В состав жидкой фазы входят все растворимые в воде органические и минеральные вещества муки.

Соотношение между твердой и жидкой фазами зависит от вида теста, его влажности, количества и качества клейковины.

Газообразную фазу составляет воздух, который захватывается при замесе теста, диспергируется и удерживается в тесте. Кроме того, воздух входит с мукой, водой и другими видами сырья и полуфабрикатов. Газообразная фаза может достигать в тесте 10 %.

Степень разрыхления теста зависит от реологических свойств теста и от равномерного распределения в тесте химических разрыхлителей. Особенно увеличивается пористость и объем заготовок из пластичного теста -сахарного, пряничного. Затяжное и галетное тесто, обладающее значительной упругостью, оказывают сопротивление расширению газовых пузырьков. Эти изделия имеют небольшой подъем и недостаточно развитую пористость.

Макаронное тесто

После замеса макаронное тесто представляет собой сыпучую крошковатую массу, после прохождения шнековой камеры и продавливания сквозь отверстия матрицы - это уплотненное тесто. В таком виде его характеризуют как упруго-пластично-вязкое коллоидное тело.

Технологическая схема шнекового макаронного пресса

Факторы, влияющие на реологические свойства теста

Количество и качество клейковины. Она определяет основные технологические свойства макаронного теста и выполняет две основные функции - 1 пластификатора теста, т.е. выполняет роль смазки, придающей массе крахмальных гранул текучесть и 2 связующего вещества. Т.е. соединяет крахмальные гранулы в единую тестовую массу. Клейковина муки состоит из двух основных фракций: глиадин (растяжимый) и глютенин (упругий). Для макаронного производства большую роль играет глиадин. Именно он определяет текучесть и связанность макаронного теста. Глютенин обуславливает упругость и элластичность сырых изделий. Мягкая, сильно тянущаяся сырая клейковина увеличивает пластичность теста и снижает его упругость и прочность. Наибольшей прочностью обладает тесто из муки с содержанием клейковины около 28 %. С увеличением содержания клейковины уменьшается прочность теста и возрастает пластичность. При содержании клейковины ниже 28 % с уменьшением прочности теста ухудшаются его пластические свойства.

Гранулометрический состав муки. Гранулометрический состав муки оказывает влияние на продолжительность замеса теста и обуславливает ее водопоглотительную способность (ВПС). Мука с мелким размером частиц (хлебопекарная мука) имеет большую ВПС и образует прочное тесто. Мука с крупными частицами (макаронная мука) имеет низкую ВПС и образует более пластичное тесто.

Скоростью проникновения влаги внутрь частиц муки определяется в первую очередь размерами частиц муки. Крупные частицы требуют более длительного вымешивания. При одинаковом размере частиц влага будет медленнее проникать в частицы продуктов помола твердой пшеницы, чем в менее плотные частицы продуктов помола мягкой пшеницы.

Для производства макаронных изделий с размером частиц до 350мкм и тем более до 500мкм необходимо использовать многокорытные прессы, продолжительность замеса в которых составляет 16…20мин. При работе на прессах с продолжительностью замеса 8…10мин целесообразно использовать муку с размерами частиц не более 200-250мкм (полукрупку или хлебопекарную муку).

С увеличением времени замеса теста прочность полуфабрикатов макаронных изделий возрастает и достигает своего максимального значения, а затем начинает снижаться.

Интенсивность (продолжительность) замеса. С увеличением времени замеса снижается прочность теста и возрастает его пластичность. Продолжительность замеса теста зависит от двух факторов:

Достижения равномерного распределения воды по всей массе теста,

Скоростью проникновения влаги внутрь частиц.

Для достижения равномерного распределения воды по всей массе теста воду в месильное корыто подают в распыленном виде для быстрого и более равномерного распределения по всей тестовой массе.

