Właściwości strukturalne i mechaniczne produkty żywieniowe pełnią podwójną funkcję: są przeznaczone nie tylko do ilościowych, ale także jakościowych cech żywności. Strukturalny m Właściwości mechaniczne (reologiczne) - cechy towarów, które pojawiają się, gdy są zdeformowane. Charakteryzują one zdolność towarów do przeciwstawiania się zastosowanym siłom zewnętrznym lub zmianom pod ich wpływem. Należą do nich wytrzymałość, twardość, elastyczność, elastyczność, plastyczność, lepkość, przyczepność, tiksotropia itp.

Właściwości te zależą nie tylko od składu chemicznego produktów, ale także od struktury, czyli struktury. Wskaźniki właściwości strukturalnych i mechanicznych charakteryzują jakość (konsystencję) produktów spożywczych, ulegają zauważalnym zmianom podczas ich niszczenia i są brane pod uwagę przy wyborze warunków ich technologicznego przetwarzania, transportu i przechowywania.

Wytrzymałość - zdolność ciała stałego do opierania się zniszczeniu mechanicznemu po przyłożeniu do niego zewnętrznej siły rozciągającej i ściskającej.

Wytrzymałość materiału zależy od jego struktury i porowatości. Siła jest niezbędna do ilościowego scharakteryzowania żywności, takiej jak makaron, cukier rafinowany, herbatniki, krakersy. Jeśli produkty spożywcze nie są wystarczająco mocne, zwiększa się ilość złomu, okruchów.Wskaźnik ten jest brany pod uwagę przy przetwarzaniu ziarna na mąkę, miażdżeniu winogron, siekaniu ziemniaków itp.

Twardość- lokalna wytrzymałość powierzchniowa bryły, która charakteryzuje się odpornością na wnikanie w nią innego, bardziej solidnego ciała.

Twardość obiektów zależy od ich charakteru, kształtu, struktury, wielkości i rozmieszczenia atomów, a także od sił spójności międzycząsteczkowej. Twardość określa się oceniając stopień dojrzałości świeżych owoców i warzyw, twardość sucharów i pączki oceniaj procesy czerstwienia .

Odkształcenie - zdolność obiektu do zmiany jego wielkości, kształtu i struktury pod wpływem czynników zewnętrznych, które powodują przemieszczanie się poszczególnych cząstek względem siebie. Deformacja towaru zależy od wielkości i rodzaju ładunku, struktury oraz właściwości fizykochemicznych obiektu.

Deformacje mogą być odwracalne i nieodwracalne (resztkowe). W przypadku deformacji odwracalnej, oryginalne wymiary, kształt i struktura produktów są przywracane całkowicie po zdjęciu obciążenia, aw przypadku deformacji nieodwracalnych nie są przywracane. Odkształcenie odwracalne może być sprężyste, gdy następuje natychmiastowe przywrócenie kształtu i rozmiaru obiektu, oraz sprężyste, gdy odzyskiwanie trwa dłużej lub krócej. Odkształcenie szczątkowe nazywane jest odkształceniem, które pozostaje po ustaniu działania sił zewnętrznych. Trwałe nieodwracalne odkształcenie nazywane jest również plastikiem.

Jeżeli siły zewnętrzne przyłożone do ciała będą tak duże, że cząstki ciała poruszające się w procesie deformacji stracą swoje wzajemne połączenie, ciało ulegnie zniszczeniu.

Produkty spożywcze z reguły charakteryzują się wieloskładnikowym składem; charakteryzują się zarówno odkształceniem sprężystym, jak i sprężystym oraz odkształceniem plastycznym.

Elastyczność - zdolność ciał do natychmiastowego przywracania ich pierwotnego kształtu lub objętości po ustaniu sił deformujących. Wskaźnik ten służy do określenia elastyczności ciasta, glutenu ciasta pszennego, chleba i innych towarów. Ta właściwość jest charakterystyczna dla takich produktów jak np. nadmuchiwane produkty gumowe (opony, zabawki itp.).

Elastyczność- właściwość ciał do stopniowego przywracania kształtu lub objętości przez pewien czas po ustaniu sił odkształcających.

Ta właściwość jest również wykorzystywana przy ocenie jakości pieczywa (stan miękiszu), mięsa i ryb oraz glutenu ciasta. Tak więc elastyczność miękiszu chleba, mięsa i ryb służy jako wskaźnik ich świeżości, ponieważ po zwietrzeniu miękisz traci elastyczność; gdy mięso i ryby są przejrzałe lub zepsute, tkanka mięśniowa jest znacznie zmiękczona, a także traci elastyczność.

Plastikowy- zdolność przedmiotu do nieodwracalnych odkształceń, w wyniku których pierwotny kształt ulega zmianie, a po ustaniu oddziaływania zewnętrznego nowy kształt zostaje zachowany. Plastelina jest typowym przykładem tworzyw sztucznych. Plastyczność surowców i półproduktów spożywczych wykorzystywana jest do formowania wyrobów gotowych. Tak więc dzięki plastyczności ciasta pszennego można nadać określony kształt wyrobom piekarniczym, mącznym, cukierniczym, baranim i makaronom. Gorące masy karmelowe, cukierkowe, czekoladowe i marmolady są plastyczne. Po upieczeniu i schłodzeniu gotowe produkty tracą swoją plastyczność, nabierając nowych właściwości (sprężystość, twardość itp.).

Podczas transportu, przechowywania i sprzedaży produktów należy brać pod uwagę ich podatność na odkształcenia oraz zależność od obciążeń mechanicznych i temperatury produktu, np. tłuszcze jadalne, produkty margaryny, masło krowie, pieczywo niskie temperatury mają stosunkowo dużą wytrzymałość, a przy podwyższonych temperaturach- plastyczność. Dlatego transport np. gorącego (nieschłodzonego) pieczywa może prowadzić do deformacji produktów i wzrostu odsetka odrzutów sanitarnych.

Należy zauważyć, że praktycznie nie ma ciał zdolnych jedynie do odwracalnych lub nieodwracalnych odkształceń. Każdy materiał lub wyrób wykazuje różne rodzaje odkształceń, ale niektóre charakteryzują się bardziej odkształceniami odwracalnymi, elastycznością, elastycznością, a inne – plastycznymi. Odkształcenia sprężyste są najbardziej nieodłączne w towarach o strukturze krystalicznej, elastycznych - w towarach składających się z wysokocząsteczkowych związków organicznych (białek, skrobi itp.), Z tworzyw sztucznych - w towarach o słabych wiązaniach między poszczególnymi cząstkami.

Podstawowe różnice między odkształceniami sprężystymi, sprężystymi i plastycznymi polegają na zmianach strukturalnych zachodzących pod wpływem siły zewnętrznej. Przy odkształceniach sprężystych i sprężystych zmienia się odległość między cząstkami, a przy odkształceniach plastycznych ich wzajemne ułożenie.

W wyniku przedłużonego działania zewnętrznego odkształcenie sprężyste może przekształcić się w plastyczny. To przejście jest związane z relaks - spadek naprężeń wewnątrz materiału przy stałym początkowym odkształceniu.

Przykładem jest deformacja owoców i warzyw pod wpływem grawitacji górnych warstw świeżo upieczonego chleba pod wpływem uderzenia lub nacisku. W takim przypadku wyrób może częściowo lub całkowicie utracić zdolność przywracania kształtu na skutek zmiany wzajemnego ułożenia cząstek.

Lepkość(tarcie wewnętrzne) - zdolność płynu do przeciwstawiania się ruchowi jednej jego części względem drugiej pod działaniem siły zewnętrznej.

Lepkość towarów płynnych określa się za pomocą wiskozymetru. Lepkość służy do oceny jakości towarów o konsystencji płynnej i lepkiej (syropy, ekstrakty, miody, oleje roślinne, soki, napoje alkoholowe itp.). Lepkość zależy od składu chemicznego (woda, sucha masa, zawartość tłuszczu) oraz temperatury produktu. Wraz ze wzrostem zawartości wody i tłuszczu oraz temperatury zmniejsza się lepkość surowców, półproduktów i wyrobów gotowych, co ułatwia ich przygotowanie, lepkość wzrasta wraz ze wzrostem stężenia roztworów, ich stopnia dyspersja.

Lepkość pośrednio świadczy o jakości produktów płynnych i lepkich, charakteryzuje stopień ich gotowości podczas przetwarzania surowców, wpływa na straty podczas ich przenoszenia z jednego typu pojemnika do drugiego.

Lepkość (adhezja)- zdolność produktów do działania sił interakcji z innym produktem lub powierzchnią pojemnika, w którym produkt się znajduje. Wskaźnik ten jest ściśle związany z plastycznością, lepkością produktów spożywczych. Adhezja jest typowa dla produktów spożywczych takich jak ser, masło, pokrojone mięso i inne Przyklejają się do ostrza noża podczas cięcia, do zębów podczas żucia. Lepkość produktów jest określana w celu kontrolowania tej właściwości podczas produkcji i przechowywania towarów.

Skradać się- właściwość materiału do ciągłego odkształcania się pod wpływem stałego obciążenia. Ta właściwość jest typowa dla serów, lodów, masła krowiego, marmolady itp. W produktach spożywczych bardzo szybko pojawia się pełzanie, co należy wziąć pod uwagę przy przetwarzaniu ich w magazynach.

