Многие задают вопрос: сервопривод - что это такое? Классическая конструкция сервопривода включает в себя двигатель, датчик позиционирования и трехконтурную управляющую систему (регуляция позиции, скорости и тока).
Слово «серво» имеет латинское происхождение «servus», дословно переводится как «раб», «помощник», «прислужник».
В машиностроительной отрасли устройства выступали в роли вспомогательных компонентов (привод подачи в станке, роботе и т.д.). Однако сегодня ситуация поменялась, и главное назначение сервопривода заключено в реализации в области сервомеханизмов.
Установка сервопривода оправдана в том случае, когда обычные регулируют точность работы в недостаточной мере.
Применение приборов высокого качества необходимо в оборудовании, отличающемся высоким уровнем производительности.
В этой статье будет рассказано про сервопривод, что это такое и как он функционирует.
Области использования устройства
В современном мире, когда автоматизация заняла прочные позиции во всех областях машиностроения, конструкция всех механизмов заметно унифицировалась. При этом применяются современные индивидуальные приводы.
Для того, чтобы понять, сервопривод, что это такое, следует знать сферу применения устройства.
Устройства содержат прецизионные конструкции поддержания скорости в и станках с высокой точностью. Они монтируются на сверлильных оборудованиях, в различных системах транспорта и механизмах вспомогательного характера.
Самое широкое применение приборы нашли в следующих сферах:
- изготовление бумаги и упаковок;
- изготовление листов из металла;
- обрабатывание материалов;
- производство транспортного оборудования;
- изготовление стройматериалов.
Сервоприводы на багажник автомобиля
Существует множество моделей сервоприводов для багажника машины от разных производителей. Рассмотрим функциональность такого устройства, как сервопривод багажника от отечественного производителя «Автозебра». Устройство рассчитано на российские автомобили, но не только. К примеру, оно может использоваться в автомобиле «Рено Логан».
По отзывам пользователей, эта конструкция отличается удобством. Она позволяет, не выходя из авто, осуществлять открывание и закрывание багажника.
Управление устройством осуществляет посредством кнопки, вмонтированной в салон автомобиля или же в
Причина широкого использования прибора
Причиной частого применения сервоприводов стали:
- возможность получения управления, отличающегося высокой точностью и стабильным функционированием;
- широкий диапазон контроля скорости;
- высокий уровень устойчивости к помехам;
- маленький размер и вес устройства.
Принцип функционирования сервопривода
Как же работает устройство? Сервопривод, принцип работы которого основан на обратной связи с одним или более системными сигналами, регулирует объект. Выходной показатель устройства поступает на вход, где идет сравнение с задающим действием.
Особенности механизма
Устройство сервопривода обладает двумя основными особенностями:
- способностью повышать мощность;
- обеспечением обратной информационной связи.
Усиление требуется с той целью, что нужная на выходе энергия очень высока (поступает из внешнего источника), а на входе ее показатель незначителен.
Обратная связь — это не что иное, как контур с замкнутой схемой, в котором сигналы не согласованы на входе и выходе. Этот процесс применяется для управления.
Отсюда вытекает вывод: контур при прямом направлении служит передатчиком энергии, а при обратном направлении — передатчиком информации, которая нужна для точности управления.
Питание и цоколевка разъемов устройства
Сервопривод, принцип работы которого применим в радиоуправляемых конфигурациях, обычно обладает тремя проводами:
- Сигнализирующим. По нему осуществляется передача управляющего импульса. Как правило, провод окрашен в белый, желтый или же красный цвет.
- Питающим. Показатель его мощности составляет от 4,8 до 6 В. Зачастую, это красный провод.
- Заземляющим. Провод черный или коричневый.
Размеры приводов
По размерам агрегаты подразделяются на три категории:
- микроприводы;
- стандартные модификации;
- крупные устройства.
Встречаются сервоприводы и с другими показателями размеров, однако вышеперечисленные виды составляют 95% от всех устройств.
Основные характеристик изделия
Работа сервопривода характеризуется двумя основными показателями: скоростью поворота и усилия на валу. Первая величина служит показателем времени, которое измеряется в секундах. Усилие мерится в кг/см, то есть, какой уровень усилия развивает механизм от центра вращения.
Вообще данный параметр находится в зависимости от основного назначения устройства, а уже потом от числа передач редуктора и используемых в устройстве узлов.
Как уже упоминалось, сейчас выпускают механизмы, функционирующие при показателе напряжения питания от 4,8 до 6 В. Чаще этот показатель равен 6 В. Однако не все модели рассчитаны на широкий диапазон напряжений. Иногда двигатель сервопривода работает лишь при 4,8 В или же только при 6 В (последние конфигурации производятся крайне редко).
Аналоговые и цифровые модификации
Несколько лет тому назад все сервосхемы были аналоговыми. Сейчас появились и цифровые конструкции. В чем же разница их работы? Давайте обратимся к информации официального характера.
Из отчета фирмы Futaba следует, что за последнее десятилетие сервоприводы стали отличаться более хорошими техническими показателями, чем раньше, а также малыми размерами, высоким уровнем скорости вращения и показателем элементов кручения.
Последний виток развития — появление устройства на цифровой основе. Эти агрегаты обладают существенными преимуществами даже перед моторами коллекторного типа. Хотя имеются и некоторые минусы.
Внешне аналоговые и цифровые устройства неразличимы. Отличия фиксируются лишь на платах устройств. Вместо микросхемы на цифровом агрегате можно увидеть микропроцессор, анализирующий сигнал приемника. Он и управляет двигателем.
Совершенно неправильно говорить о том, что аналоговая и цифровая модификация в корне различаются при функционировании. Они могут обладать одинаковыми двигателями, механизмами и потенциометрами
Основным отличием является способ переработки поступающего сигнала приемника и управление двигателем. В оба сервопривода поступает одинаковый по мощности сигнал радиоприемника.
Таким образом, становится понятно, сервопривод, что это такое?