Другой способ ускорения равномерного распределения влаги - интенсификация смешивания муки и воды. Для этого используют многокорытные прессы, в которых тестомесильный вал первого корыта вращается с большей частотой, чем валы последующих корыт. В современных прессах фирмы “Паван” муку и влагу предварительно смешивают в центробежном мукоувлажнителе “Турбоспрей”, где частицы муки и вода в заданном соотношении быстро и равномерно увлажняются и поступают в корыто тестосмесителя.

Влажность . С увеличением влажности теста возрастает его пластичность и уменьшаются прочность и упругость.

Влажность макаронного теста - первый технологический параметр, с помощью которого технолог может менять в определенных пределах, оказывать влияние на физические свойства теста, полуфабрикат макаронных изделий и качество продукции.

С повышением влажности теста до 32% увеличивается пластичность, текучесть теста и облегчается процесс его выпрессовывания через матрицы. Это приводит к снижению давления прессования и к увеличению скорости выпрессовывания, т.е. к повышению производительности пресса.

При более высокой влажности (более 32%) образуются комки, которые не проходят сквозь входное отверстие шнековой камеры, понижается прочность выпрессовываемых изделий и снижается давление прессования.

Увеличение влажности теста приводит к увеличению толщины сольватных оболочек, которые окружают частицы муки в уплотненном тесте. В связи с этим снижается вязкость теста и прочность полуфабрикатов изделий, увеличивается их пластичность.

Температура С ростом температуры теста примерно до 75 о С увеличивается его пластичность и снижается прочность и упругость.

Температура макаронного теста - второй технологический параметр, с помощью которого технолог может оперировать в процессе замеса теста.

Традиционный режим замеса и формования макаронного теста предусматривает повышение температуры теста перед матрицей до 50…55 0 С, при увеличении температуры выше 60 0 С структура теста не фиксируется - происходит денатурация белков, потери связующих веществ клейковины, ослабление структуры изделий, что приводит к снижению прочности изделий, увеличению потери сухих веществ во время варки изделий

Механизм образования структур. Виды структур. Показатели реологических свойств. Эффективная вязкость, пластическая вязкость, текучесть. Аномалия вязкости. Тиксотропное восстановление

Дисперсные системы, к которым относятся шоколадные полуфабрикаты и пралиновые массы, обладают структурами в результате взаимодействия между дисперсными частицами твердой фазы. По характеру связей в них образуются коагуляционные структуры. Коагуляционные структуры образованы твердыми частицами в жидкой дисперсионной среде и характеризуются сравнительно слабыми по силе взаимодействия контактами между частицами.

Различают коагуляционные структуры компактные и рыхлые.

Рыхлые дисперсные коагуляционные структуры возникают при малых объемных концентрациях дисперсной фазы (даже при концентрации менее 1 %), если дисперсность достаточно высокая и частицы анизометричны. В шоколадных массах дисперсная фаза составляет около 65%, а размер частиц в основной массе составляет 16-35 мкм. Среди частиц твердой фазы находятся частички клеточных оболочек, частички какаовеллы, имеющие форму пластинок, палочек, т.е.удлиненную форму. Сцепление частиц происходит по углам, ребрам и другим неровностям, на участках наибольшей концентрации свободных молекулярных сил. Это объясняется тем, что в этих местах утоньшаются адсорбционно-сольватные оболочки дисперсионной среды. В этих системах дисперсионная среда удерживается внутри структуры, а вся система теряет легкоподвижность и со временем не расслаивается.

Какао тертое содержит меньше дисперсной фазы - около 45%. Поэтому образующаяся рыхлая коагуляционная структура имеет меньшую прочность, которая не в состоянии препятствовать расслаиванию. Под влиянием механического воздействия происходит разрушение структуры какао тертого и шоколадных масс. Но после предварительного механического разрушения такие структуры самопроизвольно восстанавливаются во времени. Это явление называется тиксотропией , заключается в восстановлении связей между частицами после механического разрушения в результате благоприятного соударения частиц, находящихся в броуновском движении. Связано это с наличием тонких пластифицирующих прослоек между частицами.

