6/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

ШАКАЛОВА ЕЛЕНА ВАЛЕНТИНОВНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПЕЧЕНЬЯ НА ОСНОВЕ МУЧНЫХ КОМПОЗИТНЫХ СМЕСЕЙ

Специальность: 05.18.01 - Технология обработки, хранения и переработки

злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства

ДИССЕРТАЦИЯ

на сонскание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор

Магомедов Г.О.

Воронеж-200

4

СОДЕРЖАНИЕ

6/ 1

ДИССЕРТАЦИЯ 1

Р = Б_М + Б, + Р_м.з + (Р^к +.Р_э)АР_кап (1), 27

:у₃= 0,00 lx₃; 54

J_ 187

МУЧНЫЕ КОМПОЗИТНЫЕ СМЕСИ 191

ПРОЕКТ 214

Кондитерские изделия представляют собой группу пищевых продуктов широкого ассортимента, значительно различающихся по рецептурному составу, технологии производства и потребительским свойствам. Они пользуются поку­пательским спросом населения и играют существенную роль в восполнении энергетического баланса человека.

В структуре ассортимента кондитерских изделий важное место занимают мучные изделия, на которые приходится большая часть всего производства. В настоящее время по объему производства мучные изделия занимают второе ме­сто после сахарных. Их производят специализированные и универсальные кон­дитерские фабрики, кондитерские цеха хлебокомбинатов, ресторанов и т.п [1].

Стабильность потребления мучных кондитерских изделий населением России позволяет считать их наряду с хлебом и другими изделиями продуктами

первостепенного значения.

*

В настоящее время россиский рынок заполнен большим количеством импортных товаров мучной группы. В то же время в отечественной промышленности прослеживается тенденция к увеличению производства мучных кондитерских изделий.

В условиях конкуренции с зарубежными фирмами для отечественных производителей научно-техническими проблемами является создание высокоэффективных технологий, повышение потребительских свойств и пищевой ценности изделий, совершенствование структуры и расширение ассортимента, разработка оригинальных рецептур, создание изделий функционального назначения [2].

Одним из перспективных направлений решения этих проблем является использование для производства мучных кондитерских изделий готовых кон­центратов, продуктов многокомпонентного состава, которые получили назва­ние мучные композитные смеси (МКС). Они занимают все большее место в структуре мучных изделий, так как на их основе можно производить широкий ассортимент продуктов: кексов, бисквитов, тортов, печенья, коврижек, круас­санов, слоек, пончиков, оладий и др.

Использование МКС в кондитерской промышленности позволит сокра­тить технологический процесс производства; уменьшить энерго- и трудозатра­ты, улучшить санитарно-гигиеническое состояние цехов, осуществить приго­товление изделий как в условиях предприятий различной мощности, так и в домашних условиях.

Основной недостаток мучных изделий в целом заключается в том, что биологическая ценность этих продуктов невелика. Они служат в основном ис­точником углеводов и жиров, поэтому их чрезмерное потребление нарушает сбалансированность рациона как по пищевым веществам, так и по энергетиче­ской ценности. В то же время содержание важнейших микронутриентов, как правило, незначительно. Так например, расчеты показывают, что 100 г мучных кондитерских изделий обеспечивает не более 4-5 % суточной потребности че­ловека в витаминах В_ь В₂ и РР, а их вклад в общую энергетическую ценность при этом уровне потребления может составлять 18-20 %. Поэтому в настоящее время создание мучных кондитерских изделий нового поколения немыслимо без обогащения их жизненно-важными микронутриентами.

Мучные композитные смеси служат удобным объектом для обогащения изделий минеральными веществами, витаминами, пищевыми волокнами. Наря­ду с основными рецептурными компонентами композитной смеси (мука пше­ничная, сахарная пудра, молоко сухое), в качестве одного из компонентов ис­пользуются нетрадиционные виды муки, многокомпонентные порошкообраз­ные полуфабрикаты на основе плодов и ягод, продукты экструдирования, по­зволяющие получать изделия сбалансированного состава.

Глава 1 обзор литературных источников

1.1 Теоретические основы производства печенья

В производстве мучных кондитерских изделий печенье занимает наи­больший удельный вес.

Печенье - мучное кондитерское изделие различной формы, небольшой толщины, низкой влажности, пористое, изготовляемое из муки, сахара, жира, яичных и молочных продуктов, ароматизирующих веществ, химических раз­рыхлителей.