Принцип работы аналоговой модификации
В аналоговой модификации полученный сигнал сравним с текущим положением сервомотора, а затем на двигатель поступает сигнал усилителя, вызывающий перемещение двигателя в заданную позицию Показатель частоты процесса составляет 50 раз за одну секунду. Это минимальный показатель времени реагирования. Если же вы отклоните ручку на передатчике, то на сервопривод начнут поступать короткие импульсы, промежуток между которыми станет равняться 20 м/сек. Между импульсами на мотор ничего не поступает, и воздействие извне может изменить функционирование устройства в любую сторону. Этот временной промежуток называется «мертвая зона».
Принцип работы цифровой конструкции
Цифровыми устройствами используется специальный процессор, функционирующий на высоких частотах. Он обрабатывает сигнал приемника и посылает импульсы управления в двигатель с показателем частоты в 300 раз в секунду. Так как показатель частоты значительно выше, то и реакция заметно быстрее и держит позицию лучше. Это вызывает оптимальное центрирование и высокий уровень кручения. Но такой метод требует больших затрат энергии, поэтому батарея, используемая в аналоговом механизме, в этой конструкции будет разряжаться намного быстрее.
Однако все пользователи, которые хоть однажды столкнулись с цифровой моделью, говорят о том, что ее различие с аналоговой конструкцией настолько значительно, что они никогда бы больше не употребляли последнюю.
Заключение
Вашим выбором станут цифровые аналоги, если вам требуются:
- высокий уровень ;
- минимальное количество «мертвых зон»;
- точный уровень позиционирования;
- быстрая реакция на команду;
- беспеременное усилие на валу при повороте;
- высокий уровень мощности.
Теперь вы знаете, что такое сервопривод и как его использовать.
Сервомоторы (серводвигатели ) представляют собой специализированные электродвигатели, оснащенные так называемой отрицательной обратной связью, с помощью которой осуществляется точное управление всеми параметрами движения. Ее суть состоит в том, что в процессе работы этих устройств происходит постоянное сравнение выходных параметров функционирования с изначально заданными входными. Происходит это на основе управляющих сигналов, генерируемых в режиме реального времени сервоконтроллерами, имеющими в своей конструкции энкодеры, то есть датчики обратной связи.
Таким образом, в конструкцию всех современных сервомоторов входит собственно электродвигатель и управляющий блок. В совокупности они представляют собой сервоприводы, с помощью которых конструкторам технических устройств удается решать целый ряд важных задач. Наиболее часто серводвигатели (сервоприводы) применяются в тех случаях, когда требуется в автоматическом режиме осуществлять точное позиционирование одних рабочих элементов конструкции разнообразного оборудования (например, станков с числовым программным управлением, прессо-штамповочного оборудования, роботизированных сборочных конвейеров и т. п.) относительно других.
Все выпускаемые ведущими мировыми производителями серводвигатели можно разделить на две большие группы: со щетками и без щеток. В сервоприводах могут использоваться как синхронные, так и асинхронные электродвигатели, а также синхронные линейные двигатели. Кроме того, в сервоприводах могут использоваться как корпусные, так и бескорпусные электродвигатели, причем во втором варианте исполнения роль корпуса играет пакет пластин статора, что позволяет максимально эффективно использовать весь их профиль, и при этом существенно уменьшить размеры и вес устройств в целом.
Большинство современных серводвигателей, работающих по принципу обратной связи, управляется сигналами, сформированными энкодером из нескольких системных. Одной из основных особенностей сервосистем является то, что они способны усиливать выходные сигналы, которые изначально, как правило, имеют гораздо меньшую мощность, чем входные (это необходимо для того, чтобы их можно было сравнить). Таким образом, при работе сервосистем их контуры в прямом направлении передают энергию, а в обратном – информацию, требуемую для точного управления.
Основными техническими характеристиками сервомоторов являются их динамика, равномерность движения и энергоэффективность. В последние годы все более широкое применение находят синхронные серводвигатели, которые выгодно отличаются от асинхронных более высокой динамикой, возможностью длительной работы на низких скоростях без принудительного охлаждения и более высокой устойчивостью к перегрузкам. В то же самое время асинхронные двигатели, используемые в сервоприводах, имеют перед синхронными двигателями такое преимущество, как полное отсутствие пульсации при вращении.
Большое влияние на процессы, протекающие при созревании теста , помимо хлебопекарных свойств муки оказывают компоненты рецептуры, в том числе вода, дрожжи, соль, сахар и жировые продукты.
Вода. Количество воды в тесте регламентируется нормой допустимой влажности данного сорта хлеба в соответствии с ГОСТ. Этой нормой и рецептурой теста определяется количество воды, необходимое для замеса теста. На количество воды в тесте оказывает влияние выход муки, так как частицы оболочек зерна обладают значительной способностью связывать воду. Имеет значение влажность муки. Мука с меньшей влажностью при замесе теста способна поглотить больше воды. Если по рецептуре предусмотрено внесение в тесто значительных количеств сахара и жира, то количество воды, вносимое в тесто, уменьшают на 50% по отношению к этому количеству.
Мука с сильной клейковиной для образования теста с оптимальными реологическими свойствами требует большего количества воды, чем мука слабая. При переработке слабой муки количество воды иногда приходиться снижать, так как белковые вещества такой муки обладают более высокой способностью к неограниченному набуханию и тем самым увеличивают жидкую фазу в тесте.
Количество воды оказывает большое влияние на процессы, протекающие при созревании теста. При большей влажности теста интенсивнее протекают процессы набухания и пептизации белков, быстрее происходит разжижение теста. Ускоряется действие ферментов, интенсифицируется жизнедеятельность бродильной микрофлоры.
Поваренная соль добавляется в тесто в соответствии с рецептурой в качестве вкусовой добавки в количестве 1–2,5% к массе муки. Внесение соли в тесто также влияет на коллоидные, биохимические и микробиологические процессы, протекающие в тесте. Поваренная соль тормозит процессы спиртового и молочнокислого брожения, так как вызывает плазмолиз дрожжевых клеток – сжатие тела живой клетки с отслоением оболочки. При 5%-ном (от общей массы муки) содержании соли в тесте спиртовое брожение практически прекращается.
