Совершенствование процесса выпечки хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки

Актуальность темы

Хлеб является одним из основных и повседневных продуктов питания. Ассортимент хлебобулочных изделий, вырабатываемый в России, характеризуется большим разнообразием и включает в себя около тысячи наименований. Среди них заметное место принадлежит хлебу с использованием ржаной и пшеничной муки.

Ржаная мука имеет ряд отличий от пшеничной, таких как: способность белковых веществ к быстрому и неограниченному набуханию в воде, отсутствие клейковинного каркаса в тесте, более низкая температура начала клейстеризации крахмала (52−55°С, у пшеничной муки 60−67°С), большая его атакуемость и наличие а-амилазы в активном состоянии. Данные отличия в хлебопекарных свойствах ржаной и пшеничной муки обусловливают существенную разницу в технологии приготовления ржаного и ржано-пшеничного хлеба на всех стадиях, включая выпечку.

Основной отличительной особенностью приготовления ржаного и ржано-пшеничного теста является его высокая кислотность 8−12 град. Повышенная кислотность снижает активность амилолитических ферментов, улучшает физические свойства теста и хлеба, а также придает специфический вкус и аромат ржаному и ржано-пшеничному хлебу. Для достижения указанной кислотности теста его приготовление осуществляется на предварительно приготовленной закваске.

Выпечка является важнейшей заключительной стадией производства хлеба, определяющей качество готовых изделий. В процессе выпечки происходит прогрев расстоявшихся тестовых заготовок, обусловливающий их переход в состояние хлеба. Как увеличение, так и сокращение продолжительности выпечки хлеба существенно влияет на его качество. При недостаточной продолжительности выпечки хлеб имеет непропеченный мякиш, светлую корку, и быстро черствеет при хранении. Чрезмерная продолжительность выпечки приводит к повышению упека, ухудшению технико-экономических показателей при снижении выхода хлеба. После выпечки в нем протекает ряд процессов (остывание, усыхание и черствение), которые приводят к изменению качества хлеба с учетом конкретных условий проведения выпечки.

Изучением процесса выпечки, разработкой его теоретических основ и формулировкой основных закономерностей занимались многие отечественные и зарубежные исследователи: Ауэрман Л. Я., Гинзбург A.C., Лыков A.B., Маклюков И. И., Маклюков В. И., Гогоберидзе Н. И., Брязун В. А., Лисовенко А. Т., Михелев A.A., Walker С.Е., Dobraszczyk В J. и др. Согласно их исследованиям при выпечке хлеба в его заготовках протекают сложные процессы: теплофизические, биохимические, микробиологические и коллоидные, которые в совокупности определяют качество получаемой продукции.

Большая часть исследований посвящена выпечке хлеба из пшеничной и ржаной муки. Данных о выпечке ржано-пшеничного хлеба в научно-технической литературе недостаточно.

В последние годы большее внимание уделялось технологии приготовления теста, с учетом расширения ассортимента хлеба с использованием ржаной муки и изменения свойств сырья. Меньше внимания отводилось изучению выпечки ржано-пшеничного хлеба.

Исследование влияния режима выпечки подового хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки на свойства выпекаемых заготовок и его качество при хранении является актуальным.

Цель и задачи исследования

Целью настоящего исследования явилось теоретическое обоснование, и совершенствование процесса выпечки подового ржано-пшеничного хлеба*.

В соответствии с поставленной целью были определены следующие основные задачи: анализ современного производства хлеба на хлебопекарных предприятияхвлияние режимов отдельных периодов выпечки (увлажнения и обжарки) на характеристики выпекаемых заготовок (ВЗ) и качество хлебавлияние доли ржаной муки в смеси ее с пшеничной** на качество хлеба и величину упекавлияние продолжительности выпечки на качество хлеба и коллоидные характеристики мякиша при храненииобоснование рационального режима выпечки хлеба с учетом состава смесиапробация результатов исследования в производственных условиях.

Структурная схема исследования приведена на рисунке 1. — далее хлеба. — далее смеси муки.

Рисунок 1 — Схема проведения исследования.

Научная новизна. Исследование влияния режима выпечки хлеба при различном соотношении ржаной и пшеничной муки на величину упека и показатели качества, коллоидные характеристики мякиша и его микроструктуру показало, что увеличение продолжительности увлажнения и обжарки улучшают формоустойчивость, величину глянца, вкус и запах хлеба.

Установлены особенности изменения температурных, массообменных и геометрических характеристик выпекаемых заготовок ржано-пшеничного подового хлеба. Температуры открытой и контактной поверхностей при увлажнении и обжарке выпекаемых заготовок отличались друг от друга, а при допекании были аналогичны. Масса выпекаемых заготовок в I периоде увеличивалась и достигала максимального значения, а во II и Ш — снижалась. Геометрические характеристики (высота и диаметр, формоустойчивость, объем и удельный объем) изменялись при увлажнении и обжарке, и стабилизировались при допекании.