Сахарное печенье характеризуется значительной пористостью, хрупко­стью, набухаемостью. Затяжное печенье имеет слоистость, обладает меньшей хрупкостью и набухаемостью, содержит меньше, чем сахарное жира и сахара. Это печенье вырабатывают из упруго-эластичного теста.

Сдобное печенье выпускают самой разнообразной формы из теста, со­держащего большое количество сахара, жира, молочных и яйцепродуктов, пре­имущественно с внешней отделкой или прослойкой из начинок [3].

Химический состав и энергетическая ценность отдельных распростра­ненных видов печенья приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Химический состав и энергетическая ценность печенья Наименование изделия	Содержание, %							Энергети­ческая цен­ность, кДж на 100 г продукта
	воды	белков	жира	сахара	крахмала	клетчат­ки
Печенье сахарное из муки I сорта	5,5	7,4	10,0	25,6	50,6	0,1	1699
Печенье затяжное из муки I сорта	6,5	7,8	8,1	19,8	56,8	0,1	1644
Крекер из муки высшего сорта	8,5	9,2	14,1	2,8	63,3	0,1	1745
Печенье сдобное	7,0	10,4	5,2	40,2	36,6	сл.	1879

Технология производства каждого вида печенья на разных предприятиях имеет свои отличительные особенности. Однако при выработке их предусмат­риваются основные общие стадии производства: подготовка сырья, замес теста,

формование, выпечка, охлаждение и упаковка готовых изделий. Технологиче­ский процесс производства печенья осуществляется на механизированных ли­ниях с периодическим замесом теста или на поточно-механизированных линиях с непрерывным замесом теста [4].

При непрерывном способе, предназначенном для производства сахарного печенья тесто получают в машинах непрерывного действия А2-ШТМ, состоя­щих из камеры предварительного смешения и месильной камеры. Первая пред­назначена для предварительного смешивания муки с эмульсией и всего осталь­ного сырья по рецептуре. В эту камеру эмульсия дозируется насосом- дозатором, а мука - специальным дозатором ленточного типа.

Полученная смесь непрерывно поступает в месильную камеру, которая представляет собой цилиндрическую емкость с водяной рубашкой. Внутри нее вращается вал с лопастями, рабочие плоскости которых наклонены по отноше­нию к оси. Наклон лопастей регулируется в зависимости от задаваемого режи­ма работы агрегата. В рубашке циркулирует вода нужной температуры. Готовое тесто выходит из машины и подается транспортером на формование.

Эмульсию готовят в три стадии. На первой - в эмульсатор загружают все виды сырья, кроме жира. Эмульсатор представляет собой цилиндрический сме­ситель с горизонтальным валом, на который насажены лопасти. Частота враще­ния вала 70-120 об/мин. На второй стадии происходит смешивание компонен­тов с расплавленным жиром в течение 5 минут. Температура эмульсии 35-38 °С поддерживается путем циркуляции воды через рубашку смесителя. На третьей стадии происходит сбивание эмульсии, для чего используют гидродинамиче­ские преобразователи, центробежные эмульсаторы, вихревые диспергаторы.

Широкое распространение получили гидродинамические преобразовате­ли. В этом случае обработка эмульсии продолжается в течение 20 минут при избыточном давлении 980-1200 кПа, путем многократной циркуляции по замк­нутому кругу: смеситель - гидродинамический преобразователь - смеситель.

Ультразвуковая обработка эмульсии обеспечивает более полное растворение сахара, чем приготовление ее с помощью центробежного эмульсатора.

На некоторых предприятиях получают эмульсию с использованием вих­ревого диспергатора, представляющего собой бак, внутри которого смонтиро­ваны статор и ротор с двумя пропеллерами. Высокая частота вращения ротора (3000 мин"¹) и циркуляция жидкости через отверстие статора создают условия для получения стойкой высокодисперсной эмульсии [5].