Tiksotropia- zdolność niektórych systemów rozproszonych do samoistnego przywracania struktury zniszczonej przez działanie mechaniczne. Występuje w wielu gotowych produktach spożywczych i produktach spożywczych. Przemysł spożywczy oraz Żywnościowy, na przykład w żelkach.

SZCZEGÓLNE CECHY KONSTRUKCJI I WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE TESTU CHODZENIA

Ciasto z mąki niefermentującej należy uznać za materiał przeznaczony do oceny właściwości technologicznych ziarna i mąki. Ciasto fermentacyjne jest mniej odpowiednie do tego celu, ponieważ zawiera drożdże, zakwasy, substancje gazowe, głównie dwutlenek węgla, kwasy organiczne powstające podczas fermentacji. Jest strukturalnym analogiem i prekursorem struktury miękiszu chleba, nieutrwalonym przez obróbkę cieplną. Ilość powstającego dwutlenku węgla w jednostce objętości testowej zależy od zawartości i rozmieszczenia w nich komórek drożdży, ich energii fermentacji, określonej masą drożdży oraz warunków ich aktywności życiowej. O wielkości pęcherzyków dwutlenku węgla i ich ilości w objętości decyduje gazoprzepuszczalność ciasta (wg CO2), która zależy od jego właściwości strukturalnych i mechanicznych.

Substancje gazowe, jak wiadomo, znacznie różnią się od ciał stałych i cieczy mniejszą gęstością, większą ściśliwością, a także zależnością współczynnika ich rozszerzalności objętościowej od temperatury. Ich obecność w strukturze ciasta zwiększa objętość, zmniejsza jego gęstość, komplikuje strukturę. W ściankach porów jego ustrukturyzowanej masy zachodzą sprężysto-plastyczne odkształcenia ciasta fermentacyjnego. W celu rozważenia wpływu fazy gazowej na właściwości mechaniczne ciasta fermentacyjnego należy zapoznać się ze schematem jego budowy przedstawionym na ryc. 21. W nim, z patykami z okrągłym końcem, schematycznie pokazano środki powierzchniowo czynne, białka, lipidy itp. Ich zaokrąglona część przedstawia polarną, a prosty „ogon” - niepolarną grupę atomów w cząsteczce.

Najbardziej prawdopodobnymi ośrodkami powstawania pierwotnych pęcherzyków CO2 w cieście fermentacyjnym są punkty adhezji niepolarnych grup cząsteczek surfaktantów połączonych najsłabszymi siłami oddziaływań dyspersyjnych. Produkty gazowe (CO 2 itp.) powstałe w cieście podczas jego fermentacji rozpuszczają się w wolnej wodzie i są adsorbowane na powierzchniach hydrofilowych cząsteczek polimeru. Ich nadmiar tworzy pęcherzyki gazu w fermentującym cieście. Ściany pęcherzyków tworzą środki powierzchniowo czynne. Wzrost ilości produktów gazowych powoduje odpowiedni wzrost liczby i objętości pęcherzyków gazu, zmniejszenie grubości ich ścianek, a także przebicie ścianek, dyfuzję i ulatnianie się gazu z powierzchni ciasta.

Ten trudny proces tworzeniu się struktury ciasta fermentacyjnego w naturalny sposób towarzyszy wzrost objętości jego masy oraz odkształcenia ścinające. Nagromadzenie wielu pęcherzyków produktów gazowych prowadzi do powstania spienionej struktury ciasta fermentacyjnego o podwójnych ściankach utworzonych przez środki powierzchniowo czynne. Są one wypełnione masą uwodnionych hydrofilowych substancji ciasta związanych z grupami polarnymi środka powierzchniowo czynnego ścian pęcherzyków wtórnymi wiązaniami chemicznymi. Ciasto ma znaczną lepkość i właściwości sprężysto-sprężyste, zapewniając jego spienionej strukturze wystarczającą wytrzymałość i trwałość, pewną zdolność przepływu i zatrzymywania substancji gazowych (powietrze, para, dwutlenek węgla).

Odkształcenia sprężysto-plastyczne takiej struktury w wyniku stałego zwiększania objętości pęcherzyków gazu i ciasta prowadzą do zmniejszenia grubości ścianek, ich pękania i łączenia (koalescencji) poszczególnych pęcherzyków ze zmniejszeniem maksymalna głośność.

Rozwój sprężysto-plastycznych odkształceń ścinania w masie ciasta, która szybko zaczyna fermentować i zmniejsza swoją gęstość, następuje przy odpowiednich naprężeniach zmniejszonych, dlatego początkowe moduły sprężysto-sprężystości ścinania i lepkość takiego ciasta nie powinny być wyższa niż w przypadku ciasta niefermentującego. Jednak w procesie jego fermentacji i zwiększaniu objętości deformacji kulistych ścian jego porów gazowych powinna mu towarzyszyć orientacja białek i innych polimerów w kierunku ścinania i przepływu, tworzenie dodatkowych międzycząsteczkowych wiązania między nimi i wzrost lepkości ciasta. Obniżenie gęstości ciasta fermentacyjnego podczas fermentacji pozwala białkom na pełniejsze wykorzystanie ich właściwości elastycznych - obniżenie modułu sprężystości ścinania. Przy zwiększonej lepkości, obniżonym module, ciasto fermentacyjne powinno mieć znacznie wyższy stosunek tych właściwości, mieć bardziej stały układ niż niefermentujące.

Ze względu na stałe tworzenie się dwutlenku węgla i zwiększenie w ten sposób objętości, ciasto fermentujące, w przeciwieństwie do ciasta niefermentującego, jest układem dwunapięciowym. Siły grawitacyjne jego masy podczas fermentacji są mniejsze, równe lub większe niż energia reakcji chemicznych powstawania CO2, który wytwarza siły, które tworzą i przesuwają pęcherzyki gazu w górę zgodnie z prawem Stokesa (ruch ciał kulistych w lepkim średni). Ilość i wielkość pęcherzyków gazu w cieście determinowana jest energią i szybkością fermentacji drożdży, właściwościami strukturalnymi i mechanicznymi ciasta oraz przepuszczalnością gazu.

Ilość bąbelków dwutlenku węgla powstających podczas fermentacji w danym momencie będzie zależeć od równowagi sił rozciągających

P = π rp (4.1)

i kompresja

P = 2π rσ (4.2)

gdzie π, r , r , σ - odpowiednio stosunek okręgu do średnicy (3, 14), promień pęcherzyka, nadciśnienie i napięcie powierzchniowe.

Z warunków równości dla równań (4.1) i (4.2) wynika, że

P =2 σ / r (4.3)

Z równania (4.3) wynika, że ​​w początkowym momencie powstawania pęcherzyka gazu, gdy jego wymiary, określone przez promień, są bardzo małe, wielkość nadciśnienia powinna być znaczna. Zmniejsza się wraz ze wzrostem promienia bąbelków. Zbliżeniu się pęcherzyków gazu o różnych promieniach powinna towarzyszyć dyfuzja CO 2 przez ścianki w kierunku od wyższego do niższego ciśnienia i jego wyrównanie. W obecności pewnego nadciśnienia i średniej wielkości pęcherzyków gazu, łatwo obliczyć, znając lepkość ciasta, szybkość ich wzrostu zgodnie ze wspomnianym prawem Stokesa.

Zgodnie z tym prawem siła, która unosi pęcherzyki gazu, to

P = 4 / 3π rg ( ρ - ρ ) (4.4)

pokonuje siłę ich tarcia

P =6 πrηυ (4.5)

gdzie g jest stałą grawitacji;

a ρ są gęstościami gazu i ciasta;

η - efektywna lepkość strukturalna ciasta;

υ to prędkość pionowego ruchu pęcherzyków gazu w cieście

powstające w masie ciasta, gdy porusza się w nim kulisty korpus (pęcherzyk gazu).

Z równości równań (4.4) i (4.5) można łatwo wyznaczyć prędkość

V =2 gr ( ρ - ρ )/9 η (4 .6)

Równanie to ma duże znaczenie praktyczne, pozwalając na ustalenie zależności szybkości przyrostu objętości ciasta fermentacyjnego od jego gęstości i lepkości, wielkości poszczególnych porów, na co również wpływa energia fermentacji mikroorganizmów. Obliczony zgodnie z równaniem szybkość przyrostu objętości ciasta pszennego wytworzonego z mąki I gatunku o gęstości 1,2 o średnim promieniu porów 1 mm i lepkości około 1

10 4 Przebieg wynosi około 10 mm/min. Z obserwacji praktycznych wynika, że ​​takie ciasto ma średnią prędkość podnoszenia od 2 do 7 mm/min. Najwyższe tempo obserwuje się w pierwszych godzinach fermentacji.

Jeśli w cieście znajdują się sąsiednie pory, które mają różne rozmiary i ciśnienie gazu, ich ścianki pękają i pory łączą się (koalescencja); zjawisko to zależy również od szybkości fermentacji i właściwości mechanicznych ciasta; najwyraźniej większość porów ciasta i miękiszu jest otwarta, otwarta. Ze względu na zjawiska dyfuzji CO2 przez ściany porów i ich pękanie pod wpływem nadmiernego ciśnienia, ciasto fermentacyjne traci na swojej powierzchni dwutlenek węgla: pobierając do fermentacji zużycie substancji suchych (cukru) równe średnio 3% masy mąki, podczas fermentacji alkoholowej na 1 kg mąki (lub 1,5 kg chleba) uwalnia się około 15 g, czyli około 7,5 litra CO2. Ta ilość przy ciśnieniu atmosferycznym jest kilkakrotnie większa niż objętość produktów gazowych w określonej objętości chleba i charakteryzuje ich straty podczas fermentacji ciasta.