Соль оказывает большое влияние на реологические свойства клейковины, причем характер этого влияния зависит от исходного качества клейковины, задерживает процесс набухания и частичного растворения клейковины в полуфабрикатах из муки, удовлетворительной по силе. В полуфабрикатах из слабой муки поваренная соль улучшает ее реологические свойства.
Активность амилолитических и протеолитических ферментов под воздействием поваренной соли несколько снижается, а температура клейстеризации крахмала повышается.
Соль также снижает вязкость полуфабрикатов, приготовленных из муки удовлетворительного качества. Если полуфабрикаты приготовлены из слабой муки, то добавление соли увеличивает вязкость.
Тесто, приготовленное без соли, – слабое, липкое; тестовые заготовки при окончательной расстойке расплываются. Брожение идет интенсивно, сбраживаются почти все сахара теста, поэтому хлеб имеет бледную корку.
Жировые продукты. В качестве жировых продуктов в хлебопекарном производстве применяются: маргарин, растительные масла, пекарский жир, животные жиры и другие. За рубежом наряду с этими продуктами применяются специальные пластичные жиры – шортенинги. Жир добавляется в тесто для повышения качества и пищевой ценности хлебобулочных изделий.
Вносимый в тесто жир, так же как и липиды самой муки, влияет на процессы, происходящие при приготовлении теста, его разделке и при выпечке хлеба. Жир в тесте в значительной мере связывается белками, крахмалом и другими компонентами твердой фазы теста. Часть жира, находящегося в тесте в жидком состоянии, может быть в жидкой фазе теста в виде мельчайших жировых капелек. Жировые продукты с температурой плавления 30–33° С не связываются с компонентами твердой фазы теста, а остаются в нем в виде твердых частиц, которые начнут плавиться лишь в процессе выпечки.
Добавление в тесто жира до 3% общей массы муки улучшает реологические свойства теста, увеличивает объем хлеба, повышает эластичность мякиша. Частично это связано со смазывающими свойствами жира – т. е. облегчается относительное скольжение структурных компонентов теста и его клейковинного каркаса и включенных в него зерен крахмала. Благодаря этому увеличивается способность клейковинного каркаса теста растягиваться без разрыва под давлением растущих в объеме газовых пузырьков. Внесение жиров способствует разжижению теста, улучшает его адгезионные свойства, в результате чего тесто лучше разделывается машинами и не прилипает к поверхностям транспортерных лент.
Во время брожения теста определенная доля жиров вступает во взаимодействие с белками клейковины и крахмалом муки. Это улучшает реологические свойства теста, повышает его газоудерживающую способность. Степень взаимодействия жиров с компонентами теста при эмульгировании жира перед замесом теста и добавлением в эмульсию поверхностно-активных веществ (ПАВ) повышается.
Большие дозы жиров (более 10% к массе муки), внесенные в тесто, угнетают спиртовое брожение. Объясняется это тем, что вокруг дрожжевых клеток возникает жировая пленка, закрывающая доступ в них питательных веществ. Поэтому тесто с большим количеством жира целесообразно готовить опарным способом, а жир (вместе с сахаром) вносить в уже частично выброженное тесто. Эта технологическая операция называется отсдобкой.
При приготовлении дрожжевых слоеных изделий применяют жиры с высокой температурой плавления и вносят их при слоении теста путем многократного наложения и раскатывания слоев теста и жира.
Сахар в небольших количествах (до 10% к массе муки) положительно влияет на спиртовое брожение и, следовательно, интенсифицирует газообразование в тесте. Это объясняется тем, что сахар быстро распадается с образованием глюкозы и фруктозы, которые хорошо сбраживаются дрожжевыми клетками. Внесение сахара способствует тому, что готовые изделия имеют более разрыхленный мякиш, более ярко окрашенную корку. Сахар обычно вносят в тесто, а не в опару. На набухшие клейковинные белки в тесте сахар оказывает дегитратирующее действие, консистенция теста при этом разжижается.
Повышенные дозы сахара (более 30%) замедляют спиртовое брожение, вызывая осмотическое давление в жидкой фазе теста и плазмолиз дрожжевой клетки. В этом случае сахар, как и жир, целесообразно вносить в тесто в процессе отсдобки.
Наиболее целесообразно использовать сахар совместно с жировыми продуктами. Это позволяет в значительной степени улучшить качество готовых изделий и замедлить черствение.
Условия технологического режима. Кроме компонентов рецептуры большое влияние на процессы созревания пшеничного теста оказывает температура. Изменение температуры влияет на микробиологические, ферментативные и коллоидные процессы.
Температура влияет на структурно-механические свойства теста. При повышении температуры снижается упругость клейковины и увеличиваются ее растяжимость и расплываемость. Особенно ухудшается при повышении температуры качество слабой клейковины. Объясняется это тем, что при повышении температуры теста увеличивается скорость процессов набухания и пептизации коллоидов муки.
Если при замесе теста залита горячая вода, брожение будет слабым, а хлеб будет иметь неравномерную пористость, иногда с закалом, темными пятнами.
Продолжительность брожения полуфабрикатов влияет на свойства теста и качества хлеба. Перебродившее тесто липкое, мажущееся, плохо разделывается машинами, а готовый хлеб имеет бледную корку, крупную неравномерную пористость.
Поэтому соблюдение всех условий технологического режима является обязательным.
В процессе разделки булочных, а также сдобных изделий целесообразно предусмотреть предварительную расстойку тестовых заготовок непосредственно после их округления перед операцией окончательного формования. Основное назначение этой операции – улучшение свойств и структуры тестовой заготовки.
В результате механических воздействий, оказываемых на тесто в процессе деления на куски, и последующего их округления, в кусках теста возникают внутренние напряжения и частично разрушаются отдельные звенья клейковинного структурного каркаса.