Температура при замесе сахарного теста должна быть не выше 28 ⁰ С, чтобы ограничить скорость набухания коллоидов муки и получить рыхлое, пла­стичное тесто. Влажность теста при формовании на ротационных машинах должна быть в пределах 16-18 %. Продолжительность замеса 10-15 мин частоте месильных органов порядка 15-20 мин

На ОАО «Крекер» г. Воронежа технология производства сахарного пече­нья отличается от классической. Здесь используется периодический способ приготовления теста, имеющий ряд отличительных особенностей. Эмульсия го­товится в 2 этапа: сначала в месильную машину периодического действия мар­ки «KÖNIG» с подкатной дежой загружают в определенной последовательно­сти основные рецептурные компоненты эмульсии. Взвешивание осуществляет­ся на порционных весах, дежа закрывается крышкой и рецептурная смесь пере­мешивается в течение 4-5 мин, после чего в машину дозируются водные рас-* творы соли, углекислого натрия, углекислого аммония и жир. Эмульсия пере­мешивается еще 4-5 мин, при перемешивании в машину на рабочем ходу до­бавляют эмульгатор, ароматизаторы. По окончании перемешивания дежу под­катывают к автовесам, где происходит дозирование муки. Замес теста осущест­вляется 2-2,5 мин в зависимости от наименования печенья. Далее дежа устанав­ливается на дежеопрокидыватель, дежа переворачивается и тесто поступает в воронку формующей машины. Для сахарных сортов печенья используется ро­тационное формование на итальянской машине марки « CRDZ 12s». Отформо­ванные тестовые заготовки двигаясь по транспортеру поступают в газовую

печь «Danish Food Equipment» проходного типа длиной 60 м. Печь имеет б зон выпечки с косвенным обогревом с температурой 170, 195, 300, 345, 285, 210 °С соответственно, которые могут несколько варьироваться в зависимости от на­именования выпускаемого печенья. Время выпечки 5-8 мин. После охлаждения печенье упаковывается в картонные короба массой 6 кг.

Непрерывный способ замеса отличается высокой производительностью, низкой трудоемкостью, высокой механизацией и автоматизацией процесса, од­нако имеет некоторые недостатки. При замесе в машинах непрерывного дейст­вия происходит интенсивное уплотнение теста месильными лопастями, при этом нет контакта компонентов теста с воздушной средой, в результате оно имеет повышенную плотность, а готовые изделия - меньшую пористость. К не­достаткам также относятся большая металлоемкость и занимаемая производст­венная площадь.

Для периодического замеса используют барабанные и универсальные ме­сильные машины. Месильные органы расположены внутри корпуса, вращаются навстречу один другому с различной частотой. Вращение рабочих органов ре- версивно, что позволяет интенсифицировать замес и облегчает разгрузку ма­шины при опрокидывании корпуса. Частота вращения лопастей составляет 30­40 мин'¹.

При этом способе замеса важен порядок загрузки сырья. В начале в ма­шину дозируется вода, молоко, инвертный сироп, сахар, соль и другие компо­ненты. Смесь перемешивают, чтобы обеспечить полное растворение кристал­лического сырья. Затем вносят расплавленный жир, перемешивают еще 5 ми­нут. Далее с помощью автомукомера прибавляют в два приема муку, причем после первой порции вносят химические разрыхлители, а затем прибавляют вторую порцию муки. Такой порядок загрузки обусловлен лучшим растворени­ем сахара в максимальном количестве воды, еще несвязанной коллоидами му­ки. Кроме того, обеспечивается более равномерное распределение расплавлен­ного жира в сложном растворе сырья.

При замесе теста в машинах периодического действия быстрее достигает­ся равномерное смешивание всех компонентов сырья и образование однород­ного по составу теста. В машинах периодического действия тесто замешивается за более короткий промежуток времени при свободном доступе воздуха, поэто­му готовые изделия обладают лучшей пористостью, набухаемостью и структу­рой. Недостатками являются: более низкая производительность, чем при непре­рывном способе замеса, а также большая трудоемкость и применение ручного труда.

Тестомесильные машины периодического и непрерывного действия гро­моздкие, с высокой энергоемкостью и низкой эффективностью, хотя в послед­ние годы создан ряд новых малогабаритных высокопроизводительных уст­ройств непрерывного действия, которые резко интенсифицируют этот процесс благодаря значительному развитию поверхности контакта смешиваемых пото­ков, повышают эффективность производства и качество продукта [5].

Известен способ вихревого смешивания сырья, при котором возможно исключение крахмала из рецептуры теста и подача в смеситель жидкого жира и раствора остальных ингредиентов отдельными потоками без ухудшения одно­родности получаемого полуфабриката и качества печенья [6].

Широкое распространение получают методы создания псевдоожижения и псевдокипепия в слое дисперсного материала путем его «взвешивания» в ус­ловиях периодических механических колебаний - вибрации. Вибрация, как ме­тод интенсификации технологических процессов нашла применение в самых различных областях современной техники, в том числе при получении дис­персных систем. При вибрации обеспечивается равномерное распределение всех компонентов, которое предшествует основным коллоидным процессам. Это создает благоприятные условия для значительного ускорения физико- химических процессов при тестообразовании, что особенно важно при приго­товлении дисперсных систем с ограниченным количеством влаги [7].

