Физико химические и структурно механические свойства теста. Реферат: Структурно-механические свойства бродящего теста. Хлебопекарные свойства ржаной муки

Структурно-механические, или реологические, свойства пищевых продуктов характеризуют их сопротивляемость воздействию внешней энергии, обусловленную строением и структурой продукта, а также качество пищевых продуктов и учитываются при выборе условий их перевозки и хранения.

К структурно-механическим свойствам относят прочность, твердость, упругость, эластичность, пластичность, вязкость, адгезию, тиксотропию и др.

Прочность - свойство продукта противостоять деформации и механическому разрушению.

Под деформацией понимают изменение формы и размера тела под действием внешних сил. Деформация бывает обратимой и остаточной. При обратимой деформации происходит восстановление первоначальной формы тела после снятия нагрузки. Обратимая деформация может быть упругой, когда происходит моментальное восстановление формы и размера тела, и эластичной, когда на восстановление требуется более или менее продолжительный отрезок времени. Остаточной (пластической) называется деформация, остающаяся после прекращения действия внешних сил.

Пищевые продукты, как правило, характеризуются многокомпонентностью состава; им свойственна как упругая деформация, исчезающая мгновенно, так и эластичная, а также пластическая деформация. Однако у одних преобладают упругие свойства над пластическими, у других - пластические над упругими, а у третьих преобладающими являются эластичные свойства. Если пищевые продукты не способны к остаточным деформациям, то они хрупки, например сахар-рафинад, сушки, сухари и т.д.

Прочность - один из важнейших показателей качества макаронных изделий, сахара-рафинада и других продуктов.

Этот показатель учитывается при переработке зерна на муку, при дроблении винограда (при производстве виноградных вин), при измельчении картофеля (при выработке крахмала) и т.д.

Твердость - способность материала сопротивляться внедрению в него другого более твердого тела. Твердость определяют при оценке качества плодов, овощей, сахара, зерна и других продуктов. Этот показатель играет важную роль при сборе, сортировке, упаковке, транспортировании, хранении и переработке плодов и овощей. Кроме того, твердость может быть объективным показателем степени их зрелости.

Твердость определяют вдавливанием в поверхность продукта твердого наконечника, имеющего форму шарика, конуса или пирамиды. По диаметру образующейся лунки судят о твердости продукта: чем меньше размер лунки, тем тверже продукт. Твердость плодов и овощей определяют по величине нагрузки, которую нужно приложить, чтобы игла или шарик определенных размеров вошли в мякоть плода.

Упругость - способность тел мгновенно восстанавливать свою первоначальную форму или объем после прекращения действия деформирующих сил.

Эластичность - свойство тел постепенно восстанавливать форму или объем в течение некоторого времени.

Показатели упругости и эластичности используют при определении качества теста, клейковины пшеничной муки, свежести мясных, рыбных и других изделий. Они учитываются при изготовлении тары, при определении условий перевоз­ки и хранения пищевых продуктов.

Пластичность - способность тела необратимо деформироваться под действием внешних сил. Свойство сырья изменять свою форму при переработке и сохранять ее в дальнейшем используется при производстве таких пищевых продуктов, как печенье, мармелад, карамель и др.

В результате длительного внешнего воздействия упругая деформация может переходить в пластическую. Этот переход связан с релаксацией - свойством материалов изменять напряжение при постоянной начальной деформации. На релаксации основано изготовление некоторых пищевых продуктов, например колбасных изделий. Из мяса, характеризующегося упругой деформацией, готовят фарш, а из него колбасу, обладающую свойствами пластического материала. Определенные величины релаксации характерны только для продуктов твердожидкой структуры - сыра, творога, фарша и др. Это свойство пищевых продуктов учитывается при перевозке и хранении хлебобулочных изделий, плодов, овощей и др.

Вязкость - способность жидкости оказывать сопротивление перемещению одной ее части относительно другой под действием внешней силы.

Различают вязкость динамическую и кинематическую.

Динамическая вязкость характеризует силу внутреннего трения среды, которую необходимо преодолеть для перемещения единицы поверхности одного слоя относительно другого при градиенте скорости смещения, равном единице. За единицу динамической вязкости принята вязкость такой среды, у которой один слой при действии силы, равной 1 Ньютону на квадратный метр, перемещается со скоростью 1 м/с относительно другого слоя, находящегося на расстоянии 1 м. Измеряется динамическая вязкость в Н-с/м 2 .Кинематической вязкостью называется величина, равная отношению динамической вязкости к плотности среды, и выражается В М 2 /С.

Величина, обратная вязкости, называется текучестью.

На вязкость продуктов влияют температура, давление, влажность или жирность, концентрация сухих веществ и другие факторы. Вязкость пищевых продуктов уменьшается при повышении "влажности, температуры, жирности и возрастает с увеличением концентрации растворов, степени их дисперсности.

Вязкость - свойство, характерное для таких пищевых продуктов, как мед, растительное масло, сиропы, соки, спиртные напитки и др.

Вязкость является показателем качества многих пищевых продуктов и часто характеризует степень их готовности при переработке сырья. Она играет важную роль при производстве многих продуктов, так как активно влияет на технологические процессы - перемешивание, фильтрование, нагревание, экстрагирование и др.