Если округленные тестовые заготовки сразу же передать на тестозакаточную машину , которая оказывает интенсивное механическое воздействие, то их реологические свойства могут ухудшаться.
При предварительной расстойке внутренние напряжения в тестовой заготовке рассасываются (явление релаксации ), а разрушенные звенья структуры теста частично восстанавливаются (явление тиксотропии ). Поэтому реологические свойства теста, его структура и газоудерживающая способность улучшаются. Это приводит к некоторому увеличению объема готовых изделий, улучшению структуры и характера пористости мякиша.
Для этой операции технологического процесса не нужно создавать особых температурных условий. Не требуется также и увлажнения воздуха. Некоторое подсыхание поверхности теста при предварительной расстойке даже желательно, так как облегчает последующее прохождение их через тестозакаточную машину.
Предварительную расстойку в зависимости от вида изделий производят в течение 5–20 мин. Эта операция может быть осуществлена в шкафах предварительной расстойки , на транспортерной ленте, вагонетках и других видах оборудования.
Цель окончательной расстойки – восстановить нарушенную при формовании структуру теста и обеспечить разрыхление тестовой заготовки за счет выделения диоксида углерода. Окончательная расстойка осуществляется в расстойных шкафах различных конструкций. Параметры паровоздушной среды расстойных шкафов устанавливают в зависимости от массы, влажности, рецептуры, формы тестовых заготовок, способа приготовления теста. Оптимальные условия окончательной расстойки: температура 36-38 °С и относительная влажность воздуха 70-75%. Для тестовых заготовок из дрожжевого слоеного теста расстойку осуществляют при температуре 25-35 °С, чтобы не вытекал жир.
Готовность тестовой заготовки к выпечке обычно устанавливается органолептически на основании изменения объема, формы и реологических свойств теста. Одним из объективных методов определения готовности тестовой заготовки к выпечке является определение ее реологических свойств (эффективная вязкость, предельное напряжение сдвига).
Если тестовые заготовки поступают на выпечку с недостаточной расстойкой, то выпеченный хлеб имеет низкий объем, верхняя корка формового хлеба очень выпуклая и оторвана с одной или двух сторон от боковых стенок. Подовый хлеб имеет шаровидную форму и выплывы с боков.
Если тестовые заготовки поступают на выпечку с избыточной расстойкой, то возможно оседание тестовых заготовок в первый период выпечки, верхняя корка формового хлеба плоская или вогнутая (опавшая), подовый хлеб расплывчатый, пористость неравномерная.
Продолжительность окончательной расстойки колеблется от 25 до 120 мин и зависит от массы тестовой заготовки, условий расстойки, рецептуры теста, свойств и вида муки и других факторов.
Основные компоненты хлебного теста и их влияние на тесто.
Делаем хлебное тесто.
Классический способ, который помогает понять процесс замеса теста в хлебопечке.
Эту способность хлебных изделий помогать утилизировать все остатки не только жиров, но и других близких им продуктов (в тесто можно вводить также небольшие добавки сыра, творога, предварительно превращенные в порошок, тертые) народ отразил в известной пословицею: в хлеб да в пирог все завернешь.
Первая операция.
Вначале всегда создается смесь из дрожжей, жидкостей и всех добавочных компонентов (все компоненты разведены, в том числе жиры и яйца, если последние предусмотрены каким-то рецептом).
В эту жидкую смесь могут быть введены, после того как она создана, и некоторые небольшие добавки растворимых или нерастворимых, сухих компонентов, например, соль, пряности (перец, лук, тмин, кориандр, анис). Необходимо только следить, чтобы они равномерно распределялись в тесте.
Вторая и решающая операция : приготовление теста. К соединенной жидкой смеси подсыпается мука — столько, сколько потребуется для теста, которое бы не липло к рукам. Потому мука подсыпается постепенно, и все время тесто вымешивается. Лучше всего, если это делается непрерывно: одной рукой подсеиваете муку, другой (ложкой) вымешиваете тесто круговыми движениями по часовой стрелке.
Чтобы это было легче делать, тесто надо всегда замешивать в глубокой, устойчивой посуде. Вот почему прежде для этой цели использовалась квашня — цилиндрическое, слегка расширяющееся кверху деревянное тяжелое ведро. Теперь наиболее удобной посудой может быть глубокая цилиндрическая эмалированная миска (но не кастрюля).
Количество муки никогда не определяется заранее при приготовлении мучных (хлебных) изделий, ибо все зависит от того, какое получилось количество жидкой смеси: каков ее конкретный состав и сколько муки сможет эта смесь вобрать в себя. Если же заранее определить количество муки, то точно подогнать под него жидкость практически никогда не удается, ибо эта величина переменная, подверженная колебаниям. Здесь влияют и различные жирность, плотность молока, жесткость воды, величина яиц, консистенция масла и жира, а также свежесть дрожжей и их воздействие на жидкую часть.
Поэтому не питайте особого доверия к тому рецепту, где для хлебного теста «точно» определяется количество муки. Он, как правило, не дает возможности получить качественное изделие, несмотря на все наши усилия.
Важно выполнять другое — строго соблюдать пропорции, не выходить за рамки определенных соотношений:
a) Все сухие добавки
, нерастворимые: лук, сыр, творог, пряности — вместе не должны превышать по объему полстакана на каждые два стакана жидкости в составе теста. Иначе тесту трудно будет хорошо подняться.
б) Жиры, масла не должны превышать полстакана на каждый стакан жидкости (воды, молока), иначе тесто будет сухим, истонченным.
в) Яйца в хлебное тесто не следует добавлять вообще, ибо они придают тесту хрупкость, жесткость. Поэтому яйца — принадлежность в основном кондитерского теста, имеющего иные законы.
