Конструктивные и технологические приемы интенсификации замеса теста и повышения качества хлеба

Замес теста оказывает большое влияние на протекание последующих технологических операций при производстве хлебобулочных изделий и качество продукции. При механическом воздействии на тесто при замесе изменяются его реологические свойства, происходят глубокие преобразования белковых веществ и изменения свойств крахмала, ускоряющие процесс созревания теста и способствующие улучшению показателей качества хлеба по удельному объему, структуре пористости и сжимаемости мякиша [1, 2].

По окончании замеса образуется однородная упругопластическая капиллярно-пористая масса, содержащая муку, воду, дрожжи и прочие компоненты; в ней активно протекают физические, коллоидные, микробиологические и ферментативные процессы. На стадии замеса формируются реологические свойства теста, от которых в значительной степени зависит интенсивность процесса брожения, поведение теста при разделке [3].

Замес пшеничного теста отличается от ржаного и является более сложным. В пшеничной муке содержится 7–26% белковых веществ, которые в основном определяют физические и хлебопекарные свойства теста, а также качество выпеченного хлеба. В пшеничном тесте образуется губчатый, упругий клейковинный каркас, тесто становится эластичным и упругим. Для ржаного теста характерны высокая вязкость, пластичность, слабые упругость и растяжимость. Наибольшее влияние механическая проработка при замесе оказывает на качество пшеничного теста [1, 3].

При классическом проведении замеса можно выделить три характерные стадии: 1 – механическое смешивание и аэрация, в результате которых достигается равномерное распределение компонентов по всей массе; 2 – гидролитическое воздействие влаги на сухие компоненты смеси, сопровождающееся когезией; 3 – структуррообразование, заключающееся в формировании белкового каркаса теста, который в дальнейшем определяет его газо- и формоудерживающую способность. На скорость и характер течения отдельных стадий процесса влияют свойства муки, рецептурные добавки (жир, сахар, окислители и др.), специфика механического воздействия месильных органов, интенсивность и длительность замеса, обусловленные конструкцией машины [4-7].

Замес теста осуществляется в тестомесильных машинах различных конструкций в течение 1–20 мин в зависимости от интенсивности механического воздействия. Для получения высококачественного теста замес необходимо осуществлять при оптимальных интенсивности, длительности, температуре и частоте воздействия месильной лопасти.

Интенсивность замеса определяется удельной работой, затраченной на замес 1 г теста. На эту величину непосредственно влияет и длительность замеса.

По интенсивности воздействия рабочего органа на обрабатываемую массу тестомесильные машины делятся на три группы:

• •    обычные тихоходные – рабочий процесс не сопровождается заметным нагревом теста, удельный расход энергии 5–12 Дж/г;

• •    быстроходные (машины для интенсивного замеса теста) – рабочий процесс сопровождается нагревом теста на 5–7 °С, удельный расход энергии 15–30 Дж/г;

• •    супербыстроходные (суперинтенсивные) – замес сопровождается нагревом теста на 10–20 °С, что требует устройства водяного охлаждения корпуса месильной камеры, либо предварительного охлаждения воды, используемой для замеса теста, удельный расход энергии 30–45 Дж/г [5].

Цель работы – исследование влияния технологических факторов и конструктивных особенностей тестомесильных машин на повышение интенсивности процесса замеса теста и качества хлебобулочных изделий; определение дальнейших путей их совершенствования.

Обсуждение

Величина удельной работы является ориентировочной и не имеет строго разделенного ряда, поскольку может на одной и той же машине изменяться в зависимости от длительности замеса, определяемой качеством муки [5].

В научно-технической литературе нет единой точки зрения по вопросу путей интенсификации процесса замеса теста. Преимущественно рассматриваются в различных комбинациях следующие параметры: геометрическая форма емкости тестомесильной машины, форма месильных лопастей и их расположение, частота вращения рабочего органа, периодичность механического воздействия на замешиваемую массу, контроль температуры теста [4–12]. Приемы комплексной интенсификации процесса замеса теста, основанные на взаимосвязи основных параметров тестомесильной машины и изменений реологических свойств теста, в научной литературе практически не рассмотрены.

Одним из путей интенсификации процесса замеса теста является применение усиленной механической обработки. Такое тесто по окончании процесса брожения имеет более упругие свойства по сравнению с тестом без обработки, и процесс его разжижения затормаживается, вероятно, из-за частичного восстановления структуры [1, 3]. Значительная роль в этом явлении отводится окислительно-восстановительным процессам с участием кислорода воздуха, механически захваченного тестом в процессе замеса. Так, при окислении – SH-групп глиадина и глютенина происходит образование дополнительных дисульфидных связей и, как следствие, упрочнение структуры белка, а окисление – SH-групп протеолитических ферментов и их активаторов приводит к снижению степени протеолиза белков в тесте. В результате повышается его вязкость и упругость [1–3].

При применении усиленной механической обработки повышается гидратационная способность клейковины, в результате поглощение воды тестом увеличивается на 1,0–1,5%, что улучшает его реологические свойства, качество и выход хлеба [3].