За рубежом широко применяется аэрирование масс не только из-за эко­номии постоянно дорожающего сырья, но и благодаря хорошим вкусовым и то­варным качествам получаемых взбитых продуктов. Аэрируют пищевые массы очищенным воздухом, диоксидом углерода.

В производстве мучных кондитерских изделий аэрируют бисквитное тес­то благодаря большой его влажности. Тесто для сахарного печенья имеет влаж­ность 16-18 %, что затрудняет возможность его аэрирования [8].

Процесс тестообразования имеет большое значение, так как он предшест­вует целому ряду последующих операций (формование, отделка, выпечка), спе­цифических при получении готовых изделий.

Главное в процессе тестообразования - формирование требуемой струк­туры теста и получение системы с заданными свойствами.

В начале замеса теста мука приходит в соприкосновение с водой, саха­ром, жиром, солью и другими компонентами. При этом в образующемся тесте начинает происходить ряд процессов. Наибольшее значение имеют физические, коллоидные и биохимические процессы.

Микробиологические процессы, связанные с жизнедеятельностью дрож­жей и кислотообразующих бактерий муки, в процессе замеса теста еще не успе­вают достичь интенсивности, при которой они могли бы играть решающую роль.

Каждый из сырьевых компонентов, образующих в комплексе сложную систему теста, играет определенную роль в процессе тестообразования, но наи­большее значение имеет основное сырье - мука, жир и сахар.

При производстве печенья используют преимущественно пшеничную му­ку высшего и первого сортов.

Основными составными частями пшеничной муки являются белковые вещества и крахмал. Они обладают различной водопоглотительной способно­стью. Последняя в значительной степени зависит от температуры и химическо­го состава жидкой фазы, структуры белка и физического состояния крахмаль­ных зерен.

Ведущая роль в образовании теста принадлежит белковым веществам пшеничной муки, которые в присутствии воды способны набухать. При этом нерастворимые в воде глиадиновая и глютениновая фракции белка при замесе теста образуют структурный каркас, который в виде тонких пленок и нитей пронизывает всю массу теста.

Крахмал муки количественно составляет основную массу теста. Набуха­ние крахмальных зерен зависит от температуры и их физического состояния.

Набухшие нерастворимые в воде белки и зерна увлажненного крахмала составляют твердую фазу теста. Жидкая фаза бисквитного теста состоит из многокомпонентного раствора сахара, патоки, инвертного сиропа, углекислого натрия, углекислого аммония, а также смеси жира, меланжа, молока и ПАВ. В жидкую фазу при замесе частично переходят органические и минеральные во­дорастворимые части муки (белки, декстрины, сахара, ферменты, соли).

Существенное влияние на физические свойства теста оказывают липиды пшеничной муки, содержание которых около 2 %. Из этого количества в свя­занном состоянии находится 20-30 % липидов, которые представляют собой соединения с белками (липопротеиды) и углеводами (гликопротеиды). В про­цессе замеса теста доля связанных липидов резко возрастает, при этом в первую очередь клейковинными белками связываются фосфолипиды, что существенно влияет на физические свойства теста.

Значительно большую роль при замесе бисквитного теста играют окисли­тельные ферменты - оксидазы. Среди этой группы ферментов особо необходи­мо отметить тирозиназу, липазу и липоксигеназу. Активная тирозиназа имеется в любой пшеничной муке, она окисляет аминокислоту тиразин с образованием темноокрашенных соединений меланинов.

Большое влияние на процесс тестообразования оказывает сахар. Сахар снижает набухание белков муки. В водном растворе молекулы Сахаров покры­ваются гидратными оболочками, что увеличивает их межмолекулярный объем, снижает скорость диффузии при осмотическом набухании белков муки. Чем больше концентрация сахара в жидкой фазе теста, тем меньше свободной воды, участвующей в набухании коллоидов муки. Медленнее протекает процесс на­бухания белковых веществ. Кроме того, сахар повышает осмотическое давле­ние в жидкой фазе теста, что также уменьшает набухание коллоидов муки. Та­ким образом, изменяя содержание сахара и воды в рецептуре изделия, можно регулировать структурно-механические свойства теста.

