Влияние изменения давления во время замеса теста и характеристики хлеба

Замешивание является неотъемлемой частью всего процесса выпечки хлеба, во время которого замешивается тесто и появляются пузырьки воздуха, что помогает в формировании гладкого и однородного теста с развитой структурой клейковины. Правильно замешанное тесто важно для производства хлеба хорошего качества. Кавитация хлебного теста во время замешивания также является важным аспектом современного процесса выпечки хлеба, потому что пузырьки в тесте превращаются в клетки [1] конечного хлеба. Кавитация теста во время замеса с точки зрения распределения пузырьков по размерам напрямую определяет структуру и текстуру выпеченного хлеба [2], следовательно, его качество и привлекательность. Степень кавитации теста может быть увеличена с помощью высокоскоростной механической универсальной ионо-озонной тестомесильной установки для проявления теста, которая улучшает реологические свойства теста и обеспечивает желаемые характеристики выпечки. Это должно быть достигнуто с эко- номической точки зрения, что обычно означает минимизацию продолжительности [3] смешивания и использования энергии.

Процесс выпечки хлеба основан на трех основных этапах: (1) смешивание, при котором ингредиенты превращаются в макроскопическую гомогенную среду, в основном за счет образования глютеновой сети; (2) расстойка, на которой тесто расширяется из-за газообразования в результате механической активности. Газоудерживающая способность теста развивается в течение периода расстойки, который зависит от реологических свойств глютеновой сетки, образующейся во время смешивания (3) выпечки, которая устанавливает ячеистую структуру за счет перехода тесто-мякиш [4] и образования корки. Поверхностные свойства хлеба теста имеет важное значение в отношении процесса изготовления хлеба, эти свойства могут иметь влияние на распределение пор по размерам и [5] реологии хлеба.

Это исследование направлено на понимание влияния давления и скорости механической универсальной ионо-озонной тестоме- сильной установки во время замеса теста на время достижения максимальной мощности пористости теста и характеристики конечного хлеба, приготовленного при перемешивании под высоким давлением. Это также поможет в разработке и управлении операциями замеса теста, а также в выборе подходящего давления и скорости механической универсальной ионоозонной тестомесильной установки для приготовления хлеба.

Материалы и методы исследований

Для приготовления теста использовались цельномолотая пшеничная мука, соль, сахар, подсолнечное масло, улучшители вкуса. (Состав: пшеничная мука; эмульгатор: моно и диглицериды жирных кислот; технологические вспомогательные вещества: растительное масло (1 %); ферменты: альфа-амилаза, мальтогенная амилаза, амилоглюко-зидаза, глюкозооксидаза, ксиланаза; средства для обработки муки: аскорбиновая кислота), вода 2% по массе муки (только для теста на выпечку). Таблица 1 показывает рецепт, использованный для исследования.

Таблица 1 – Рецепт, использованный для исследования

Состав	(% на основе муки)	Ингредиенты для каждого 100 г. теста
Мука	100	60.5
Вода	53.5	32.4
Сахар	4.5	2.7
Масло	4.5	2.7
Соль	1.8	1.1
Улучшитель вкуса	1	0.605
Итого	165.3	100

Смешивание производили в смесителе, оборудованном мешалкой. Смешивание состоит из трех этапов. Первым шагом было ручное смешивание сухих ингредиентов, при котором происходила гомогенизация ингредиентов. Затем на втором этапе к воде добавляли гомогенизированные ингредиенты и перемешивание производили при более низкой скорости механической универсальной ионоозонной тестомесильной установки (100 об/мин для вращательного движения ионоозонной тестомесильной установки и 10 об/мин для вращательного движения чаши механической ионо-озонной тестомесильной установки) в течение 3 минут. Температуру воды устанавливали таким образом, чтобы сумма температуры муки, воды и смешивания (30 °C) составляла 55 °C. Добавляли соль и перемешивали на высокой скорости. Исследование проводилось при трех различных высоких скоростях вращения механической универсальной ионо-озонной тестомесильной установки (200 об/мин, 150 об/мин и 100 об/мин для вращательного движения ионо-озонной тестомесильной установки и 20 об/мин, 15 об/мин и 10 об/мин соответственно для вращательного движения чаши механической ионо-озонной тестомесильной установки) в течение 6 периодов времени, перемешивание в течение 1 мин