Компактные коагуляционные структуры возникают в шоколадных массах после вальцевания. Вследствие большого обьема дисперсной фазы-75-73% и соответственно малого содержания дисперсионной среды частицы связаны друг с другом прямыми точечными (атомными) контактами. Такие дисперсные системы не обладают тиксотропными свойствами.

В шоколадных массах, прошедших все стадии технологической обработки образуются коагуляционные структуры двух типов:

1.коагуляционные структуры из микрокристалликов сахара, соединенных через тончайшие пленки воды. Содержание сахара в шоколадных массах превышает 50% и его участие в структурообразовании значительно,

2.коагуляционные структуры из микрочастиц клеточных тканей какао бобов, соединенных через прослойки жира.

Вполне вероятно образование смешанных структур.

При охлаждении шоколадных масс после формования в результате кристаллизации какао масла коагуляционные структуры с точечными контактами превращаются в конденсационно-кристаллизационные. Главными признаками таких структур является высокая по сравнению с коагуляционными структурами прочность, определяемая высокой прочностью самих фазовых (непосредственных) контактов между частицами, необратимый характер разрушения, т.е.отсутствие тиксотропного восстановления структуры, большая хрупкость из-за жесткости контактов.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Основные понятия, определения и задачи инженерной реологии. Механические модели, отражающие элементарные реологические свойства биохимических, биофизических, физико-химических и органолептических показателей пищевых продуктов; реометры, вискозиметры.

презентация , добавлен 06.06.2014


Классификация и ассортимент хлеба ржаного и ржано–пшеничного. Органолептическая оценка качества хлеба. Исследование пористости, влажности мякиша, кислотности ржаного хлеба. Химический состав и пищевая ценность. Основные компоненты любого теста.

презентация , добавлен 12.11.2014


Изготовление слоеного теста. Реологические свойства сырья. Хлебопекарные свойства пшеничной муки. Дрожжи хлебопекарные и их виды. Соль поваренная пищевая, ее классификация. Жиры для кулинарии. Органолептические свойства маргарина. Яйца и яичные продукты.

доклад , добавлен 31.01.2009


Исследование влияния дозировки соевого обогатителя на реологические свойства теста для пряников, приготовленных на основе биоактивированного зерна пшеницы. Расчет дозировки пищевого соевого обогатителя для обеспечения оптимальных вязкостных свойств теста.

статья , добавлен 22.08.2013


Склады и подготовительные отделения. Тестоприготовительное и тесторазделочное отделения хлебопекарного производства. Производственная и цеховая лаборатории. Традиционные способы приготовления пшеничного и ржаного теста на больших густых опарах, заквасках.

отчет по практике , добавлен 15.11.2012


Рецептура и дозирование пшеничного теста. Его замес, образование, разрыхление и брожение. Нормы загрузки бродильных емкостей мукой. Дозирование сырья в хлебопекарном производстве. Традиционные способы приготовления пшеничного теста: опарный и безопарный.

курсовая работа , добавлен 16.02.2016


Особенности разработки проекта кондитерского цеха мощностью 10 тысяч изделий в сутки. Анализ этапов расчета сырья и пищевых продуктов. Рассмотрение проблем подбора механического оборудования. Характеристика производственной программы кондитерского цеха.

дипломная работа , добавлен 01.02.2015


Классификация и ассортимент изделий из воздушного теста. Товароведная характеристика основного и вспомогательного сырья, используемого при производстве изделия. Организация работы кондитерского цеха, технологического оборудования и труда работников.

курсовая работа , добавлен 19.04.2015


Влияние жировых продуктов на свойства теста и хлеба, их пищевую и потребительскую ценность. Сахар как компонент теста. Технико-экономическое значение упека, факторы, влияющие на его величину. Производственная рецептура хлеба, схема приготовления теста.

контрольная работа , добавлен 05.02.2014


Фитокомпозиции, их функций, перечень растительного сырья для обогащения кондитерского и хлебопекарного производства. История возникновения фитокомпозиций, их лечебные и побочные действия. Специализированный хлеб с фитокомпозицией для спортсменов.