Ползучесть - свойство материала непрерывно деформироваться под воздействием постоянной нагрузки. Это свойство характерно для сыров, мороженого, коровьего масла, мармелада и др. В пищевых продуктах ползучесть проявляется очень быстро, с чем приходится считаться при их обработке и хранении.

Тиксотропия - способность некоторых дисперсных систем самопроизвольно восстанавливать структуру, разрушенную механическим воздействием. Она свойственна дисперсным системам и обнаружена у многих полуфабрикатов и продуктов пищевой промышленности.

Особое место среди структурно-механических свойств занимают поверхностные свойства, к которым относят адгезию, или липкость.

Адгезия характеризует усилие взаимодействия между поверхностями продукта и материала или тары, с которыми он соприкасается. Этот показатель тесно связан с пластичностью, вязкостью пищевых продуктов. Различают два вида адгезии: специфическую (собственно адгезия) и механическую. Первая является результатом сил сцепления между поверхностями материала. Вторая возникает при проникновении адгезива в поры материала и удержании его вследствие механического заклинивания.

Адгезия характерна для таких пищевых продуктов, как сыр, сливочное масло, мясной фарш, некоторые кондитерские изделия и др. Они прилипают к лезвию ножа при разрезании, к зубам при разжевывании.

Излишняя адгезия усложняет технологический процесс, при этом повышаются потери при переработке продукта. Это свойство пищевых продуктов учитывается при выборе способа их переработки, упаковочного материала и условий хранения.

Номер образца	Продолжительность выдержки, ч	Е 10 , Па	η 10 Па с	η/Е, с	П, %	Э, %	К , %	К , %
1 2	0 2 0 2	8,5/6,0 3,5/2,9 12,0/7,6 6,4/3,8	5,9/5,4 1,9/6,2 6,4/5,4 3,2/8,4	69/89 53/220 50/71 50/221	72/67 78/45 77/73 78/45	74/64 82/65 78/67 76/70	59/52 47/50	68/-15 50/-55

Примечание. В числителе приведены данные по небродящему тесту, в знаменателе - по бродящему.

Тесто из пшеничной муки I сорта является менее сложной лабильной структурой, чем тесто из муки II сорта: в нем менее активны процессы гидролиза, меньше содержится сахаров и других соединений, изменяющих во времени упруго-эластичные свойства структуры. По этой причине отличия структуры небродяще- го теста из муки I сорта должны быть наиболее отчетливы.

Как показывают результаты табл. 4.1, непосредственно после замешивания небродящее тесто обоих образцов имело модули сдвига и вязкость, относительные пластичность и эластичность большие, а η/Е меньшее, чем у бродящего теста. После 2-часового брожения вязкость теста и η/Е не уменьшились, как у небродящего теста, а наоборот, увеличились, а пластичность уменьшилась. По указанной причине показатель К имел отрицательную величину, характеризуя не разжижение, а увеличение вязкости структуры.

Результаты сравнения механических свойств небродящего и бродящего пшеничного теста из двух образцов муки II сорта, приведенные в табл. 3.1, в основном полностью подтверждают закономерности, установленные для теста из муки I сорта; они, однако, представляют несомненный интерес потому, что процесс его выдержки продолжался до 24 ч. Известно, что брожение прессованных хлебопекарных дрожжей при их обычной дозировке (около 1 % к муке) заканчивается обычно на отрезке времени 3-4 ч (продолжительность брожения опары). По истечении этого времени тесто пополняют свежей порцией муки и перемешивают, после чего брожение в нем возобновляется. При отсутствии добавок муки и перемешивания спиртовое брожение уступает кислотному. Такое тесто, приобретая излишние количества этилового спирта и кислот, растворяет белки клейковины (разжижает), теряя углекислоту - уменьшает объем, становится более плотным. Из табл. 3.1 видно, что бродящее тесто после 6 ч и особенно после 24 ч брожения по величинам модулей сдвига, вязкости, относительных пластичности и эластичности приближается к этим показателям небродящего теста. Это показывает, что процессы дрожжевого брожения продолжительностью до 6 ч являются основной причиной существенных отличий структуры бродящего теста от его небродящей структуры. Опытами установлено, что образцы бродящего пшеничного теста из муки I и II сортов имеют структуру, обладающую более совершенными свойствами упругости-эластичности (меньшим модулем сдвига), большей вязкостью и формоустойчивостью (η/Е), а также большей стабильностью во времени в сравнении со структурой небродящего теста. Основной причиной этих отличий следует считать процесс спиртового брожения хлебопекарных дрожжей в бродящем тесте, образование в нем газонаполненных пор, вызывающих перманентное увеличение объема, развитие упруго-пластичных деформаций и упрочнение структуры вследствие ориентации полимеров в плоскостях сдвига. Кислотное брожение в нем менее значительно и, как показано ниже, влияет на эти свойства путем изменений процессов набухания и растворения соединений муки.

ЗАВИСИМОСТЬ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БРОДЯЩЕГО ТЕСТА И КАЧЕСТВА ХЛЕБА ОТ ВИДА И СОРТА МУКИ

Качество хлебных изделий - их объемный выход, форма, структура пористости и другие характеристики, определяются сортом муки и соответственно номируются ГОСТами.