30 с. Смешивание проводилось вместе с воздухом, и давление было установлено на трех различных уровнях (500 мбар, 250 мбар и 50 мбар). Затем образец теста был погружен в масло и был получен вес, соответствующий плавучести, оказываемой объемом теста). Программное обеспечение позволяет программировать параметры смешивания. Также регистрирует различные параметры мощности, потребляемой механической универсальной ионо-озонной тестомесильной установкой, температуру, давление ионо-озонной тестомесильной установки и т.д. во время перемешивания.

Для определения пористости теста при нескольких длительностях замеса (1 мин 30 с) для каждого уровня давления, в основном [6] использовался принцип Архимеда. Установка состоит из стакана, наполненного 500 мл подсолнечного масла, весов, на которые был помещен стакан, и опорной стойки для удерживания теста, погруженного на фиксированное расстояние под поверхностью раздела воздух-масло. Образец теста помещали на весы рядом со стаканом с маслом, и вес отмечался как масса образца теста, который также можно рассматривать как массу образца дегазированного теста. Следовательно, объем безгазового теста можно рассчитать, как:

V без.газ = m2 / P без.газ

образец (m2) т.е. сумма объема безга-зового теста (V без.газ) и объема газа

Наконец, пористость (ɸ) = V газ / тем., то V газ – V газ

Были выбраны параметры смешивания (давление - 500 мбар, скорость 200 об/мин и скорость барабана 20 об/мин), а такие параметры, как максимальный уровень мощности и соответствующее время, были проанализированы для контроля образования глютеновой сети. Перемешивание проводилось под давлением с разгоном ионо-озонного воздуха. В нашем случае процесс смешивания был остановлен непосредственно перед достижением значения, чтобы избежать застривания теста:

m 2 = p * V = (V без.газ* p масло) + (Vгаз* p масло)(2)

V = (m2 - (V без.газ* p масло)) / p масло(3)

Пористость (ф) = V газ (V газ + V без.газ)(4)

за замес образца теста. После смешивания 280 г образцов теста были разделены и вручную сформированы так, чтобы получить рулет из теста.

Заквашенное тесто выпекали в печи при 220°C в течение 20 мин. Тесто устанав- ливали на противень размером 10 см х 9 см х 28 см. Исследования проводили в трех экземплярах. Образец выпеченного хлеба приведен на рисунке 1.

Рисунок 1 – Образец выпеченного хлеба

Гелиевый пикнометр использовался для измерения истинной плотности хлеба, пористость (ɸ) = где - кажущаяся плотность (г/мл).

Измеритель объема использовался для измерения объема и плотности хлеба. Образец хлеба охлаждали в течение примерно 1 часа после выпечки, помещали на вращающуюся механически ионо-озонную тестомесильную установку. Объем измерялся на основе усовершенствованного лазерного датчика.

Структуру хлебного мякиша определяли через 24 часа выпечки. Хлеб был нарезан до толщины 1 см с помощью слайсера. Отсканировано с помощью планшетного сканера. Ломтики были взяты из разных мест хлеба. Затем сканированные изображения были проанали- зированы с помощью программы. Первоначально изображение было преобразовано в 8битную шкалу серого, а затем обработано путем применения порога для идентификации ячеек в крошке. Для поддержания однородности было получено представление о диаметре пор и площади. Образец хлеба взвешивали и помещали на держатель. Затем образец выдерживали на пикнометре и оставляли его работать в течение примерно 30 мин. Пористость хлеба можно рассчитать по кажущейся плотности хлеба. Пикнометр показывает истинную плотность образца хлеба. В то время как кажущаяся плотность была рассчитана с использованием измерений с помощью волюметра:

(ɸ) = 1 – (кажущаяся плотность / истинная плотность) (5)

Результаты и их обсуждение

Было замечено, что использование более высокого давления, при более высокой скорости перемешивания сокращает время достижения максимальной мощности. Объяснение может заключаться в том, что более низкий уровень давления означает меньшее количество кислорода, доступного в верхней части смесителя, что приводит к меньшему окислению. Это может привести к деполимеризации цепей глютена и к менее связному и более слабому тесту. Увеличение скорости вращения приводит к большей мощности теста, что, в свою очередь, увеличивает скорость образования клейковины.

