Proprietà strutturali e meccaniche prodotti alimentari assolvono a una duplice funzione: sono destinati non solo alle caratteristiche quantitative ma anche qualitative degli alimenti. Strutturale m Proprietà meccaniche (reologiche) - caratteristiche delle merci che appaiono quando sono deformate. Caratterizzano la capacità delle merci di resistere alle forze esterne applicate o di cambiare sotto la loro influenza. Questi includono resistenza, durezza, elasticità, elasticità, plasticità, viscosità, adesione, tissotropia, ecc.

Queste proprietà dipendono non solo dalla composizione chimica dei prodotti, ma anche dalla struttura, o struttura. Gli indicatori delle proprietà strutturali e meccaniche caratterizzano la qualità (coerenza) dei prodotti alimentari, cambiano notevolmente durante la loro distruzione e vengono presi in considerazione quando si scelgono le condizioni per il loro trattamento tecnologico, trasporto e stoccaggio.

Forza - la capacità di un solido di resistere alla distruzione meccanica quando gli viene applicata una forza esterna di trazione e compressione.

La resistenza di un materiale dipende dalla sua struttura e porosità. La forza è essenziale per la caratterizzazione quantitativa di alimenti come pasta, zucchero raffinato, biscotti, cracker. Se i prodotti alimentari non sono abbastanza forti, aumenta la quantità di scarti e briciole Questo indicatore viene preso in considerazione durante la trasformazione del grano in farina, quando si schiaccia l'uva, quando si tagliano le patate, ecc.

Durezza- resistenza superficiale locale di un corpo, che è caratterizzata dalla resistenza alla penetrazione di un altro corpo più solido in esso.

La durezza degli oggetti dipende dalla loro natura, forma, struttura, dimensione e disposizione degli atomi, nonché dalle forze di coesione intermolecolare. La durezza è determinata valutando il grado di maturazione di frutta e verdura fresca, dalla durezza delle fette biscottate e ciambelle giudicare i processi di stallo .

Deformazione - la capacità di un oggetto di cambiare dimensione, forma e struttura sotto l'influenza di influenze esterne che causano lo spostamento delle singole particelle l'una rispetto all'altra. La deformazione delle merci dipende dalle dimensioni e dal tipo di carico, dalla struttura e dalle proprietà fisiche e chimiche dell'oggetto.

Le deformazioni possono essere reversibili e irreversibili (residuali). In caso di deformazione reversibile, le dimensioni, la forma e la struttura originarie dei prodotti vengono ripristinate completamente dopo la rimozione del carico e, in caso di deformazione irreversibile, non vengono ripristinate. La deformazione reversibile può essere elastica, quando si ha un ripristino istantaneo della forma e delle dimensioni dell'oggetto, ed elastica, quando il recupero richiede tempi più o meno lunghi. La deformazione residua è chiamata la deformazione che rimane dopo la cessazione dell'azione delle forze esterne. La deformazione irreversibile permanente è anche chiamata plastica.

Se le forze esterne applicate al corpo sono così grandi che le particelle del corpo che si muovono nel processo di deformazione perdono la loro reciproca connessione, il corpo sarà distrutto.

I prodotti alimentari, di regola, sono caratterizzati da una composizione multicomponente; sono caratterizzati sia da deformazione elastica ed elastica, sia da deformazione plastica.

Elasticità - la capacità dei corpi di ripristinare istantaneamente la loro forma o volume originale dopo la cessazione delle forze deformanti. Questo indicatore viene utilizzato per determinare l'elasticità dell'impasto, il glutine dell'impasto di grano, il pane e altri prodotti. Questa proprietà è caratteristica di prodotti come, ad esempio, i prodotti gonfiabili in gomma (pneumatici, giocattoli, ecc.).

Elasticità- la proprietà dei corpi di ripristinare gradualmente forma o volume per qualche tempo dopo la cessazione delle forze deformanti.

Questa proprietà viene utilizzata anche per valutare la qualità del pane (condizione della mollica), della carne e del pesce e del glutine dell'impasto. Quindi, l'elasticità della mollica di pane, carne e pesce funge da indicatore della loro freschezza, poiché quando è stantia, la mollica perde la sua elasticità; quando carne e pesce sono troppo maturi o si deteriorano, il tessuto muscolare si ammorbidisce notevolmente e perde anche la sua elasticità.

Plastica- la capacità di un oggetto di deformazioni irreversibili, a seguito delle quali la forma originale cambia e, dopo la cessazione dell'influenza esterna, viene mantenuta la nuova forma. La plastilina è un tipico esempio di materiali plastici. La plasticità delle materie prime alimentari e dei semilavorati viene utilizzata nello stampaggio dei prodotti finiti. Quindi, grazie alla plasticità della pasta di grano, è possibile dare una certa forma a prodotti da forno, confetteria di farina, montone e pasta. Le masse di caramello caldo, caramelle, cioccolato e marmellata sono di plastica. Dopo la cottura e il raffreddamento, i prodotti finiti perdono la loro plasticità, acquisendo nuove proprietà (elasticità, durezza, ecc.).

Durante il trasporto, lo stoccaggio e la vendita di prodotti, si dovrebbe tener conto della sua capacità di deformazione e della sua dipendenza dai carichi meccanici e dalla temperatura delle merci, ad esempio grassi commestibili, prodotti a base di margarina, burro di vacca, pane a basse temperature hanno una resistenza relativamente elevata, e a Temperature elevate- plasticità. Pertanto, il trasporto, ad esempio, di pane caldo (non raffreddato) può portare alla deformazione dei prodotti e all'aumento della percentuale di scarti sanitari.

Va notato che praticamente non esistono corpi capaci di deformazioni solo reversibili o irreversibili. Ogni materiale o prodotto presenta diversi tipi di deformazioni, ma alcuni sono più caratterizzati da deformazioni reversibili, elasticità, elasticità e altri: quelli plastici. Le deformazioni elastiche sono più inerenti ai beni con una struttura cristallina, elastici - in beni costituiti da composti organici ad alto peso molecolare (proteine, amido, ecc.), Plastica - in beni con legami deboli tra le singole particelle.

Le differenze fondamentali tra deformazioni elastiche, elastiche e plastiche risiedono nei cambiamenti strutturali che si verificano sotto l'influenza di una forza esterna. Con deformazioni elastiche ed elastiche, la distanza tra le particelle cambia e con deformazioni plastiche, la loro disposizione reciproca.

A causa di un'azione esterna prolungata, la deformazione elastica può trasformarsi in plastica. Questa transizione è associata a rilassamento - caduta di tensione all'interno del materiale a deformazione iniziale costante.

Un esempio è la deformazione di frutta e verdura sotto l'influenza della gravità degli strati superiori, del pane appena sfornato per impatto o pressione. In questo caso, il prodotto può perdere parzialmente o completamente la capacità di ripristinare la sua forma a causa di un cambiamento nella disposizione reciproca delle particelle.

Viscosità(attrito interno) - la capacità di un fluido di resistere al movimento di una parte di esso rispetto a un'altra sotto l'azione di una forza esterna.

La viscosità dei prodotti liquidi viene determinata utilizzando uno strumento viscosimetrico. La viscosità viene utilizzata per valutare la qualità delle merci di consistenza liquida e viscosa (sciroppi, estratti, miele, oli vegetali, succhi, bevande alcoliche, ecc.). La viscosità dipende dalla composizione chimica (acqua, sostanza secca, contenuto di grassi) e dalla temperatura del prodotto. Con un aumento del contenuto di acqua e grasso, nonché della temperatura, diminuisce la viscosità delle materie prime, dei semilavorati e dei prodotti finiti, il che facilita la loro preparazione, la viscosità aumenta con l'aumento della concentrazione delle soluzioni, il loro grado di dispersione.

La viscosità testimonia indirettamente la qualità dei prodotti liquidi e viscosi, caratterizza il grado della loro prontezza durante la lavorazione delle materie prime, influisce sulle perdite durante il loro trasferimento da un tipo di contenitore all'altro.

Appiccicosità (adesione)- la capacità dei prodotti di esibire forze di interazione con un altro prodotto o con la superficie del contenitore in cui si trova il prodotto. Questo indicatore è strettamente correlato alla plasticità, alla viscosità dei prodotti alimentari. L'adesione è tipica di alimenti come formaggi, Burro, Carne tritata e altri Si attaccano alla lama del coltello durante il taglio, ai denti durante la masticazione. La viscosità dei prodotti è determinata al fine di controllare questa proprietà durante la produzione e lo stoccaggio delle merci.

Strisciamento- la proprietà del materiale di deformarsi continuamente sotto l'influenza di un carico costante. Questa proprietà è tipica per formaggi, gelati, burro di vacca, marmellata, ecc. Nei prodotti alimentari, lo scorrimento appare molto rapidamente, cosa che deve essere presa in considerazione durante la lavorazione in magazzino.

tissotropia- la capacità di alcuni sistemi dispersi di ripristinare spontaneamente la struttura distrutta dall'azione meccanica. Si trova in molti cibi pronti e cibi. Industria alimentare e Ristorazione, per esempio, in gelatine.