Структура бродящего теста является непосредственным материалом, из которого получают хлебные изделия путем его термической обработки в печи. Представляло интерес исследование биохимических и структурно-механических свойств бродящего пшеничного теста в зависимости от сорта муки. Для указанной цели семь образцов мягких краснозерных пшениц размалывали на лабораторной мельнице трехсортным помолом с общим выходом в среднем 78%. Затем мы исследовали газообразующую и газоудерживающую способность муки, структурно-механические характеристики сброженного теста после его расстойки, а также сырых клейковинных белков и их содержание в муке, удельный объем (в см 3 /г) формового, а также HID круглого подового хлеба, выпеченного по ГОСТ 9404-60. Полученные результаты приведены в табл. 4.2. Они показали, что выход сортовой муки даже в условиях лабораторного опытного помола существенно колеблется и тем сильнее, чем выше ее сорт. Таким образом, технология помола зерна должна оказывать влияние на химический состав, следовательно, и на структуру теста. Она является одним из существенных многочисленных факторов, влияющих на качественные показатели муки, теста и хлебных изделий.

Таблица 4.2

Биохимические и структурно-механические характеристики

белков клейковины бродящего теста и хлеба

(средние данные)

Примечание. В числителе данные по белкам, в знаменателе – по тесту.

Технологические свойства зерна и муки каждого сорта характеризует прежде всего их газообразующая способность. Это свойство характеризует способность зерна и муки превращать химическую энергию окисления углеводов в тепловую и механическую энергию движения бродящего теста, преодолевающу инерцию его массы. Определение газообразующей способности муки сопровождается учетом количества выделенной С0 2 . Ее количество, задержанное тестом, определяет его. газоудерживание по приросту объема. Этот физико-химический показатель характеризует своим обратным значением газопроницаемость теста по углекислому газу. Последняя зависит от структуры и величины основных упруго-пластичных (Е, η, η/Е) характеристик теста. Опыты показали, что газообразующая способность муки значительно увеличивалась от высшего к первому и второму сортам, тогда как объемный выход хлеба, наоборот, понижался.

Газоудерживающая способность теста находится в прямой зависимости от газообразующей способности; несмотря на это, она в абсолютном и относительном (в % к газообразованию) значениях не увеличивалась, но заметно и закономерно понижалась с понижением сорта муки. Между абсолютным значением удержанного тестом СО и объемными характеристиками хлеба (объемным Выходом, удельным объемом) имеется тесная прямая зависимость. Изложенное позволяет сделать вывод, что данные характеристики качества хлеба определяются в основном не биохимическими, а физико-химическим (газопроницаемостью) и механическими свойствами (η, Е и η/Е ) теста. Последние зависят в основном от соответствующих свойств сырых клейковинных белков и их содержания в тесте.

Опыты показали, что содержание сырых белков клейковины закономерно увеличивалось с понижением силы зерна и влагоем-кости (вязкости) муки и ее сорта. Структура белков муки высшего сорта имела более значительные величины модуля сдвига, а в среднем - и вязкости, чем структура белков муки I сорта. Это свидетельствует о их большей статистической молекулярной массе. Белки муки I сорта имели величину модуля сдвига и вязкость меньшие, чем эти характеристики белков муки II сорта, но превышали их по величине η/Е . Это характеризует их большую эластичность и формоустойчивость.

Газоудерживающая способность теста и объемный выход хлебных изделий прямо зависят от продолжительности периода релаксации напряжений клейковинных белков и теста, или η/Е. Отношение вязкости к модулю клейковинных белков муки II сорта было значительно меньшим, чем у белков муки высшего и I сортов.

Газоудерживающая способность теста из сортовой пшеничной муки зависела от соответствующих величин его модуля сдвига и вязкости. Эти характеристики с понижением сорта муки уменьшались аналогично способности газоудерживания.

Установлено, что бродящее тесто из муки высшего сорта влажностью 44% подобно сырым клейковинным белкам этой муки имело наиболее значительные величины модулей сдвига, вязкости и отношения вязкости к модулю, наименьшую относительную пластичность. Из этого теста были получены хлебные изделия наиболее высокой пористости, удельного объема формового, а также отношения высоты к диаметру подового хлеба. Таким образом, несмотря на значительную вязкость наименьшее газообразование благодаря высокому η/Е из этой муки получено тесто и хлеб высокого объемного выхода. Высокие величины вязкости и η/Е способствовали получению подового хлеба с наиболее высоким Н/Д .

Тесто из муки I сорта влажностью 44% по величинам газоудерживания, механическим характеристикам и качеству хлеба незначительно уступало качеству теста из муки высшего сорта, оно имело пониженные на 14-15% вязкость, η/Е теста, Н/Д . Это свидетельствует о том, что снижение вязкости теста из муки I сорта способствовало как развитию удельного объема формового, так и увеличению расплываемости подового хлеба.

Тесто из муки II сорта имело более высокую влажность (45%). Несмотря на наибольшее газообразование, оно значительно уступало тесту высшего и I сортов муки по величинам газоудерживания, вязкости. Отношение вязкости к модулю у этого теста, как и у клейковинных белков, было меньшим, а относительная пластичность более высокой, чем у теста из муки высшего и I сортов. Качество полученных хлебных изделий было гораздо ниже качества изделий из муки высшего и I сортов.