W cieście fermentującym powstaje również wiele innych kwasów organicznych i alkoholi, które mogą zmieniać rozpuszczalność związków zbożowych. Wszystko to pokazuje zatem, że budowa ciasta fermentującego jest bardziej złożona niż ciasta niefermentującego. Powinien różnić się od tych ostatnich niższymi: gęstością, modułem sprężysto-sprężystości, wyższą lepkością oraz η/E (większą zdolnością do zachowania kształtu), trwałym wzrostem objętości i kwasowości podczas fermentacji.

Zagęszczone ciasto makaronowe docierające do matrycy jest materiałem elastyczno-plastyczno-lepkim.

Elastyczność ciasta to zdolność ciasta do przywrócenia pierwotnego kształtu po szybkim zwolnieniu obciążenia, objawia się to przy niskich i krótkotrwałych obciążeniach.

Plastyczność to zdolność ciasta do deformacji. Przy długotrwałych i znacznych obciążeniach (powyżej tzw. granicy sprężystości) ciasto makaronowe zachowuje się jak tworzywo sztuczne, tj. po zdjęciu ładunku zachowuje nadany mu kształt, odkształca się. To właśnie ta właściwość pozwala na formowanie ciasta na surowe makaron pewnego rodzaju.

Lepkość - charakteryzuje się wielkością sił kohezji między cząstkami (siły kohezji). Im większa wielkość sił kohezji ciasta, tym bardziej lepkie (trwałe), mniej plastyczne.

Ciasto z tworzywa sztucznego wymaga mniej energii do formowania, jest łatwiejsze do formowania. Stosując metalowe matryce, produkty o gładszej powierzchni uzyskuje się z bardziej plastycznego ciasta. Wraz ze wzrostem plastyczności ciasto staje się mniej elastyczne, mniej trwałe, bardziej lepkie, mocniej przylega do powierzchni roboczych komory ślimaka i ślimaka, a surowe produkty z takiego ciasta mocniej sklejają się, słabo zachowują swój kształt.

Właściwości reologiczne zagęszczonego ciasta tj. stosunek jego właściwości elastycznych, plastycznych i wytrzymałościowych określają następujące czynniki.

Wraz ze wzrostem wilgotności ciasta wzrasta jego plastyczność oraz maleje wytrzymałość i elastyczność.

Wraz ze wzrostem temperatury ciasta obserwuje się również wzrost jego plastyczności oraz spadek wytrzymałości i elastyczności. Zależność tę obserwuje się również w temperaturach powyżej 62,5°C, tj. przekroczenie temperatury żelatynizacji skrobi pszennej. Wynika to z faktu, że ciasto makaronowe ma niewystarczającą ilość wilgoci wymaganej do całkowitej żelowania skrobi w określonej temperaturze.

Wraz ze wzrostem zawartości glutenu maleją właściwości wytrzymałościowe ciasta i wzrasta jego plastyczność. Ciasto ma najwyższą lepkość (moc), gdy mąka zawiera około 25% surowego glutenu. Gdy zawartość mokrego glutenu jest poniżej 25%, wraz ze spadkiem właściwości plastycznych ciasta, spada również jego wytrzymałość. Lepki, mocno rozciągliwy surowy gluten zwiększa plastyczność ciasta oraz znacznie zmniejsza jego elastyczność i wytrzymałość.

Wraz ze zmniejszeniem wielkości cząstek mąki siła wzrasta, a plastyczność ciasta z niej maleje: ciasto z mąki chlebowej jest silniejsze niż z półkruchego, a z półkruchego jest trwalsze niż ze zbóż. Optymalny stosunek wytrzymałości i właściwości plastycznych jest typowy dla początkowych cząstek mąki o wielkości od 250 do 350 mikronów.

SZCZEGÓLNE CECHY KONSTRUKCJI I WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE TESTU CHODZENIA

Ciasto z mąki niefermentującej należy uznać za materiał przeznaczony do oceny właściwości technologicznych ziarna i mąki. Ciasto fermentacyjne jest mniej odpowiednie do tego celu, ponieważ zawiera drożdże, zakwasy, substancje gazowe, głównie dwutlenek węgla, kwasy organiczne powstające podczas fermentacji. Jest strukturalnym analogiem i prekursorem struktury miękiszu chleba, nieutrwalonym przez obróbkę cieplną. Ilość powstającego dwutlenku węgla w jednostce objętości testowej zależy od zawartości i rozmieszczenia w nich komórek drożdży, ich energii fermentacji, określonej masą drożdży oraz warunków ich aktywności życiowej. O wielkości pęcherzyków dwutlenku węgla i ich ilości w objętości decyduje gazoprzepuszczalność ciasta (wg CO2), która zależy od jego właściwości strukturalnych i mechanicznych.

Substancje gazowe, jak wiadomo, znacznie różnią się od ciał stałych i cieczy mniejszą gęstością, większą ściśliwością, a także zależnością współczynnika ich rozszerzalności objętościowej od temperatury. Ich obecność w strukturze ciasta zwiększa objętość, zmniejsza jego gęstość, komplikuje strukturę. W ściankach porów jego ustrukturyzowanej masy zachodzą sprężysto-plastyczne odkształcenia ciasta fermentacyjnego. W celu rozważenia wpływu fazy gazowej na właściwości mechaniczne ciasta fermentacyjnego należy zapoznać się ze schematem jego budowy przedstawionym na ryc. 21. W nim, z patykami z okrągłym końcem, schematycznie pokazano środki powierzchniowo czynne, białka, lipidy itp. Ich zaokrąglona część przedstawia polarną, a prosty „ogon” - niepolarną grupę atomów w cząsteczce.

Najbardziej prawdopodobnymi ośrodkami powstawania pierwotnych pęcherzyków CO2 w cieście fermentacyjnym są punkty adhezji niepolarnych grup cząsteczek surfaktantów połączonych najsłabszymi siłami oddziaływań dyspersyjnych. Produkty gazowe (CO 2 itp.) powstałe w cieście podczas jego fermentacji rozpuszczają się w wolnej wodzie i są adsorbowane na powierzchniach hydrofilowych cząsteczek polimeru. Ich nadmiar tworzy pęcherzyki gazu w fermentującym cieście. Ściany pęcherzyków tworzą środki powierzchniowo czynne. Wzrost ilości produktów gazowych powoduje odpowiedni wzrost liczby i objętości pęcherzyków gazu, zmniejszenie grubości ich ścianek, a także przebicie ścianek, dyfuzję i ulatnianie się gazu z powierzchni ciasta.

Temu złożonemu procesowi kształtowania struktury ciasta fermentacyjnego w naturalny sposób towarzyszy wzrost objętości jego masy oraz odkształcenia ścinające. Nagromadzenie wielu pęcherzyków produktów gazowych prowadzi do powstania spienionej struktury ciasta fermentacyjnego o podwójnych ściankach utworzonych przez środki powierzchniowo czynne. Są one wypełnione masą uwodnionych hydrofilowych substancji ciasta związanych z grupami polarnymi środka powierzchniowo czynnego ścian pęcherzyków wtórnymi wiązaniami chemicznymi. Ciasto ma znaczną lepkość i właściwości sprężysto-sprężyste, zapewniając jego spienionej strukturze wystarczającą wytrzymałość i trwałość, pewną zdolność przepływu i zatrzymywania substancji gazowych (powietrze, para, dwutlenek węgla).

Odkształcenia sprężysto-plastyczne takiej struktury w wyniku stałego zwiększania objętości pęcherzyków gazu i ciasta prowadzą do zmniejszenia grubości ścianek, ich pękania i łączenia (koalescencji) poszczególnych pęcherzyków ze zmniejszeniem maksymalna głośność.

Rozwój sprężysto-plastycznych odkształceń ścinania w masie ciasta, która szybko zaczyna fermentować i zmniejsza swoją gęstość, następuje przy odpowiednich naprężeniach zmniejszonych, dlatego początkowe moduły sprężysto-sprężystości ścinania i lepkość takiego ciasta nie powinny być wyższa niż w przypadku ciasta niefermentującego. Jednak w procesie jego fermentacji i zwiększaniu objętości deformacji kulistych ścian jego porów gazowych powinna mu towarzyszyć orientacja białek i innych polimerów w kierunku ścinania i przepływu, tworzenie dodatkowych międzycząsteczkowych wiązania między nimi i wzrost lepkości ciasta. Obniżenie gęstości ciasta fermentacyjnego podczas fermentacji pozwala białkom na pełniejsze wykorzystanie ich właściwości elastycznych - obniżenie modułu sprężystości ścinania. Przy zwiększonej lepkości, obniżonym module, ciasto fermentacyjne powinno mieć znacznie wyższy stosunek tych właściwości, mieć bardziej stały układ niż niefermentujące.

Ze względu na stałe tworzenie się dwutlenku węgla i zwiększenie w ten sposób objętości, ciasto fermentujące, w przeciwieństwie do ciasta niefermentującego, jest układem dwunapięciowym. Siły grawitacyjne jego masy podczas fermentacji są mniejsze, równe lub większe niż energia reakcji chemicznych powstawania CO2, który wytwarza siły, które tworzą i przesuwają pęcherzyki gazu w górę zgodnie z prawem Stokesa (ruch ciał kulistych w lepkim średni). Ilość i wielkość pęcherzyków gazu w cieście determinowana jest energią i szybkością fermentacji drożdży, właściwościami strukturalnymi i mechanicznymi ciasta oraz przepuszczalnością gazu.