Научно обоснована рациональная продолжительность отдельных периодов выпечки ржано-пшеничного подового хлеба при различном составе смеси муки. Для хлеба массой 700 г продолжительность увлажнения не зависит от доли ржаной муки в смеси и составляет 2 минуты. В то время как, продолжительность обжарки и допекания повышается при увеличении доли ржаной муки в смеси.

На основании теории подобия физических явлений разработан обобщенный подход к совершенствованию процесса выпечки ржано-пшеничного подового хлеба, который заключается в определении продолжительности обжарки и выпечки в зависимости от состава смеси муки и массы готовых изделий.

Практическая значимость. Получены математические модели для определения чисел Фурье с целью нахождения рациональной продолжительности обжарки и выпечки с учетом состава смеси муки.

На базе этих моделей разработаны рекомендации по совершенствованию выпечки ржано-пшенрщного подового хлеба.

Произведена производственная проверка рекомендаций определения продолжительности обжарки и выпечки по числам Фурье.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлены на I и II межведомственных научно-практических конференциях «Товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров» (Москва, 2008 и 2009 г.) — на IX и X Международных конференциях молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (Казань, 2008 и.

2009 г.) — на VII Международной научно-технической конференции «Техника и технология пищевых производств» (Могилев, 2009 г.) — на Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в пищевой и легкой промышленности» (Алматы, 2009 г.) — на Юбилейной научно-практической конференции с международным участием «Инновации в технологиях хлебобулочных, макаронных и кондитерских изделий» (Москва,.

2010 г.).

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 10 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 168 страницах основного текста, включает 42 рисунка и 16 таблиц.

Список литературы

состоит из 89 источников российских и зарубежных авторов.

выводы.

1. Анализ современного состояния выпечки при производстве хлеба с использованием ржаной муки показал наличие в пекарной камере трех технологических зон, соответствующих трем периодам выпечки: увлажнению, обжарке и допеканию. Увлажнение ВЗ осуществляют при относительной влажности среды пекарной камеры 70−72% и температуре 110−120°С, обжарку — при температуре 240−250°С, допекание — при 150−180°С.

2. Установлено, что продолжительность увлажнения и обжарки оказывают существенное влияние на качество хлеба с долей ржаной муки в смеси 50%, особенно на удельный объем, формоустойчивость, величину глянца, вкус и запах, а также на его упек. Показано, что наилучшее качество хлеба достигается при продолжительности увлажнения и обжарки 2 и 3 минуты, соответственно.

3. Выявлены особенности изменения температурных, массообменных и геометрических характеристик ВЗ ржано-пшеничного подового хлеба в разных периодах выпечки.

3.1. Характер изменения температур открытой и контактной поверхностей ВЗ заметно отличается в I и II периодах выпечки, и аналогичны друг другу в Ш периоде. Температура центральной области изменяется по Б-образной кривой в ходе выпечки.

3.2. Масса ВЗ при увлажнении увеличивается за счет сорбции и конденсации водяного пара в капиллярах, и пленочной конденсации на пористой поверхности. При обжарке и допекании происходит снижение массы ВЗ за счет испарения слабосвязанной и прочносвязанной воды.

3.3. Объем ВЗ при увлажнении повышается за счет увеличения диаметра. Во втором периоде при интенсивном подводе тепла он пикообразно возрастает за счет изменения высоты заготовки, и достигает своего максимального значения, после чего наблюдается некоторое уменьшение объема ВЗ, продолжающееся в начале допекания. Стабилизация объема, и других геометрических характеристик (высоты, диаметра, формоустойчивости) наступает в третьем периоде.

4. Определено влияние состава смеси муки на температурные и геометрические характеристики ВЗ, упек и качество хлеба.

Скорость прогрева ВЗ изменяется в зависимости от вида муки в смеси, о чем свидетельствует перемещение точек перегиба и стабилизации температуры центральной области ВЗ. Достижение температуры начала денатурации белка и клейстеризации крахмала быстрее всего происходит в заготовках из ржаной муки, для них характерен наиболее продолжительный участок стабилизации. Образцы из смеси ржаной и пшеничной муки прогреваются медленнее и участок стабилизации их температуры менее продолжителен.

При обжарке ржаных и ржано-пшеничных заготовок происходит увеличение формоустойчивости, и быстро наступает стабилизация формы.

Глянец хлеба зависит от доли ржаной муки в смеси и повышается по мере ее уменьшения.

5. Разработаны номограмма для определения рациональной продолжительности обжарки в зависимости от состава смеси с учетом величины упека и математические модели для определения отдельных показателей качества ржано-пшеничного хлеба массой 700 г.

