Технология мучных кондитерских изделий. Учебное пособие

Приближенные соотношения, описывающие изменение влагосодержания и температуры со временем в процессе тепловой обработки традиционным способом,

получают, решая известные уравнения тепломассопереноса при заданной геометрии образцов (прямоугольные параллелепипеды):

где U0 и t0 – начальные значения влагосодержания U и температуры t

образцов;

t1 – температура в тепловой камере; τ – продолжительность обработки;

d – толщина образцов (считается малой по сравнению с остальными

размерами);

а – коэффициент температуропроводности;

аm – коэффициент переноса влаги.

аm связан с коэффициентом диффузии жидкой влаги am2 соотношением:

где ɛ – коэффициент фазового превращения жидкость-пар в структуре образца.

Толщина изделия при τ>5 мин возрастает, что значительно усложняет расчеты. Поэтому для восстановления параметров а, аm необходимо сравнивать формулы (8), (2) только с начальными участками экспериментальных кривых U(τ) и t(τ).

71

Возрастание толщины образцов (d) приводит к более медленному спаду влагосодержания (U) и росту температуры (t) к концу обработки. Кроме того,

температура поверхностных слоев изделия должна возрастать быстрее, чем глубинных (при традиционном способе обработки).

Для СВЧ-метода кривые U (τ) могут описываться тем же уравнением (8).

Очевидно, коэффициент переноса влаги (аm) будет больше в связи с увеличением коэффициента фазового превращения из-за более интенсивного парообразования в образце. Следовательно, влага из изделия при СВЧ-нагреве должна убывать быстрее. Это различие можно количественно охарактеризовать изменением коэффициент переноса влаги (аm).

Кривые t (τ) при СВЧ-нагреве должны описываться более сложными соотношениями. Однако надежных методов измерения температуры слоев изделия в процессе СВЧ-обработки нет, поэтому данные соотношения не приводятся.

На рисунке 6 показаны экспериментальные зависимости U(τ) 2 и t(τ) 1 в

сравнении c формулами (8) и (9) для традиционного метода обработки.

Сплошные кривые построена при U0=0,54 (весовая влажность 35 %, d=7 мм, t1=280 0С, t0=17 0С) и аm=1,25 мм2/мин, а=0,15 мм2/мин. В начально стадии обработки (до τ=5 - 7 мин), когда а мало изменяется, расчетные кривые хорошо совпадают с теоретическими данными. При больших τ характер кривых изменяется.

Рисунок 6 – Зависимости t(τ) и U(τ) для традиционного способа обработки

72

7.8Технология приготовления бисквитного теста поточно-

механизированным способом

Способ приготовления бисквитных тортов и пирожных несовершенен и имеет ряд серьезных недостатков, главными из которых являются периодичность и длительность процессов, преимущественное использование ручного труда,

нестабильное качество изделий.

Расширение производства тортов и пирожных на основе бисквитного полуфабриката возможно лишь путем создания новых непрерывнопоточных способов, отвечающих современному уровню развития техники. Базой для разработки новых технологических процессов служит глубокое изучение физико-

химических и структурно-механических свойств сырья, полуфабрикатов и готовых изделий, а также процессов, происходящих при техно-механической обработке.

Зачастую производство бисквита осуществляется на оборудовании периодического действия небольшой производительности. Эти машины также имеют недостатки, связанные с периодичностью процесса: длительность, большие потери от распыла сырья при загрузке и выгрузке готового теста, нестабильное качество продукта, тяжелый физический труд.

Бисквитное тесто готовится в две стадии в сбивальных машинах периодического действия с горизонтальным или вертикальным расположением сбивающего органа. Конструкция венчика имеет развитую рабочую поверхность,

которая обеспечивает захват большого количества воздуха; при сбивании объем массы увеличивается в 2,5 - 3 раза.

На ряде предприятий используют способ приготовления бисквитного теста под давлением. Он позволяет снизить продолжительность сбивания массы, что повышает производительность труда. Необходимая плотность при таком способе достигается в более короткое время, поскольку воздух для насыщения смеси подается принудительно и объем массы увеличивается вследствие расширения воздушных пузырьков, находящихся под избыточным давлением, при его снятии.

73

Для осуществления этого процесса при сбивании теста используют машины периодического действия отечественной конструкции. Одновременно сбивается

50 кг, продолжительность процесса составляет 20 мин.

Однако применение сбивальных машин для приготовления бисквитного теста под давлением – лишь частичная рационализация – и не устраняет недостатки обычного периодического способа. Разработан непрерывный поточно-

механизированный способ производства бисквитного теста на основе изучения структурно-механических свойств массы и бисквита.

Реологические характеристики зависят от внутренней структуры вещества. В

этой связи очень важно исследовать влияние механических воздействий на структуру сырья и полуфабрикатов, в частности на вязкостные и структурно-

прочностные свойства теста, а также на изменение воздушной фазы (дисперсности и содержания воздушных пузырьков).