Для более высокой скорости вращения механической универсальной ионо-озонной тестомесильной установки требовалось меньшее количество оборотов спиральной мешалки для достижения максимальной мощности во время перемешивания. Более того, когда удельная энергия делится на количество оборотов для достижения максимальной мощности, замечено, что более высокая скорость вращения спиральной мешалки передает больше энергии на один оборот теста, что ускоряет образование глютеновой сети.

Пористость выпеченного хлеба представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Пористость выпеченного хлеба.

Исследовалось влияние скорости вращения механической универсальной ионоозонной тестомесильной установки и давления на пористость теста. Пористость теста при 50 мбар и 500 мбар при трех скоростях вращения механической универсальной ионо-озонной тестомесильной установки (100, 150 и 200 об/мин) анализировалась во время перемешивания с воздухом. Пористость образца теста увеличивается с увеличением скорости механической универсальной ионо-озонной тестомесильной установки, это может быть связано с действием сдвига при более высоком вращении механической ионо-озонной тестомесильной установки. Кроме того, более высокая скорость вращения спиральной мешалки означает большее количество оборотов за тот же интервал времени и, следовательно, большее количество введенного воздуха. Было замечено, что при более высоком давлении пористость теста была больше по сравнению с низким давлением. Смешивание под давлением приводит к большему улавливанию газа тестом, что озна- чает увеличение количества воздуха, содержащегося в тесте.

Плотность хлеба составила 1,3973 г/мл. С помощью волюметра удельный объем выпеченного хлеба составил 4,55 мл/г. Доля пористости рассчитывалась по уравнению (5) и составляла = 84,26%. Более высокие значения доли пористости и удельного объема связаны с более высоким объемом СО 2 , производимого на 3 грамма при брожении.

Распределение пор хлеба из образца теста по размеру с помощью анализа изображений. Распределение размера пор хлебной крошки строили между количеством пузырьков и средней площадью пор. Распределение пор по размерам в испеченном хлебе: большинство ячеек были намного меньше среднего размера клетки [7]. Распределение пор по размерам в запеченном хлебе в настоящем исследовании находилось в диапазоне от 5 до 35 мм2 средней площади пор (средний эквивалентный диаметр пор от 2,5 до 15 мм). Значения получено выше по сравнению с результатом [8].

Установлено, что размер пор в испеченном хлебе имеет эквивалентные диаметры от 0,08 до 8 мм, это произошло из-за перемешивания теста под давлением.

Заключение, выводы

Было изучено влияние перемешивания под давлением на свойства теста и хлеба при различной скорости механической универсальной ионо-озонной тестомесильной установки. Изменения давления существенно повлияли на свойства теста и хлеба. Было обнаружено, что пористость хлебного теста является функцией перемешивания под давлением при различной скорости механической ионоозонной тестомесильной установки. Аналогичным образом, свойства хлеба, такие как удельный объем, доля пористости и микроструктура хлебной крошки (распределение размера пор в хлебной крошке и средняя площадь пор), также зависели от изменения давления во время смешивания.

Результаты показали, что время, необходимое для достижения максимальной мощности, уменьшается с увеличением скорости механической универсальной ионо-озонной тестомесильной установки. Точно также пористость хлебного теста увеличивается с увеличением скорости механической ионо-озонной тестомесильной установки и давления перемешивания. Распределение пор по размерам в выпеченном хлебе было проанализировано. Анализ показал, что большая часть площади пор находится ниже 5 мм2 и эквивалентный диаметр пор были ниже 2,5 мм. Наблюдаемое изменение в распределении пор по размерам было связано с перемешиванием теста под давлением, что увеличивает проникновение воздуха.