В целях уточнения влияния структурно-механических характеристик бродящего теста на физические свойства хлебных изделий мы дифференцировали результаты опытов на две группы. Первая группа образцов каждого сорта имела в среднем более высокие, чем среднеарифметические, модули сдвига и вязкость, вторая группа -более низкие. Учтены также характеристики газоудерживания теста и упруго-пластичных свойств сырых клейковинных белков (табл. 4.3).

Таблица 4.3

Усредненные характеристики теста повышенной и пониженной вязкости

Из табл. 4.3 видно, что удельный объем хлеба из муки высшего сорта не зависит от величины газоудерживающей способности теста, которая для обеих групп образцов оказалась практически одинаковой. Удельный объем хлеба из муки I и II сортов находился в зависимости от несколько более высокой величины газоудерживающей способности теста второй группы образцов. Количество сырой клейковины по обеим группам образцов для всех сортов муки оказалось примерно одинаковым и не могло влиять на показатели качества хлеба.

Вязкость теста из муки высшего сорта обеих групп образцов оказалась в обратной зависимости, а отношение вязкости к модулю- в прямой зависимости от соответствующих показателей их сырых клейковинных белков, у теста из муки I и II сортов обеих групп образцов - наоборот.

Использование растительных добавок оказывало существенное влияние на структурно-механические свойства теста по фаринографу (табл. 14-15). Так водопоглощение повышалось в вариантах с использованием 3-5 % МКЦ на 0,8-1,5 см3, жмыха тыквенных семян - на 2,4-4,0 см3, жмыха кунжутных семян - на 0,6-2,3 см3, а при добавлении 30 % смеси «Дары природы» - на 1,1 см3. Увеличение водопоглотительной способности при добавлении микрокристаллической целлюлозы можно объяснить ее капиллярной структурой и, как следствие, повышенной способностью к адсорбированию воды с образованием коллоидных систем. В случае внесения тыквенного, кунжутного жмыха повышение водопоглощения связано с высоким содержанием белка, обладающего гидрофильными свойствами. Это свидетельствует о необходимости увеличения количества добавляемой при замесе теста воды в случае использования в практике хлебопечения изученных растительных добавок.

Таблица 14

Реологические свойства теста из смесей пшеничной муки с растительными добавками (2011-2012 гг)

	Водо-поглощение,	образования теста,	Устойчивость теста,	разжижения, ЕФ	Показатель качества, мм
2 % МКЦ, 5 % КЖ, 7 % ТЖ
2% МКЦ, 10 % КЖ, 3,5 % ТЖ
3 % МКЦ, 15 % КЖ, 10 % ТЖ

*МПВС - мука пшеничная высшего сорта

**МКЦ - микрокристаллическая целлюлоза

***КЖ - кедровый жмых

****ТЖ - тыквенный жмых

Таблица 15

Реологические свойства теста из смесей пшеничной муки с растительными добавками (2013 г)

	Водопоглощение,	Время образования теста, мин	Устойчивость теста,	Степень разжижения, ЕФ	Показатель качества, мм	Валориметрическая оценка, Е. Вал.
15 % смеси «Дары природы»
30 % смеси «Дары природы»

*ЖК - жмых кунжутный

Водопоглощение понижалось в вариантах с совместным использованием 2 % МКЦ, 5 % жмыха кедровых семян, 7 % жмыха тыквенных семян; 2 % МКЦ, 10 % жмыха кедровых семян, 3,5% жмыха тыквенных семян; 3 % МКЦ, 15 % жмыха кедровых семян, 10 % жмыха тыквенных семян на 2,8; 3,5; 2,2 см3. Это можно объяснить конкурентным взаимодействием белков, обладающих гидрофильными свойствами, и жиров, обладающих гидрофобными свойствами. Следовательно, необходимо уменьшение количества добавляемой при замесе теста воды в случае использования в практике хлебопечения изученных растительных добавок.

В случае внесения 10-15 % жмыха кедровых семян, 7-21 % жмыха тыквенных семян, 5-15 % жмыха кунжутных семян, совместного добавления растительных добавок увеличивалось время образования теста на 1,3-1,8; 3,0-13,0; 2,7-3,5; 3,3-4,8 мин соответственно, а при использовании 30 % смеси «Дары природы» - на 2,2 мин по сравнению с контролем (рис. 5-6).

Рис. 5

В вариантах с использованием 15 % жмыха ядра кедрового ореха, 7-21 % жмыха тыквенных семян, 5-15 % жмыха кунжутных семян, совместным добавлением растительных добавок, а также 15-30 % смеси «Дары природы» от массы пшеничной муки отмечалось увеличение устойчивости теста на 0,9; 0,8-5,0; 2,5-3,8; 1,0-4,3 и 1,8-4,7 мин соответственно. Таким образом, значение устойчивости теста возрастало по мере увеличения массовой доли вносимых компонентов. Это объясняется повышением в муке содержания белка как основного поглощающего влагу компонента и формирующего твердую фазу теста.

Рис. 6

Отмеченное увеличение времени образования и устойчивости теста (свидетельствуют о повышении его сопротивляемости при механизированном замесе. Это позволяет рекомендовать увеличение продолжительности замеса в вариантах с использованием указанных количеств жмыхов кедровых, тыквенных и кунжутных семян, а также смеси «Дары природы».