Большое влияние на качество теста и изделий оказывает крупность час­тиц сахара. Для получения пластичного теста, в котором резко ограничено со­держание воды, следует применять не сахар песок, а сахарную пудру. Это свя­зано с тем, что в сравнительно небольшом количестве воды не может раство­риться все предусмотренное рецептурой количество сахара и оставшиеся не- растворенными кристаллы сахара остаются видимыми на поверхности печенья, что ухудшает его качество.

Также важную роль в образовании теста играют жиры. Имеет значение не только химический состав жира, но и его физическое состояние. Жиры, вво­димые в тесто, также понижают набухаемость коллоидов муки. Адсорбционно связываясь с крахмалом и белками жиры блокируют возможные места сцепле­ния коллоидных частиц, ослабляют взаимную связь между ними и тем самым препятствуют проникновению влаги. Это способствует уменьшению эластич­ности и повышению пластичности теста.

В процессе замеса теста частицы жира в виде тончайших пленок распре­деляются между частицами муки, как бы обволакивая и смазывая их. При вы­печке теста прослойки жира между частицами муки способствуют образованию пористой структуры и хрупкости готовых изделий. Чем тоньше пленки жира, тем более пористую и хрупкую структуру будут иметь готовые изделия. При увеличении количества жира тесто становится рыхлым, крошащимся, а при уменьшении - пластичность теста снижается, готовые изделия менее рассыпча­ты.

На процесс тестообразования оказывают большое влияние технологиче­ские факторы. К технологическим относятся те факторы, с помощью которых можно управлять процессы набухания коллоидов муки и формирования струк­туры с целью получения теста с заданными упруго пластично-вязкими свойст­вами [9, 10].

Наиболее значимыми технологическими факторами являются свойства пшеничной муки, рецептурный состав сырья, влажность и температура теста, продолжительность его замеса.

Температура играет важную роль в образовании теста с определенными структурно-механическими свойствами. С повышением температуры теста уве­личивается скорость набухания коллоидов муки, происходит частичная дегид­ратация молекул Сахаров, что увеличивает долю свободной воды. Эти процессы способствуют более полному набуханию коллоидов муки и растворению кри­сталлического сырья.

С повышением температуры теста ускоряются кинетические, диффузион­ные, коллоидные и ферментативные процессы, предопределяющие формирова­ние теста с определенными структурно-механическими свойствами.

От количества воды, вносимой на замес теста, зависит влажность, конси­стенция, его физические свойства, скорость протекания коллоидных и фермен­тативных процессов. Вода способствует набуханию коллоидов муки, растворе­нию составных частей муки и кристаллического сырья, вносимого в тесто.

Количество воды, идущее на замес, зависит от вида теста и водопоглоти- тельной способности муки. Последняя, в свою очередь, зависит от количества и качества клейковины, влажности, выхода и крупноты помола муки, физическо­го состояния крахмальных зерен.

Продолжительность замеса, естественно, будет зависеть от тех факторов, которые предопределяют протекание коллоидных процессов в тесте. К ним от­носятся: количество и качество клейковины муки, количество свободной воды, температура теста, интенсивность замеса.

Чем больше в тесте свободной и гидратированной воды, тем быстрее при перемешивании с мукой происходит образование теста. Продолжительность замеса в этом случае зависит от типа теста (пластичное, упругое) и необходи­мых его физических свойств. Для образования пластичного теста с ограниченно набухшими белками муки продолжительность замеса должна быть минималь­ной и достаточной для формирования однородного теста.

С повышением температуры продолжительность замеса уменьшается и зависит от типа теста.

На продолжительность замеса влияют также конструкция лопастей ме­шалки и частота их вращения. Увеличение частоты вращения лопастей сокра­щает продолжительность замеса, однако, необходимо учитывать, что чрезмерно высокая частота лопастей может вызвать механическое разрушение клейковин- ного каркаса теста, кроме того, увеличивается выделение теплоты за счет тре­ния. В первом случае это ухудшает физические свойства затяжного теста, во втором - свойства сахарного теста. Поэтому замес сахарного теста ведут в ме­сильных машинах с частотой вращения лопастей, непревышающей 15-20 об/мин в течение 10-15 мин, замес затяжного теста 18-25 об/мин в течение 40­60 мин из муки высшего сорта и 30-50 мин из муки I и II сортов [11,12].

Таким образом, анализ существующих способов производства печенья и изучение физико-химических основ тестообразования выявили необходимость в разработке новых прогрессивных способов приготовления основного полу­фабриката - теста для получения изделий высокого качества.