6. Обоснована рациональная продолжительность выпечки «модельных» образцов хлеба (массой 200 г) из ржаной муки — 30 минути смеси ее с пшеничной (при соотношении 70:30, 60:40, 50:50) — 25−20 минут, позволяющая получать изделия хорошего качества с эластичным мякишем, выраженным характерным вкусом и ароматом. С помощью электронной сканирующей микроскопии показано, что в этих образцах сформирована единая белково-углеводная структура, которая в меньшей степени подвержена изменениям в процессе хранения, что подтверждается стабильностью коллоидных характеристик мякиша.

7. На основании теории подобия физических явлений разработан обобщенный подход к определению продолжительности обжарки и выпечки ржано-пшеничного подового хлеба с учетом состава смеси муки. Аппроксимацией экспериментальных данных методом наименьших квадратов получены математические зависимости чисел Фурье обжарки и выпечки от состава смеси муки. Разработаны рекомендации по совершенствованию процесса выпечки подового ржано-пшеничного хлеба, которые апробированы в производственных условиях на хлебозаводе № 26 (г. Москва) на технологической линии по производству хлеба столичного массой 0,7 кг.

Автор диссертации выражает благодарность к.т.н., доц. Аношиной О. М., д.т.н., проф. Брязуну В. А., к.т.н., доц. Аднодворцеву М. Ф. за помощь, оказанную при проведении специальных исследований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Проведенный анализ научно-технической литературы показал, что выпечка является одной из основных стадий технологического процесса производства хлеба и оказывает значительное влияние на его качество. В ходе выпечки внутри ВЗ и на ее поверхности протекает сложный комплекс теплофизических, коллоидных, микробиологических и биохимических процессов.

Опубликованные данные содержат сведения о влиянии содержания ржаной муки в смеси на отдельные стадии технологического процесса и показатели качества хлеба из нее. Данных, позволяющих, определить рациональный режим выпечки подового хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки в изученной нами литературе недостаточно.

Отмечается, что при выпечке и хранении происходит перераспределение влаги между крахмалом и белком, однако сведений об интенсивности протекания процесса в зависимости от содержания муки в смеси нами не обнаружено.

В литературном обзоре показано, что увеличение продолжительности выпечки способствует улучшению качества хлеба, в том числе сохранению его свежести, в то же время данных, обосновывающих продолжительность выпечки ржано-пшеничного хлеба нами не выявлено.

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

Исследование проводили в лабораториях кафедр «Технологии хлебопекарного и макаронного производств» и «Энергетика теплотехнологии» МГУПП, а также в их филиалах расположенных на БКК «Серебряный бор» г. Москвы. Часть работы проводилась на кафедре «Товароведение и основы пищевых производств» МГУПП и НИИ Океанологии.

В процессе исследования проводились лабораторные выпечки, из отобранных проб сырья, анализ готового хлеба по органолептическим и физико-химическим показателям, определялись величины упека и усушки, изучались гидрофильные свойства мякиша, содержание в нем слабосвязанной и прочносвязанной воды, водорастворимых веществ, а также его микроструктура.

2.1 Сырье, применявшееся при проведении исследований.

В работе использовали следующее сырье: мука ржаная обдирная и пшеничная первого сорта (ОАО «Истра-хлебпродукт»), дрожжи прессованные хлебопекарные (Дербеневский дрожжевой завод), соль поваренная пищевая, вода.

Для приготовления ржано-пшеничного хлеба муку ржаную обдирную и пшеничную первого сорта смешивали в различных соотношениях 30:70, 40:60, 50:50, 60:40, 70:30, 100:0, соответственно.

2.2 Методы исследований, применявшиеся в работе.

При исследовании свойств сырья, полуфабрикатов и качества готовых изделий в данной работе использовали общепринятые физикохимические и органолептические методы, а также дополнительные методы, изложенные в тексте диссертации.

2.2.1 Методы оценки свойств сырья.

Муку пшеничную первого сорта и ржаную обдирную анализировали по физико-химическим показателям. Влажность муки определяли ускоренным методом высушивания (ГОСТ 9404). Кислотность муки определяли по ГОСТ 27 493.

Для пшеничной муки первого сорта определяли силу муки и оценивали по содержанию и реологическим свойствам сырой клейковины (ГОСТ 27 839−88). Реологические свойства сырой клейковины определяли по способности оказывать сопротивление деформирующей нагрузке сжатия на приборе ИДК-1М в соответствии с методикой, приведенной в пособии. /40/.

Автолитическую активность ржаной муки определяли по числу падения (ГОСТ 27 676−88).

Дрожжи прессованные хлебопекарные оценивали по ГОСТ 171–81, определяли их цвет, вкус, консистенцию и подъемную силу. Подъемную силу дрожжей определяли ускоренным методом по всплытию шарика теста в воде.

Поваренную соль и питьевую воду оценивали органолептически по ГОСТ 51 574–2000 и ГОСТ 13 830–86, соответственно.

2.2.2 Методы приготовления теста и хлеба.

При проведении исследований тесто готовили на густой ржаной закваске, по рецептуре, приведенной в таблице 1.