Существенное улучшение реологических свойств теста наблюдалось при использовании кедрового, тыквенного, кунжутного жмыха, а также смеси «Дары природы» в изученных количествах и по показателю качества. Данный показатель значительно увеличивался в названных вариантах, его значения колебались по вариантам в широком диапазоне 80,0-270,0 ЕФ и 105,0-115,0 ЕФ.

Важный показатель при расшифровке фаринограммы - это степень разжижения теста. Значения данного показателя колебались от 25,0 до 135,0 ЕФ и от 80,0 до 115,0 ЕФ. В контрольных образцах степень разжижения составила 45,0 ЕФ (табл. 14), что соответствует хорошему улучшителю и 80 ЕФ (табл. 15), что соответствует пшеницам, наиболее ценным по качеству. Добавление 10-15 % кедрового, 5-15 % кунжутного жмыха, 15 % смеси «Дары природы» вызвало повышение степени разжижения в 1,4-1,8; 1,25-1,4; 1,4 раз соответственно. При совместном внесении растительных добавок (МКЦ, жмыха кедровых и тыквенных семян) в изученных количествах, данный показатель увеличился в 1,9-3,0 раз.

Обобщающий показатель определения реологических свойств теста на фаринографе - это валориметрическая оценка (или площадь фаринограммы). Валориметрическая оценка заметно повышалась во всех вариантах с использованием жмыха тыквенных семян (на 8,0-35,0 Е.Вал.), жмыха кунжутных семян (на 7,5-13,5 Е.Вал.), при совместном добавлении 2 % МКЦ, 5 % жмыха кедровых семян, 7 % жмыха тыквенных семян, а также при использовании 15-30 % смеси «Дары природы» (на 8,0; 5,5 и 11,0 Е.Вал. соответственно).

Результаты определения структурно-механических свойств теста по фаринографу представлены на рис. 7-9, в приложениях 4-7, 16-25.

Рис. 7 Фаринограммы, характеризующие реологические свойства теста, полученного из смесей муки пшеничной высшего сорта (МПВС) с микрокристаллической целлюлозой (МКЦ), кедровым жмыхом (КЖ), тыквенным жмыхом (ТЖ): 1 - МПВС (контроль); 2 - МПВС + 1 % МКЦ; 3 - МПВС + 3 % МКЦ; 4 - МПВС + 5 % МКЦ; 5 - МПВС + 5 % КЖ; 6 - МПВС + 10 % КЖ; 7 - МПВС + 15 % КЖ; 8 - МПВС + 7 % ТЖ

Рис. 8 Фаринограммы, характеризующие реологические свойства теста, полученного из смесей муки пшеничной высшего сорта (МПВС) с кедровым жмыхом (КЖ), тыквенным жмыхом (ТЖ), микрокристаллической целлюлозой (МКЦ): 1 - МПВС (контроль); 9 - МПВС + 14 % ТЖ; 10 - МПВС + 21 % ТЖ; 11 - МПВС + 2 % МКЦ, 5 % КЖ, 7 % ТЖ; 12 - МПВС + 2 % МКЦ, 10 % КЖ, 3,5 % ТЖ; 13 - МПВС + 3 % МКЦ, 15 % КЖ, 10 % ТЖ

Рис. 9 Фаринограммы, характеризующие реологические свойства теста, полученного из смесей муки пшеничной высшего сорта с жмыхом кунжутным (ЖК): 14 -МПВС (контроль); 15 - МПВС + 5 % ЖК; 16 - МПВС + 10 % ЖК; 17 - МПВС + 15 % ЖК; 18 - МПВС + 15 % смеси «Дары природы»; 19 - МПВС + 30 % смеси «Дары природы»

Результаты определения реологических свойств теста по альвеографу представлены в табл. 16 и на рис. 10.

Таблица 16

Реологические свойства теста по альвеографу (2013 г)

Согласно данным, представленным в табл. 15, использование 15-30% смеси «Дары природы» приводило как к снижению показателя максимального избыточного давления (Р) на 11-38 мм. водн. ст., так и растяжимости (среднее значение абсциссы при разрыве L) на 14-38 мм. Отмечалось и изменение показателя деформации теста. При добавлении 30 % смеси данный показатель уменьшился на 164*10-4 J. Показатель формы кривой в варианте с добавлением 30% смеси свидетельствует о заметном ухудшении реологических свойств по альвеографу. Его значение повысилось до 4,52.

Рис. 10

1) МПВС; 2) МПВС + 15 % смеси «Дары природы»; 3) МПВС + 30 % смеси «Дары природы»

1

Обосновано количество введения соевой муки в рецептуру песочного теста. Применение соевой муки повышает пригодность теста к машинной обработке, в частности к точному дозированию штучных изделий. Присутствие жира в соевой муке имеет большое значение для текстуры и мягкости песочных изделий, а белки способствуют вовлечению воздуха и образованию мелкой пористости теста. На основании органолептических показателей песочных кексов с различным содержанием соевой муки выявлен наилучший образец, содержащий 5 % вносимой добавки от общего количества пшеничной муки, идущей по рецептуре. Показано влияние количества вносимой в рецептуру соевой муки на реологические свойства песочного теста. Введение 5 %-го количества соевой муки незначительно увеличивает жесткость песочного теста, что положительно влияет на формоустойчивость песочных кексов с фруктово-ягодными начинками и не ухудшает органолептические показатели готовых изделий.