Ilość bąbelków dwutlenku węgla powstających podczas fermentacji w danym momencie będzie zależeć od równowagi sił rozciągających

P = π rp (4.1)

i kompresja

P = 2π rσ (4.2)

gdzie π, r , r , σ - odpowiednio stosunek okręgu do średnicy (3, 14), promień pęcherzyka, nadciśnienie i napięcie powierzchniowe.

Z warunków równości dla równań (4.1) i (4.2) wynika, że

P =2 σ / r (4.3)

Z równania (4.3) wynika, że ​​w początkowym momencie powstawania pęcherzyka gazu, gdy jego wymiary, określone przez promień, są bardzo małe, wielkość nadciśnienia powinna być znaczna. Zmniejsza się wraz ze wzrostem promienia bąbelków. Zbliżeniu się pęcherzyków gazu o różnych promieniach powinna towarzyszyć dyfuzja CO 2 przez ścianki w kierunku od wyższego do niższego ciśnienia i jego wyrównanie. W obecności pewnego nadciśnienia i średniej wielkości pęcherzyków gazu, łatwo obliczyć, znając lepkość ciasta, szybkość ich wzrostu zgodnie ze wspomnianym prawem Stokesa.

Zgodnie z tym prawem siła, która unosi pęcherzyki gazu, to

P = 4 / 3π rg ( ρ - ρ ) (4.4)

pokonuje siłę ich tarcia

P =6 πrηυ (4.5)

gdzie g jest stałą grawitacji;

ρ i ρ to gęstości gazu i ciasta;

η - efektywna lepkość strukturalna ciasta;

υ to prędkość pionowego ruchu pęcherzyków gazu w cieście

powstające w masie ciasta, gdy porusza się w nim kulisty korpus (pęcherzyk gazu).

Z równości równań (4.4) i (4.5) można łatwo wyznaczyć prędkość

V =2 gr ( ρ - ρ )/9 η (4 .6)

Równanie to ma duże znaczenie praktyczne, pozwalając na ustalenie zależności szybkości przyrostu objętości ciasta fermentacyjnego od jego gęstości i lepkości, wielkości poszczególnych porów, na co również wpływa energia fermentacji mikroorganizmów. Obliczona zgodnie z równaniem szybkość przyrostu objętości ciasta pszennego z mąki I gatunku o gęstości 1,2 przy średnim promieniu porów 1 mm i lepkości rzędu 110 4 Pas wynosi około 10 mm/min. Z obserwacji praktycznych wynika, że ​​takie ciasto ma średnią prędkość podnoszenia od 2 do 7 mm/min. Najwyższe tempo obserwuje się w pierwszych godzinach fermentacji.

Jeśli w cieście znajdują się sąsiednie pory, które mają różne rozmiary i ciśnienie gazu, ich ścianki pękają i pory łączą się (koalescencja); zjawisko to zależy również od szybkości fermentacji i właściwości mechanicznych ciasta; najwyraźniej większość porów ciasta i miękiszu jest otwarta, otwarta. Ze względu na zjawiska dyfuzji CO2 przez ściany porów i ich pękanie pod wpływem nadmiernego ciśnienia, ciasto fermentacyjne traci na swojej powierzchni dwutlenek węgla: pobierając do fermentacji zużycie substancji suchych (cukru) równe średnio 3% masy mąki, podczas fermentacji alkoholowej na 1 kg mąki (lub 1,5 kg chleba) uwalnia się około 15 g, czyli około 7,5 litra CO2. Ta ilość przy ciśnieniu atmosferycznym jest kilkakrotnie większa niż objętość produktów gazowych w określonej objętości chleba i charakteryzuje ich straty podczas fermentacji ciasta.

W cieście fermentującym powstaje również wiele innych kwasów organicznych i alkoholi, które mogą zmieniać rozpuszczalność związków zbożowych. Wszystko to pokazuje zatem, że budowa ciasta fermentującego jest bardziej złożona niż ciasta niefermentującego. Powinien różnić się od tych ostatnich niższymi: gęstością, modułem sprężysto-sprężystości, wyższą lepkością oraz η/E (większą zdolnością do zachowania kształtu), trwałym wzrostem objętości i kwasowości podczas fermentacji.

Piekarze od prawie dawna charakteryzowali właściwości wypiekowe ciasta fermentacyjnego poprzez jego zdolność do przejawiania odkształceń sprężysto-sprężystych po odprężeniu: „żywe” (lub sprężysto-sprężyste) „ruchome” po odkształceniu ciasto zawsze dawało produkty chlebowe o dobrej objętości , kształt i struktura porowatości miękiszu, w przeciwieństwie do ciasta nieruchomego (plastycznego), pozbawionego tych właściwości.

Struktura ciasta fermentacyjnego, jego właściwości mechaniczne są wzajemnie zależne od zdolności mąki do tworzenia cukru, a także zdolności ciasta do tworzenia i zatrzymywania gazu (przepuszczalności gazu). Zależą one również od rodzaju, wieku i zdolności fermentacyjnej drobnoustrojów – generatorów fermentacji.

Potwierdzają to dane dotyczące wartości tworzenia się gazu i retencji ciasta z mąki pszennej odmianowej podane w tabeli. 3.10. Przy równej średniej zdolności do tworzenia gazu mąki pszennej z pierwszej i drugiej grupy, niższą bezwzględną i względną zdolność zatrzymywania gazu przez ciasto (i wydajność objętościową chleba) tego pierwszego tłumaczy się wyższą elastycznością -właściwości plastyczne. Jednocześnie niższa zdolność zatrzymywania gazu przez ciasto (i wydajność objętościowa chleba) z pszenicy trzeciej grupy w porównaniu z tymi cechami ciasta (i chleba) również z pszenicy drugiej jako pierwsza grupa można częściowo przypisać ich niższej zdolności do gazotwórczości.

Ich względna (w % do gazowania) zdolność zatrzymywania gazu była wyższa niż w przypadku ciasta z pszenicy drugiej i pierwszej grupy, co można przypisać największej zawartości białek glutenowych w pszenicy tej grupy. Rozważając zatem zdolność zatrzymywania gazu przez ciasto i wydajność objętościową chleba, należy wziąć pod uwagę nie tylko właściwości mechaniczne ciasta, ale także wyżej wymienione właściwości mąki. Wydawało się właściwe zbadanie i porównanie struktury ciasta niefermentującego i fermentującego. Ten ostatni jest faktycznym materiałem, z którego wypiekane są pieczywo z różnych odmian mąki, różniące się fizycznymi wskaźnikami jakości. Ciekawe było porównanie właściwości mechanicznych ciasta mącznego niefermentującego i fermentującego różne rodzaje, a także do przeprowadzenia przybliżonej ich reglamentacji w tym ostatnim.

Właściwości strukturalne i mechaniczne ciasta niefermentującego i fermentującego przygotowanego z dwóch próbek handlowych mąka pszenna Stopnie I i II podano w tabeli. 3.1 i 4.1.

Tabela 4.1 Właściwości strukturalne i mechaniczne ciasta z mąki pszennej I gatunku o wilgotności 44% Numer próbki Czas ekspozycji, h Notatka. W liczniku znajdują się dane o teście niewędrowania, w mianowniku - o teście wędrującym.

Ciasto z mąki pszennej I gatunku jest mniej złożoną, labilną strukturą niż ciasto z mąki II gatunku: ma mniej aktywne procesy hydrolizy, zawiera mniej cukrów i innych związków, które z czasem zmieniają elastyczne właściwości struktury. Z tego powodu różnice w budowie ciasta niewędrownego wytworzonego z mąki I gatunku powinny być jak najbardziej wyraźne.

Jak pokazują wyniki tabeli. 4.1, bezpośrednio po wyrobieniu ciasto niefermentujące z obu próbek miało moduły ścinania i lepkość, względna plastyczność i elastyczność były duże, a η/E było mniejsze niż ciasto fermentacyjne. Po 2 godzinach fermentacji lepkość ciasta i / E nie zmniejszyła się, jak w cieście niefermentującym, ale przeciwnie, wzrosła, a plastyczność zmniejszyła się. Z tego powodu wskaźnik DO miał wartość ujemną, charakteryzującą nie upłynnienie, ale wzrost lepkości struktury.