CARATTERISTICHE SPECIFICHE DELLA STRUTTURA E PROPRIETÀ MECCANICHE DEL WALKING TEST

L'impasto di farina non fermentante dovrebbe essere considerato un materiale progettato per valutare le proprietà tecnologiche del grano e della farina. L'impasto di fermentazione è meno adatto a questo scopo, poiché contiene lievito, pasta madre, sostanze gassose, principalmente anidride carbonica, acidi organici formati durante la fermentazione. È un analogo strutturale e precursore della struttura del pangrattato, non fissato dal trattamento termico. La quantità di anidride carbonica formata in un'unità di volume di prova dipende dal contenuto e dalla distribuzione delle cellule di lievito in essa contenute, dalla loro energia di fermentazione, determinata dalla massa del lievito, e dalle condizioni della loro attività vitale. La dimensione delle bolle di anidride carbonica e il loro numero nel volume sono determinati dalla permeabilità ai gas dell'impasto (secondo CO2), che dipende dalle sue proprietà strutturali e meccaniche.

Le sostanze gassose, come è noto, differiscono significativamente da solidi e liquidi per densità inferiore, compressibilità maggiore, nonché per la dipendenza del coefficiente della loro espansione volumetrica dalla temperatura. La loro presenza nella struttura dell'impasto aumenta il volume, ne abbassa la densità, complica la struttura. Le deformazioni elastoplastiche dell'impasto in fermentazione si verificano nelle pareti dei pori della sua massa strutturata. Per considerare l'effetto della fase gassosa sulle proprietà meccaniche dell'impasto in fermentazione, si consideri il diagramma della sua struttura mostrato in Fig. 21. In esso, con bastoncini con un'estremità rotonda, sono schematicamente mostrati tensioattivi, proteine, lipoidi, ecc.. La loro parte arrotondata rappresenta una "coda" polare e diritta - un gruppo non polare di atomi in una molecola.

I centri più probabili per la formazione di bolle di CO2 primarie nell'impasto in fermentazione sono i punti di adesione di gruppi apolari di molecole di tensioattivi collegati dalle forze più deboli delle interazioni di dispersione. I prodotti gassosi (CO 2, ecc.) formati nell'impasto durante la sua fermentazione si dissolvono in acqua libera e vengono adsorbiti sulle superfici delle molecole polimeriche idrofile. Il loro eccesso forma bolle di gas nell'impasto in fermentazione. Le pareti delle bolle formano tensioattivi. Un aumento della quantità di prodotti gassosi provoca un corrispondente aumento del numero e del volume delle bolle di gas, una diminuzione dello spessore delle loro pareti, nonché sfondamento delle pareti, diffusione e perdita di gas dalla superficie dell'impasto.

Questo processo difficile la formazione della struttura della pasta in fermentazione è naturalmente accompagnata da un aumento del volume della sua massa e dalle deformazioni di taglio. L'accumulo di molte bolle di prodotti gassosi porta alla formazione di una struttura schiumosa di pasta in fermentazione avente doppie pareti formate da tensioattivi. Sono riempiti con una massa di sostanze di pasta idrofile idratate legate ai gruppi polari del tensioattivo delle pareti delle bolle da legami chimici secondari. L'impasto ha una viscosità significativa e proprietà elastico-elastiche, fornendo alla sua struttura schiumosa sufficiente resistenza e durata, una certa capacità di fluire e trattenere sostanze gassose (aria, vapore, anidride carbonica).

Le deformazioni di taglio elastico-plastico di una tale struttura a causa di un aumento permanente del volume delle bolle di gas e dell'impasto portano ad una diminuzione dello spessore delle pareti, alla loro rottura e fusione (coalescenza) delle singole bolle con una diminuzione della volume totale.

Lo sviluppo di deformazioni di taglio elastoplastiche nella massa di un impasto che inizia a fermentare rapidamente e diminuisce la sua densità, avviene a corrispondenti sollecitazioni ridotte, pertanto, i moduli iniziali di elasticità-elasticità di taglio e la viscosità di tale impasto non dovrebbero essere superiore a quello di un impasto non fermentante. Tuttavia, nel processo della sua fermentazione e un aumento del volume di deformazione delle pareti sferiche dei suoi pori di gas, dovrebbe essere accompagnato dall'orientamento di proteine ​​e altri polimeri nella direzione del taglio e del flusso, la formazione di ulteriori intermolecolari legami tra loro e un aumento della viscosità dell'impasto. L'abbassamento della densità dell'impasto in fermentazione durante la fermentazione consente alle proteine ​​di realizzare più pienamente le loro proprietà elastiche - per abbassare il modulo di elasticità-elasticità di taglio. Con una viscosità aumentata, un modulo diminuito, l'impasto in fermentazione dovrebbe avere un rapporto significativamente maggiore di queste caratteristiche, avere un sistema più solido rispetto a quello non fermentante.

A causa della formazione permanente di anidride carbonica e dell'aumento di volume in questo modo, l'impasto fermentante, a differenza dell'impasto non fermentante, è un sistema a doppia colata. Le forze gravitazionali della sua massa durante la fermentazione sono inferiori, uguali o superiori all'energia delle reazioni chimiche di formazione della CO2, che crea forze che si sviluppano e spostano le bolle di gas verso l'alto secondo la legge di Stokes (movimento di corpi sferici in un involucro viscoso medio). Il numero e la dimensione delle bolle di gas nell'impasto sono determinati dall'energia e dalla velocità di fermentazione del lievito, dalle proprietà strutturali e meccaniche dell'impasto e dalla sua permeabilità ai gas.

La quantità di bolla di anidride carbonica formata durante la fermentazione in un dato momento dipenderà dall'equilibrio delle sue forze di trazione

P = π rp (4.1)

e comprimendo

P = 2π rσ (4.2)

dove , R , R , σ - rispettivamente, il rapporto tra il cerchio e il diametro (3, 14), raggio della bolla, sovrappressione e tensione superficiale.

Dalle condizioni di uguaglianza per le equazioni (4.1) e (4.2) segue che

P =2 σ / R (4.3)

L'equazione (4.3) mostra che al momento iniziale della formazione di una bolla di gas, quando le sue dimensioni, determinate dal raggio, sono molto piccole, l'entità della sovrapressione dovrebbe essere significativa. Diminuisce con l'aumentare del raggio della bolla. La vicinanza di bolle di gas di raggio diverso dovrebbe essere accompagnata dalla diffusione di CO 2 attraverso le pareti nella direzione dalla pressione più alta a quella più bassa e dalla sua equalizzazione. In presenza di una certa sovrappressione e della dimensione media delle bolle di gas, è facile calcolare, conoscendo la viscosità dell'impasto, la velocità della loro lievitazione secondo la citata legge di Stokes.

Secondo questa legge, la forza che solleva le bolle di gas è

P = 4 / 3π rg ( ρ - ρ ) (4.4)

vince la forza del loro attrito

P =6 rηυ (4.5)

dove g è la costante di gravità;

e ρ sono le densità del gas e dell'impasto;

η - viscosità strutturale effettiva dell'impasto;

è la velocità di movimento verticale delle bolle di gas nell'impasto

che sorge nella massa dell'impasto quando un corpo sferico (bolla di gas) si muove in esso.

Dall'uguaglianza delle Equazioni (4.4) e (4.5), il valore della velocità è facilmente determinato

V =2 gr ( ρ - ρ )/9 η (4 .6)

Questa equazione è di grande importanza pratica, poiché consente di stabilire la dipendenza della velocità di aumento del volume dell'impasto in fermentazione dalla sua densità e viscosità, dalla dimensione dei singoli pori, che è anche determinata dall'energia di fermentazione dei microrganismi. Calcolato secondo l'equazione, il tasso di aumento del volume dell'impasto di grano ottenuto da farina di grado I con una densità di 1,2 con un raggio medio dei pori di 1 mm e una viscosità di circa 1

10 4 Il passaggio è di circa 10 mm/min. Osservazioni pratiche mostrano che un tale impasto ha una velocità media di sollevamento da 2 a 7 mm/min. Il tasso più alto si osserva nelle prime ore di fermentazione.

Se nell'impasto sono presenti pori adiacenti, che hanno dimensioni e pressione del gas differenti, le loro pareti si rompono e i pori si fondono (coalescenza); questo fenomeno dipende anche dalla velocità di fermentazione e dalle proprietà meccaniche dell'impasto; a quanto pare, la maggior parte dei pori dell'impasto e della mollica di pane sono aperti, aperti. A causa dei fenomeni di diffusione della CO2 attraverso le pareti dei pori e della loro rottura per eccessiva pressione, l'impasto in fermentazione perde anidride carbonica dalla sua superficie: prendendo il consumo di sostanze secche (zucchero) per la fermentazione dell'impasto, pari a una media del 3% della massa di farina, durante la fermentazione alcolica per 1 kg di farina (o 1,5 kg di pane), vengono rilasciati circa 15 g, ovvero circa 7,5 litri di CO2. Questa quantità a pressione atmosferica è parecchie volte superiore al volume dei prodotti gassosi nel volume specificato di pane e caratterizza le loro perdite durante la fermentazione dell'impasto.

