Образование и замес теста из пшеничной муки

48

Глава I. Мука, ее хранение и применение

1. Пшеничная мука, химический состав и свойства

При выработке мучных кондитерских изделий в основном используется пшеничная мука высшего и I сорта и в небольших количествах соевая мука.

Химический состав муки может в значительной степени изменяться в зависимости от вида и сорта пшеницы и от выхода муки (табл. У-1)

Таблица У-1. Химический состав пшеничной муки, %

				Углеводороды
Сорт муки	Вода	Белки	Жиры	Общие	Моно и дисахариды	Крахмал	Клетчатка	Зола
Высший	14,0	10,3	0,9	74,2	1,8	67,7	0,1	0,5
I	14,0	10,6	1,3	73,2	1,7	67,1	0,2	0,7
II	14,0	11,7	1,8	70,8	1,8	62,8	0,6	1,1

Как видно из табл.У-1, чем больше выход муки данного сорта, тем выше содержание в ней белка, жиров, клетчатки, золы и тем относительно ниже содержание углеводов.

Белковые вещества определяют в значительной степени не только пищевую ценность изделий, но и технологические свойства пшеничной муки. Содержание белковых веществ может колебаться в широких пределах -7,0-26,0 %. В состав белковых веществ входят в основном белки - протеины и соединения белков с другими веществами - протеиды. К ним относятся нуклеинопротеиды, липопротеиды и гликопротеиды.

Белки пшеничной муки состоят из альбумина, глобулина, глиадина и глютенина. Из общего количества белка на долю альбумина падает 5,7-11,5 %; глобулина 5,7-10,8 %. Большая часть белка представлена глиади-ном (40-50%) и глютенином (34-42 %).

Как установлено многочисленными исследованиями, альбумин, глобулин и глютенин не являются однородными индивидуальными белками, а представляют собой многокомпонентные фракции белкового вещества, искусственно выделяемого растворением в соответствующих растворителях. Они отличаются значительной молекулярной массой. Так, например, глиадиновая фракция имеет молекулярную массу в пределах 18000-100000. Средняя молекулярная масса глютенина достигает 2-3 млн.

В состав белков входит около 20 различных аминокислот, соединенных между собой пептидной связью (СО-МН-). Полипептидная цепочка имеет на одном конце свободную аминную группу МН,, а на другом - свободную карбоксильную группу СООН. Такая полипептидная цепочка остатков аминокислот носит название первичной структуры белковой молекулы.

В состав белковой молекулы входит аминокислота цистеин (а-амино-(3-тиопропионовая кислота), имеющая формулу: Н5-СН2-МН2-СООН. Обычно в полипептидной цепи она занимает каждый раз очередное 50-е место после других аминокислот, выполняя в молекуле белка особую роль. Два атома Б цистеина соседних полипептидных цепочек образуют дисуль-фидные (-Б-Б-) связи, соединяющие отдельные цепочки в комплексы, а два атома серы одной и той же полипептидной цепочки стягивают ее.

Соединения полипептидных цепочек дисульфидными поперечными связями усиливаются многочисленными водородными связями между гидрофильными группами белковой молекулы (ОН,СООН, N11 и др.), благодаря которым цепочки закручиваются в виде серпантиновой спирали. Спиралевидная структура называется вторичной структурой белковой молекулы.

Под действием поперечных, продольных водородных и других связей спиралевидные белковые комплексы соединяются в глобулу, образуя третичную структуру белковой молекулы. Поэтому белки муки называются еще глобулярными белками.

Кроме сульфидных групп в белковой молекуле имеются сульфгидрильные группы (-БН), окисление которых тем или иным способом и образование (-Б-Б-) связей способствуют упрочнению структуры белка.

Белковые вещества муки в присутствии воды способны набухать. При этом нерастворимые в воде глиадиновая и глютениновая фракции при замесе образуют связную, упругую, пластичную массу, называемую клейковиной.

Отмытая из теста и отжатая "сырая" клейковина содержит значительное количество воды (150-200 % к массе сухих веществ). Между влагоем-костью клейковины и ее физическими свойствами существует определенная зависимость. Чем больше влагоемкость клейковины, тем меньше ее упругость и тем больше растяжимость и расплываемость.

По растяжимости и упругости клейковину подразделяют на несколько качественных групп: слабая, средняя и сильная клейковина.

Слабая по качеству клейковина после отмывания отличается большой растяжимостью, быстро расплывается.

Средняя клейковина после отмывания достаточно упруга, имеет плотную консистенцию, меньшую растяжимость и расплываемость. Сильная клейковина после отмывания отличается большой упругостью и незначительной растяжимостью и расплываемостью.