Wyniki porównania właściwości mechanicznych ciasta pszennego niefermentującego i fermentującego z dwóch próbek mąki II gatunku podano w tabeli. 3.1, zasadniczo w pełni potwierdzają przepisy ustanowione dla ciasta z mąki I gatunku; cieszą się one jednak niewątpliwym zainteresowaniem, ponieważ proces ich starzenia trwał do 24 h. Wiadomo, że fermentacja sprasowanych drożdży piekarskich w ich zwykłej dawce (ok. 1% do mąki) kończy się zwykle w odstępie 3- 4 godziny (czas trwania fermentacji ciasta)... Po tym czasie ciasto uzupełnia się świeżą porcją mąki i miesza, po czym wznawia się w nim fermentację. W przypadku braku dodatków i mieszania mąki, fermentacja alkoholowa jest gorsza od kwaśnej. Ciasto takie, nabierając nadmiaru alkoholu etylowego i kwasów, rozpuszcza białka glutenowe ( upłynnia), tracąc dwutlenek węgla - zmniejsza objętość, staje się gęstsze. Ze stołu. 3.1 widać, że ciasto fermentujące po 6 godzinach, a zwłaszcza po 24 godzinach fermentacji pod względem modułów ścinania, lepkości, względnej plastyczności i elastyczności zbliża się do tych wskaźników ciasta niefermentującego. Wynika z tego, że procesy fermentacji drożdży trwające do 6 godzin są główną przyczyną znacznych różnic w strukturze ciasta fermentacyjnego od jego niefermentującej struktury. Eksperymenty wykazały, że próbki fermentującego ciasta pszennego z mąki I i II gatunku mają strukturę o doskonalszych właściwościach sprężysto-sprężystych (niższy moduł ścinania), wyższą lepkość i stabilność wymiarową (η/E), a także większą stabilność czas w porównaniu ze strukturą ciasta niefermentującego. Za główną przyczynę tych różnic należy uznać proces fermentacji alkoholowej drożdży piekarskich w cieście fermentacyjnym, powstawanie w nim porów wypełnionych gazem, powodujące trwały wzrost objętości, powstawanie odkształceń sprężysto-plastycznych i wzmocnienie struktura ze względu na orientację polimerów w płaszczyznach ścinania. Fermentacja kwasowa jest w nim mniej znacząca i, jak pokazano poniżej, wpływa na te właściwości zmieniając procesy pęcznienia i rozpuszczania związków mącznych.

ZALEŻNOŚĆ WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH CIASTA SIERSIOWEGO ORAZ JAKOŚCI CHLEBA OD RODZAJU I ODMIANY MĄKI

Jakość produktów chlebowych - ich wydajność objętościowa, kształt, struktura porowatości i inne cechy są określane przez rodzaj mąki i odpowiednio są nominowane przez GOST.

Struktura ciasta fermentacyjnego jest bezpośrednim surowcem, z którego po obróbce cieplnej w piecu otrzymuje się pieczywo. Interesujące było zbadanie właściwości biochemicznych i strukturalno-mechanicznych fermentującego ciasta pszennego w zależności od rodzaju mąki. W tym celu siedem próbek pszenicy miękkiej czerwonej rozdrobniono w młynku laboratoryjnym metodą trójstopniowego mielenia ze średnią wydajnością 78%. Następnie zbadano gazotwórczą i gazotwórczą zdolność mąki, właściwości strukturalne i mechaniczne fermentowanego ciasta po wyrośnięciu, a także surowe białka glutenowe i ich zawartość w mące, objętość właściwą (w cm 3 / g) puszka i HID chleba z okrągłym paleniskiem wypiekanego zgodnie z GOST 9404-60. Wyniki przedstawiono w tabeli. 4.2. Wykazali, że plon mąki odmianowej, nawet w laboratoryjnych doświadczalnych warunkach mielenia, ulega znacznym wahaniom, a im bardziej im wyższy gatunek, tym bardziej. Zatem technologia mielenia ziarna powinna mieć wpływ na skład chemiczny, a tym samym na strukturę ciasta. Jest jednym z wielu istotnych czynników wpływających na wskaźniki jakości mąki, ciasta i wyrobów piekarniczych.

Tabela 4.2

Właściwości biochemiczne i strukturalno-mechaniczne

białka glutenowe z fermentującego ciasta i chleba

(dane średnie)

Notatka. Licznik zawiera dane o białkach, w mianowniku - o teście.

Właściwości technologiczne każdego rodzaju ziarna i mąki charakteryzują się przede wszystkim zdolnością gazotwórczą. Ta właściwość charakteryzuje zdolność ziarna i mąki do przekształcania energii chemicznej utleniania węglowodanów w energię cieplną i mechaniczną ruchu ciasta fermentacyjnego, pokonując bezwładność jego masy. Oznaczeniu gazotwórczości mąki towarzyszy uwzględnienie ilości uwolnionego C0 2. Decyduje o tym jego ilość, opóźniona testem. retencja gazu przez zwiększenie objętości. Ten wskaźnik fizykochemiczny charakteryzuje swoją odwrotną wartością przepuszczalność gazu testowego dla dwutlenku węgla. Ta ostatnia zależy od struktury i wielkości głównego tworzywa sprężysto-plastycznego (E, η, η / E) charakterystyka testu. Eksperymenty wykazały, że zdolność gazotwórcza mąki istotnie wzrosła od najwyższego do pierwszego i drugiego gatunku, natomiast wydajność objętościowa chleba spadła.

Pojemność zatrzymywania gazu przez ciasto jest wprost proporcjonalna do zdolności wytwarzania gazu; Mimo to nie zwiększyła się ona w wartościach bezwzględnych i względnych (w% do tworzenia gazu), ale znacznie i regularnie malała wraz ze spadkiem rodzaju mąki. Istnieje ścisły bezpośredni związek między bezwzględną wartością CO zatrzymywanego w cieście a charakterystyką objętościową chleba (wydajność objętościowa, objętość właściwa). Powyższe pozwala stwierdzić, że o tych cechach jakości pieczywa decydują głównie nie biochemiczne, ale fizykochemiczne (przepuszczalność gazów) i właściwości mechaniczne (η, E i η/E) ciasta. Te ostatnie zależą głównie od odpowiednich właściwości surowych białek glutenowych i ich zawartości w cieście.

Eksperymenty wykazały, że zawartość surowych białek glutenowych wzrastała naturalnie wraz ze spadkiem wytrzymałości ziarna i wilgotności (lepkości) mąki i jej rodzaju. Struktura białkowa mąki premium miała wyższe moduły ścinania i przeciętnie lepkość niż struktura białek mąki I gatunku. Wskazuje to na ich wyższą statystyczną masę cząsteczkową. Białka mączne klasy I miały moduł ścinania i lepkość niższą niż te cechy białek mącznych klasy II, ale przewyższały je w η/E. Charakteryzuje to ich wysoką elastyczność i stabilność wymiarową.

Zdolność zatrzymywania gazu przez ciasto i wydajność objętościowa produktów chlebowych bezpośrednio zależą od czasu trwania okresu relaksacji naprężeń białek glutenowych i ciasta, czyli η / E. Stosunek lepkości do modułu białek glutenowych mąki II gatunku był znacznie niższy niż białek mąki wysokiej jakości i I stopnia.

Zdolność zatrzymywania gazu ciasta wytworzonego z mąki pszennej odmianowej zależała od odpowiednich wartości jego modułu ścinania i lepkości. Cechy te malały wraz ze spadkiem gatunku mąki, podobnie jak zdolność zatrzymywania gazu.

Znalazłem to fermentujące ciasto mączne najwyższa klasa wilgotność 44% podobnie jak surowe białka glutenowe tej mąki miały największe wartości modułów ścinania, lepkości i stosunku lepkości do modułu, najmniejszą plastyczność względną. Z tego ciasta uzyskano wypieki chlebowe o największej porowatości, określonej objętości patelni oraz stosunku wysokości do średnicy chleba paleniskowego. Tak więc pomimo znacznej lepkości, z tej mąki uzyskuje się najmniejsze tworzenie się gazu dzięki wysokiemu η/E, ciasta i chleba o dużej wydajności objętościowej. Wysokie wartości lepkości i η/E przyczyniły się do wytworzenia pieczywa żaroodpornego o najwyższym N/A.

Ciasto wypiekane z mąki I gatunku o wilgotności 44% pod względem retencji gazów, właściwości mechanicznych i jakości pieczywa było nieco gorsze od ciasta z mąki premium, miało zmniejszoną lepkość o 14-15% , / E ciasto, nie dotyczy. Wskazuje to, że spadek lepkości ciasta wytworzonego z mąki I gatunku przyczynił się zarówno do rozwoju objętości właściwej rondla, jak i do wzrostu rozsmarowywania się pieczywa paleniskowego.

Ciasto z mąki II gatunku miało wyższą wilgotność (45%). Mimo największego gazowania, pod względem retencji gazu i lepkości znacznie ustępował cieście z najwyższej i I gatunku mąki. Stosunek lepkości do modułu tego ciasta oraz białek glutenowych był niższy, a plastyczność względna wyższa niż ciasta wytworzonego z mąki najwyższej i I gatunku. Jakość otrzymanych wyrobów piekarniczych była znacznie niższa niż jakość produktów wytworzonych z mąki najwyższej i I gatunku.

W celu wyjaśnienia wpływu cech strukturalnych i mechanicznych ciasta fermentacyjnego na właściwości fizyczne produktów piekarniczych, zróżnicowaliśmy wyniki eksperymentalne na dwie grupy. Pierwsza grupa próbek każdego typu miała średnio wyższe od średniej arytmetycznej moduły ścinania i lepkość, druga grupa miała niższe. Uwzględniono również charakterystykę retencji gazowej ciasta oraz właściwości sprężysto-plastyczne surowych białek glutenowych (tab. 4.3).

Tabela 4.3

Średnia charakterystyka ciasta o wysokiej i niskiej lepkości

Ze stołu. 4.3 Widać, że konkretna objętość chleba wytworzonego z mąki premium nie zależy od zdolności zatrzymywania gazu przez ciasto, która była praktycznie taka sama dla obu grup próbek. Objętość właściwa chleba wypiekanego z mąki I i II gatunku zależała od nieco wyższej wartości gazociągliwości ciasta z drugiej grupy próbek. Ilość glutenu mokrego w obu grupach próbek dla wszystkich odmian mąki była w przybliżeniu taka sama i nie mogła wpływać na wskaźniki jakości pieczywa.