Nella fermentazione dell'impasto si formano anche molti altri acidi organici e alcoli, che possono modificare la solubilità dei composti del grano. Pertanto, tutto quanto sopra mostra che la struttura di un impasto in fermentazione è più complessa di quella di uno non fermentante. Dovrebbe differire da quest'ultimo in minore: densità, modulo di elasticità-elasticità, maggiore viscosità e η/E (maggiore capacità di mantenere la forma), aumento permanente di volume e acidità durante la fermentazione.

La pasta compattata che arriva alla matrice è un materiale elasto-plastico-viscoso.

L'elasticità dell'impasto è la capacità dell'impasto di ripristinare la sua forma originale dopo un rapido rilascio del carico, si manifesta a carichi bassi e di breve durata.

La plasticità è la capacità dell'impasto di deformarsi. Sotto carichi di lunga durata e significativi (oltre il cosiddetto limite elastico), l'impasto per pasta si comporta come un materiale plastico, ovvero dopo aver rimosso il carico, mantiene la forma che gli è stata data, si deforma. È questa proprietà che permette all'impasto di essere modellato a crudo pasta un certo tipo.

Viscosità - caratterizzata dall'entità delle forze di coesione tra le particelle (forze di coesione). Maggiore è l'entità delle forze di coesione dell'impasto, più viscoso (resistente), meno plastico.

L'impasto di plastica richiede meno energia per formarsi, è più facile da formare. Quando si utilizzano stampi in metallo, i prodotti con una superficie più liscia si ottengono da un impasto più plastico. Con un aumento della plasticità, l'impasto diventa meno elastico, meno resistente, più appiccicoso, aderisce più fortemente alle superfici di lavoro della camera della coclea e della coclea e i prodotti grezzi di tale impasto si attaccano più fortemente, mantengono male la loro forma.

Proprietà reologiche dell'impasto compattato, es. il rapporto tra le sue proprietà elastiche, plastiche e di resistenza è determinato dai seguenti fattori.

Con un aumento del contenuto di umidità dell'impasto, la sua plasticità aumenta e la sua forza ed elasticità diminuiscono.

Con un aumento della temperatura dell'impasto, si osserva anche un aumento della sua plasticità e una diminuzione della forza e dell'elasticità. Questa dipendenza si osserva anche a temperature superiori a 62,5° C, ad es. superamento della temperatura di gelatinizzazione dell'amido di frumento. Ciò è dovuto al fatto che l'impasto della pasta ha una quantità insufficiente di umidità necessaria per la completa gelatinizzazione dell'amido alla temperatura specificata.

Con un aumento del contenuto di glutine, le proprietà di resistenza dell'impasto diminuiscono e la sua plasticità aumenta. L'impasto ha la massima viscosità (forza) quando la farina contiene circa il 25% di glutine grezzo. Quando il contenuto di glutine umido è inferiore al 25%, con una diminuzione delle proprietà plastiche dell'impasto, diminuisce anche la sua forza. Il glutine crudo appiccicoso e altamente elastico aumenta la plasticità dell'impasto e ne riduce significativamente l'elasticità e la forza.

Con una diminuzione delle dimensioni delle particelle di farina, la forza aumenta e la plasticità dell'impasto da essa diminuisce: l'impasto della farina di pane è più forte di quello semi-fragile e del semi-fragile è più resistente rispetto a quello dei cereali. Il rapporto ottimale tra resistenza e proprietà plastiche è tipico delle particelle di farina iniziali di dimensioni comprese tra 250 e 350 micron.

CARATTERISTICHE SPECIFICHE DELLA STRUTTURA E PROPRIETÀ MECCANICHE DEL WALKING TEST

L'impasto di farina non fermentante dovrebbe essere considerato un materiale progettato per valutare le proprietà tecnologiche del grano e della farina. L'impasto di fermentazione è meno adatto a questo scopo, poiché contiene lievito, pasta madre, sostanze gassose, principalmente anidride carbonica, acidi organici formati durante la fermentazione. È un analogo strutturale e precursore della struttura del pangrattato, non fissato dal trattamento termico. La quantità di anidride carbonica formata in un'unità di volume di prova dipende dal contenuto e dalla distribuzione delle cellule di lievito in essa contenute, dalla loro energia di fermentazione, determinata dalla massa del lievito, e dalle condizioni della loro attività vitale. La dimensione delle bolle di anidride carbonica e il loro numero nel volume sono determinati dalla permeabilità ai gas dell'impasto (secondo CO2), che dipende dalle sue proprietà strutturali e meccaniche.

Le sostanze gassose, come è noto, differiscono significativamente da solidi e liquidi per densità inferiore, compressibilità maggiore, nonché per la dipendenza del coefficiente della loro espansione volumetrica dalla temperatura. La loro presenza nella struttura dell'impasto aumenta il volume, ne abbassa la densità, complica la struttura. Le deformazioni elastoplastiche dell'impasto in fermentazione si verificano nelle pareti dei pori della sua massa strutturata. Per considerare l'effetto della fase gassosa sulle proprietà meccaniche dell'impasto in fermentazione, si consideri il diagramma della sua struttura mostrato in Fig. 21. In esso, con bastoncini con un'estremità rotonda, sono schematicamente mostrati tensioattivi, proteine, lipoidi, ecc.. La loro parte arrotondata rappresenta una "coda" polare e diritta - un gruppo non polare di atomi in una molecola.

I centri più probabili per la formazione di bolle di CO2 primarie nell'impasto in fermentazione sono i punti di adesione di gruppi apolari di molecole di tensioattivi collegati dalle forze più deboli delle interazioni di dispersione. I prodotti gassosi (CO 2, ecc.) formati nell'impasto durante la sua fermentazione si dissolvono in acqua libera e vengono adsorbiti sulle superfici delle molecole polimeriche idrofile. Il loro eccesso forma bolle di gas nell'impasto in fermentazione. Le pareti delle bolle formano tensioattivi. Un aumento della quantità di prodotti gassosi provoca un corrispondente aumento del numero e del volume delle bolle di gas, una diminuzione dello spessore delle loro pareti, nonché sfondamento delle pareti, diffusione e perdita di gas dalla superficie dell'impasto.

Questo complesso processo di formazione della struttura dell'impasto in fermentazione è naturalmente accompagnato da un aumento del volume della sua massa e dalle deformazioni di taglio. L'accumulo di molte bolle di prodotti gassosi porta alla formazione di una struttura schiumosa di pasta in fermentazione avente doppie pareti formate da tensioattivi. Sono riempiti con una massa di sostanze di pasta idrofile idratate legate ai gruppi polari del tensioattivo delle pareti delle bolle da legami chimici secondari. L'impasto ha una viscosità significativa e proprietà elastico-elastiche, fornendo alla sua struttura schiumosa sufficiente resistenza e durata, una certa capacità di fluire e trattenere sostanze gassose (aria, vapore, anidride carbonica).

Le deformazioni di taglio elastico-plastico di una tale struttura a causa di un aumento permanente del volume delle bolle di gas e dell'impasto portano ad una diminuzione dello spessore delle pareti, alla loro rottura e fusione (coalescenza) delle singole bolle con una diminuzione della volume totale.

Lo sviluppo di deformazioni di taglio elastoplastiche nella massa di un impasto che inizia a fermentare rapidamente e diminuisce la sua densità, avviene a corrispondenti sollecitazioni ridotte, pertanto, i moduli iniziali di elasticità-elasticità di taglio e la viscosità di tale impasto non dovrebbero essere superiore a quello di un impasto non fermentante. Tuttavia, nel processo della sua fermentazione e un aumento del volume di deformazione delle pareti sferiche dei suoi pori di gas, dovrebbe essere accompagnato dall'orientamento di proteine ​​e altri polimeri nella direzione del taglio e del flusso, la formazione di ulteriori intermolecolari legami tra loro e un aumento della viscosità dell'impasto. L'abbassamento della densità dell'impasto in fermentazione durante la fermentazione consente alle proteine ​​di realizzare più pienamente le loro proprietà elastiche - per abbassare il modulo di elasticità-elasticità di taglio. Con una viscosità aumentata, un modulo diminuito, l'impasto in fermentazione dovrebbe avere un rapporto significativamente maggiore di queste caratteristiche, avere un sistema più solido rispetto a quello non fermentante.

A causa della formazione permanente di anidride carbonica e dell'aumento di volume in questo modo, l'impasto fermentante, a differenza dell'impasto non fermentante, è un sistema a doppia colata. Le forze gravitazionali della sua massa durante la fermentazione sono inferiori, uguali o superiori all'energia delle reazioni chimiche di formazione della CO2, che crea forze che si sviluppano e spostano le bolle di gas verso l'alto secondo la legge di Stokes (movimento di corpi sferici in un involucro viscoso medio). Il numero e la dimensione delle bolle di gas nell'impasto sono determinati dall'energia e dalla velocità di fermentazione del lievito, dalle proprietà strutturali e meccaniche dell'impasto e dalla sua permeabilità ai gas.

La quantità di bolla di anidride carbonica formata durante la fermentazione in un dato momento dipenderà dall'equilibrio delle sue forze di trazione

P = π rp (4.1)

e comprimendo

P = 2π rσ (4.2)

dove , R , R , σ - rispettivamente, il rapporto tra il cerchio e il diametro (3, 14), raggio della bolla, sovrappressione e tensione superficiale.