При интенсивном замесе тесто осветляется по сравнению с тестом, полученным при обычном замесе, из-за аэрации его составных частей – включения кислорода воздуха в массу теста и участия его в окислении около 31% пигментов муки – ксантофилловых, каротиноидных и хлорофилловых [1–3].

Физико-химические свойства крахмальных зерен при интенсивном замесе также изменяются: повышается их атакуемость амилазами муки, увеличивается доля водорастворимых углеводов и восстанавливающих сахаров. Газообразующая и газоудерживающая способность теста, замешенного с усиленной механической обработкой, улучшается, и эта тенденция сохраняется в тестовой заготовке в период расстойки [1, 3, 8, 11].

В ряде работ показано, что при замесе в результате частичного перехода механической энергии в тепловую температура теста повышается. Чрезмерный перегрев теста может привести к ухудшению его структурно-механических свойств, нарушению технологического режима. В связи с этим в конструкциях быстроходных тестомесильных машин необходимо предусматривать емкости, снабженные водяной рубашкой для охлаждения теста [6, 8–11].

Общее повышение удельного расхода энергии, вызывающее интенсификацию процесса замеса и созревания теста и повышение его качества, нельзя считать объективным технологическим критерием. Интенсивность замеса характеризуется количеством работы, расходуемой на единицу рабочего времени, на которую влияют одновременно интенсивность и длительность замеса, а интенсивность, в свою очередь, зависит от частоты вращения месильной лопасти и механизма ее воздействия на тесто, т. е. конструкции тестомесильной машины. Следовательно, при одной и той же интенсивности можно получить различную удельную работу путем изменения длительности замеса. При этом важно определить оптимальный расход энергии, так как тесто становится более растяжимым и менее упругим при излишней механической обработке [5, 11]. Разработчики чорливудского способа производства хлеба считают, что для качества готовых изделий лучше, если одна и та же работа при замесе теста совершается с более высокой скоростью [12, 13].

Количество энергии, передаваемой тесту во время замеса, также зависит от геометрической формы дежи и лопасти месильного органа. Для интенсификации процесса передачи механической энергии тесту в конструкциях тестомесильных машин предусматривают неподвижную штангу или перегородку, двойной месильный орган.

Оптимальное значение удельной работы при замесе теста зависит от множества факторов: вида, сорта и свойств муки, влажности теста, рецептуры (дозировки соли, сахара, жировых продуктов и др.), применения улучшителей окислительно-восстановительного действия и др.

Различные способы интенсификации процесса замеса теста и результаты работ по совершенствованию конструкций тестомесильных машин рассмотрены в многочисленных публикациях отечественных и зарубежных ученых [12–19].

Для интенсификации процесса замеса теста N. Larsen предложено увеличение мощности электродвигателей и площади рабочих органов тестомесильной машины [20].

Разработана конструкция тестомесильной машины с вертикально расположенным по центру цилиндрической дежи рабочим органом, представляющим собой полый вращающийся вал, на котором равномерно установлены три пары месильных лопастей различной длины, размещенных под углом 60° относительно друг друга. Так как тестомесильные лопасти выполнены полыми, то по внутренней поверхности вала в них поступают жидкие компоненты, которые через отверстия в лопастях равномерно распределяются по всему объему дежи. Данная конструкция рабочего органа тестомесильной машины позволяет интенсифицировать процесс замеса, сократить его длительность и повысить производительность [21].

Для снижения энергозатрат и улучшения качества теста предложена конструкция тестомесильной машины периодического действия с объемно-винтовым рабочим органом. В результате придания замешиваемой массе дополнительного вертикального перемещения достигается непрерывное перемещение массы теста по всему объему месильной емкости за счет создания разноскоростных потоков движения замешиваемой массы одновременно в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Предлагаемая конструкция рабочего органа тестомесильной машины позволяет интенсифицировать процесс замеса теста, повысить производительность и снизить энергозатраты [22, 23].

Разработан способ, предусматривающий подачу замешенного теста в аэратор для насыщения его сжатым воздухом. Данный прием позволяет интенсифицировать процесс замеса, добиться равномерного распределения компонентов, повысить качество готовых изделий с увеличенным сроком годности [24].

Наиболее перспективным способом является механический способ разрыхления структуры теста под избыточным давлением воздуха, который позволяет резко сократить длительность технологического процесса, повысить качество и выход готовых хлебобулочных изделий, увеличить срок их годности. Это достигается благодаря одновременной реализации двух физических факторов: интенсивности замеса теста и высокой скорости растворения в нем газа [3, 14, 25].

Предложен способ приготовления бездрож-жевого теста и конструкция тестомеса. Механическое разрыхление теста производится за счет перемешивания рецептурных компонентов с газированной водой в герметизированной емкости при избыточном давлении диоксида углерода 0,4 – 0,5 МПа. Данный способ позволяет повысить качество диетических хлебобулочных изделий, расширить ассортимент бездрожжевых изделий, интенсифицировать технологический процесс и снизить потребность в производственных площадях [26].

Разработана конструкция месильносбивальной машины с герметичной месильной камерой, оборудованной двухконтурной водяной рубашкой, установленной под углом 60°