Lepkość ciasta wytworzonego z mąki wysokogatunkowej z obu grup próbek okazała się odwrotnie proporcjonalna, a stosunek lepkości do modułu był bezpośrednio zależny od odpowiednich wskaźników ich surowych białek glutenowych; w cieście z mąki I i II stopnie obu grup próbek, było odwrotnie.

Stąd możemy wnioskować, że główne cechy ciasta fermentacyjnego – lepkość i stosunek lepkości do modułu – zależą nie tylko od odpowiednich cech białek glutenowych, ale również od wpływu innych związków zbożowych.

Wydajność objętościowa pan i H/D chleba paleniskowego w ramach każdej z trzech odmian mąki pszennej zależy od lepkości i stosunku lepkości do modułu ciasta fermentacyjnego. Lepkość ma odwrotny wpływ na wydajność objętościową i bezpośredni wpływ na wartość H/D. Stosunek lepkości do modułu ma bezpośredni wpływ na obie te cechy jakości pieczywa.

Stopień wpływu lepkości oraz stosunek lepkości do modułu na fizyczne i mechaniczne wskaźniki jakości pieczywa mogą być nierówne i wzajemnie skierowane. Zależy to zarówno od wielkości tych cech struktury ciasta, jak i od sposobów jego technologicznej obróbki. Mimo to dane w tabl. 4.3 pozwalają wyjaśnić uzyskane wyniki nie tylko rodzajem mąki, ale także zależnością od wartości lepkości i stosunku lepkości do modułu ciasta. Tak więc istotną różnicę w objętości właściwej chleba pan i H / D wyrabianego z mąki najwyższej klasy I lub II o w przybliżeniu tej samej lepkości ciasta należy tłumaczyć przede wszystkim nierównymi wartościami ich stosunku lepkości do modułu. Uzyskane przez nas wyniki pozwalają stwierdzić, że rodzaj ziarna, zmielonego nawet według tego samego schematu technologicznego, ma wpływ na retencję gazów oraz właściwości strukturalne i mechaniczne ciasta uzyskanego z każdego rodzaju mąki trójstopniowego przemiału. Lepkość i stosunek lepkości do modułu ciasta fermentacyjnego z mąki pszennej odmianowej można wykorzystać jako cechy, które z góry określają właściwości fizyczne i mechaniczne chleba pancernego i martenowskiego. Dlatego celowe wydawało się ich zdefiniowanie i ujednolicenie dla: prosty test z mąki handlowej głównych gatunków, uzyskanej w moskiewskich przedsiębiorstwach w warunkach obecnych technologicznych sposobów produkcji.

Za pomocą pomiarów masowych cech sprężysto-plastycznych sfermentowanego ciasta gotowego do krojenia oraz statystycznej obróbki wyników ustalono średnie optymalne (М ± δ) wartości lepkości i stosunku lepkości do modułu dla trzech odmian mąki handlowej pszennej i żytniej (tab. 4.4).

Tabela 4.4

Średnie optymalne wartości lepkości i η/E ciasta fermentacyjnego (D = 0,003 s)

	Wilgotność ciasta,%
Pszenica klasy I
obrane

Porównanie danych w tabeli. 4.4. i 3.14 widać, że fermentujące ciasto z mąki pszennej gatunku I ma, jak w tabeli. 3.1 i 4.1 są znacznie większe i ciasto żytnie dla obu odmian wartości lepkości i stosunek lepkości do modułu są niższe niż w przypadku ciasta niefermentującego.

Za główną przyczynę spadku lepkości i stosunku lepkości do modułu ciasta fermentacyjnego z tapety żytniej należy uznać rozpuszczanie jego związków przez kwasy ciasta.

Badania wpływu zakwaszania ciasta niefermentującego kwasem mlekowym z trzech próbek mąki żytniej do tapet wykazały, że wszystkie próbki ciasta zakwaszonego (do normalnej fermentacji) miały niższą lepkość i stosunek lepkości do modułu niż niekwaszone jeden. Należy to przypisać częściowej peptyzacji białek pęczniejących i innych związków żyta roztworami kwasy organiczne.

WPŁYW NOWOCZESNYCH METOD BADAŃ NA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE CIASTA I JAKOŚĆ CHLEBA

PRODUKTY

W ostatnich latach w ZSRR i za granicą prowadzono prace, które wykazały możliwość ograniczenia spożycia mąki i czasu na przygotowanie wyrobów chlebowych. Osiąga się to poprzez zastosowanie schematy technologiczne, zapewniający mechaniczne działanie na ciasto i ciasto, które aktywuje ich fermentację. Takie schematy opierają się na wykorzystaniu dużej cieczy (zawartość wilgoci około 70%) lub gęstego (zawartość wilgoci 40-50%).

Ciasta płynne mają lepkość o 1-2 rzędy dziesiętne mniejszą niż ciasta grube; te ostatnie są trudne do napompowania; po fermentacji rozcieńcza się wodą. Stwierdzono, że ciasta rozcieńczone mają znacznie niższą lepkość niż ciasta nierozcieńczone o odpowiedniej wilgotności; podczas fermentacji lepkość ciasta spada.

Skrócenie czasu fermentacji ciasta i ciasta uzyskuje się poprzez przedłużone, intensywne działanie podczas procesu ugniatania. Jednocześnie zmniejsza się ilość wypłukiwanych z ciasta białek glutenowych, wzrasta zawartość rozpuszczalnych w wodzie związków azotowych i węglowodanów, zwiększa się podatność na atakowanie skrobi przez amylazę oraz aktywność fermentacyjna drożdży. Wymienione procesy zwiększają wydajność objętościową ciasta i chleba, poprawiają strukturę porowatości miękiszu, kształt produktów paleniskowych.

Podane właściwości pieczywa są również poprawiane przez dodatkowe obróbka mechaniczna ciasto w trakcie krojenia. Jednak nadmierna obróbka skrawaniem może prowadzić do pogorszenia właściwości fizycznych i mechanicznych wyrobów, dlatego konieczna jest jej optymalizacja. Jako kryterium stopnia mechanicznego oddziaływania na ciasto podczas ugniatania proponuje się wartość pracy właściwej. Zmienia się w zależności od wilgotności mąki od 12 do 50 J/g.

Na podstawie powyższego można wyciągnąć następujące wnioski.

Ciasto fermentujące, w przeciwieństwie do ciasta niefermentującego, jest bardziej złożonym, podwójnie naprężonym układem koloidalnym zdyspergowanym, zawierającym fazę gazową, która w związku z tym ma zmniejszoną gęstość. Jego spieniona, porowata masa, tworząca w sposób ciągły CO2, zwiększa swoją objętość - koalescencja w wyniku wyrównania ciśnienia sąsiednich porów o różnej wielkości, tworząc otwartą strukturę; w nim, zgodnie z prawem Stokesa, następuje ciągły ruch największych porów w górę ku powierzchni ciasta i uwalnianie dwutlenku węgla. W procesie powstawania porów, wzrostu objętości przy niskich naprężeniach i powolnych odkształceniach ścinających, struktura ciasta fermentacyjnego uelastycznia się, zwiększając lepkość i η/E.

Ciasto fermentacyjne wytworzone z mąki pszennej gatunku I i II różni się od ciasta niefermentującego niższymi wartościami modułów ścinania, plastycznością względną (większą elastycznością), wyższą lepkością i stosunkiem lepkości do modułu oraz stabilnością i wzrostem w tych cechach podczas fermentacji po zagniatanie. Bardziej znaczące różnice stwierdzono dla ciasta wytworzonego z mąki I gatunku o wilgotności 3-4% mniejszej od ciasta z mąki II gatunku i innych. skład chemiczny.

Wędrujące ciasto na zewnątrz mąka żytnia szlifowanie tapet i peelingów różni się od niefermentujących dużymi wartościami modułów ścinania, niższymi lepkościami i stosunkiem lepkości do modułu. Wynika to z wpływu znacznego stężenia w nim kwasów organicznych, które częściowo rozpuszczają pęczniejące białka i inne polimery zbożowe.

Właściwości strukturalne i mechaniczne fermentującego ciasta pszennego i surowych białek glutenowych z mąki najwyższej, I i II gatunku, otrzymanej z jednego ziarna przez trzystopniowe rozdrabnianie, lepkość, a także stosunek lepkości do modułu różnią się znacznie: określić zdolność zatrzymywania gazu przez ciasto, wydajność objętościową formy, a także chleb z paleniskiem H / D. Wraz ze spadkiem rodzaju mąki, lepkości i stosunku lepkości do modułu białek glutenowych oraz zatrzymywania gazu przez ciasto zmniejsza się wydajność objętościowa chleba, jego porowatość i H/D. Największe różnice w określonych cechach ciasta, białek glutenowych i chleba obserwuje się między I i II gatunkami mąki.

W obrębie każdego gatunku lepkość ciasta fermentacyjnego ma odwrotny wpływ na rozwój jego objętości (zatrzymanie gazu), wydajność objętościową chleba oraz bezpośredni wpływ na H/D chleba. Stosunek lepkości do modułu ciasta ma bezpośredni wpływ na oba wskaźniki chleba. W niektórych przypadkach rodzaj ziarna wpływa na właściwości strukturalne i mechaniczne ciasta mącznego każdego rodzaju.