Dalle condizioni di uguaglianza per le equazioni (4.1) e (4.2) segue che

P =2 σ / R (4.3)

L'equazione (4.3) mostra che al momento iniziale della formazione di una bolla di gas, quando le sue dimensioni, determinate dal raggio, sono molto piccole, l'entità della sovrapressione dovrebbe essere significativa. Diminuisce con l'aumentare del raggio della bolla. La vicinanza di bolle di gas di raggio diverso dovrebbe essere accompagnata dalla diffusione di CO 2 attraverso le pareti nella direzione dalla pressione più alta a quella più bassa e dalla sua equalizzazione. In presenza di una certa sovrappressione e della dimensione media delle bolle di gas, è facile calcolare, conoscendo la viscosità dell'impasto, la velocità della loro lievitazione secondo la citata legge di Stokes.

Secondo questa legge, la forza che solleva le bolle di gas è

P = 4 / 3π rg ( ρ - ρ ) (4.4)

vince la forza del loro attrito

P =6 rηυ (4.5)

dove g è la costante di gravità;

ρ e ρ sono le densità di gas e pasta;

η - viscosità strutturale effettiva dell'impasto;

è la velocità di movimento verticale delle bolle di gas nell'impasto

che sorge nella massa dell'impasto quando un corpo sferico (bolla di gas) si muove in esso.

Dall'uguaglianza delle Equazioni (4.4) e (4.5), il valore della velocità è facilmente determinato

V =2 gr ( ρ - ρ )/9 η (4 .6)

Questa equazione è di grande importanza pratica, poiché consente di stabilire la dipendenza della velocità di aumento del volume dell'impasto in fermentazione dalla sua densità e viscosità, dalla dimensione dei singoli pori, che è anche determinata dall'energia di fermentazione dei microrganismi. Calcolato secondo l'equazione, il tasso di aumento del volume dell'impasto di grano dalla farina di grado I con una densità di 1,2 con un raggio medio dei pori di 1 mm e una viscosità dell'ordine di 110 4 Pas è di circa 10 mm / min. Osservazioni pratiche mostrano che un tale impasto ha una velocità media di sollevamento da 2 a 7 mm/min. Il tasso più alto si osserva nelle prime ore di fermentazione.

Se nell'impasto sono presenti pori adiacenti, che hanno dimensioni e pressione del gas differenti, le loro pareti si rompono e i pori si fondono (coalescenza); questo fenomeno dipende anche dalla velocità di fermentazione e dalle proprietà meccaniche dell'impasto; a quanto pare, la maggior parte dei pori dell'impasto e della mollica di pane sono aperti, aperti. A causa dei fenomeni di diffusione della CO2 attraverso le pareti dei pori e della loro rottura per eccessiva pressione, l'impasto in fermentazione perde anidride carbonica dalla sua superficie: prendendo il consumo di sostanze secche (zucchero) per la fermentazione dell'impasto, pari a una media del 3% della massa di farina, durante la fermentazione alcolica per 1 kg di farina (o 1,5 kg di pane), vengono rilasciati circa 15 g, ovvero circa 7,5 litri di CO2. Questa quantità a pressione atmosferica è parecchie volte superiore al volume dei prodotti gassosi nel volume specificato di pane e caratterizza le loro perdite durante la fermentazione dell'impasto.

Nella fermentazione dell'impasto si formano anche molti altri acidi organici e alcoli, che possono modificare la solubilità dei composti del grano. Pertanto, tutto quanto sopra mostra che la struttura di un impasto in fermentazione è più complessa di quella di uno non fermentante. Dovrebbe differire da quest'ultimo in minore: densità, modulo di elasticità-elasticità, maggiore viscosità e η/E (maggiore capacità di mantenere la forma), aumento permanente di volume e acidità durante la fermentazione.

Per quasi molto tempo, i fornai hanno caratterizzato le proprietà di cottura della pasta in fermentazione per la sua capacità di manifestare deformazioni elasto-elastiche dopo la distensione: "vivo" (o elastico-elastico) "movimento" dopo la deformazione l'impasto ha sempre dato prodotti di pane di buon volume , forma e struttura della porosità della mollica, in contrasto con l'impasto immobile (plastico), privo di queste proprietà.

La struttura dell'impasto in fermentazione, le sue proprietà meccaniche dipendono reciprocamente dalla capacità di formazione di zucchero della farina, nonché dalle capacità di formazione di gas e ritenzione di gas (permeabilità ai gas) dell'impasto. Dipendono anche dal tipo, dall'età e dalla capacità di fermentazione dei microrganismi - generatori di fermentazione.

Ciò è confermato dai dati sui valori di formazione di gas e ritenzione dell'impasto da farina di frumento varietale, riportati in tabella. 3.10. A parità, mediamente, della capacità gassosa della farina di frumento del primo e del secondo gruppo, la minore capacità di ritenzione del gas assoluta e relativa dell'impasto (e la resa volumetrica del pane) della prima si spiega con la sua maggiore elasticità -proprietà plastiche. Allo stesso tempo, la minore capacità di ritenzione dei gas dell'impasto (e la resa volumetrica del pane) del grano del terzo gruppo rispetto a queste caratteristiche dell'impasto (e del pane) del grano del secondo, nonché come il primo gruppo, può essere in parte attribuito alla loro minore capacità di formazione di gas.

La loro capacità di trattenere il gas relativa (in% alla formazione di gas) era superiore a quella dell'impasto di frumento del secondo e del primo gruppo, attribuibile al più alto contenuto di proteine ​​del glutine nel frumento di questo gruppo. Pertanto, quando si considera la capacità di ritenzione dei gas dell'impasto e la resa volumetrica del pane, si devono tenere in considerazione non solo le caratteristiche meccaniche dell'impasto, ma anche le già citate proprietà della farina. Sembrava opportuno indagare e confrontare la struttura degli impasti non fermentanti e fermentanti. Quest'ultimo è il materiale effettivo con cui sono realizzati i prodotti del pane con farina di diverse varietà, che differiscono negli indicatori di qualità fisica. È stato interessante confrontare le proprietà meccaniche dell'impasto di farina non fermentante e fermentante diversi tipi, e anche per condurre un razionamento approssimativo di loro a quest'ultimo.

Proprietà strutturali e meccaniche dell'impasto non fermentante e fermentante preparato da due campioni di commerciali Farina di frumento I gradi I e II sono riportati nella tabella. 3.1 e 4.1.

Tabella 4.1 Caratteristiche strutturali e meccaniche dell'impasto di farina di grano tenero di 1° grado con un contenuto di umidità del 44% Numero del campione Tempo di esposizione, h Nota. Il numeratore contiene i dati sul test di non errante, nel denominatore - sul test di errante.

L'impasto di farina di grano di 1° grado è una struttura labile meno complessa rispetto all'impasto di farina di 2° grado: ha processi di idrolisi meno attivi, contiene meno zuccheri e altri composti che modificano le proprietà elastiche della struttura nel tempo. Per questo motivo, le differenze nella struttura dell'impasto non roaming a base di farina di grado I dovrebbero essere più evidenti.

Come mostrano i risultati della tabella. 4.1, subito dopo l'impasto, l'impasto non fermentante di entrambi i campioni aveva moduli di taglio e viscosità, la plasticità relativa e l'elasticità erano grandi e η / E era inferiore a quello dell'impasto in fermentazione. Dopo 2 ore di fermentazione, la viscosità dell'impasto e / Mi non è diminuito, come negli impasti non fermentanti, ma, al contrario, è aumentato e la plasticità è diminuita. Per questo motivo, l'indicatore A aveva un valore negativo, caratterizzando non la liquefazione, ma un aumento della viscosità della struttura.

I risultati del confronto delle proprietà meccaniche dell'impasto di grano non fermentante e fermentante di due campioni di farina di grado II sono riportati nella tabella. 3.1, confermano sostanzialmente integralmente le leggi stabilite per l'impasto da farina di 1° grado; sono, tuttavia, di indubbio interesse perché il processo della sua stagionatura è durato fino a 24 ore È noto che la fermentazione del lievito di birra pressato al dosaggio abituale (circa 1% a farina) termina solitamente in un intervallo di tempo di 3- 4 ore (durata della fermentazione dell'impasto) ... Trascorso questo tempo, l'impasto viene reintegrato con una porzione fresca di farina e mescolato, dopodiché viene ripresa la fermentazione in esso. In assenza di additivi e miscelazione della farina, la fermentazione alcolica è inferiore a quella acida. Tale impasto, acquisendo quantità eccessive di alcol etilico e acidi, dissolve le proteine ​​​​del glutine (liquefa), perdendo anidride carbonica - riduce il volume, diventa più denso. Da tavola. 3.1 si può notare che la fermentazione dell'impasto dopo 6 ore e soprattutto dopo 24 ore di fermentazione in termini di moduli di taglio, viscosità, plasticità relativa ed elasticità si avvicina a questi indicatori di pasta non fermentante. Ciò dimostra che i processi di fermentazione del lievito che durano fino a 6 ore sono la ragione principale delle differenze significative nella struttura dell'impasto in fermentazione dalla sua struttura non fermentante. Gli esperimenti hanno scoperto che campioni di pasta di grano in fermentazione da farina di I e II grado hanno una struttura con proprietà più perfette di elasticità-elasticità (modulo di taglio inferiore), viscosità e stabilità dimensionale più elevate (η / E), nonché una maggiore stabilità su tempo rispetto alla struttura pasta non fermentante. La ragione principale di queste differenze dovrebbe essere considerata il processo di fermentazione alcolica del lievito di birra nell'impasto in fermentazione, la formazione di pori riempiti di gas in esso, che causano un aumento permanente di volume, lo sviluppo di deformazioni elastoplastiche e il rafforzamento del struttura dovuta all'orientamento dei polimeri nei piani di taglio. La fermentazione acida in esso è meno significativa e, come mostrato di seguito, influisce su queste proprietà modificando i processi di rigonfiamento e dissoluzione dei composti della farina.