мука соевая

тесто песочное

органолептическая оценка

реология

1. Корячкин В.П., Корячкина С.Я., Румянцева В.В. Разработка технологий производства мучных кондитерских изделий из песочного теста на ржаной муке с учетом реологических свойств полуфабрикатов // Успехи современного естествознания. – 2006. – № 7 – С. 68–74.

2. Кузнецова Л.С., Сиданова М.Б. Технология приготовления мучных кондитерских изделий. – М.: Мастерство. 2002. – 320 с.

3. Перетятко Т.И. Мучные кондитерские изделия. – Ростов-н/Д.: Феникс, 2005. – 384 с.

Изделия из песочного теста относятся к наиболее распространенным видам мучной кондитерской продукции, удельный вес рецептур которых составляет порядка 17 % .

Однако количество рецептур производимых полуфабрикатов, на которых базируется все многообразие ассортимента изделий из песочного теста, согласно действующей нормативно-технической документации ограниченно и может удовлетворить только потребителей с консервативными вкусами, без учета физиологических особенностей, национальных традиций населения, а также региональных условий производства.

С целью совершенствования ассортимента и разработки новых рецептур мучных кондитерских изделий из песочного теста, а также приданию им дополнительных вкусовых характеристик проведено изучение влияния соевой муки на реологические свойства песочных кексов с фруктово-ягодной начинкой.

Химический состав соевой муки считается главной отличительной особенностью продукта. В ее состав входит большое количество белков, а также витаминов группы А, В и Е. Кроме того, соевая мука обогащена калием, фосфором, а также магнием и кальцием. Поэтому соевую муку используют в пищевой промышленности как витаминную пищевую добавку природного происхождения. Мука соевая обладает повышенной эмульгирующей способностью, что позволяет готовить термически стабильные эмульсии и применять соевую муку как функциональную добавку в кондитерской и хлебопекарной промышленности для снижения рецептурных норм закладки сухого молока, яиц, животных жиров, для длительного сохранения свежести готовых изделий, а также улучшения их цвета. Применение такой муки повышает пригодность теста к машинной обработке, в частности к точному дозированию штучных изделий. Присутствие жира в соевой муке имеет большое значение для текстуры и мягкости песочных изделий, а белки способствуют вовлечению воздуха и образованию мелкой пористости. Это объясняет технологичность использования соевой муки в песочном тесте .

Цель исследования

Целью данного исследования является улучшение структурных свойств песочного теста и обогащение песочных изделий белком, пищевыми волокнами, витаминами и минералами, которые содержаться в соевой муке.

Предметом исследования стали песочные кексы с фруктово-ягодной начинкой с заменой части пшеничной муки на полуобезжиренную дезодорированную соевую муку. Кексы представляют собой закрытую корзиночку, внутри которой находится фруктово-ягодная начинка.

Результаты исследования и их обсуждение

Для песочного теста используют муку с пониженным содержанием клейковины, чтобы выпеченные изделия были более пористые и рассыпчатые. Для данной категории кексов нужна незначительная жесткость песочной корзиночке и крышке, чтобы фруктовая начинка не вытекала при выпечке и при хранении изделия лучше сохраняли форму.

В связи с тем, что завышенное содержание соевой муки в песочном тесте сказывается отрицательно на органолептические показатели песочных изделий, была предпринята попытка добавления в песочное тесто соевой муки в количестве 5, 8, 12 % от общего содержания пшеничной муки с целью улучшения пластично-вязких свойств песочного теста для данной категории кексов.

В результате органолептической оценки модельных образцов было выявлено, что наилучшие органолептические показатели имели изделия, содержащие 5 % соевой муки. Выпеченные изделия имели отлично пропеченную, тонкостенную структуру с хорошей хрупкостью, с равномерной пористостью, равномерный золотистый цвет, очень приятный, ясно выраженный вкус. Песочная корзиночка обладала лучшей формоустойчивостью в сравнении с классическим образцом.

Песочные кексы с содержанием 8 % соевой муки также имели тонкостенную структуру, с равномерной пористостью, правильную форму, равномерный цвет, но невыраженный вкус.

Песочные кексы с содержанием 12 % соевой муки имели несколько утолщенную структуру, без хрупкости, вкус был недостаточно выраженный, форма и цвет изделия соответствовали нормам.

На основании органолептических показателей песочных кексов с различным содержанием соевой муки можно сделать вывод о том, что наилучшими характеристиками обладают образцы с 5 % заменой пшеничной муки на соевую муку. Об этом свидетельствуют и изученные структурно-механические свойства песочного теста.

Соевая мука не содержит глютен, однако в ней находится повышенное содержание белка, крахмала и пищевых волокон. Именно эти вещества придают песочному тесту упругость и эластичность, так как они связывают влагу, придавая готовым изделиям менее рассыпчатую структуру, что является важным показателем для придания правильной текстуры и формоустойчивости песочных корзиночек.