г) Молоко делает тесто пышнее, мягче, придает ему эластичность, упругость. Но им не следует злоупотреблять: его всегда должно быть меньше, чем воды, или пополам с водой, иначе тесто трудно будет пропекаться. Молочный хлеб надо делать всегда небольших размеров: чем меньше молочная булочка, тем легче ее пропечь.
д) Хлебное изделие отличается от кондитерского не тем, что одно сладкое, а другое нет. Такое определение потребительское. Кулинарное определение исходит из того, какую роль играет в данном изделии мука.
Если мука — главный компонент, если ее больше (по весу, объему), чем всех иных компонентов, то изделие хлебное.
Если мука составляет менее половины всех других компонентов (масла, яиц, сахара, разных добавок), то изделие кондитерское .
Теперь, когда вам стал ясен смысл и основные правила приготовления хлебных изделий, попробуйте сами, без всякого рецепта, на глазок, выпечь хлеб из того, что есть дома, под рукой: влейте в глубокую миску водички, положите дрожжи, долейте молока, масла, капните чуток сметаны, смело досыпайте муки, мешайте, разделывайте и в печь — должно обязательно получиться.
Теперь рассмотрим действие некоторых компонентов (составляющих) хлебного теста отдельно и более подробно.
ВОДА и ЖИДКОСТЬ
Жидкость для замеса любого теста должна обязательно состоять, как минимум, из полстакана воды — для разведения дрожжей. Остальная жидкость может состоять из молока, сметаны, сыворотки, пахты, кефира, смешанных в любых пропорциях между собой и взятых в любых количествах.
Вода или какая-либо другая жидкость
используется для формирования из муки теста.
Объём необходимой жидкости различается в зависимости от рецепта, но общепринятым для дрожжевого хлеба является примерное отношение 1 объёмная часть жидкости к 3 частям муки.
В рецептах, в которых используется заквашивание на пару, содержание жидкости может превышать содержание муки.
В дополнение к воде могут использоваться другие жидкости, среди которых молочные продукты, фруктовые соки и пиво. В составе каждой из этих жидкостей в хлеб, как и с водой, попадают дополнительные подсластители, жиры и компоненты закваски.
Для приготовления теста хлебозаводы для технологических и хозяйственных нужд обычно используют воду из городского питьевого водопровода.
При отсутствии его (по согласованию с органами Государственного санитарного надзора) используют местные источники водоснабжения (преимущественно артезианские скважины). Вода, полученная из глубинных слоев почвы, содержит меньше бактерий и нежелательных примесей, чем вода колодцев, рек, озер.
Качество питьевой воды независимо от источника водоснабжения должно соответствовать требованиям ГОСТа 2874 – 73.
«Настоящий стандарт распространяется на питьевую воду, подаваемую централизованными системами хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также централизованными системами водоснабжения, подающими воду одновременно для хозяйственно-питьевых и технических целей, и устанавливает гигиенические требования и контроль за качеством питьевой воды.
Питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства.
Качество воды определяют ее составом и свойствами при поступлении в водопроводную сеть; в точках водоразбора наружной и внутренней водопроводной сети.»
Вода должна соответствовать требованиям стандарта к питьевой воде. Жесткость воды обусловлена содержанием солей кальция и магния, которые не только не ухудшают качество хлеба, но иногда даже улучшают его, укрепляя слабую клейковину, а также обеспечивают организм человека солями. Для регионов с мягкой питьевой водой, например невской, предлагается проводить ее минерализацию, т. е. обогащение солями кальция и магния. При замесе теста используют воду, подогретую до 30 °С, чтобы обеспечить оптимальную температуру теста.
Для приготовления теста на 100 кг муки расходуют от 35 до 75 л питьевой воды.
Количество воды в тесте зависит: от вида муки и изделий.
Наименьшую влажность имеет тесто, предназначенное для бараночных изделий, наибольшую – для ржаного хлеба из обойной муки;
От влажности муки. Чем суше мука, тем больше воды она поглощает при замесе;
От количества сахара и жира, добавляемых по рецептуре, которые как бы разжижают тесто. При внесении значительных количеств сахара и жира сокращают количество воды, добавляемой при замесе.
СОЛЬ
Этот вкусовой компонент наверное был самый первый, который стали добавлять в хлеб. Соль не только придает приятный и привычный для человека вкус, но и достаточно сильно влияет на формирование каркаса клейковины (глютена).
Добавка соли в пропорции 1-3% по отношению к количеству муки, влияет на эластичность глютена, делает его более упругим и стабильным. Кроме того, соль очень гигроскопична и позволяет тесту удерживать воду.
Добавка 2% соли позволяет удержать до 5% воды, что повышает выход изделий и замедляет черствение (потерю влаги).
Однако, чрезмерная дозировка соли сильно замедляет брожение – соль подавляюще действует на дрожжи. Например, добавка соли в количестве 5% по отношению к весу муки почти втрое снижает бродильную силу дрожжей.
Вначале замеса следует тщательно избегать соприкосновения дрожжей с солью – это их немедленно погубит.
Недостаток соли Характеристика дефекта.
В подовых сортах хлеба недостаток или полное отсутствие соли при всех прочих нормальных показателях может дать изделие по форме несколько более расплывчатое, нижнюю корку слегка вогнутую, а в формовых-
боковые корочки более мягкие, вогнутые. Поры мякиша укрупнены, толстостенные. Верхняя корка плоская либо при полной расстойке резко вогнутая, седлообразная. Вкус изделий пресный. Нередко отсутствие соли в тесте дает пониженную эластичность из-за недостаточного набухания белков при формировании мякиша.
Таким образом, оптимально в тесто добавлять на каждые 100 грамм муки не менее 1 грамма и не более 3 грамм соли.
На 500 грамм муки получается 5-15 грамм соли.
МЕД, САХАР
При добавке меда в тесто в хлебе остаются некоторые его ароматы, однако, из-за высокой температуры выпечки почти полностью испаряются, то же происходит и с рядом других полезных ингредиентов меда – они на качество хлеба сказываются очень мало. Хотя есть сорта выпечки, где по рецептуре используется мед. Главное в меде – это инвертные (простые сахара) которые в нем содержатся в большом количестве. Эти сахара и влияют на условия выпечки и на конечный вкус хлеба.