DIPENDENZA DELLE PROPRIETÀ MECCANICHE DELL'IMPASTO E DELLA QUALITÀ DEL PANE DAL TIPO E VARIETÀ DI FARINA

La qualità dei prodotti del pane - la loro resa volumetrica, forma, struttura della porosità e altre caratteristiche, sono determinate dal tipo di farina e, di conseguenza, sono nominate dai GOST.

La struttura della pasta in fermentazione è il materiale diretto da cui si ottengono i prodotti del pane mediante trattamento termico in forno. Era interessante studiare le proprietà biochimiche e strutturale-meccaniche della fermentazione della pasta di grano, a seconda del tipo di farina. A tal fine, sette campioni di grano tenero rosso sono stati macinati in un mulino da laboratorio mediante macinazione a tre gradi con una resa totale media del 78%. Successivamente abbiamo studiato la capacità gassosa e gassosa della farina, le caratteristiche strutturali e meccaniche dell'impasto fermentato dopo la lievitazione, nonché le proteine ​​grezze del glutine e il loro contenuto nella farina, il volume specifico (in cm 3 / g) di stagno e HID di pane dal focolare rotondo cotto secondo GOST 9404-60. I risultati sono mostrati in tabella. 4.2. Hanno dimostrato che la resa della farina varietale, anche in condizioni di macinazione sperimentale di laboratorio, fluttua in modo significativo e più è alta la qualità, più. Pertanto, la tecnologia della macinazione del grano dovrebbe avere un effetto sulla composizione chimica e quindi sulla struttura dell'impasto. È uno dei tanti fattori significativi che influenzano gli indicatori di qualità di farine, impasti e prodotti da forno.

Tabella 4.2

Caratteristiche biochimiche e strutturale-meccaniche

proteine ​​del glutine di pasta e pane in fermentazione

(dati medi)

Nota. Il numeratore contiene dati sulle proteine, nel denominatore - sul test.

Le proprietà tecnologiche di ogni tipo di grano e farina sono caratterizzate principalmente dalla loro capacità di generare gas. Questa proprietà caratterizza la capacità del grano e della farina di convertire l'energia chimica dell'ossidazione dei carboidrati in energia termica e meccanica del movimento dell'impasto in fermentazione, superando l'inerzia della sua massa. La determinazione della capacità di formazione di gas della farina è accompagnata tenendo conto della quantità di C0 2. La sua quantità, ritardata dal test, lo determina. ritenzione di gas per aumento di volume. Questo indicatore fisico-chimico caratterizza per il suo valore inverso la permeabilità ai gas del test all'anidride carbonica. Quest'ultimo dipende dalla struttura e dalle dimensioni del principale elasto-plastico (E, η, η / E) caratteristiche del test. Gli esperimenti hanno dimostrato che la capacità di formazione di gas della farina è aumentata in modo significativo dai gradi più alti a quelli di primo e secondo grado, mentre la resa volumetrica del pane, al contrario, è diminuita.

La capacità di trattenere il gas dell'impasto è direttamente proporzionale alla capacità di generazione del gas; Nonostante ciò, non è aumentato nei valori assoluti e relativi (in% alla formazione di gas), ma è diminuito in modo significativo e regolare al diminuire del tipo di farina. Esiste una stretta relazione diretta tra il valore assoluto della CO trattenuta dall'impasto e le caratteristiche volumetriche del pane (Resa volumetrica, volume specifico). Quanto precede ci consente di concludere che queste caratteristiche della qualità del pane sono determinate principalmente non da fattori biochimici, ma da proprietà fisico-chimiche (permeabilità ai gas) e meccaniche (η, E e η / E) dell'impasto. Questi ultimi dipendono principalmente dalle rispettive proprietà delle proteine ​​grezze del glutine e dal loro contenuto nell'impasto.

Gli esperimenti hanno dimostrato che il contenuto di proteine ​​grezze del glutine aumenta naturalmente con una diminuzione della forza del chicco e del contenuto di umidità (viscosità) della farina e del suo tipo. La struttura proteica della farina premium aveva moduli di taglio e, in media, viscosità più elevati rispetto alla struttura delle proteine ​​della farina di I grado. Ciò indica il loro peso molecolare statistico più elevato. Le proteine ​​della farina di grado I avevano un modulo di taglio e una viscosità inferiori a queste caratteristiche delle proteine ​​della farina di grado II, ma le superavano in η/E. Questo ne caratterizza l'elevata elasticità e stabilità dimensionale.

La capacità di ritenzione del gas dell'impasto e la resa volumetrica dei prodotti del pane dipendono direttamente dalla durata del periodo di rilassamento degli stress delle proteine ​​del glutine e dell'impasto, o η / E. Il rapporto viscosità/modulo delle proteine ​​del glutine della farina di grado II era significativamente inferiore a quello delle proteine ​​della farina di grado elevato e di I grado.

La capacità di trattenere il gas dell'impasto a base di farina di frumento varietale dipendeva dai valori corrispondenti del suo modulo di taglio e viscosità. Queste caratteristiche diminuivano con il diminuire del grado di farina, simile alla capacità di ritenzione dei gas.

Ho trovato quell'impasto di farina in fermentazione grado superiore umidità 44% come le proteine ​​​​del glutine greggio di questa farina avevano i valori più significativi di moduli di taglio, viscosità e rapporto tra viscosità e modulo, la minima plasticità relativa. Da questo impasto si ottenevano prodotti da forno della più alta porosità, volume specifico della teglia, nonché il rapporto tra altezza e diametro del pane del focolare. Così, nonostante la notevole viscosità, da questa farina si ottengono la più bassa formazione di gas dovuta all'alto η/E, impasti e pane con un'elevata resa volumetrica. Alti valori di viscosità e η/E hanno contribuito alla produzione di pane da focolare con il più alto N/A.

L'impasto di farina di I grado con un contenuto di umidità del 44% in termini di ritenzione di gas, caratteristiche meccaniche e qualità del pane era leggermente inferiore alla qualità dell'impasto di farina di prima qualità, aveva una viscosità ridotta del 14-15% , /E impasto, N/A. Ciò indica che una diminuzione della viscosità dell'impasto di farina di I grado ha contribuito sia allo sviluppo del volume specifico della teglia, sia all'aumento della diffusione del pane di focolare.

L'impasto di farina di II grado aveva un contenuto di umidità più elevato (45%). Nonostante la più alta formazione di gas, era significativamente inferiore all'impasto delle farine di grado più alto e I in termini di ritenzione di gas e viscosità. Il rapporto viscosità-modulo di questo impasto, così come delle proteine ​​del glutine, era più basso e la plasticità relativa era superiore a quella dell'impasto fatto con farina di grado più alto e I. La qualità dei prodotti da forno ottenuti era molto inferiore alla qualità dei prodotti da farina di grado più alto e I.

Al fine di chiarire l'influenza delle caratteristiche strutturali e meccaniche della pasta in fermentazione sulle proprietà fisiche dei prodotti a base di pane, abbiamo differenziato i risultati sperimentali in due gruppi. Il primo gruppo di campioni di ciascun tipo aveva, in media, moduli di taglio e viscosità superiori alla media aritmetica, il secondo gruppo ne aveva di inferiori. Vengono inoltre prese in considerazione le caratteristiche di ritenzione di gas dell'impasto e le proprietà elastoplastiche delle proteine ​​grezze del glutine (Tabella 4.3).

Tabella 4.3

Caratteristiche medie degli impasti ad alta e bassa viscosità

Da tavola. 4.3 si può notare che il volume specifico di pane prodotto con farina pregiata non dipende dalla capacità di ritenzione del gas dell'impasto, che era praticamente la stessa per entrambi i gruppi di campioni. Il volume specifico del pane prodotto con farina di I e II grado dipendeva da un valore leggermente più alto della capacità di trattenere il gas dell'impasto del secondo gruppo di campioni. La quantità di glutine umido in entrambi i gruppi di campioni per tutte le varietà di farina era approssimativamente la stessa e non poteva influenzare gli indicatori di qualità del pane.

La viscosità dell'impasto a base di farina di alta qualità di entrambi i gruppi di campioni si è rivelata inversamente correlata e il rapporto tra viscosità e modulo era in diretta dipendenza dai corrispondenti indicatori delle loro proteine ​​​​del glutine greggio; nell'impasto delle farine I e II dei gradi di entrambi i gruppi di campioni, è stato il contrario.