Для проведения экспериментов по определению реологических свойств песочного теста с добавлением соевой муки был использован лабораторный анализатор текстуры CT3 Brookfield. Он позволяет проводить фундаментальные тесты для исследования реологических свойств твердых веществ, к которым относится песочное тесто.

На графиках (рис. 1-4) наглядно показано влияние количества вносимой в рецептуру соевой муки на реологические свойства песочного теста.

Из рис. 1 и 2 видно, что у образца с 5 % добавлением соевой муки значение модуля упругости и модуля эластичности выше в 1,5 раза в сравнении с классическим образцом. Но подобное увеличение является положительным для данной категории песочных кексов, так как соевая мука в незначительном количестве придает дополнительную прочность песочной корзиночке кекса и увеличивает ее эластичность. В результате чего, начинка лучше удерживается внутри кексов.

Рис. 1. Величина модуля упругости и модуля эластичности песочного теста по классической технологии

Рис. 2. Величина модуля упругости и модуля эластичности песочного теста с 5 % заменой пшеничной муки на соевую муку

Из рис. 3 и 4 видно, что модуль упругости и модуль эластичности песочного полуфабриката после добавления 8 % и 12 % соевой муки увеличивается в 3,5-4 раза. Тесто становиться очень жестким и неэластичным. Оно трудно поддается дальнейшим технологическим операциям, в том числе формованию корзиночек кексов. Это также отрицательно влияет на органолептические показатели выпеченных изделий.

Рис. 3. Величина модуля упругости и модуля эластичности песочного теста с 8 % заменой пшеничной муки на соевую муку

Рис. 4. Величина модуля упругости и модуля эластичности песочного теста с 12 % заменой пшеничной муки на соевую муку

Заключение

На основании влияния различного количества добавляемой соевой муки на реологические свойства песочного теста было доказано, что оптимальным количеством замены пшеничной муки на соевую является 5 % замена. Данное количество соевой муки наилучшим образом влияет на структуру песочного теста, делая его более эластичным, а так же придает готовым выпеченным кексам необходимую формоустойчивость, влияющую на качество и их внешний вид.

Библиографическая ссылка

Кузнецова А.А., Чеснокова Н.Ю., Левочкина Л.В., Голубева Ю.И. ВЛИЯНИЕ СОЕВОЙ МУКИ НА СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЕСОЧНОГО ТЕСТА // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 12-7. – С. 1174-1177;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=8109 (дата обращения: 17.09.2019). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БРОДЯЩЕГО ТЕСТА

Небродящее мучное тесто следует считать материалом, при­званным оценивать технологические свойства зерна и муки. Бро­дящее тесто для указанной цели менее пригодно, так как содер­жит дрожжи, закваски, газообразные вещества, преимуществен­но углекислоту, органические кислоты, образующиеся при бро­жении. Оно является структурным аналогом и предшественни­ком структуры хлебного мякиша, незафиксированной термиче­ской обработкой. Количество образующейся в единице объема теста углекислоты зависит от содержания и распределения в нем дрожжевых клеток, энергии их брожения, определяемой массой дрожжей, условиями их жизнедеятельности. Величина пузырьков углекислоты и их количество в объеме определяются газопроницаемостью теста (по С0 2), зависящей от его структур­но-механических свойств.

Газообразные вещества, как известно, существенно отличают­ся от твердых тел и жидкостей меньшей плотностью, большей сжимаемостью, а также зависимостью коэффициента их объем­ного расширения от температуры. Их наличие в структуре теста увеличивает объем, понижает его плотность, усложняет структу­ру. Упруго-пластичные деформации бродящего теста протекают в стенках пор его структурированной массы. Для того чтобы рас­смотреть влияние газообразной фазы на механические свойства бродящего теста, рассмотрим схему его структуры, приведенной на рис. 21. В ней палочками с круглым концом схематически по­казаны ПАВ, белки, липоиды и др. Их закругленная часть пред­ставляет полярную, а прямой «хвост» - неполярную группу ато­мов в молекуле.

Наиболее вероятными центрами образования первичных пу­зырьков С0 2 в бродящем тесте являются точки сцепления непо­лярных групп молекул ПАВ, связанных наиболее слабыми си­лами дисперсионных взаимодействий. Образующиеся в тесте при его брожении газообразные продукты (СО 2 и др.) растворяются в свободной воде, адсорбируются на поверхностях молекул гид­рофильных полимеров. Их избыток образует пузырьки газа в бродящем тесте. Стенки пузырьков образуют поверхностно- активные вещества. Увеличение количества газообразных про­дуктов вызывает соответствующее увеличение числа и объема газовых пузырьков, уменьшение толщины их стенок, а также прорыв стенок, диффузию и утечку газа с поверхности теста.

Этот сложный процесс образования структуры бродящего те­ста, естественно, сопровождается увеличением объема его массы и деформациями сдвига. Накопление множества пузырьков га­зообразных продуктов приводит к образованию пенообразной структуры бродящего теста, имеющей двойные стенки, образо­ванные поверхностно-активными веществами. Они заполнены массой гидратированных гидрофильных веществ теста, связан­ных с полярными группами ПАВ стенок пузырьков вторичными химическими связями. Тесто обладает значительной вязкостью и упруго-эластичными свойствами, обеспечивающими его пенооб­разной структуре достаточную прочность и долговечность, опре­деленную способность течения и удерживания газообразных ве­ществ (воздуха, пара, углекислоты).