Углеводы пшеничной муки в основном состоят из крахмала, содержание которого колеблется (в зависимости от вида муки) от 62 до 68 %. Крахмальные зерна имеют крупность 2-5 нм. Они нерастворимы в холодной воде, при температуре 50°С быстро набухают, а при 62,5°С начинается клейсте-ризация крахмала. В зависимости от физического состояния, набухаемость крахмальных зерен различна. Целые зерна связывают до 44 % воды, а поврежденные (при помоле зерна) могут поглощать до 200% воды на сухое вещество.

Крахмал состоит из амилозы и амилопектина. Эти вещества сильно различаются по химическому составу и физическим свойствам. Амилоза представляет собой линейный полимер, остатки глюкозы которого связаны между собой а-1,4 глюкозидными связями в неразветвленную цепочку. Молекулярная масса амилозы изменяется от 3-105 до 1-106. Молекула амилопектина также состоит из остатков глюкозы, но в отличие от амилозы она сильно разветвлена. Молекулярная масса амилопектина достигает сотен миллионов. Они отличаются и по растворимости: амилоза легко растворяется в теплой воде, в то время как амилопектин растворяется в воде лишь при нагревании под давлением. В крахмале содержится около 25 % амилозы и 75 % амилопектина.

При кипячении с кислотами или под действием амилолитических ферментов, содержащихся в муке, крахмал гидролизуется с образованием глюкозы, мальтозы и декстринов.

К углеводам пшеничной муки относятся также сахара, пентозаны и клетчатка.. Общее содержание Сахаров достигает 1,8 %. К ним относятся глюкоза, фруктоза, мальтоза, сахароза, раффиноза, метабиоза, глюкофруктозан.

К пентозанам относятся Б-ксилоза, Ь-арабиноза, Б-галактоза. Общее содержание пентозанов зависит от выхода муки и может колебаться от 2,3 до 4,0 %.

Клетчатка представляет собой углевод, состоящий из соединенных между собой остатков глюкозы (С5Н|0О5)л. Клетчатка содержится главным образом в оболочках зерна и в стенках клеток алейронового слоя.

Липиды пшеничной муки состоят из жира, содержание которого колеблется от 0,9 % до 2,0 %, и жироподобных веществ. К последним относятся фосфатиды, каротиноиды, стеролы и воски. Различают свободные и связанные липиды; последние представляют собой соединения с белками (липопротеиды) и углеводами (гликолипиды).

Жиры муки состоят из три-, ди- и моноглицеридов и свободных жирных кислот, среди которых преобладают ненасыщенные. Около 60% всех жирных кислот составляет линоленовая кислота. Таким образом, жиро-кислотный состав муки является весьма неустойчивым. Триглицериды легко гидролизуются на глицерин и свободные жирные кислоты под действием кислорода воздуха и ферментов липазы и липоксигеназы.

Окисление непредельных жирных кислот приводит к образованию перекисей и гидроперекисей, которые сами являются активными окислителями. Они легко окисляют жирные кислоты, в результате чего мука при хранении прогоркает. Перекиси и гидроперекиси могут также окислять красящие вещества муки - каротиноиды, вследствие чего мука при хранении светлеет.

Важную роль в процессах хранения и переработки пшеничной муки играют ферменты. Основными из них являются протеолитические (протеи-назы) и амилолитические (амилазы) ферменты. Протеиназы способны гидролитически расщеплять белки по их пептидным связям, в результате чего образуются пептоны, полипептиды и свободные аминокислоты. Оптимальными условиями действия протеиназы пшеничной муки являются температура 45°С и рН среды 4,0-5,5.

Гидролитическая активность протеолитических ферментов муки, полученной из нормального по качеству зерна, невелика. Однако в пшеничной муке, полученной из проросшего или пораженного клопом-черепашкой зерна, активность протеиназ резко возрастает. Клейковина из такой муки и тесто сильно разжижаются, понижается ее упругость, увеличивается текучесть.

Характерной особенностью протеолитических ферментов является то, что они активизируются сульфгидрильными соединениями, например глю-татионом и цистеином, которые в составе молекулы имеют группы -БН. В каталитическом центре неактивной протеиназы содержатся лишь -Б-Б-связи. Чтобы привести ферменты в активное состояние, необходимо восстановить дисульфидные группы до сульфгидрильных БН-групп. Роль такого восстановителя и выполняют глюкатион или цистеин.

Наоборот, в присутствии соединений окислительного действия (КВг03, КЮ3, Н202, кислорода воздуха и др.) происходит инактивация протеолитических ферментов, а также активаторов протеолиза.