Quindi, possiamo concludere che le principali caratteristiche dell'impasto in fermentazione - viscosità e rapporto tra viscosità e modulo - dipendono non solo dalle caratteristiche corrispondenti delle proteine ​​del glutine, ma anche dall'influenza di altri composti del grano.

La resa volumetrica di teglia e H/D di pane di focolare all'interno di ciascuna delle tre varietà di farina di frumento dipende dalla viscosità e dal rapporto tra la viscosità e il modulo della pasta in fermentazione. La viscosità ha un effetto inverso sulla resa volumetrica e un effetto diretto sul valore H/D. Il rapporto tra viscosità e modulo ha un impatto diretto su entrambe queste caratteristiche della qualità del pane.

Il grado di influenza della viscosità e il rapporto tra viscosità e modulo sugli indicatori fisici e meccanici della qualità del pane possono essere disuguali e reciprocamente diretti. Dipende sia dall'entità di queste caratteristiche della struttura dell'impasto sia dalle modalità della sua elaborazione tecnologica. Nonostante ciò, i dati in Tab. 4.3 consentono di spiegare i risultati ottenuti non solo dal tipo di farina, ma anche dalla dipendenza dai valori di viscosità e dal rapporto tra viscosità e modulo dell'impasto. Quindi, una differenza significativa nel volume specifico della padella e del pane del focolare H / D a base di farina dei gradi più alti, I o II con approssimativamente la stessa viscosità dell'impasto dovrebbe essere spiegata, prima di tutto, dai valori disuguali dei loro rapporti viscosità/modulo. I risultati da noi ottenuti ci consentono di affermare che il tipo di grano, macinato anche secondo lo stesso schema tecnologico, influisce sulla ritenzione di gas e sulle proprietà strutturali e meccaniche dell'impasto ottenuto da ogni tipo di farina di macinazione a tre gradi. La viscosità e il rapporto tra la viscosità e il modulo di fermentazione della pasta di farina di grano varietale possono essere utilizzati come caratteristiche che predeterminano le proprietà fisiche e meccaniche del pane in padella e del focolare. Pertanto, è sembrato opportuno definirli e standardizzarli per semplice test dalla farina commerciabile dei principali gradi, ottenuta presso le imprese di Mosca nelle condizioni degli attuali modi tecnologici di produzione.

Mediante misurazioni di massa delle caratteristiche elastoplastiche dell'impasto fermentato, pronto al taglio ed elaborazione statistica dei risultati, sono stati stabiliti i valori medi ottimali (М ± δ) di viscosità e rapporto viscosità-modulo per tre varietà di farina commerciale di frumento e di segale (Tabella 4.4).

Tabella 4.4

Valori medi ottimali di viscosità e η/E della pasta in fermentazione (D = 0.003 s)

	Umidità dell'impasto,%
Grano I
pelato

Confronto dei dati in tabella. 4.4. e 3.14, puoi vedere che la pasta fermentata dalla farina di grano di grado I ha, come nella tabella. 3.1 e 4.1 sono molto più grandi e pasta di segale per entrambe le varietà i valori di viscosità e il rapporto viscosità-modulo sono inferiori a quelli degli impasti non fermentanti.

La ragione principale della diminuzione della viscosità e del rapporto tra la viscosità e il modulo dell'impasto in fermentazione dalla carta da parati di segale dovrebbe essere considerata la dissoluzione dei suoi composti da parte degli acidi dell'impasto.

Gli studi sull'effetto dell'acidificazione dell'impasto non fermentante con acido lattico da tre campioni di farina per carta da parati di segale hanno mostrato che tutti i campioni di pasta acidificata (rispetto alla normale fermentazione) avevano una viscosità e un rapporto viscosità-modulo inferiori rispetto a quelli non acidificati uno. Ciò dovrebbe essere attribuito alla parziale peptizzazione delle proteine ​​​​rigonfianti e di altri composti di segale con soluzioni acidi organici.

INFLUENZA DEI MODERNI METODI DI PROVA SULLE PROPRIETÀ MECCANICHE DELL'IMPASTO E SULLA QUALITÀ DEL PANE

PRODOTTI

Negli ultimi anni sono stati effettuati lavori in URSS e all'estero che hanno mostrato la possibilità di ridurre il consumo di farina e i tempi di preparazione dei prodotti da forno. Questo si ottiene applicando schemi tecnologici, prevedendo un effetto meccanico sull'impasto e sull'impasto, che ne attiva la fermentazione. Tali schemi si basano sull'uso di un impasto liquido grande (contenuto di umidità di circa il 70%) o denso (contenuto di umidità del 40-50%).

Gli impasti liquidi hanno una viscosità di 1-2 ordini decimali inferiore a quelli densi; questi ultimi sono difficili da pompare; dopo la fermentazione, vengono diluiti con acqua. Si è riscontrato che gli impasti diluiti hanno una viscosità significativamente inferiore rispetto a quelli non diluiti del corrispondente contenuto di umidità; durante la fermentazione, la viscosità dell'impasto diminuisce.

Una riduzione della durata della fermentazione dell'impasto e dell'impasto si ottiene con un effetto intensivo più prolungato durante il processo di impasto. Allo stesso tempo, diminuisce la quantità di proteine ​​del glutine lavate dall'impasto, aumenta il contenuto di composti azotati e carboidrati idrosolubili, aumenta l'attaccabilità dell'amido da parte dell'amilasi e l'attività fermentativa del lievito. I processi elencati aumentano la resa volumetrica di pasta e pane, migliorano la struttura della porosità della mollica, la forma dei prodotti del focolare.

Le caratteristiche specificate dei prodotti a base di pane sono inoltre migliorate da ulteriori lavorazione meccanica pasta in fase di taglio. Tuttavia, una lavorazione eccessiva può portare a un deterioramento delle caratteristiche fisiche e meccaniche dei prodotti, pertanto è necessaria la sua ottimizzazione. Come criterio per il grado di effetto meccanico sull'impasto durante l'impasto, viene proposto il valore del lavoro specifico. Oscilla, a seconda del contenuto di umidità della farina, da 12 a 50 J/g.

Sulla base di quanto precede, si possono trarre le seguenti conclusioni.

L'impasto fermentante, a differenza dell'impasto non fermentante, è un sistema colloidale disperso doppiamente sollecitato più complesso, comprendente una fase gassosa, che quindi ha una densità ridotta. La sua massa porosa schiumosa, formando continuamente CO2, aumenta il suo volume - si fonde a causa dell'equalizzazione della pressione dei pori adiacenti di varie dimensioni, formando una struttura aperta; in esso, secondo la legge di Stokes, si verificano continuamente il movimento dei pori più grandi verso l'alto verso la superficie dell'impasto e il rilascio di anidride carbonica. Nel processo di formazione dei pori, aumento di volume con basse sollecitazioni e lente deformazioni di taglio, la struttura dell'impasto in fermentazione viene elasticizzata, aumentando la viscosità e η/E.

L'impasto fermentante a base di farina di frumento di grado I e II differisce dall'impasto non fermentante per valori inferiori di moduli di taglio, plasticità relativa (maggiore elasticità), viscosità più elevata e rapporto viscosità-modulo, nonché stabilità e un aumento in queste caratteristiche durante la fermentazione dopo la gramolatura. Differenze più significative sono state riscontrate per l'impasto a base di farina di I grado, che ha un contenuto di umidità del 3-4% in meno rispetto all'impasto a base di farina di II grado, e altri Composizione chimica.

Impasto errante farina di segale la macinazione della carta da parati e della pelatura differisce dalla non fermentazione in grandi valori di moduli di taglio, viscosità inferiore e rapporto viscosità-modulo. Ciò è dovuto all'influenza di una significativa concentrazione di acidi organici al suo interno, che dissolvono parzialmente le proteine ​​​​rigonfianti e altri polimeri di grano.

Le proprietà strutturali e meccaniche della fermentazione della pasta di grano e delle proteine ​​del glutine greggio dalla farina dei gradi più alti, I e II, ottenute da un grano mediante macinazione a tre gradi, viscosità, nonché il rapporto tra viscosità e modulo, differiscono in modo significativo: determinare la capacità di ritenzione del gas dell'impasto, la resa volumetrica dello stampo, nonché l'H/D del focolare del pane. Con una diminuzione del tipo di farina, della viscosità e del rapporto tra viscosità e modulo delle proteine ​​del glutine e della ritenzione di gas dell'impasto, diminuiscono la resa volumetrica del pane, la sua porosità e H/D. Le differenze più significative nelle caratteristiche specificate dell'impasto, delle proteine ​​del glutine e del pane si osservano tra I e II grado di farina.

All'interno di ogni grado, la viscosità dell'impasto in fermentazione ha un effetto inverso sullo sviluppo del suo volume (ritenzione di gas), sulla resa volumetrica del pane e un effetto diretto sull'H/D del pane. Il rapporto tra viscosità e modulo dell'impasto ha un impatto diretto su entrambi gli indicatori del pane. In alcuni casi, il tipo di grano influenza le proprietà strutturali e meccaniche dell'impasto di farina di ogni tipo.