Wskazane jest ujednolicenie i uregulowanie wymienionych właściwości ciasta fermentacyjnego w celu ich kontroli i zarządzania. Jako przybliżone normy dla ciasta z mąki pszennej I gatunku, tapety żytniej i obranej mąki można wykorzystać wyniki tabeli. 4.4.

WPŁYW ROZGRZEWANIA NA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE BADANIA. WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE CHLEBA

Proces produkcji wyrobów piekarniczych zakończony jest podgrzaniem masy ciasta fermentacyjnego od 30 do 100°C w warunkach wysokich gradientów wymiany ciepła i masy.

Obróbka cieplna przy wypieku w określonym zakresie temperatur znacząco wpływa na aktywność procesów biochemicznych, zmienia konformację cząsteczek polimerów głównego ziarna, ich właściwości hydrofilowe, a także właściwości mechaniczne ciasta; w strukturze zmniejsza się zawartość wolnej wody, ciasto traci zdolność płynięcia pod naprężeniem sił grawitacji masy. Następnie plastyczno-sprężysta struktura ciasta zamienia się w elastyczno-kruchą plastyczną galaretowatą strukturę miękiszu chleba. Należy przypuszczać, że jego odkształcenia plastyczne występują głównie przy małych prędkościach odkształceń na skutek relaksacji naprężeń, a przy dużych na skutek zjawisk kruchości niszczenia ciągłości ścian porów skoncentrowanej galaretki białkowo-skrobiowej - miękiszu w obszarze elastycznym. W związku z tym, badając właściwości mechaniczne miękiszu, należy ograniczyć się do najmniejszych możliwych wartości jego odkształceń i ich prędkości. Zamiast odkształceń ścinających celowe jest zastosowanie jednoosiowych odkształceń ściskających o strukturze porowatej piankowej miękiszu.

Ogrzewanie zwiększa ruch termiczny cząsteczek związków chemicznych. W roztworach polimerowych obniża współczynnik tarcia wewnętrznego (lepkość). Odwrotną zależność lepkości roztworów polimerów od temperatury określa dobrze znane empiryczne równanie Arrheniusa

η = Ae

gdzie A jest stałą zależną od właściwości substancji;

e jest podstawą logarytmu naturalnego;

T to temperatura bezwzględna;

K - stała gazowa;

E - energia aktywacji (praca poświęcona na poruszanie się cząstek).

Jednak to równanie jest ważne tylko dla roztworów o niskim stężeniu i pod warunkiem, że nie ma znaczących zmian w kształcie cząsteczek polimeru. Stężenie polimerów głównego ziarna - białek glutenu i skrobi - w cieście chlebowym jest bardzo wysokie, a jego obróbka cieplna zmienia kształt cząsteczek, a także zdolność tych polimerów głównego ziarna do interakcji z rozpuszczalnikiem - wodą. Rozmiary i kształty ich cząsteczek zmieniają się również podczas hydrolizy i fermentacji przez enzymy ziarna i mikroorganizmy ciasta.

Wszystkie te procesy mogą wpływać na strukturę i zmieniać właściwości mechaniczne ciasta. Dlatego należało oczekiwać, że zastosowanie równania Arrheniusa do badanej struktury jest dopuszczalne w bardzo ograniczonym zakresie temperatur. Zależność tych właściwości ciasta od temperatury w szerokim zakresie jest bardziej złożona. Rozważmy bardziej szczegółowo jego możliwy wpływ na te właściwości: podgrzewanie ciasta podczas pieczenia i przerabianie go na bułkę tartą przebiega w dwóch głównych etapach. W początkowej fazie podgrzewania ciasta do 50-60°C aktywują się układy enzymatyczne ciasta, wzrasta w nim zawartość związków rozpuszczalnych w wodzie, które mogą plastyfikować strukturę i jednocześnie uwydatniać ruchu molekularno-termicznego, zmniejszają lepkość i poprawiają jego właściwości adhezyjne. Na tym etapie rozpoczynają się również główne procesy wypieku chleba: żelatynizacja skrobi i denaturacja białek zbożowych, które przebiegają najaktywniej i kończą się w drugim, ostatnim etapie podgrzewania ciasta od 60 do 100°C, kiedy następuje również inaktywacja jego układów enzymatycznych.

Wraz ze wzrostem oddziaływania mechanicznego zmieniają się strukturalne i mechaniczne właściwości ciasta. Autorzy scharakteryzowali właściwości ciasta konsystencją Kt na penetrometrze, na alweografie oraz określili lepkość na aparacie Tołstoja-Nikołajewa. Czas ugniatania dla testu kontrolnego wynosił 5 min, przy wzmocnionej obróbce 30 min. Ciasto badano po wyrobieniu i przed krojeniem (tab. 22).

Wraz ze wzrostem czasu wyrabiania ciasta jego struktura ulega osłabieniu. Po dłuższym wyrabianiu wzrasta wskaźnik konsystencji ciasta Kt, a lepkość ciasta maleje. Zmniejszona sprężystość, rozciągliwość i wielkość siły odkształcenia ciasta, określone na alweografie (rys. 13).

Wzmocnienie mechanicznego oddziaływania na ciasto zmniejsza jego lepkość i zwiększa jego zdolność do rozciągania. Jednocześnie ciasto może znacznie zwiększyć objętość podczas stania i pieczenia, staje się elastyczne, rozciągliwe, a jego zdolność zatrzymywania gazu wzrasta.
Pod koniec intensywnego wyrabiania ciasto staje się wyraźnie lżejsze niż przy powolnym i niepełnym wyrabianiu, co tłumaczy się uwięzieniem powietrza podczas wyrabiania, jego włączeniem do ciasta i późniejszym utlenianiem barwników mąki.
Intensywne wyrabianie ciasta przez 7 minut niszczy około 31% pigmentów mąki. Przy zwiększonej obróbce mechanicznej ciasta następuje napowietrzenie jego części składowych, co wpływa na system redoks mąki. Po odpowiednim czasie fermentacji ciasto o podwyższonym stopniu obróbki posiada bardziej elastyczne właściwości w porównaniu z ciastem bez obróbki.
Podczas fermentacji ciasta o zwiększonej obróbce mechanicznej zahamowany zostaje proces jego upłynniania (przyjmuje się, że w wyniku częściowej odbudowy struktury). Ważną rolę odgrywają w tym procesy oksydacyjne, które promują „sieciowanie” makrocząsteczek białka przez przekrojowe wiązania dwusiarczkowe i inne.
Wraz ze wzrostem intensywności oczyszczania sorpcja wody? ciasto rośnie i wraz ze wzrostem wilgotności ciasta o 1-1,5% ma takie same właściwości strukturalne i mechaniczne jak przy zwykłym wyrabianiu. Potwierdza to określenie właściwości strukturalnych i mechanicznych ciasta przez ostateczne naprężenie ścinające τ (w Pa) przy wzroście czasu obróbki mechanicznej ciasta z 6 do 20 minut. Zakłada się, że wraz z intensyfikacją obróbki ciasta globulki białek glutenowych są pełniej wykształcone, a ich zdolność uwadniania wzrasta.
W celu wyjaśnienia zwiększonej wodochłonności ciasta przy zwiększonej jego obróbce mechanicznej zbadano właściwości sorpcyjne ciasta przy różne sposoby ugniatanie. Porównano właściwości fizykochemiczne ciasto bez drożdży, który ugniatano w maszynie L-106 przez 6 i 20 minut przy 70 obrotach na minutę oraz maszynie obrotowej przy 1400 obrotach na minutę przez 3-5 s.
Na próżniowym aparacie adsorpcyjnym McBen wyznaczono szybkość suszenia próbek ciasta przy ciągłym pompowaniu pary i desorpcji pary wodnej przez próbki wysuszone w próżni, a następnie zwilżone do stałej masy.
Stwierdzono, że wzmocniona obróbka mechaniczna ciasta przyspiesza jego wysychanie i szybciej osiąga stałą wagę.
Homogenizacja ciasta (obrotowe i 20-minutowe ugniatanie) z ulepszoną obróbką mechaniczną przyspiesza usuwanie wilgoci podczas suszenia - szybkość suszenia wzrasta. Szybkość suszenia wzrasta wraz ze wzrostem porowatości suszonych próbek. Objętość porów wynosi 104% dla 20-minutowego testu wsadowego, 94% dla partii obrotowej i 86% suchej masy dla próbki konwencjonalnej.
Analizując izotermy desorpcji stwierdzono, że w procesie desorpcji równowagowej wodochłonność ciasta wzrasta wraz ze wzrostem obróbki mechanicznej ciasta, czyli energii wiązania wilgoci.
Na podstawie przeprowadzonych eksperymentów stwierdza się, że wzrost stopnia mechanicznej obróbki ciasta przyczynia się do zwiększenia ilości wody mocno związanej z ciastem, co poprawia jego właściwości strukturalne i mechaniczne, a w konsekwencji jakość chleba.
Substancje białkowe testu. Podczas wyrabiania ciasta substancje białkowe ulegają pewnym zmianom w wyniku ich peptyzacji, a także pod wpływem enzymów mącznych.
W celu zbadania białkowej części ciasta o zwiększonym działaniu mechanicznym oznaczono ilość i jakość przemytego glutenu oraz ilość rozpuszczalnego w wodzie azotu (tab. 23).