Из амилолитических ферментов в муке из нормального зерна пшеницы содержится только |3-амилаза. В пшеничной муке из проросшего зерна кроме Р-амилазы содержится и а-амилаза. Оба фермента расщепляют клей-стеризованный крахмал на декстрины. Причем общепризнано, что р-амилаза, расщепляя 1,4- глюкозидные связи в полисахаридах, образует главным образом незначительное количество высокомолекулярных декстринов, в то время как а-амилаза образует в основном декстрины и незначительное количество мальтозы.

Гидролизующее действие а-и р-амилазы зависит от многих факторов: температуры, рН среды, концентрации субстрата, состояния крахмальных зерен и др. Активность а-амилазы наиболее проявляется при температуре 60-70°С и рН 5-6, а Р-амилазы - при температуре 45-55°С и рН 4-5.

В пшеничной муке также содержатся окислительные ферменты: ката-лаза, пероксидаза, полифенолоксидаза, липаза и липоксигеназа.

Минеральные вещества пшеничной муки представлены в виде основных элементов: кальция, калия, фосфора, серы, магния и др. Зольность пшеничной муки является важным показателем ее качества. В зависимости от выхода муки она может изменяться от 0,5 до 1,1 %. При изготовлении некоторых видов печенья и пряников из пшеничной муки I и II сорта допускается заменить 5 % пшеничной муки таким же количеством соевой муки. Соевая мука содержит большое количество жира (19-21 %) и полноценных белков (38-41 %). Однако непременным условием для возможного использования соевой муки является отсутствие в ней добавочного привкуса и специфического запаха, что достигается различными способами ее дезодорации.

Сортность и цвет муки, количество и качество клейковины, а также крупнота помола муки оказывает влияние на качество изделий. Особая требовательность предъявляется к качеству клейковины, так как от свойств последней зависят влагоемкость теста и его структурно-механические свойства.

Для производства подавляющего большинства мучных кондитерских изделий используется мука со слабой и средней по качеству клейковиной. Мука с сильной клейковиной применяется при выработке отдельных пирожных. Содержание сырой клейковины должно быть в пределах 27-32 %. Только галеты вырабатываются из муки, содержащей 32-42 % сырой клейковины среднего качества.

Крупнота помола муки заметно влияет на качество сахарных сортов печенья. Изделия из муки крупного помола отличаются большей хрупкостью, пористостью и подъемом. Такого положительного влияния крупноты помола муки не наблюдается при выработке затяжных сортов печенья, а при изготовлении пряников мука крупного помола вызывает отрицательное действие на подъем и пористость изделий.

По остальным показателям (запах, вид, наличие хруста, влажность, зольность, примеси муки из других злаков и проросшего зерна, а также зараженность амбарными вредителями) пшеничная мука должна удовлетворять требованиям действующего стандарта на данный сорт муки.

2. Хранение муки и ее подготовка к производству

В зависимости от объемов переработки мука может храниться тарно и бестарно. Затаренная мука хранится в закрытых складах, которые должны быть сухими и чистыми, без посторонних запахов, не зараженными амбарными вредителями, хорошо изолированными от проникновения грызунов.

Мешки укладывают штабелями на настил из досок в восемь рядов по высоте и секциями по пять или по три мешка. Между штабелями и стенами склада оставляют проходы шириной не менее 0,5 м, а между штабелями ширина прохода должна соответствовать ширине применяемого механизированного транспорта для перемещения муки по складу. Условия хранения муки должны обеспечивать поддержание в ней влажности, не превышающей 14,5 %. Это достигается, прежде всего, режимом хранения. В мучном складе должна поддерживаться температура в пределах 15-20°С и относительная влажность воздуха 60-65%. Подготовка муки к переработке заключается в составлении смеси из отдельных партий муки и крахмала, просеивании и освобождении муки от посторонних примесей.

Мука, поступающая на предприятие, даже одного и того же сорта может отличаться по цветности, количеству и качеству клейковины, т.е. по тем показателям, которые влияют на качество готовых изделий. Поэтому необходимо составлять смесь из разных партий муки таким образом, чтобы получить муку с оптимальными технологическими свойствами. Кроме того, пшеничную муку смешивают с крахмалом, а также с соевой мукой, если этот вид сырья применяется при изготовлении данных изделий.

Для смешивания муки разных партий и сортов, а также муки с крахмалом и мелкодисперсной крошкой (из отходов печенья, галет, крекера) пользуются пропорциональным шнековым смесителем или весовым дозатором.

От пшеничной муки, крахмала и соевой муки необходимо отделить ферропримеси, случайные механические примеси и комочки слежавшейся муки. Просеивание осуществляется через металлические сита с размером ячеек не более 2 мм. Для просеивания применяются машины с плоскими и барабанными ситами. К ним относятся просеиватель А1-ХКМ, пирамидальный бурат ПБ-1,5, "Пионер" и др. При просеивании мука разрыхляется и аэрируется, что повышает ее качество.