Si consiglia di standardizzare e regolare le proprietà elencate degli impasti in fermentazione al fine di controllarle e gestirle. Come norme approssimative per l'impasto di farina di frumento di grado I, carta da parati di segale e farina sbucciata, è possibile utilizzare i risultati della tabella. 4.4.

INFLUENZA DEL RISCALDAMENTO SULLE PROPRIETÀ MECCANICHE DEL TEST. PROPRIETÀ MECCANICHE DEL PANE

Il processo di produzione dei prodotti del pane viene completato riscaldando la massa di pasta in fermentazione da 30 a 100 ° C in condizioni di elevati gradienti di calore e trasferimento di massa.

Trattamento termico durante la cottura nell'intervallo di temperatura specificato, influisce in modo significativo sull'attività dei processi biochimici, modifica la conformazione delle molecole dei principali polimeri di grano, le loro proprietà idrofile e le proprietà meccaniche dell'impasto; il contenuto di acqua libera diminuisce nella struttura, l'impasto perde la sua capacità di scorrere sotto la tensione delle forze di gravità della massa. Quindi la struttura plastica-elastica dell'impasto si trasforma in una struttura gelatinosa di plastica elastica-fragile di mollica di pane. Si dovrebbe presumere che le sue deformazioni plastiche avvengano principalmente a basse velocità di deformazione dovute al rilassamento dello stress e ad alte velocità a causa di fenomeni di fragilità, distruzione delle pareti dei pori continuità della gelatina concentrata di amido proteico - briciola nella regione elastica. A questo proposito, quando si studiano le proprietà meccaniche della mollica di pane, ci si dovrebbe limitare ai valori più piccoli possibili delle sue deformazioni e della loro velocità. Invece di deformazioni di taglio, è opportuno utilizzare deformazioni di compressione uniassiali di una struttura di briciole schiumose porose.

Il riscaldamento aumenta il movimento termico delle molecole dei composti chimici. Nelle soluzioni polimeriche riduce il coefficiente di attrito interno (viscosità). La dipendenza inversa della viscosità delle soluzioni polimeriche dalla temperatura è determinata dalla ben nota equazione empirica di Arrhenius

= Ae

dove A è una costante che dipende dalle proprietà della sostanza;

e è la base del logaritmo naturale;

T è la temperatura assoluta;

K - costante del gas;

E - energia di attivazione (lavoro speso sulle particelle in movimento).

Tuttavia, questa equazione è valida solo per soluzioni a bassa concentrazione e purché non vi siano cambiamenti significativi nella forma delle molecole polimeriche. La concentrazione dei principali polimeri del grano - proteine ​​del glutine e amido - nell'impasto del pane è molto elevata e il suo trattamento termico modifica la forma delle molecole, nonché la capacità di questi principali polimeri del grano di interagire con il solvente - l'acqua. Le dimensioni e le forme delle loro molecole cambiano anche durante l'idrolisi e la fermentazione da parte degli enzimi del grano e dei microrganismi dell'impasto.

Tutti questi processi possono influenzare la struttura e modificare le proprietà meccaniche dell'impasto. Pertanto, era prevedibile che l'applicazione dell'equazione di Arrhenius per la struttura di prova fosse ammissibile in un intervallo di temperatura molto limitato. La dipendenza di queste proprietà dell'impasto dalla temperatura su un ampio intervallo è più complessa. Consideriamo più in dettaglio la sua possibile influenza su queste proprietà: il riscaldamento dell'impasto durante la cottura e la sua trasformazione in mollica di pane avviene in due fasi principali. Nella fase iniziale di riscaldamento dell'impasto a 50-60 ° C, vengono attivati ​​​​i sistemi enzimatici dell'impasto, aumenta il contenuto di composti idrosolubili in esso, che possono plastificare la struttura e, allo stesso tempo, con il miglioramento del movimento molecolare-termico, riducono la viscosità e ne migliorano le proprietà di adesione. In questa fase iniziano anche i principali processi di panificazione: gelatinizzazione dell'amido e denaturazione delle proteine ​​del grano, che procedono più attivamente e terminano nella seconda, ultima fase di riscaldamento dell'impasto da 60 a 100 ° C, quando i suoi sistemi enzimatici sono anche disattivato.

Con l'aumento dell'impatto meccanico, le proprietà strutturali e meccaniche dell'impasto cambiano. Gli autori hanno caratterizzato le proprietà dell'impasto dalla consistenza Kt su un penetrometro, su un alveografo e hanno determinato la viscosità su un dispositivo Tolstoj-Nikolaev. Il tempo di impasto per il test di controllo è stato di 5 min, con una lavorazione potenziata per 30 min. L'impasto è stato esaminato dopo l'impasto e prima del taglio (Tabella 22).

Con un aumento della durata dell'impasto, la sua struttura si indebolisce. Dopo un impasto prolungato, l'indice di consistenza dell'impasto Kt aumenta e la viscosità dell'impasto diminuisce. Ridotta elasticità, estensibilità e entità della forza di deformazione dell'impasto, determinata sull'alveografo (Fig. 13).

Il rafforzamento dell'effetto meccanico sull'impasto ne riduce la viscosità e ne aumenta la capacità di allungamento. Allo stesso tempo, l'impasto può aumentare significativamente di volume durante la sosta e la cottura, diventa elastico, estensibile e aumenta la sua capacità di trattenere il gas.
Alla fine dell'impasto intensivo, l'impasto diventa notevolmente più leggero rispetto a un impasto lento e incompleto, il che si spiega con l'intrappolamento dell'aria durante l'impasto, la sua inclusione nell'impasto e la successiva ossidazione dei pigmenti coloranti della farina.
L'impastamento intensivo dell'impasto per 7 minuti distrugge circa il 31% dei pigmenti della farina. Con una lavorazione meccanica potenziata dell'impasto, si verifica l'aerazione delle sue parti costitutive, che influisce sul sistema redox della farina. Dopo un adeguato tempo di fermentazione, l'impasto con un maggior grado di lavorazione ha proprietà più elastiche rispetto all'impasto senza trattamento.
Durante la fermentazione dell'impasto con una lavorazione meccanica avanzata, il processo della sua liquefazione è inibito (si presume che a causa del parziale ripristino della struttura). Un ruolo importante in questo è svolto dai processi ossidativi che promuovono la "reticolazione" delle macromolecole proteiche mediante disolfuro trasversali e altri legami.
Con un aumento dell'intensità del trattamento, assorbimento di acqua? l'impasto lievita e con un aumento del contenuto di umidità dell'impasto dell'1-1,5% presenta le stesse proprietà strutturali e meccaniche delle normali impastature. Ciò è confermato dalla determinazione delle proprietà strutturali e meccaniche dell'impasto mediante lo sforzo di taglio ultimo (in Pa) con un aumento della durata della lavorazione meccanica dell'impasto da 6 a 20 minuti. Si presume che con l'intensificazione della lavorazione dell'impasto, i globuli delle proteine ​​del glutine siano più pienamente sviluppati e la loro capacità di idratazione aumenti.
Per spiegare l'aumentata capacità di assorbimento dell'acqua dell'impasto con la sua migliorata lavorazione meccanica, le proprietà di assorbimento dell'impasto sono state studiate a diversi modi impastare. Le proprietà fisico-chimiche sono state confrontate impasto senza lievito, che è stato impastato in una macchina L-106 per 6 e 20 minuti a 70 rpm e una macchina di tipo rotativo a 1400 rpm per 3-5 s.
Su un apparato sottovuoto ad adsorbimento McBen, la velocità di essiccazione dei campioni di pasta è stata determinata con il pompaggio continuo di vapore e il desorbimento del vapore acqueo mediante campioni essiccati sotto vuoto e quindi inumiditi a peso costante.
È stato riscontrato che la lavorazione meccanica avanzata dell'impasto accelera la sua essiccazione e raggiunge più velocemente il peso costante.
L'omogeneizzazione dell'impasto (impasto rotante e da 20 minuti) con una lavorazione meccanica avanzata accelera la rimozione dell'umidità durante l'essiccazione - aumenta la velocità di essiccazione. La velocità di essiccazione aumenta con l'aumento della porosità dei campioni essiccati. Il volume dei pori è del 104% per un test batch di 20 minuti, del 94% per un batch rotante e dell'86% di sostanza secca per un campione convenzionale.
Quando si analizzano le isoterme di desorbimento, è stato riscontrato che in un processo di desorbimento di equilibrio, la capacità di trattenere l'acqua dell'impasto aumenta con un aumento della lavorazione meccanica dell'impasto, ovvero aumenta l'energia di legame dell'umidità.
Sulla base degli esperimenti, si nota che un aumento del grado di lavorazione meccanica dell'impasto contribuisce ad aumentare la quantità di acqua saldamente associata all'impasto, che ne migliora le proprietà strutturali e meccaniche e, di conseguenza, la qualità di pane.
Sostanze proteiche del test. Quando si impasta l'impasto, le sostanze proteiche subiscono alcuni cambiamenti a causa della loro peptizzazione, nonché sotto l'influenza degli enzimi della farina.
Per studiare la parte proteica dell'impasto con maggiore azione meccanica su di essa, sono state determinate la quantità e la qualità del glutine lavato e la quantità di azoto idrosolubile (Tabella 23).