Zdolność hydratacyjna glutenu ciasta wzrasta wraz z dodatkową obróbką mechaniczną. Znajduje to odzwierciedlenie w jego właściwościach strukturalnych i mechanicznych: czas trwania wytłaczania wzdłuż reometru skrócił się o 22 s, a wydłużenie właściwe zwiększyło się 1,5 raza.
Bezpośrednio po zagniatanie przy wzmocnionej obróbce mechanicznej ciasto zawierało o 3,7% mniej przemytego glutenu niż ciasto wyrabiane przez 5 minut. Z drugiej strony ilość azotu rozpuszczalnego w wodzie była wyższa.
Z danych tych wynika, że ​​w cieście mocno przetworzonym procesy formowania i dojrzewania zachodzą w dużej mierze już w okresie obróbki mechanicznej, co może przyczynić się do skrócenia czasu przygotowania ciasta.
Podczas fermentacji ciasta ilość przemytego glutenu zmniejsza się zarówno w cieście kontrolnym, jak iw cieście z dodatkową obróbką mechaniczną.
Przed sadzeniem w piecu ilość glutenu wypłukanego z ciasta kontrolnego zmniejszyła się o 30,8% w porównaniu z ilością glutenu mącznego, az ciasta o zwiększonej obróbce mechanicznej – o 39,9%. Wskazuje to na intensywniejszy proces zmiany substancji białkowych w cieście przy zwiększonej obróbce mechanicznej.
Ilość azotu rozpuszczalnego w wodzie w próbie kontrolnej wzrosła o 60,6% w stosunku do azotu rozpuszczalnego w wodzie mąki, aw próbie ze wzmocnioną obróbką mechaniczną o 72,7%.
Wykresy spadku ilości płukanego glutenu i wzrostu ilości rozpuszczalnego w wodzie azotu w cieście przed sadzeniem w piecu przedstawiono na ryc. 14 i 15.

KN Chizhova stwierdził, że gotowość ciasta pszennego może charakteryzować się pewnym spadkiem zawartości płukanego glutenu i wzrostem ilości rozpuszczalnego w wodzie azotu. Dodatkowa obróbka ciasta powoduje głębsze zmiany substancji białkowych, co przyspiesza jego dojrzewanie.
Stan białek glutenowych w cieście zmienia się pod wpływem różnych czynników. W tym przypadku ważny jest stan samych białek mąki i ich zmiany podczas przygotowywania ciasta pod wpływem gromadzących się kwasów i enzymów proteolitycznych.
W celu zbadania zmian glutenu pod wpływem kwasów i enzymów przy wzmocnionej obróbce mechanicznej ciasta zastosowano do niego 0,005 N. kwas mlekowy i zbadano jego podatność na atakowanie przez enzym proteolityczny papainę (Tabela 24).

Wraz ze wzrostem mechanicznej obróbki glutenu zmienia się jego rozpuszczalność w kwasie mlekowym: przy wyrabianiu ciasta przez 5 minut rozpuszcza się 20% glutenu, a przy wydłużeniu czasu wyrabiania do 30 minut około 40%.
Eksperymenty z dodatkiem papainy pokazują również, że podatność na atak glutenu wzrasta wraz ze wzrostem stopnia jego obróbki mechanicznej. W ocenie porównawczej wyrabiania ciasta w mikserze do ciasta i w mikserze wibracyjnym stwierdzono, że gdy ciasto jest wystawione na mikser wibracyjny przez 2 minuty, rozpuszczalność białka wynosi 0,05 M. kwas octowy zwiększa się w taki sam sposób, jak przy 15-minutowym wyrabianiu ciasta w mikserze. Wydłużenie czasu obróbki ciasta na mieszadle wibracyjnym do 15 minut zwiększa rozpuszczalność białek ponad 45-minutowe ugniatanie w konwencjonalnym mieszalniku do ciasta. Substancje białkowe w teście badano metodą filtracji żelowej na Sephadex G-100. Podczas oddzielania substancji białkowych ciasta uzyskano cztery frakcje. Analiza chromatogramów wykazała, że ​​wydłużenie czasu wyrabiania ciasta zwiększa udział procentowy pierwszej i drugiej frakcji wysokocząsteczkowej. Uważa się, że pierwsza frakcja charakteryzuje białka o masie cząsteczkowej powyżej 150 000, odpowiadające gluteninie, druga frakcja - białka o masie cząsteczkowej około 100 000 i odpowiada mieszaninie gluteniny cząsteczkowej z gliadyną. Trzecia i czwarta frakcja odpowiadają albuminie i globulinom.
Przekształcenie białka glutenu podczas ugniatania wiąże się z jego rozciąganiem i rozrywaniem z utworzeniem cienkich filmów glutenu, które ulegają rozszczepieniu poprzez zrywanie wiązań niekowalencyjnych – mostków wodorowych, hydrofobowych i solnych, a także przez zrywanie wiązań dpsulfidowych pomiędzy łańcuchami peptydowymi .
Węglowodany z ciasta. Intensywna obróbka mechaniczna ciasta prowadzi do zmiany ziaren skrobi, zwiększa ich podatność na atakowanie przez amylazy mączne, co zwiększa zawartość węglowodanów rozpuszczalnych w wodzie, w tym cukrów.
Węglowodany ciasta charakteryzowały się zawartością cukrów bezpośrednio redukujących oraz węglowodanów rozpuszczalnych w wodzie. redukcja po hydrolizie przez 3 godziny (tabela 25).

Wraz ze wzrostem mechanicznego wpływu na ciasto wzrasta ilość zawartych w nim cukrów.
Podczas wyrabiania ciasta niefermentującego przez 30 minut zawartość cukrów bezpośrednio redukujących wzrasta w porównaniu z próbą kontrolną (czas wyrabiania 5 minut) o 18%, węglowodanów rozpuszczalnych w wodzie, które po trzech godzinach hydrolizy ulegają zmniejszeniu o 27%
Gdy ciasto niefermentujące jest utrzymywane pod wpływem amylaz mącznych, wzrost węglowodanów rozpuszczalnych w wodzie utrzymuje się.W chlebie wypiekanym z takiego ciasta występuje zwiększona zawartość cukru w ​​porównaniu z ich ilością w cieście z konwencjonalną obróbką. W cieście fermentacyjnym ilość rozpuszczalnych w wodzie węglowodanów przed sadzeniem w piecu jest dość podobna zarówno w próbce bez obróbki, jak iw cieście z ulepszoną obróbką mechaniczną. Można to tłumaczyć wysokim zużyciem cukrów w okresie fermentacji ciasta o podwyższonym stopniu przetworzenia mechanicznego, co potwierdzają dane dotyczące określenia gazotwórczości ciasta i objętości chleba.

Badania wpływu stopnia przetworzenia mechanicznego ciasta na jego gazotwórczość i zdolność zatrzymywania gazu na próbkach mąki pszennej I gatunku o średniej zawartości glutenu i cukrotwórczych 275 i 204 mg maltozy na 10 g mąki (tab. 26 i ryc. 16) pokazują, że wzmożona obróbka mechaniczna ciasta (czas wyrabiania 30 min) zwiększa tworzenie się gazów, określone w okresie rozrostu, o 14-21% w porównaniu z próbą kontrolną (czas wyrabiania 5 min). Jest to ważne przy przetwarzaniu mąki o niskiej zdolności tworzenia cukru (204 mg maltozy na 10 g mąki).

Wzrost gazotwórczości ciasta przy zwiększonej obróbce mechanicznej związany jest z gromadzeniem się rozpuszczalnych w wodzie węglowodanów i produktów dezagregacji substancji białkowych, które są paszą dla drożdży.
Te zmiany w cieście przyczyniają się do wytworzenia pieczywa o większej objętości, o drobniejszej i bardziej jednolitej porowatości, z delikatnym i elastycznym miękiszem.
Badając wpływ wzmożonej obróbki mechanicznej ciasta na stopień czerstwości chleba ( pokrojone bochenki o masie 0,4 kg z mąki pszennej I gatunku), wypiekanej w piekarni doświadczalnej VNIIHPa, stwierdzono, że wskaźniki charakteryzujące świeżość produktów z tego ciasta zmieniają się w porównaniu z kontrolą. Ściśliwość i lepkość zawiesiny miękiszu bochenka po 3, 24 i 48 godzinach przechowywania jest wyższa w chlebie, dla którego ciasto jest wyrabiane przez dłuższy czas (tab. 27 i ryc. 17).

Lepkość zawiesiny miękiszu malała wraz z przechowywaniem bochenków, ale była wyższa w przypadku bochenków ciasta, które były wyrabiane przez dłuższy czas (patrz ryc. 17).
Dane ocena sensoryczna pokazują, że bochenki wypiekane z ciasta o dłuższym czasie wyrabiania (20 minut) od samego początku (po 3 godzinach) miały bardziej miękki miękisz niż bochenki wypiekane z ciasta o czasie wyrabiania 4,5 minuty. Różnica w stanie miękiszu utrzymuje się przez cały okres przechowywania (w ciągu 48 godzin). Z danych tych wynika, że ​​wzrost stopnia mechanicznej obróbki ciasta prowadzi do poprawy jakości pieczywa i przyczynia się do spowolnienia procesu jego czerstwienia.

Zwiększenie intensywności wyrabiania ciasta na ukraiński nowy chleb żytnio-pszenny o stosunku mąki obieranej i gatunku II 60:40% również spowalnia jego zmiany podczas przechowywania. Jednocześnie dochodzi do nagromadzenia lotnych związków karbonylowych, które nadają pieczywo aromatu.