Водопоглотительная способность муки (ВПС) - самый важный параметр оценки качества муки, по которому можно определить фактический выход хлеба. Полученное с каждых 100 кг муки». Если ВПС в норме, тогда производство будет выпускать расчетное количество хлеба без сырьевых потерь. Однако, если мука обладает низким ВПС, тогда тесто поучается слабым и для доведения его до необходимой консистенции возникает необходимость добавления дополнительного количества муки. Таким образом, на предприятии формируется дефицит муки, и постепенно скапливаются серьезные недостачи муки в БХМ.
Основным прибором для оценки ВПС муки является «Фаринограф» производства компании Brabender®. Принцип работы прибора основан на измерении сопротивления теста механическим нагрузкам от вращающихся месильных лопаток, или, иначе говоря – совокупной вязкости. Возникающий при этом крутящий момент отображается на графике (фаринограмме) как функция от времени. Метод предусматривает предварительное определение количества воды для получения теста требуемой вязкости (или консистенции), эмпирически установленной оптимальной на уровне 500 единиц прибора (ЕФ, ГОСТ Р 51404), кроме специально оговоренных стандартом ICC 115/1 случаев. Из этого рассчитывается водопоглощение муки в очень коротком промежутке времени, составляющего 60÷240 секунд.
Изучение аналитических данных исследователей по всему миру позволяют сделать вывод, что ВПС полученное с помощью фаринографа характеризует нативное состояние биополимеров муки и, в большей степени, ее гранулометрический состав. Например, мука с большой долей сильно разрушенного крахмала в результате исследования на фаринографе даст более высокое значение ВПС, чем мука с большей крупнотой помола. Однако, на практике пшеничная мука очень тонкого помола при замесе хорошо вбирает воду и очень быстро ее начинает отдавать при разделке, формовке и посадке в печь. Значит в данном случае, нельзя сделать однозначное заключение о ВПС и предугадать фактический выход хлеба.
Очень важно понимать, что термин ВПС на фаринограммехарактиризуется другим физическим значением и имеет отличие от традиционного российского понимания параметра водопоглотительной способности (ВПС) и прямой взаимосвязи с фактически выходом хлеба. Поэтому необходимо большее внимание обращать на такие значения фаринограммы как, стабильность теста и его разжижение/укрепление. Благодаря данным показателям можно составить более полную картину состояния биополимеров муки.
Именно по изменениям показателя стабильности и разжижения муки можно увидеть, что в муке присутствует доля пораженного зерна и оценить степень (вероятно, и характер) поражения. Это становится возможным благодаря тому, что при более длительном времени замеса сопротивление теста механическим нагрузкам от вращающихся месильных лопаток резко падает. Из чего можно сделать вывод, что с течением времени в реакцию начинают вступать собственные ферменты муки или, например, ферменты клопа-черепашки, что отрицательно влияет на целостность биополимеров муки.
Для того, чтобы увеличить водопоглощение муки и фактический выход хлебобулочных изделий, надо раскрыть собственный потенциал муки, то есть восстановить естественный баланс био-катализаторов, которые отвечают за распределение и связывание воды в тесте.
Как повысить клейковину муки?
Вязкость и ее компонента – эластичность, – являются изначально главными характеристиками теста, которые определяют водоудерживающую и газоудерживающую способность теста и, в конечном счете, качество и выход продукта. Помимо количества добавляемой к муке воды, вязкость теста в процессе замеса определяется также его длительностью и интенсивностью, а распределение фазового состояния воды зависит от продолжительности отлежки теста после замеса и температуры тепловой обработки, состояния белковой сетки с некрахмальными полисахаридами и крахмальных зерен, а также ферментативной активностью и балансом ферментов. Технологи стремятся достичь такой консистенции теста, чтобы оно было достаточно густым для хорошего замешивания, формования, сохранения формы и удержания генерируемого дрожжами диоксида углерода и, с другой стороны, достаточно эластичным для достижения требуемого объема изделия и сохранения формоустойчивости. И если консистенцию теста можно регулировать простым изменением соотношения вода/мука, то управление эластичностью требует иного подхода. К сожалению, ни один аналитический прибор не может дать прогноз о поведении теста в ходе технологического процесса.