Использование меда при выпечке хлеба дорого, поэтому в подавляющем большинстве рецептов используется обычный сахар. Сахар для выпечки используется только очищенный, кристаллический. Лучше всего свекловичный – он более легко расщепляется энзимами муки и дрожжей на простые сахара (фруктоза, сахароза), которые в свою очередь дрожжами сбраживаются в углекислый газ и спирт.
Добавка сахара в размере 2% к массе пшеничной муки несколько улучшает сбраживание и подъем теста, поскольку восполняет недостаток простых сахаров в муке. При такой дозировке вкус сладости в хлебе не остается – сахар почти полностью перерабатывается дрожжами. Вкус сладости в выпечке начинает появляться при дозировке сахара не менее 4% — тогда 2% сахара сбраживается, а оставшиеся 2% придают вкус сладости.
Следует отметить важное обстоятельство: при содержании сахара в тесте 5% и более сильно подавляется активность дрожжей , особенно обычных хлебопекарных. Выпускаются специальные высокоактивные (кондитерские) дрожжи, грибковая культура которых и технология выращивания позволяет использовать их в «тяжелом», сахарном, кондитерском тесте.
В некоторых видах сдобного теста содержится 9%, 12%, 15% сахара и более, поэтому в таком тесте подъемная сила даже специальных кондитерских французских дрожжей «Ирондель» уменьшается в 2 раза. В рецептурах сдобной выпечки указывается дозировка дрожжей 3-5%, а в обычном хлебе 1-2%.
Кристаллический сахар как и соль обладает большой гигроскопичностью, поэтому дополнительным эффектом использования сахара является увеличение водопоглотительной способности теста, что в свою очередь увеличивает выход изделий из-за удержания воды и увеличения веса теста.
Очень важным эффектом от использования сахара являются сложные процессы окрашивания готового изделия в красивый желтый и светло-коричневый цвет «выпечки». Верхняя корочка и другие поверхности изделия окрашиваются из-за кармелизации (пригорания) сахара при высокой температуре в печи. Температура мякиша при выпечке не превышает 100 градусов Цельсия, поэтому окраска мякиша происходит как один из видимых эффектов сложных процессов взаимодействия групп аминокислот протеина муки с моно- и двусахаридами (с простыми сахарами). Этот процесс носит название реакции Мэйларда.
При дозировки сахара более 10% к общей массе муки процесс брожения замедляется. Сахар, как и соль, вызывает плазмолиз дрожжевых клеток, однако действие сахара в этом направлении намного слабее. Сахар дегидратирует набухающие белки и поэтому разжижает тесто. Вязкость теста при добавлении сахара снижается
Итак, в хлебное тесто кладем 1-2% сахара обычного белого в количестве на каждые 100 грамм муки 1-2 грамм или на 500 грамм муки 5-10 грамм сахара.
ПАТОКА
В России для добавки в тесто широко используется патока. Это желто-коричневый сироп, который представляет собой смесь простых сахаров, в основном глюкозы, и других не вредных примесей. Патоку получают при высокотемпературной обработке крахмалов (картофельных, кукурузных). Часто вместо патоки используют вдвое более дешевую мелассу, которая является отходом сахарных производств. Меласса повсеместно используется как основное сырье для выращивания дрожжей, для хлебопечения из-за большого количества примесей ее использование не желательно.
Использование патоки не исключает применение сахара, поскольку механизмы взаимодействия их с другими ингредиентами в тесте и результаты разные. За рубежом патоку не используют из-за большого количества примесей и малого содержание в ней глюкозы, крайне необходимой для реологии теста. Применяется только сироп чистой глюкозы, представляющий собой бесцветную или слегка желтую вязкую жидкость, очень похожую на мед. Многие путают его с инвертным сахаром, но это совершенно другой продукт. Основная цель использования сиропа глюкозы – это предотвращение кристаллизации сахаров и замедление осахаривания крахмала в мякише.
Тем самым это является мощным средством против «старения» изделия, черствения и высыхания мякиша. Сироп глюкозы добавляется в тесто в пропорции 2-4% к муке для целей предотвращения черствения, и в количестве до 8% в кондитерское тесто для уменьшения кристаллизации сахаров.
Итак, в хлебное тесто добавляем патоки на каждые 100 грамм муки в количестве 2-4% или 2-4 грамма. На 500 грамм муки это составит 10-20 грамм патоки.
СУХОЕ МОЛОКО
Добавка молочных продуктов издавна практиковалась при изготовлении качественных сортов хлеба. При их добавке влияние оказывают: содержащие в молочных продуктах молочно-кислые бактерии и молочная кислота, которые придают особый вкус выпечке; молочные жиры, которые придают выпечке вкус и запах сливочного масла, а также обволакивают частички крахмала мякиша, придавая ему мягкость и эластичность; молочные протеины и молочный сахар, которые сильно влияют на окрашивание корочки изделия – это надо учитывать и корректировать или добавку сахара, или уменьшать температуру выпечки.
За рубежом сухое молоко как добавку в тесто не используют – применяется порошок сухой сыворотки. Дело в том, что сыворотка как раз и содержит все компоненты молока, необходимые для выпечки, но гораздо дешевле, чем сухое молоко. Используется сыворотка «подсырная», которая содержит большинство необходимых компонентов.
Добавка производится в количестве от 4 до 8%, в зависимости от рецептуры изделия. Добавка менее 2% не дает заметного эффекта.
Итак, в хлебное тесто добавляем 4-8% сухой сыворотки или сухого молока, что составляет на каждые 100 грамм муки 4-8 грамм или на 500 грамм муки составит 20-40 грамм сухого молока.