Упруго-пластичные деформации сдвига такой структуры в результате перманентного увеличения объема газовых пузырьков и теста приводят к уменьшению толщины стенок, их разрыву и слиянию (коалесценции) отдельных пузьцрьков с уменьшением общего объема.

Развитие упруго-пластичных деформаций сдвига в массе на­чинающего быстро бродить теста, понижающего свою плотность, происходит при соответствующих пониженных напряжениях, по­этому начальные модули упругости-эластичности сдвига и вяз­кость такого теста должна быть не выше, чем у небродящего те­ста. Однако в процессе его брожения и увеличения объема де­формации сферических стенок его газовых пор должны сопро­вождаться ориентацией белков и других полимеров в направлении сдвига и течения, образованием дополнительных межмолекулярных связей между ними и увеличением вязкости теста. Понижение плотности бродящего теста при брожении по­зволяет белкам полнее реализовать эластичные свойства - пони­зить модуль упругости-эластичности сдвига. При увеличенной вязкости, сниженном модуле бродящее тесто должно иметь значительно большее отношение этих характеристик, иметь бо­лее твердообразную систему, чем небродящее.

Благодаря перманентному образованию углекислоты и уве­личению таким путем объема бродящее тесто в отличие от не- бродящего является двояко напряженной системой. Силы грави­тации его массы при брожении уступают, равны или больше энергии химических реакций образования С0 2 , создающей силы, развивающие и движущие газовые пузырьки вверх по закону Стокса (движения сферических тел в вязкой среде). Количество и размеры пузырьков газа в тесте определяются энергией и ско­ростью брожения дрожжей, структурно-механическими свой­ствами теста, его газопроницаемостью.

Величина образующегося при брожении пузырька углекисло­го газа в каждый данный момент будет зависеть от равновесия его растягивающих сил

Р=π rp (4.1)

и сжимающих

P =2π rσ (4.2)

где π, r , р , σ - соответственно отношение окружности к диаметру (3, 14), ра­диус пузырька, избыточное давление и поверхностное натяже­ние.

Из условий равенства уравнений (4.1) и (4.2) следует, что

P =2 σ / r (4.3)

Уравнение (4.3) показывает, что в начальный момент образо­вания газового пузырька, когда его размеры, определяемые ра­диусом, весьма малы, величина избыточного давления должна быть значительна. С увеличением радиуса пузырьков оно сни­жается. Соседство пузырьков газа различного радиуса должно сопровождаться диффузией СО 2 через стенки в направлении от большего к меньшему давлению и выравниванием его. При нали­чии определенного избыточного давления и среднего размера газовых пузырьков нетрудно подсчитать, зная вязкость теста, скорость их подъема по упомянутому закону Стокса.

Согласно этому закону сила, поднимающая пузырьки газа,

P =4/3π rg ( ρ - ρ ) (4.4)

преодолевает силу их трения

P =6 πrηυ (4.5)

где g-константа гравитации;

и ρ - плотности газа и теста;

η-эффективная структурная вязкость теста;

υ- скорость вертикального движения пузырьков газа в тесте

возникающую в массе теста при движении в нем сферического тела (пузырька газа).

Из равенства уравнения (4.4) и (4.5) легко определяется ве­личина скорости

V =2 gr ( ρ - ρ )/9 η (4 .6)

Данное уравнение имеет большое практическое значение, по­зволяя установить зависимость скорости увеличения объема бро­дящего теста от его плотности и вязкости, размера отдельных пор, определяемого также энергией брожения микроорганизмов. Подсчитанная по уравнению скорость увеличения объема пше­ничного теста из муки I сорта плотностью 1,2 со средним радиу­сом пор 1 мм и вязкостью порядка 1

10 4 Пас составляет около 10 мм/мин. Практические наблюдения показывают, что такое те­сто имеет среднюю скорость подъема от 2 до 7 мм/мин. Наиболь­шая скорость наблюдается в первые часы брожения.

При наличии в тесте соседних пор, имеющих различные раз­меры и давление газа, происходят разрыв их стенок и слияние пор (коалесценция); это явление также зависит от скорости бро­жения и механических свойств теста; по-видимому, большинство пор теста и хлебного мякиша являются незамкнутыми, открыты­ми. Вследствие явлений диффузии С0 2 через стенки пор и их разрыва избыточным давлением бродящее тесто теряет углекис­лоту своей поверхностью: принимая затрату сухих веществ (са­хара) на брожение теста, равным в среднем 3% массы муки, при спиртовом брожении на 1 кг муки (или 1,5 кг хлеба) выделяет­ся около 15 г, или примерно 7,5 л С0 2 . Это количество при атмосферном давлении в несколько раз превышает объем газо­образных продуктов в указанном объеме хлеба и характеризует их потери при брожении теста.

В бродящем тесте образуются также многие другие органи­ческие кислоты и спирты, способные изменять растворимость соединений зерна. Таким образом, все изложенное выше пока­зывает, что структура бродящего теста является более сложной, чем у небродящего. Оно должно отличаться от последнего мень­шими: плотностью, модулем упругости-эластичности, большей вязкостью и η/Е (большей способностью сохранения формы), перманентным увеличением объема и кислотности при брожении.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+