Водопоглощение муки и вязкоэластичные свойства теста тесно связаны с соотношением составляющих глютен фракций – глиадина и глютенина, причем если ω-, α- и γ-глиадины присутствуют в глютене в мономерной форме, то глютенины преимущественно агрегированы через водородные, гидрофобные и ионные взаимодействия и дисульфидные ковалентные связи. Именно –S–S– связи оказывают основное влияние на формирование макромолекулами клейковинного белкасвоеобразной пространственной сетки из параллельных или свернутых цепей белковых молекул, определяющей реологические свойства теста. Сильная мука, в которой глютениновая фракция преобладает, характеризуется более длительным временем образования теста и более длительной стабильностью. Слабая мука, в которой превалируют функциональные свойства глиадина, связывает воду быстро, но в небольших количествах, т.о. она быстро образует тесто, но демонстрирует быстрое падение вязкости. Изменяя молекулярно-массовое распределение (ММР) и структуру белков, при помощи ферментов DSM можно менять его ВПС и вязкоэластичные свойства.
Воздействуя на муку окислителями и восстановителями, можно менять соотношение в белках клейковины сульфгидрильных SH-групп/дисульфидных–S–S– связей. Окисление сульфгидрильных (–SH) групп в белках клейковины, приводит к возникновению между ними поперечного «мостика» дисульфидной связи (–S–S–). Образование таких «мостиков» изменяет физические свойства клейковины в сторону ее укрепления. Клейковина становится более упругой и менее растяжимой, так как поперечные связи ограничивают свободу передвижения структурных элементов клейковинного белка относительно друг друга. ВПС при этом возрастает. Так действуют на белки муки фермент глюкозооксидаза (через образующийся в результате реакции окисления β-D-глюкозы пероксид водорода) и аскорбиновая кислота (посредством окисления в дегидроаскорбиновую кислоту с превращением активатора протеолиза в глютатиондисульфид). На фаринограммахрегистрируются увеличение времени образования теста, повышение стабильности и замедление разжижения.
Восстановители – сульфит натрия, цистеин и др., –действуют на клейковину в обратном направлении, разрушая дисульфидные (–S–S–) сшивки вторичной структуры протеина, придавая тем самым большую подвижность слоям, уменьшая упругость клейковины и увеличивая растяжимость, вплоть до полного разжижения. При этом не всегда наблюдается снижение ВПС, но на фаринограммах отражается, помимо расслабления теста, снижение его стабильности.
Другие набухающие компоненты муки –пентозаны, крахмал, встраивающиеся в мембранную сетку белка, – также влияют на состояние воды в тесте. Очень эффективно можно повышать ВПС и фактический выход хлеба, применяя специальные композиции ферментов DSM для некрахмальных полисахаридов муки.
Однако изменения водопоглощения муки с добавками редко отражаются на данных, полученных с использованием фаринографа. Проблема в том, что стандартные процедуры позволяют исследовать нативные свойства биополимеров муки, так как промежутка времени образования теста, составляющего 60÷240 секунд часто недостаточно для воздействия ферментов, которые сначала должны успеть перейти в растворимое состояние, а затем инициировать реакцию в соответствии со своей природой; в лучшем случае эти изменения регистрируются на фаринограммах в виде изменения стабильности теста и его разжижения/укрепления. Поэтому в некоторых исследованиях получены результаты, противоречащие наблюдаемым на практике.
Контролировать ВПС на хлебопекарном предприятии лучше всего по расходу воды и муки на замес. Именно работник, который изо дня в день замешивает тесто, может по опыту принять решение об изменении количества воды или муки при замесе и охарактеризовать консистенцию теста. Обычно, при внесении композиции ферментов DSM, предназначенной для увеличения водопоглощения, на стадии замеса теста работники наблюдают укрепление теста и добавляют воду. В таком случае уже на стадии замеса теста можно спрогнозировать фактический выход хлеба. Далее необходимо оценить поведение теста на линии во всех критических точках: разделка, формовка, расстойка и посадка в печь. При необходимости внести коррективы в ферментную композицию для достижения лучшего результата.
Фактический выход оценивается стандартной методикой. Далее расчитывается экономический эффект, то есть высчитывается прирост выхода хлеба за минусом затрат на ферменты DSM. Как правило, прирост составляет в 3-5 раз больше, чем удорожание на коррекцию муки ферментами DSM.
Ферментные композиции всегда подбираются с учетом множества параметров, таких как качество муки, технико-технологические особенности линий и технологии изготовления конкретных изделий. Необходимость оперативного реагирования на постоянно меняющееся качество муки тоже учитывается специалистами «DSM» и «Грейн Ингредиент», официального дистрибьютора DSM. При обучении технологов, разработчиков и сотрудников ПТЛ предоставляется матрица оперативного реагирования, которая позволяет удерживать достигнутые результаты по повышению ВПС и увеличению фактического выхода хлеба.