3. Вибір і обґрунтування технологічних параметрів та прийомів ведення технологічного процесу з урахуванням заданих вихідних даних

Печиво- найбільш розповсюдженний вид борошняних кондитерських виробів з великим вмістом цукру білого та жиру. Затяжне печиво виробляють з пружнопластичного тіста, а вироби характеризуються вмістом слоїстості, меньшою хрупкістю та набухаємістю. Воно має щільну, нерозсипчату структуру, колір від світло-жовтого до золотистого (світліше цукрового ), малюнок простий, на поверхні – проколи. Таке печиво виготовляють з борошна вищого (Шкільне, Зоологічне), 1 (Спорт, Крокет,) та 2 (Українське) гатунків.

Здобне печиво виговляють тільки з пшеничного борошна вищого гатунку з додаванням цукру ( до 40% ), жирів ( до 25%). Формують його власноруч, а випікають при більш низькій температурі, щоб недопустити сильного потемнення через велику масову частину цукру та білків. Здобне печиво нестійке при зберіганні. В залежності від способів воготовлення та рецептур воно розподіляється на наступні групи: пісочно-виїмне, пісочно-відсадне, збивне, мигдально-горіхове, сухарики. Пісочні сорти печива за рахунок високої масової частки цукру та жиру мають розсипчату структуру, збивні – пористу. Поверхня здобного печива може бути покрита шоколодною або цукровою глазурью, посипана дробленим горіхом або цукровою пудрою.

Цукрове печиво  печиво, що готується за класичними рецептурами із застосуванням традиційної сировини (борошна пшеничного вищого і першого сорту, маргарину, інвертного і цукрового сиропів, цукрової пудри, меланжу, сухого молока, молока незбираного, крохмалю, ароматизаторів, розпушувачів). Цукрове печиво містить більше цукру та жиру. Тісто для нього готують при дотриманні умов, що перешкоджають набуханню клейковини. Таке тісто легко приймає і зберігає надану йому форму, тому на поверхні цукрового печива зазвичай штампують малюнок. Воно характеризується крихкістю, високою здатністю до набухання і пористістю.

Виробництво цукрового печива здійснюють двома способами: на механізованих лініях з періодичним замісом тіста і на поточно-механізованих лініях з безперервним замісом тіста.

Технологічний процес виробництва цукрового печива включає в себе наступні операції:

• підготовка сировини;

• підготовка рецептурної суміші (емульсії);

• заміс тіста;

• формування тістової заготовки;

• випічка;

• охолодження, пакування, маркування

. Підготовка сировини полягає в розтаруванні, зачистці, просіюванні і проціджуванні, розмелі, розм'якшенні, розчиненні, набуханні компонентів.

Тісто для цукрового печива найчастіше готують на заздалегідь приготованій емульсії, до складу якої входить вся сировина, крім борошна, крохмалю та крихти. Застосування емульсії сприяє отриманню пластичного тіста, що добре піддається формуванню. Цукрове печиво, виготовлене на емульсії, має більш чіткий малюнок, йому властива більша намокаємість, пористість, крихкість. Таким чином, використання емульсії потрібне не лише для здійснення безперервного замісу тіста, але і для підвищення якості печива. Емульсія, що застосовується, має бути щільною, тобто не розшаровуватись тривалий час. Щільність емульсії значною мірою залежить від ступеня дисперсності жиру: чим вона вища, тим щільніша емульсія.

Приготування емульсії в агрегатах безперервної дії проходить у дві стадії: власне перемішування всіх компонентів емульсії; збивання (диспергування), що здійснюється в емульсаторі.

Якщо для приготування цукрового печива використовують не пудру, а цукор білий, то при приготуванні емульсії застосовують звукове оброблення. Готову емульсію зберігають у проміжних баках з мішалками пропелерного типу. Це пов´язано з тим, що вона все ж містить частину нерозчиненого цукру (близько 5%). Цукор має значно більшу густину, ніж рідкі компоненти емульсії. Робота мішалки підтримує нерозчинений цукор у зваженому стані та запобігає осіданню його на дно.

Для отримання щільної, не розшарованої емульсії із двох взаємно нерозчинних компонентів необхідна присутність в цій системі третьої речовини  емульгатора, який знижує поверхневий натяг на межі розподілу двох фаз та огортає тоненькою плівкою частинки дисперсної фази, попереджуючи цим злиття частинок. Для утворення щільної емульсії більшості видів цукрового печива немає необхідності вводити в рецептуру емульгатор спеціально, оскільки майже всі рецептури передбачають введення емульгуючих речовин з сировиною (лецитин в яйцепродуктах, казеїн молока).