III.2.1) Понятие преступления, его основные характеристики.

U–образные и рабочие характеристики синхронного двигателя

Для липкого, «затяжистого» песочного теста с повышенной влажностью (35,5 % вместо 19 %) получены заниженные значе­ния структурно-механических характеристик: модуль упругости 7,6 103 Па, вязкость 6,5 105 Па с.

Таким образом, из полученных данных следует, что о качест­ве полуфабрикатов теста можно судить по их структурно-меха­ническим свойствам.

Для изделий из ржаного теста особое значение наряду с дру­гими имеют реологические свойства. Структура теста и качество готовых изделий зависят от особенностей белково-углеводного состава ржаной муки. Для ржаного теста характерны отсутствие губчатого клейковинного каркаса и наличие жидкой фазы, осно­ву которой составляют пептизированный белок, слизи, раство­римые декстрины, сахара, ограниченно набухающая часть бел­ков, отрубянистых частиц.

Н. А. Акимова и Е. Я. Троицкая проводили реологические исследования с применением методов математического моде­лирования, целью которых были нахождение оптимальной кон­центрации компонентов, входящих в рецептуру (в том числе яблочного пюре), определение лучшего соотношения между ними, описание характера течения ржаного теста с помощью математических уравнений, а следовательно, выявление качест­ва модельных и контрольных образцов и установление оптимальных структурно-механических показателей исследуемого полуфабриката теста.

Исследования проводили с помощью ротационного вискози­метра «Reotest-2» при температуре 20 0 С. В процессе экспери­мента, учитывая характер исследуемого теста, были подобраны рабочие диапазоны измерений в рамках имеющихся режимных параметров и найдены значения показателей (вязкость, предель­ное напряжение сдвига), определены уравнения течения теста.

Исследование структурно-механических показателей теста приведено на рис. 13.8 и 13.9.

Рис. 13.8. Зависимость эффективной вязкости модельных рецептур теста от градиента скорости:

1 - образец с содержанием яблочного компонента 5 %;

2- образец с содержанием яблочного компонента 15 %;

3 - образец с содержанием яблочного компонента 25 %

Из рис. 13.8 отчетливо видно влияние яблочного компонента на структурно-механические свойства теста, при введении до­полнительного количества которого наблюдается резкое сниже­ние его вязкости; в режиме скоростей сдвига 0,33... 16,2 с -1 эта величина находится в пределах 0,928...0,029 мПа-с. И, наоборот, при уменьшенном количестве измельченных яблок в структуре теста вязкость возрастает с 0,083 до 1,940 мПа-с.

Рис. 13.9. Зависимость эффективной вязкости теста от градиента скорости:

1 - контрольный образец; 2 - оптимальный образец

При обработке полученных данных на компьютере был про­веден регрессионный анализ найденных зависимостей, который показал, что среди математических моделей (линейной, степенной, гиперболической, экспоненциальной) с наибольшей долей достоверности происходящие процессы можно описать степен­ными уравнениями. Коэффициенты корреляции для исследо­ванных модельных образцов были соответственно r 1 = -0,9859, r 2 = -0,9928, r 3 = -0,9840.

Найденные степенные зависимости η = f(γ), описывающие характер течения модельных образцов теста, показали, что ис­следуемые объекты относятся к вязкопластическим структурам, которые подчиняются следующим уравнениям течения:

η 1 = 6,737γ -0 .766 ; η 2 = 6,590γ -0 .791 ; η 3 = 6,013γ -0 .828 .

Характер течения модельных образцов 1 и 3 отличается от характера течения образца 2. Оптимальная кривая зависимости вязкости от скорости сдвига (образец 2) находится между двумя модельными образцами, его вязкость изменяется в пределах 1,771...0,062 мПа*с.

