Экспрессная методика созревания муки

В процессе созревания в муке изменяются количество и качество клейковины, благодаря этому процессу она приобретает высокие качественные показатели, что позволяет получать более качественные хлебобулочные изделия [1, 2].

Клейковина является показателем качества и хлебопекарных достоинств не только пшеничной муки, но и зерна пшеницы [3, 4]. Контроль количества и качества клейковины осуществляют как при производстве пшеничной муки, так и при производстве хлебобулочных изделий, при этом важное значение имеет оперативность получения информации.

Известен прибор Glutomatic 2200 фирмы Petren для определения количества клейковины. Он внесен в Международные Стандарты ААСС-38-12, ICC-155, ICC-158, но прибор

является дорогостоящим и не всегда возможным для применения [5]. Стандартные методы определения количества и качества клейковины по ГОСТ 27839-2013 [15], ISO 21415-1:2015 [17], ISO 21415-2:2015 [18] являются трудоемкими, длительными по времени и, требующими расхода значительного количества питьевой воды [6].

Современные производства ежедневно изготавливают десятки и сотни тонн муки, поэтому созревание муки в течение 3–4 недель – это довольно дорого. Для ускорения процесса созревания муку окисляют химическими пищевыми добавками, но они способствуют разрушению каротиноидных пигментов, которые, в свою очередь, придают муке кремовый цвет и участвуют в формировании вкусовых и ароматических веществ [7].

Материалы и методы исследования

Для определения количества клейковины в муке использовался электрофизический метод, основанный на свойстве клейковины связывать содержащуюся в муке влагу, и на переводе данной влаги в свободное состояние с помощью нагрева. Метод приведен в патенте № 2526187 Российской Федерации от 20.08.2014 [8, 20].

Значения электрической емкости муки определялись на экспериментальной установке, приведенной на рисунке 1.

Рисунок 1. Экспериментальная установка: 1 – измеритель влажности ЭЛВИЗ-2, 2 – термошкаф SNОL58/350 с емкостным датчиком, 3 – измеритель емкости ЕТ-20

Figure 1. Experimental setup: 1 – moisture meter, ALVIS 2, 2 – oven SNOL 58/350 with a capacitive sensor, a 3 – capacitance meter 20 am ET

В емкостной измерительный преобразователь помещались пробы муки с определенным содержанием клейковины, мука нагревалась до температуры 70 ± 5 °С. Значения электрической емкости измерялись через каждые 10 °С на интервале 30–70 °С.

Для определения зависимости времени стабилизации электрической емкости пшеничной муки от количества клейковины использовали подготовленные пробы муки пшеничной хлебопекарной высшего сорта с содержанием клейковины 23, 27,6, 29,3, 30,5 и 32%. Для того, чтобы добиться повышенной влажности проб муки, их увлажняли путем помещения в эксикатор с водой, где она набирала влагу в процессе сорбции, таким образом достигалась влажность 13 и 15%.

Гигротермически увлажненные образцы пшеничной муки после стандартного анализа определения влаги помещались в герметично закрытый термошкаф с емкостным датчиком и при комнатной температуре отмечалась величина электрической емкости пробы пшеничной хлебопекарной муки, эксперимент проводился в течение 14 суток.

Для определения количества клейковины в муке емкостным методом были построены графики зависимости электрической емкости муки от температуры. Чем больше содержание клейковины в муке, тем больше электрическая емкость, так как белки клейковины удерживают связанную влагу [9–12]. Перевод связанной белками клейковины влаги в свободное состояние путем нагрева проб муки обусловливает изменение емкости муки, таким образом, электрическая емкость муки зависит от содержания клейковины в муке (рисунок 2).

Рисунок 2. Зависимость емкости пробы муки от температуры, где содержание клейковины в муке: 1 – 32,0%, 2 – 30,5%, 3 – 29,3%, 4 – 27,6%, 5 – 23,0% Figure 2. Dependence of the sample capacity of flour on the temperature where the gluten content in the flour: 1 – 32,0%, 2 – 30,5%, 3 – 29,3%, 4 – 27,6%, 5 – 23,0%

Известно, что в лабораторных и производственных условиях довольно трудно получить образцы пшеничной хлебопекарноймуки, соответствующие ГОСТ 52189-2003 [16] с различным содержанием клейковины, и с влажностью, например, 13 и 15% для каждого значения содержания клейковины в диапазоне 23,0–32,0%, поэтому для обеспечения экспериментальных исследований для определения времени созревания муки было принято решение исследовать влияние нескольких факторов на величину электрической емкости муки: содержания клейковины и влажности измеряемой пробы муки.

Процесс проводили в течение четырнадцати суток, за это время было установлено уменьшение электрической емкости муки во всех образцах муки с двумя значениями влаж-ностей и с разным содержанием клейковины (10 образцов муки). Измерение емкости пробы проводились через каждые сутки до момента, когда устанавливалось постоянное во времени значение емкости муки, после чего проба пшеничной муки извлекалась из емкостного конденсатора.

Результаты и обсуждение

Результаты исследований муки, приведенные на рисунке 3 подтвердили следующее. Время стабилизации увлажненных проб завершилось в течении 6–13 суток, в зависимости от содержания клейковины в пробе пшеничной хлебопекарной муки. У образцов муки с низким содержанием клейковины и влажности значение электрической емкости стабилизируется начиная с 6-x суток, а для образцов муки с высоким содержанием клейковины и влажностью стабилизация емкости муки наступает с 12–14 суток и в продолжении всего эксперимента остается практически неизменным.

Наблюдаемая постепенная стабилизация электрической емкости пробы после ее увлажнения объясняется тем, что поглощенная образцом влага требует некоторого времени для ее окончательной связи со скелетом муки [13, 14].

Рисунок 3. График зависимости электрической емкости муки от времени при влажности 13,0% и 15%, где количество клейковины в муке (1 –32%, 2–30,5%, 3 –29,3%, 4 –27,6%, 5 –23,0%)

Figure 3. Graph of dependence of electric capacity of flour on time at a humidity of 13,0% and 15%, where the amount of gluten in the flour (1 – 32%, 2 – 30,5%, 3 – 29,3%, 4 – 27,6%, 5 – 23,0%)

Рисунок 4. Зависимость времени стабилизации емкости пробы высшего сорта муки пшеничной от количества клейковины при влажности муки 15% (1) и 13% (2)

Figure 4. Dependence of time of stabilization of capacity of sample of the premium grade of wheat flour on quantity of gluten at humidity of flour of 15% (1) and 13% (2)

В результате проведения экспериментов были построены графики зависимостей времени стабилизации электрической емкости от количества клейковины пробы пшеничной муки высшего сорта при влажности муки 15% и 13%, представленные на рисунке 4. Анализ проведенных исследований показал незначительное (в пределах погрешности) влияние влаги во всем диапазоне содержания клейковины в муке пшеничной хлебопекарной.

Выводы

Были получены математические зависимости времени стабилизации электрической емкости пшеничной муки от количества клейковины, которая коррелирует со временем созреванием муки. Внедрение данного электрофизического метода открывает перспективы в области экспрессного контроля определения созревания муки, которые могут быть применимы на элеваторах и на мукомольных предприятиях России.