Тривальсть замішування тіста має бути мінімальною і складає взимку 20-25 хвилин, а влітку  10-15 хвилин. Більша тривалість замішування може призвести до утворення тіста, за своїми властивостями схожого на затяжне. Відразу після приготування тісто відформовують та випікають, оскільки навіть при незначній перерві його структура може змінитись, з´явиться пружність, в результаті чого малюнок на поверхні печива буде нечітким, а структура готових виробів погіршиться.

Готове цукрове тісто з тістомісильной машини безперервної дії надходить по стрічковому транспортері у воронку ротаційної формуючої машини. Оскільки тісто має високу пластичність  під тиском робочих органів машини воно легко приймає і зберігає надану йому форму.

При формуванні цукрового тесту на ротаційній машині необхідно мати на увазі наступне. Сила прилипання (адгезія) тіста до осередків ротора не повинна перевищувати сили зчеплення частинок тіста між собою, в іншому разі не можна буде повністю витягти тісто з осередків ротора. Сила прилипання тіста до приймального полотна повинна перевищувати сили прилипання тіста до осередків ротора.

Заповнення осередків ротора тістом залежить від положення ножа і відстані між рифленим барабаном і ротором, які зазвичай регулюються в залежності від сорту печива і властивостей тіста. Чим вище розташований ніж, тим слабший тиск, що має тісто, що може призвести до недостатнього заповнення осередків ротора, в результаті чого виймання тіста з осередків стає неможливим. При дуже низькому розташуванні ножа, в результаті сильного тиску, осередки ротора переповнюються тестом, а притискний барабан видавлює його надлишок; внаслідок цього навколо заготовки утворюються задирки. Готові тістові заготовки піддають випіканню.

Випікання борошняних кондитерських виробів є найбільш складною операцією технологічного процесу. Під час випікання відбуваються фізико-хімічні і колоїдні зміни в тісті, які впливають на якість готових виробів.

З теплофізичної точки зору випікання  процес гігротермічний, для якого характернее перенесення тепла і вологи в колоїдних капілярно-пористих матеріалах під впливом високої температури.

Випікання виробів здійснюється в печах, у яких найчастіше тепло передається від гріючих поверхонь і пароповітряної суміші до тістових заготовок. У процесі теплообміну тестових заготовок з гріючими поверхнями печі і пароповітряної суміші пекарної камери відбувається пошарове прогрівання тіста.

Поверхневі шари тістових заготовок приблизно через хвилину досягають температури близько 100 ° С, у той час як температура внутрішніх шарів тіста за цей же проміжок часу не перевищує 70 ° С. У міру прогрівання тіста температура поверхневих шарів неухильно підвищується, але з меншою інтенсивністю і до кінця випікання досягає 170-180 ° С. Температура центральних шарів тіста також підвищується і до кінця випікання досягає температури 106-108 ° С.

Поряд зі зміною температури тіста в процесі випікання відбувається зміна вологості тіста. Зневоднення тіста може відбуватися до певної межі, і спроба довести вологість випеченого вироби до рівноважної вологості, відповідної параметрам середовища пекарної камери, не увінчалася успіхом. При значному зниженні вологості заготовок температура поверхневих шарів настільки швидко і значно підвищується, що відбувається її обвуглювання. Зневоднення тістових заготовок у процесі випічки протікає нерівномірно в три періоди.

У I періоді відбувається інтенсивне прогрівання тіста і, як зазначалося вище, температурний градієнт усередині тіста різко зростає. Це викликає переміщення частини вологи у вигляді пари усередині заготівлі в напрямку від поверхневих шарів до центральних з конденсацією пари в центрі, що сприяє інтенсифікації прогрівання.

Підтвердженням цього можуть служити прямі виміри вологості центральних шарів печива в I періоді випічки, коли виявляється не зменшення вологості, а збільшення її на 1-1,5%.

Висока відносна вологість середовища пекарної камери, що досягається штучним зволоженням, інтенсифікує процес прогрівання заготовок, що сприяє початку процесу денатурації білків і часткової клейстеризації крохмалю, а також розкладання хімічних розпушувачів з виділенням газоподібних продуктів, розпушуючих тісто.

Невисока температура в поєднанні з високою відносною вологістю середовища пекарної камери виключає можливість утворення скоринки на поверхні тістових заготовок у першому періоді випічки. Еластична плівка, що утворюється на поверхні заготовки, не надає значного опору розширенню газів всередині тістових заготовок, що сприяє поступовому піднесенню виробів і, отже, утворенню пористої структури.

