Конференции

Основной закон, действующий во всех технологиях, — закон цикличности. В производстве хлебобулочных изделий он прослеживается на всех стадиях: прием и хранение сырья, подготовка сырья к производству, замес теста, разделка и выпечка хлебобулочных изделий. В зависимости от вида изделий количество технологических операций может варьироваться.

Задача технолога — определять продолжительность каждого цикла и момент перехода к следующему. Для этого необходим мониторинг динамики технологических операций и их визуализация. Важно понимать, что происходит со структурой теста на каждом этапе (формирование или деструкция), какие режимы оборудования требуются и какие методы контроля использовать. В XXI веке приоритет должен отдаваться экспресс-методикам, заменяющим длительные лабораторные анализы.

При оценке качества зерна и муки необходимо учитывать ботанические виды пшеницы, выращиваемые в России. Основные из них: Triticum durum, Triticum turgidum и Triticum aestiwum. Соотношение сортов первых двух видов составляет около 50, в то время как Triticum aestiwum представлена более чем 250 сортами. Знание сортовых особенностей и ботанической принадлежности — основа для дальнейшей работы с зерном.

Существует проблема в терминологии, в частности, использование понятия «мягкая пшеница» (Triticum aestiwum переводится как пшеница обыкновенная). С точки зрения реологии, термина «мягкая» не существует, есть показатель твердости. Поэтому пшеницу следует классифицировать как высокотвердозерную, среднетвердозерную или низкотвердозерную. Для этого требуются соответствующие методики и приборы.

В действующем ГОСТ 9353-2016 показатель твердозерности отсутствует. Стандарт включает массовую долю белка, количество клейковины, число падения, стекловидность и натуру. Однако твердозерность – это интегральный показатель, как любая реологическая характеристика, объединяет в себе множество факторов, влияющих на поведение зерна при переработке. 

Предлагаемая методология оценки технологических свойств зерна пшеницы и муки включает следующие этапы:

1. Организация мониторинга реодинамики протекания технологических операций: измельчения зерна и замеса пшеничного теста.

2. Определение критических точек технологических свойств пшеницы и пшеничной муки.

3. Проведение пробной лабораторной выпечки хлеба на основе установленных критических точек свойств теста, а также критериев управления операциями изготовления хлеба - от замеса до выпечки.

5. Определение объективных показателей текстуры готовых хлебобулочных изделий методами обратимой и необратимой деформации.

Для реализации этой методологии необходимо создание отечественной приборной базы и баз данных, независимых от импортных решений.

Существующие зарубежные решения включают прибор Do-Corder (фирмы «Brabender», Германия) для определения твердозерности и анализатор SKCS 4100 (фирмы «Perten Instruments», Швеция), характеризующий поведение зерновки при сжатии. Недостаток метода, реализуемого на приборе SKCS 4100, заключается в том, что после анализа 300 зерновок не остается продукта (шрота или муки) для дальнейших исследований.

Более информативным является подход фирмы Brabender, Германия (прибор Farinograph), где исследуется процесс измельчения зерна и замеса теста. Информационно-измерительная система на базе прибора Farinograph позволяет получить реодинамику соответствующего процесса — изменение величины крутящего момента на приводе. Количество энергии, затрачиваемой на процесс, становится основным показателем свойств. 

Кроме того, для управления качеством готового продукта необходимы параметрические модели операций. В данных моделях все параметры делятся на возмущающие, управляющие, управляемые и наблюдаемые, последние в свою очередь делятся на две подгруппы: измеряемые и рассчитываемые.

При измельчении зерна основным управляющим параметром является влажность. За счет изменения влажности зерна регулируется крутящий момент на приводе измельчающего устройства и, как следствие, формируется определенный гранулометрический состав муки. Цель управления процессом измельчения зерна — получение оптимального гранулометрического состава муки. Доказано, что средний эквивалентный диаметр частиц пшеничной муки должен находиться в пределах 100–110 мкм. Это обеспечивает наибольшую стабильность теста, минимальное его разжижение и оптимальную водопоглотительную способность.

Стоит отметить, что оптимальное соотношение связанной и свободной влаги в тесте после замеса составляет 80% к 20%.

В технологии хлеба управление операцией замеса теста также осуществляется через крутящий момент на приводе рабочего органа тестомесильной машины и консистенцию теста. Следствием является влажность теста. Объективное измерение консистенции теста позволяет точно дозировать воду при замесе для выработки конкретного вида изделий. 

Для реализации методологии создана система на базе прибора «Полиреотест ПРТ-2». Она включает лабораторный измельчитель зерна ЛИЗ-1 и сменную месильную емкость (S300).

Измельчитель ЛИЗ-1 оснащен цифровым индикатором для точной установки зазора между вальцами (подвижный и неподвижный вальцы имеют разное количество рифлей: 60 и 120 соответственно). Протокол операции измельчения фиксирует крутящий момент, время, энергию измельчения и индекс твердозерности.

Протокол замеса на приборе «Полиреотест ПРТ-2» позволяет оценить крутящий момент на приводе рабочего органа, температуру теста и вязкость и полностью коррелирует с данными Farinograph, что подтверждено межлабораторными сличительными испытаниями. Кроме того, определяются в соответствии с ГОСТ ISO 5530-1-2013 время образования теста, устойчивость и разжижение.

Установлена прямая взаимосвязь (100% корреляция) между индексом прочности зерна и параметрами фаринограммы: время образования теста, количество энергии, затраченной на формирование его структуры, и показателем качества теста.

Существует два подхода к управлению качеством: использование муки с постоянными критическими точками или адаптация технологии под каждую партию сырья непосредственно на хлебозаводе. 

Так для муки пшеничной хлебопекарной высшего сорта определены следующие критические точки:

• Средний эквивалентный размер частиц: 100–110 мкм.

• Число падения: 235 ± 15 с.

• Содержание клейковины: 31 ± 0,5%.

• Показатель ИДК: 75–80 ед.

• Разжижение теста: 75–80 ед. фаринографа.

• Энергия формирования структуры теста: 45 ± 5 кДж/кг.

Соблюдение этих параметров пшеничной гарантирует стабильное качество готовых хлебобулочных изделий. При этом, показатель белизны предлагается заменить контролем зольности как более объективным.

Что касается инструментальной оценки показателей текстуры хлеба, то на конечной стадии контроля органолептические показатели (состояние мякиша, его эластичность, заминаемость и другие)заменяются инструментальной оценкой текстуры на приборе «Структурометр СТ-2». 

Международные стандарты выделяют 6 показателей текстуры: твердость, эластичность, когезия, прочность, пережевываемость и липкость. Прибор позволяет перевести их в цифровой вид. Метод необратимой деформации (сжатие мякиша до беспористого состояния) является наиболее информативным для оценки прочности его структуры.

Важным аспектом является оценка динамики черствения. Измерения проводятся через каждые 24 часа (начиная с 12 часов после выпечки). Фиксируется изменение усилия нагружения, позволяющее оценить процесс черствения изделий, характеризующийся переходом крахмала из аморфного состояния в кристаллическое. Результаты сводятся в таблицу, где указывается комплекс показателей, в том числе плотность мякиша, общая энергия деформации и скорость черствения (гс/сутки). Управление углеводно-амилазным комплексом позволяет существенно снизить скорость черствения хлебобулочных изделий.

Таким образом, созданная система позволяет визуализировать и контролировать все этапы: от измельчения зерна и замеса теста до анализа показателей текстуры готовых изделий.