Недостатки образца 1 - плотная, неоднородная консистен­ция, немного крошливая, быстро образуется «заветренная» ко­рочка, у образца 3 - растекающаяся, неплотная консистенция, заметны вкрапления непромешанных компонентов; изделия при формовании плохо сохраняют форму, рисунок не сохраняется.

При введении фруктовых добавок в сахарожировую яичную массу в тесте происходит разжижение структуры в результате от­носительного увеличения дисперсионной среды.

В этом случае можно говорить о том, что при введении фрукто­вых добавок совместно с яйцами в жировую массу образуется сис­тема с пониженной подвижностью воды, в связи с чем уменьшает­ся адсорбция влаги белками муки при последующем замесе теста.

Изменение прочностных свойств теста при введении в него дополнительного количества яблочного компонента имеет степенной характер. Уменьшение эффективной вязкости теста по мере увеличения содержания в нем количества яблочного ком­понента свидетельствует о разжижении его структуры. Это явле­ние можно объяснить ослаблением системы по мере увеличения содержания в ней воды.

При выборе оптимальной из исследуемых моделей теста учи­тывали не только реологические, но и другие показатели, входя­щие в комплексный показатель качества, а также органолептические свойства выпеченных изделий.

График, изображенный на рис. 13.9, показывает, что в адек­ватно описывающих процесс уравнениях течения, приведенных ниже, структура исследуемых путем сравнения контрольного и оптимального образцов разрушается различными темпами:

Коэффициенты корреляции при этом r контр = -0,981, r опт = -0,985.

Установлен темп разрушения структуры, который составляет m контр = 2,163, что значительно больше, чем m опт = 1,791.

Вязкость контрольного образца теста находится в пределах 2,27...0,043 мПа-с. Образец теста разработанной рецептуры имеет менее вязкую консистенцию, чем контрольный, что объ­ясняется введением в рецептуру растительных жиров, а также углеводов и воды, содержащейся в яблоках. Кроме того, более низкие значения вязкости полученного теста могут быть объ­яснены заменой пшеничной муки ржаной.

Таким образом, проведенные исследования позволили с по­мощью методов математического моделирования уточнить опти­мальную рецептуру принципиально нового полуфабриката теста из ржаной муки, всесторонне исследовать его структурно-меха­нические свойства и получить степенные уравнения течения изу­чаемого теста как вязкопластичного теста, а также в дальнейшем дать всестороннюю комплексную оценку качества как получен­ного полуфабриката теста, так и широкого ассортимента готовых изделий из него.

Под действием высоких температур (выпечка, пассерование) высокомолекулярные вещества муки претерпевают глубокие фи­зико-химические изменения. Эти изменения сводятся к тепло­вой денатурации белковых веществ клейковины, теряющих спо­собность к растяжению и деструкционным изменениям крахма­ла. Об изменении белков под влиянием различных температур нагревания можно судить по характеру кривых деформаций сдвига, полученных для мучного небродящего теста из муки, предварительно нагретой до различных температур (по данным Л. В. Бабиченко) (рис. 13.10).

Рис. 13.10. Кривые деформации сдвига теста из муки воздушно-сухой и прогретой до различных

температур (в скобках влажность)

Характер кривых для образцов теста из воздушно-сухой муки, нагретой до 65, 105 и 120 0 С, свидетельствует о достаточно мед­ленном развитии высокоэластической деформации и течении с убывающей скоростью, при этом разгруженная система харак­теризуется высоким значением упругого последействия. Повы­шение температуры нагрева муки сопровождается снижением эластичности теста. Особенно резкие изменения кривых наблю­даются для теста из муки, нагретой до 130 °С и выше. Они пока­зывают быстрое развитие упругих деформаций (величины моду­лей сдвига и вязкости теста влажностью 45 % приведены в табл. 13.7).

Как видно из таблицы, при повышении температуры нагрева муки возрастает величина модуля сдвига теста. Для теста из муки, нагретой до 150 0 С, она почти в 30 раз больше, чем для теста из ненагретой муки.