Другий період випікання характеризується змінним температурним режимом середовища пекарної камери з поступовим збільшенням температури до 330-350° С.

До кінця I періоду температурний градієнт знижується, а вологісний градієнт продовжує збільшуватися, завдяки зневодненню поверхневих шарів тіста-печива. При цьому щільність потоків, викликаних термового-проводністю і вогопровідностю, врівноважується і переміщення вологи усередині тіста припиняється, що підтверджується постійною вологістю центральних шарів тіста-печива.

У II періоді випікання вологовіддача досягає значної величини, при цьому вологість виробів зменшується з постійною швидкістю. Видалення вологи в цей період відбувається випаровуванням її при температурі, що перевищує 100 ° С. При цьому зона випаровування вологи поступово поглиблюється всередину печива, що супроводжується різким збільшенням обсягу і появою градієнта тиску (тиск всередині виробів в порівнянні з тиском навколишнього середовища). Градієнт надлишкового тиску пари є причиною потоку вологи в тісті у II періоді випікання. Цей період закінчується появою на кривих швидкості вологовіддачі першої критичної точки.

У III періоді випікання зона випаровування досягає центральних шарів і вологовіддача відбувається з падаючою швидкістю. Характерна для III періоду випічки міграція вологи з центральних шарів до поверхневих, причому в основному віддаляється зв'язана вода.

Таким чином, випікання печива, на відміну від випікання хліба, є комбінованим процесом випікання-сушіння. Спочатку відбувається процес випікання (I і II періоди), що характеризується прогріванням тіста з випаровуванням вологи з поверхневих шарів при відсутності міграції вологи від внутрішніх шарів до поверхневих. При цьому кількість вологи в центральних шарах не тільки зберігається постійною, але навіть збільшується в результаті міграції вологи від периферійних до центральних верствам тіста-печива. Потім настає період сушіння (III період), що характеризується міграцією вологи від внутрішніх шарів до поверхневих.

На прогрівання тіста та інтенсивність вологовіддачі впливає низка чинників і, в першу чергу, температура і відносна вологість середовища пекарної камери.

Підвищення температури середовища пекарної камери призводить до збільшення інтенсивності вологовіддачі і значного скорочення тривалості випікання. Кожному періоду випікання повинна відповідати оптимальна температура середовища. Так, в I періоді процесу випікання повинна бути невисока температура середовища пекарної камери, щоб на поверхні тістових заготовок передчасно не утворилася скориночка, що перешкоджає випаровуванню вологи і піднесенню виробів. У II періоді процесу випікання теплообмін повинен бути збільшений, тому температуру середовища пекарної камери значно підвищують. У III періоді температура середовища повинна бути знижена, так як процес характеризується зменшенням швидкості вологовіддачі. Збільшення температури середовища в цьому періоді випічки може призвести до обвуглювання поверхні виробів.

Форма виробів також впливає на тривалість випікання. Збільшення маси заготовки, що припадає на одиницю поверхні, подовжує тривалість випікання. При однаковій масі виробів поверхня круглих виробів приблизно на 2,5% менше поверхні квадратних і прямокутних.

На тривалість випікання впливає також щільність тіста Добре розпушене тісто випікається швидше, ніж щільне.

Для випікання борошняних кондитерських виробів звичайно використовують довгі хвилі інфрачервоного випромінювання. Дослідження процесу випікання печива інфрачервоної короткохвильової радіацією як від керамічних поверхонь, що обігріваються газом, так і від лампових випромінювачів показало, що такий процес випікання принципово відрізняється від випікання в звичайних газових печах. Цей спосіб має два періоди випічки: у I періоді відбувається інтенсивне прогрівання тіста, а в II періоді  видалення вільної та зв'язаної вологи. Завдяки проникненню теплових променів всередину тіста-печива на глибину близько 2 мм відзначається більш рівномірний розподіл температури і вологості в тісті-печиві, і процес випікання інтенсифікується.

Випечені вироби в момент виходу з пекарної камери мають температуру поверхні 118-120°С, а температура внутрішніх шарів становить близько100°С. консистенція виробів ще м´яка і вони легко можуть деформуватись. На потоково-механізованих лініях охолодження печива здійснюють на охолодному транспортері. У перші 3 хв печиво охолоджують без примусової циркуляції повітря, а наступні 3 хв  з примусовою циркуляцією повітря зі швидкістю 3 м / с, потім подають на упаковку.