La capacità di idratazione del glutine dell'impasto aumenta con ulteriori lavorazioni meccaniche. Ciò si riflette nelle sue proprietà strutturali e meccaniche: la durata dell'estrusione lungo il reometro è diminuita di 22 s e l'allungamento specifico è aumentato di 1,5 volte.
Subito dopo l'impasto con lavorazione meccanica potenziata, l'impasto conteneva il 3,7% in meno di glutine lavato rispetto all'impasto lavorato per 5 minuti. D'altra parte, la quantità di azoto solubile in acqua era maggiore.
Questi dati mostrano che, negli impasti molto lavorati, i processi di formazione e maturazione avvengono in larga misura già durante il periodo di lavorazione meccanica, il che può contribuire ad una riduzione dei tempi di preparazione dell'impasto.
Durante la fermentazione dell'impasto, la quantità di glutine lavato diminuisce sia nell'impasto di controllo che nell'impasto con lavorazioni meccaniche aggiuntive.
Prima di piantare nel forno, la quantità di glutine lavata dall'impasto di controllo è diminuita del 30,8% rispetto alla quantità di glutine di farina e dall'impasto con lavorazione meccanica potenziata - del 39,9%. Ciò indica un processo più intenso di modifica delle sostanze proteiche nell'impasto con una lavorazione meccanica avanzata.
La quantità di azoto solubile in acqua nel test di controllo è aumentata del 60,6% rispetto all'azoto solubile in acqua della farina e nel test con lavorazione meccanica potenziata - del 72,7%.
I diagrammi di una diminuzione della quantità di glutine lavato e di un aumento della quantità di azoto solubile in acqua nell'impasto prima dell'impianto nel forno sono mostrati in Fig. 14 e 15.

KN Chizhova ha scoperto che la prontezza dell'impasto di grano può essere caratterizzata da un certo grado di diminuzione del contenuto di glutine lavato e un aumento della quantità di azoto solubile in acqua. L'ulteriore lavorazione dell'impasto provoca cambiamenti più profondi nelle sostanze proteiche, che ne accelera la maturazione.
Lo stato delle proteine ​​del glutine nell'impasto cambia sotto l'influenza di vari fattori. In questo caso, sono importanti lo stato delle proteine ​​della farina stesse e i loro cambiamenti durante la preparazione dell'impasto sotto l'influenza dell'accumulo di acidi ed enzimi proteolitici.
Per studiare i cambiamenti nel glutine sotto l'azione di acidi ed enzimi con una migliore lavorazione meccanica dell'impasto, è stato applicato ad esso 0,005 N. acido lattico e ha studiato la sua attaccabilità da parte dell'enzima proteolitico papaina (Tabella 24).

All'aumentare della lavorazione meccanica del glutine, la sua solubilità in acido lattico cambia: quando l'impasto viene impastato per 5 minuti, il 20% del glutine si scioglie, e quando il tempo di impasto viene portato a 30 minuti, circa il 40%.
Esperimenti con l'aggiunta di papaina mostrano anche che l'attaccabilità del glutine aumenta con l'aumento del grado della sua lavorazione meccanica. In una valutazione comparativa dell'impasto nell'impastatrice e in un miscelatore a vibrazione, è stato riscontrato che quando l'impasto viene esposto a un miscelatore a vibrazione per 2 minuti, la solubilità delle proteine ​​è 0,05 M. acido acetico aumenta allo stesso modo di un impasto di 15 minuti nell'impastatrice. L'aumento del tempo di lavorazione dell'impasto su un miscelatore vibrante a 15 minuti aumenta la solubilità delle proteine ​​più di un impasto di 45 minuti in un miscelatore di tipo convenzionale. Le sostanze proteiche del test sono state studiate mediante filtrazione su gel su Sephadex G-100. Quando si separavano le sostanze proteiche dell'impasto, si ottenevano quattro frazioni. L'analisi dei cromatogrammi ha mostrato che un aumento della durata dell'impasto aumenta la percentuale della prima e della seconda frazione ad alto peso molecolare. Si ritiene che la prima frazione caratterizzi proteine ​​con un peso molecolare superiore a 150.000, corrispondente alla glutenina, la seconda frazione - proteine ​​con un peso molecolare di circa 100.000 e corrisponda a una miscela di glutenina molecolare con gliadina. La terza e la quarta frazione corrispondono all'albumina e alle globuline.
La trasformazione della proteina del glutine durante l'impasto è associata all'allungamento e alla rottura con la formazione di sottili film di glutine, che subiscono la scissione rompendo i legami non covalenti - ponti idrogeno, idrofobici e salini, nonché rompendo i legami dpsolfuro tra le catene peptidiche .
Carboidrati di pasta. L'intensa lavorazione meccanica dell'impasto porta a un cambiamento nei grani di amido, aumenta la loro attaccabilità da parte delle amilasi della farina, che aumenta il contenuto di carboidrati idrosolubili, compresi gli zuccheri.
I carboidrati dell'impasto erano caratterizzati dal contenuto di zuccheri riducenti direttamente e carboidrati idrosolubili. riducendo dopo idrolisi per 3 ore (tab. 25).

All'aumentare dell'effetto meccanico sull'impasto, aumenta la quantità di zuccheri in esso contenuti.
Quando si impasta la pasta non fermentante per 30 minuti, il contenuto di zuccheri riducenti diretti aumenta rispetto al test di controllo (tempo di impasto 5 minuti) del 18%, carboidrati idrosolubili, che ripristinano dopo tre ore di idrolisi, del 27%
Quando l'impasto non fermentante viene mantenuto sotto l'influenza delle amilasi della farina, l'aumento dei carboidrati idrosolubili continua Nel pane cotto con tale impasto, c'è un aumento del contenuto di zucchero rispetto alla loro quantità nell'impasto con la lavorazione convenzionale. Negli impasti in fermentazione, la quantità di carboidrati idrosolubili prima della messa a dimora in forno è abbastanza simile sia nel campione senza trattamento che nell'impasto con trattamento meccanico potenziato. Ciò può essere spiegato dall'elevato consumo di zuccheri durante il periodo di fermentazione dell'impasto con un maggiore grado di lavorazione meccanica, confermato dai dati sulla determinazione della capacità di formazione di gas dell'impasto e dal volume del pane.

Studi dell'influenza del grado di lavorazione meccanica dell'impasto sulla sua capacità di formazione di gas e di ritenzione di gas su campioni di farina di frumento di 1 ° grado con glutine di media forza e capacità di formazione di zucchero di 275 e 204 mg di maltosio per 10 g di farina (Tabella 26 e Fig. 16) mostrano che la lavorazione meccanica potenziata dell'impasto (tempo di impasto 30 min) aumenta la formazione di gas, determinata durante il periodo di lievitazione, del 14-21% rispetto al test di controllo (durata di impasto 5 min). Questo è importante quando si lavorano farine a bassa capacità zuccherina (204 mg di maltosio per 10 g di farina).

Un aumento della capacità di formazione di gas dell'impasto con una migliore lavorazione meccanica è associato all'accumulo di carboidrati idrosolubili e prodotti di disaggregazione delle sostanze proteiche che alimentano il lievito.
Queste modificazioni dell'impasto contribuiscono alla produzione di pane dal volume maggiore, dalla porosità più fine e uniforme, dalla mollica delicata ii elastica.
Quando si studia l'effetto di una migliore lavorazione meccanica dell'impasto sul grado di raffreddore del pane ( pagnotte a fette del peso di 0,4 kg di farina di grano di I grado), cotto nel panificio sperimentale VNIIHPa, è stato riscontrato che gli indicatori che caratterizzano la freschezza dei prodotti di questo impasto cambiano rispetto al controllo. La comprimibilità e la viscosità della sospensione della mollica di pane dopo 3, 24 e 48 ore di conservazione sono maggiori nel pane, per il quale l'impasto viene lavorato più a lungo (Tabella 27 e Fig. 17).

La viscosità della sospensione della mollica diminuiva con la conservazione delle pagnotte, ma era maggiore per le pagnotte di pasta, che venivano impastate più a lungo (vedi Fig. 17).
Dati valutazione sensoriale mostrano che i pani fatti con un impasto con un tempo di impasto più lungo (20 minuti) fin dall'inizio (dopo 3 ore) avevano una mollica più morbida e morbida rispetto ai pani cotti con un impasto con un tempo di impasto di 4,5 minuti. La differenza nelle condizioni delle briciole persiste per tutto il periodo di conservazione (entro 48 ore). Questi dati mostrano che un aumento del grado di lavorazione meccanica dell'impasto porta ad un miglioramento della qualità del pane e aiuta a rallentare il processo della sua stagionatura.

Un aumento dell'intensità dell'impasto per il nuovo pane di segale ucraino con un rapporto tra farina sbucciata e grado II del 60:40% rallenta anche i suoi cambiamenti durante la conservazione. Allo stesso tempo, c'è un accumulo di composti carbonilici volatili che causano l'aroma del pane.