На рисунке 7 показаны зависимости вязкости и плотности теста от градиента скорости сдвига. Вязкость снижается не только вследствие ориентации воздушных пузырьков в направлении действующей силы, но и от их разрушения. Так, если структура теста разрушается при скорости сдвига 5 - 6 с-1, и дальнейшее увеличение деформации не вызовет ее изменения, то плотность существенно изменяется при минимальной скорости деформации – 1,0 с-1, а последующее возрастание скорости сдвига приводит к дальнейшему разрушению воздушной фазы.

Разрушение воздушной фазы теста от механических воздействий подтверждается и микрофотографиями, Следовательно, при непрерывном поточно-

механизированном способе производства бисквитного теста недопустимо механическое воздействие на стадии перекачивания и формования.

В результате проведенных исследований установлены оптимальные показатели качества бисквитного теста (плотность 450 - 480 кг/м3, содержание воздушных пузырьков размером 20 - 15 мкм около 88 %) и бисквита (пористость 77

% - 79 %; сжимаемость 140 - 170 ед. пенетрометра; модуль упругости (0,4 - 0,6) 104

Н/м2, содержание воздушных пор размером от 300 до 700 мкм около 60 %).

74

1 – вязкость теста; 2 – плотность теста

Рисунок 7 – Изменение вязкости и плотности теста в зависимости от скорости сдвига

Определено влияние способа приготовления бисквитного теста на его качество и качество бисквита. При избыточном давлении получается тесто с более низкой плотностью, чем при атмосферном давлении, так как образуются более крупные воздушные пузырьки. Это, видимо, объясняется большим расширением их после снятия давления.

Выпеченные бисквиты тоже отличаются по микроструктуре. Из теста,

приготовленного при избыточном давлении, и продукт получается с более крупными воздушными порами.

На базе проведенных исследований разработан непрерывный способ приготовления бисквитного теста, который положен в основу комплексно механизированной линии для производства тортов с фруктовой начинкой в форме.

Главным условием при создании непрерывного способа было осуществить

75

транспортирование и формирование теста без механических воздействий.

Оборудование станции и технологию разрабатывали с учетом найденных оптимальных характеристик качества теста и готового продукта.

В основу непрерывной схемы был положен двухфазный способ: сбивание меланжа с сахаром и последующий замес сбитой массы с мукой. На первой стадии нужно произвести смешивание меланжа с сахарным песком, насыщение смеси воздухом и сбивание яично-сахарной массы; на второй – замес массы с мукой.

Меланж с сахарным песком смешивают для частичного растворения последнего и создания одинакового соотношения компонентов в каждой единице объема, что обеспечивает устойчивую работу насосной установки.

Яично-сахарную смесь готовили непрерывным способом в одновальном смесителе, чтобы осуществить смешивание в небольшом объеме без образования пены. Достаточно равномерная смесь получается в течение 3 минут.

Способы непрерывного получения сбитых масс основаны на принудительной подаче воздуха под давлением от компрессора. Для насыщения яично-сахарной смеси воздухом, был использован принцип эжекции, который заключается в подсасывании воздуха по системе «труба в трубе» при непрерывном перемещении смеси тонкой струей. Насыщение ее воздухом зависит от разрежения, создаваемого насосом; оптимальным разрежением считается 0,047 - 0,053 МН/м2.

Для сбивания насыщенной воздухом яично-сахарной смеси использовали камеру, принцип работы которой заключается в следующем. Внутри камеры расположены два статора, из которых один скреплен с корпусом, а второй – с

крышкой камеры. На внутренней стороне каждого статора имеются зубья,

расположенные в виде 16 концентрических колец. Между зубьями статоров размещаются зубья ротора, образуя извилистый кольцевой канал шириной 1 мм.

Сбивальная камера имеет рубашку водяного охлаждения. Исследованиями установлена оптимальная частота вращения ротора – 600 - 700 об/мин, при которой плотность сбитой яично-сахарной массы составляет 360 - 370 кг/м3.

При периодических способах приготовления бисквитного теста на качество сбитой яично-сахарной массы большое влияние оказывают вязкость и температура

76

меланжа. При низкой вязкости меланжа (от 1,8 до 1,1 Н·с/м2) сбитая масса получается нестойкой и пена быстро разрушается вследствие пониженной прочности оболочки воздушных пузырьков. При высокой вязкости меланжа (от 10,2

до 3,9 Н·с/м2) масса устойчива к расслоению, но продолжительность ее сбивания больше.

Специфические условия непрерывного процесса, связанные с интенсивными воздействиями на меланж (протирка, неоднократное перекачивание и др.), вызвали необходимость исследовать влияние этих воздействий на вязкость меланжа и качество сбитой массы (таблица 27).

Таблица 27 – Вязкость и плотность меланжа и сбитой массы

Из таблицы 27 видно, что уже после первого перекачивания вязкость меланжа снижается. Смешивание меланжа с сахарным песком и последующие перекачивания ведут к дальнейшему уменьшению ее вязкости. Следовательно, от механического воздействия существенно разрушается структура меланжа. Однако, как показывает анализ плотности сбитой массы, вязкость меланжа с сахаром при сбивании его в тонком слое и при большой скорости не влияет на качество получаемой массы.