ЯЙЦА и ЯИЧНЫЙ ПОРОШОК
Яичные продукты издавна использовали в праздничной выпечке. Содержащийся в желтке лецитин, является отличным эмульгатором, выпечка от добавки желтков приобретает приятный цвет, вкус и запах.
Белки применяются при изготовлении белкового крема. За рубежом из-за опасности распространения салмонеллы применение свежих яиц ограничено и строго регламентируется.
Применяется яичный порошок, который технологичнее, удобнее в использовании, не подвержен опасности порчи. Один килограмм яичного порошка при растворении его в теплой воде заменяет около сотни свежих яиц. Новейшие технологии позволяют выпускать яичный порошок, который содержит все оригинальные витамины и белки – они при особой технологии сушки порошка не разрушаются, как в порошке обычной технологии. Такой яичный порошок полностью растворяется в теплой воде и совершенно идентичен свежим яйцам.
СОЛОД
Ржаной солод (не ячменный) достаточно широко применяется в производстве хлеба. Солод содержит большое количество различных энзимов и является по сути естественным хлебопекарным энзимным улучшителем. Группа диастатических энзимов (амилаза) расщепляет крахмалы и сложные сахара в простые, а группа протеолитических энзимов преобразует протеин в растворимые соединения. Эти группы энзимов содержатся и в муке и в небольшом количестве в дрожжах, но при подпорченной муке, энзимов для преобразований в тесте не хватает, тогда и необходимо применение солода.
Солод бывает обычный (белый) и ферментированный (прожаренный в специальных условиях).
Ферментированный солод обладает большим эффектом, ярко выраженным запахом и придает изделиям приятный цвет. Особенно эффективно применение ферментированного солода в заварных изделиях. Закладка производится в пропорции 3-8% по отношению к муке. Изготовление хорошего ржаного солода для целей хлебопечения является сложной технологической задачей, поэтому пока лучшим солодом является импортный прибалтийский (литовский).
За рубежом большее распространение получил экстракт солода в виде густого темного сиропа. Один килограмм экстракта заменяет примерно 5 килограмм обычного солода, удобен в использовании, транспортировке, хранении и дозировке. Да и по затратам использование экстракта солода более выгодно, чем применение солода в порошке.
Анализ состава солодового экстракта на примере неактивных финских экстрактов Малтакс 10, Малтакс 200F и Малтакс 1500 (таблица 1) показывает, что наряду с характерными вкусовыми веществами он содержит также целый ряд различных углеводов (особенно мальтозу, декстрины, глюкозу, фруктозу). Эти содержащиеся в солоде сахара очень интересны для процесса выпечки с различных точек зрения.
Во-первых, благодаря находящимся в солодовом экстракте способным к усвоению веществам, дрожжам дается большое количество нужной пищи и богатый субстрат для брожения. Это говорит о том, что их всегда можно применять для ускорения процесса брожения. Преимуществом в данном случае будут сокращение времени брожения или экономия на дрожжах. В большинстве случаев ускоренное брожение находит себе отражение в увеличении объема хлеба.
Во-вторых, мальтодекстрины, содержащиеся в солодовом экстракте, обуславливают его влагоудерживающую способность, что способствует повышению влажности и позволяет таким образом получить более нежный мякиш у хлеба, бисквита и булочек, и вместе с тем увеличить сроки хранения продуктов.
В-третьих, сахара солодового экстракта повышают газообразующую способность муки и тем самым сокращают продолжительность расстойки, а также способствуют структуризации свойств теста.
В-четвертых, ржаные и темные солодовые экстракты обладают хорошей красящей способностью. Насыщенный цвет солодового экстракта задает цвет корки и мякиша. Цвет корочки улучшается за счет реакции меланоидинообразования — взаимодействия аминокислот и сахаров, содержащихся в тесте. Поэтому солодовый экстракт – это отличная натуральная альтернатива искусственным красителям.
Уникальным свойством солодовых экстрактов является их влияние на вкус и аромат продуктов . Характерный хлебный вкус компонентов солодового экстракта формируется во время осоложения зерна и, что особенно важно, в процессе растворения и экстрагирования, когда солод превращается в солодовый экстракт.
Кроме того, солодовые экстракты смягчают высокую кислотность хлеба из ржаной муки, улучшают консистенцию теста для мелкой выпечки, способствуют золотистому цвету и хрустящему вкусу сухарей и сухих завтраков, придают продуктам сбалансированную естественную сладость, натуральный вкус и аромат и могут быть использованы вместо сахара и сладких сиропов
Что касается количества, в котором лучше всего применять солод или его препараты, то мука из твердых сортов зерна с большим количеством клейковины требует большее количество солода, чем мука из мягких сортов пшеницы. Прежде всего добавка солода или его экстракта определяется необходимым содержанием энзимов в муке. При нормальной диастатической силе (100 единиц д.с.) считается достаточной дозировка в 1,5-2%, в пересчете на количество сухой муки, или 1,0-1,5% в пересчете на тесто.
Итак, закладка солода в хлебное тесто производится в пропорции 3-8% по отношению к муке. Или на 100 грамм муки кладется 3-8 грамм солода или на 500 грамм муки это составит 15-40 грамм солода.
В рецептуру большинства мучных кондитерских изделий кроме муки входят сахар, жиры, крахмал, молоко и молочные продукты, яйцепродукты, патока, инвертный сироп, разрыхлители, ароматизаторы. В большинстве изделий в тесто входит вода. В отдельные изделия входит соль.
Влияние сахара связано с его дегидратирующими свойствами. В водном растворе молекулы Сахаров покрываются гидратными оболочками. Молекулы сахарозы при температуре 20 °С связывают и удерживают 8... 12 молекул воды. Оболочки увеличивают молекулярный объем, снижая скорость диффузии и осмотическое набухание белков. С увеличением сахара в тесте в большей степени снижается количество свободной воды в жидкой фазе теста и ограничивается набухание коллоидов муки.
Содержание сахара в тесте влияет на структуру теста, его струк - турно-механические свойства и качество изделий. Сахар делает тесто мягким и вязким. При высоком содержании сахара повышается адгезия (прилипание) теста к рабочим поверхностям машин (прокатывающим, формующим механизмам, к стальной ленте печной камеры). Тестовые заготовки при выпечке расплываются. При повышенном содержании сахара и отсутствии в рецептуре жира получаемые изделия имеют чрезмерную твердость.
Таким образом, сахара в тесте и изделиях играют не только пищевкусовую роль, но и имеют технологическое значение. Они ограничивают набухание белков и повышают пластичность теста.
На качество теста оказывает влияние размер частиц сахара. Для получения пластичного теста с малым содержанием воды следует применять измельченный сахар-песок - сахарную пудру. Это обеспечивает растворимость в воде всего количества сахара. В противном случае ухудшается качество изделий из-за присутствия на поверхности нерастворенных кристаллов. Таким образом, используя свойства сахара, можно регулировать степень набухания белков и крахмала муки.
Жиры также регулируют степень набухания коллоидов муки, но механизм их действия иной. Жиры, адсорбируясь на поверхности коллоидных частиц, ослабляют взаимную связь между ними и препятствуют проникновению влаги, увеличивая содержание жидкой фазы теста. Тесто становится более пластичным. Чем тоньше пленки жира и чем больше их в тесте, тем более пористую и хрупкую структуру имеют получаемые изделия. Поэтому жиры рекомендуют вводить в тесто в виде тонкодиспергированной эмульсии.
На качество изделий оказывают влияние химический состав жира и его физическое состояние. Жиры должны быть пластичными. В этом случае они покрывают частицы муки тончайшими пленками. Если температура плавления жира превышает температуру теста, то он остается в тесте в виде твердых частиц и его положительное влияние на свойства теста ослабляется.
Преимущество имеют жиры, сохраняющие пластичность в широком интервале температур. Это достигается сочетанием твердых и жидких жиров с различными температурами плавления. Жидкое растительное масло выделяется из изделий.
Таким образом, жиры, уменьшая набухание коллоидов муки, повышают пластичность теста, а готовым изделиям придают слоистость, рассыпчатость, пористость. При увеличении количества жира тесто становится рыхлым, крошащимся.
Молоко и молочные продукты (молоко цельное, сгущенное, сухое, сухие сливки и др.) содержат в своем составе хорошо эмульгированный, легко адсорбируемый клейковиной жир, благодаря чему этот вид сырья влияет не только на вкусовые качества, по и повышает пластичность теста.
Яйца и меланмс содержат два поверхностно-активных вещества: яичный альбумин (яичный белок) и фосфатиды-лецитин (яичный желток). В других яйцепродуктах содержится или яичный альбумин, или фосфатиды-лецитин. Яичный альбумин служит хорошим пенообразователем и способствует образованию пористой фиксированной структуры, возможно без применения других разрыхлителей. Лецитин желтков при получении эмульсии воздействует как эмульгатор, диспергируя жир, входящий в рецептуру изделий.
Оба вещества улучшают пищевую ценность изделий, формируют вкусовые и ароматические качества.
Патока и сироп инвертный, содержащие редуцирующие вещества, повышают гигроскопичность изделий и их намокаемость.
При введении в затяжное печенье более 2 % патоки тесто обладает повышенной влажностью и липкостью.
При выпечке тестовых заготовок редуцирующие сахара взаимодействуют с аминокислотами с образованием темноокрашенных веществ - меланоидинов. Скорость реакции возрастает в щелочной среде, продукты реакции при небольшой концентрации окрашивают изделия в золотисто-желтый цвет.
Разрыхлители, входящие в рецептуру большинства изделий, выполняют основную технологическую роль: разрыхляют тесто или тестовые заготовки и обеспечивают получение изделий пористой структуры. Известны три способа разрыхления кондитерского теста: химический (с помощью солей); биохимический (с помощью дрожжей); физический.
В производстве мучных кондитерских изделий как основной способ разрыхления теста принят химический способ. Он применяется при выработке изделий с высоким содержанием сахара и жира, которые угнетающе действуют на дрожжи.
Биохимический способ применяется при выработке изделий с меньшим содержанием сахара и жира (крекеры, галеты, кексы).
Физический способ состоит в том, что тесто насыщается воздухом или газом в процессе тестообразования. При выпечке пузырьки газообразной фазы расширяются и образуют пористую структуру (бисквитное тесто и полуфабрикат, белковый полуфабрикат).
При химическом способе разрыхления теста используются щелочные, щелочно-кислотные и щелочно-солевые разрыхлители.
Щелочные разрыхлители: гидрокарбонат натрия (двууглекислый натрий, питьевая сода), карбонат аммония, углеаммонийная соль.
Разрыхление теста химическими разрыхлителями происходит в процессе выпечки тестовых заготовок (печенье сахарное, затяжное, вафельные листы, пряники). При достижении температуры 60°С разлагается карбонат аммония:
(NH^COj = 2NHj + С02 + Н20.
Выделяется около 82% газообразных веществ (аммиак, диоксид углерода) и около 18% паров воды.
Углеаммонийная соль, используемая как заменитель карбоната аммония, при разложении дает те же газообразные вещества, но в меньшем количестве:
Где х - количество воды на один замес, кг; А - желаемая влажность теста, %; В - масса сырья на один замес (без добавляемой воды), кг; С - масса сухих веществ сырья, кг.
В зависимости от водопоглотительной способности муки, от рецептуры изделия дозировку воды в производственных условиях уточняют для каждого сорта изделий. Регулирование влажности теста осуществляют только в начале замеса, пока не сформировалась структура теста.
Водопоглотительная способность муки зависит от количества сахара в тесте. При добавлении 1 % сахара она уменьшается на 0,6 %.
Таким образом, используемое в производстве мучных кондитерских изделий сырье, как правило, играет не только роль вкусовых веществ, но и технологическую роль, оказывая влияние на физико-хи - мические свойства теста и изделий.
Loading...