77

Качество бисквитного теста зависит не только от свойств сбитой яично-сахарной массы, но и от технически правильного процесса замеса с мукой.

Известно, что длительность замеса сбитой массы должна быть сведена к нескольким секундам, чтобы клейковина муки не успела проявить свои свойства

(тесто «затягивается»). В непрерывном способе был использован принцип замеса в объеме с вертикально расположенным рабочим органом. Оптимальные конструкции лопастей и углы их наклона к оси вала подобраны экспериментальным путем.

Определены также оптимальные коэффициенты заполнения камеры, при которых происходит равномерное распределение муки в сбитой массе (таблица 28).

Таблица 28 – Результаты определения оптимальных коэффициентов заполнения камеры

При обеспечении коэффициента заполнения камеры 0,5 мука равномерно распределяется в массе и плотность теста достигает оптимальной величины.

Установлена также оптимальная частота вращения вала камеры замеса –300 - 360

об/мин.

В предложенной конструкции камеры получается бисквитное тесто стабильного качества без непромесов.

Бисквитное тесто из камеры самотеком поступает в емкость, дно которой

имеет три цилиндрических отверстия, перекрываемых клапанами магнитного

78

действия. Из емкости бисквитное тесто через определенные промежутки времени поступает в формы для выпечки. Разработка и испытание отдельных узлов станции дали возможность сконструировать и изготовить опытно-промышленный образец станции для приготовления бисквитного теста. В процессе испытания станции исследовали получаемое бисквитное тесто и готовый продукт. Исследования показали, что тесто имеет оптимальную плотность – 470 - 478 кг/м3, при этом вязкость его в среднем составляет 26 Н·с/м2, предельное напряжение сдвига около

50,0 Н/м2. Воздушная фаза в тесте хорошо диспергирована, основное количество воздушных пузырьков (около 75 %) имеет размеры от 20 до 100 мкм. Бисквит,

выпеченный из такого теста, характеризуется высоким качеством: пористость его более 77 %, сжимаемость около 160, пластичность 114 и упругость 45 ед.

пенетрометра. Бисквит имеет хороший подъем, мягкий мякиш, развитую почти равномерную пористость; около 70 % составляют поры размером от 300 до 700 мкм.

7.9 Совершенствование технологии приготовления медового теста

Приняты два способа приготовления теста на основе меда и изделий из него – сырцовый и заварной. В обоих соотношение муки и меда, идущих на приготовление теста, колеблется от 1:1 до 10:1. Эти две технологические схемы различаются способом введения в тесто меда. Продолжительностью хранения теста перед выпечкой и способом его замеса. Исследование принятой технологии производства изделий из медового теста позволило выявить следующие недостатки. При приготовлении сиропа (вода, сахар, патока, натуральный мед), который используется для заваривания теста, вследствие нагрева до высокой температуры инактивируются ферменты меда, теряется его аромат, разрушаются моно- и

дисахариды и другие вещества (реакция меланоидинообразования), которые принимают участие в образовании новых вкусовых веществ и аромата в процессе выпечки изделий. Кроме того, резко изменяется цвет изделий.

79

Длительная выдержка заварки требует больших складских помещений, приспособлений для хранения заварного теста и затрудняет переход на поточный метод производства изделий из медового теста.

Известный ускоренный способ приготовления пряничного теста также не исключает инактивации ферментов меда и разрушения других веществ в процессе производства медово-сахарного или паточно-сахарно-медового сиропов.

Отмеченные недостатки в значительной мере удалось устранить в предлагаемом полузаварном способе производства медового теста. Отличительная особенность его заключается в заваривании 50 % - 60 % муки горячим (65 0С - 70 0С) сахарным сиропом с жиром и введении натурального меда и других компонентов, предусмотренных рецептурой, в охлажденное до 25 0С тесто. Таким образом, при этом способе тестоведения мед не подвергается термической обработке и, следовательно, не теряет своих качеств.

Чтобы сравнить принятые и предложенный способ производства пряничного теста в лабораторных условиях готовили его образцы для коврижек по рецептуре № 1157 (с натуральным цветочным медом). Готовое тесто анализировали по удельному объему, физико-механическим показателям, определяемым на пенетрометре Лабор-

365, по химическим свойствам (щелочность, рН, по цвету и аромату (таблица 29)).

Как видно из таблицы, тесто, приготовленное предлагаемым полузаварным способом, имеет лучшие физико-механические показатели, большие удельный объем и сжимаемость. Органолептические показатели его также выше: лучше цвет, ярче выражен аромат.

Из всех образцов теста были выпечены коврижки в шкафу ЭПШ-3 при температуре 190 0С - 200 0С. Качество коврижек оценивали методами органолептического анализа.

Проведенные исследования показали, что разработанный способ производства медового теста (полузаварной) обладает рядом преимуществ и позволяет получать изделия с более высокими органолептическими показателями.

80