При больших объемах переработки мука доставляется на фабрику в автомуковозах и хранится бестарно в силосах посортно. Схема бестарного хранителя муки, крахмала и крошки показана на рис. 1.



Рис. 1. Схема бестарного хранения муки, крахмала и крошки

Из автомуковоза 5 мука подается по трубопроводам с помощью аэро-зольтранспорта в силосы 9 для хранения. Крахмал поступает на предприятие в'мешках. Мешки распарывают и подают в мешкоопрокидыватель 4, из которого крахмал поступает в центробежный смеситель 3, где от него отделяются магнитные и немагнитные примеси. Примеси попадают в сборник 2, а очищенный крахмал - в промежуточный бункер 1. Сжатым воздухом через ротационный питатель крахмал подается в силос 7. Силос 8 предназначен для хранения других сыпучих продуктов.

Крошку получают из бракованных изделий. Их загружают в мельницу 18, дробят, а измельченный продукт через роторный питатель подают сжатым воздухом в силос 6. Каждый силос снабжен фильтром для удаления очищенного воздуха, указателями верхнего и нижнего уровня и виброразгрузочным устройством. Внутренняя поверхность силосов покрывается антиадгезионным материалом.

При разгрузке сыпучий продукт из каждого силоса проходит через открытую заслонку, смешивается с воздухом в роторном питателе 10 и через двухпозиционные переключатели 11 и 12 направляется в весовой дозатор 13 или 14. Отвешейные порции муки, крахмала и крошки подаются в смеситель 16 для приготовления мучной смеси, которая затем системой пневмотранспорта передается на производство. Весовой дозатор 14 предназначен для отмеривания порций муки, которая затем поступает в шнековый смеситель 15, где смешивается со стружкой размягченного жира. Полученная жиромучная смесь может использоваться для слоения ленты теста.



Глава II. Образование теста

1. Роль составных частей пшеничной муки в образовании теста

Основными составными частями пшеничной муки являются белковые вещества и крахмал. Они обладают различной водопоглотительной способностью. Последняя в значительной степени зависит от температуры и химического состава жидкой фазы, структуры белка и физического состояния крахмальных зерен.

Оптимальная температура набухания белковых веществ 20-30°С, при более высокой температуре набухаемость снижается. Крахмал хорошо набухает в водной среде при температуре 50°С, а при 65°С начинается его клейстеризация. Набухание, как первый этап процесса растворения, характерно для многих высомолекулярных соединений. Набухание не всегда заканчивается растворением. Так, например, альбуминовая и глобулиновая фракции белка после набухания растворяются и переходят в раствор, а глиадиновая и глютениновая фракции набухают ограниченно. Они связывают воду в два-два с лишним раза больше своей массы, что сопровождается резким увеличением объема белков в тесте.

Причиной набухания является диффузия молекул воды в высокомолекулярное вещество. Видимо макромолекулы белка и крахмала упакованы сравнительно неплотно, и в результате теплового движения гибких цепей между ними периодически возникают весьма малые зазоры, в которые проникают молекулы воды. Поэтому набухание носит осмотический характер, а основная масса воды при набухании является осмотически связанной.

Различный температурный оптимум набухания белковых веществ и крахмала пшеничной муки объясняется разной молекулярной массой и строением молекул этих веществ. Известно, что скорость набухания и растворения высокомолекулярного вещества уменьшается с увеличением молекулярной массы, зависит от длины и строения отдельных цепочек и химической связи между ними. Набухание белковых веществ и крахмала протекает в две стадии. Вначале происходит адсорбция молекул воды на поверхности частичек муки за счет активности гидрофильных групп коллоидов. Процесс гидратации сопровождается выделением теплоты. Вторая стадия набухания - осмотическое связывание воды - практически начинается раньше окончания первой.

Ведущая роль в образовании теста принадлежит белковым веществам пшеничной муки, которые в присутствии воды способны набухать. При этом нерастворимые в воде глиадиновая и глютениновая фракции белка при замесе теста образуют белковый структурный каркас, который в виде тонких пленок и нитей пронизывает всю массу теста.

Крахмал муки количественно составляет основную массу теста. Набухание крахмальных зерен зависит от температуры и физического состояния. Целые зерна крахмала при температурах замеса бисквитного теста связывают воду в основном адсорбционно, и поэтому объем их в тесте увеличивается весьма незначительно. При помоле муки часть зерен крахмала (около 15 %) повреждается. Такие зерна могут поглощать до 200 % воды на сухое вещество.

Набухшие нерастворимые в воде белки и зерна увлажненного крахмала составляют твердую фазу теста. Жидкая фаза бисквитного теста состоит из многокомпонентного водного раствора сахара, патоки, инверт-ного сиропа, солей гидрокарбоната натрия, карбоната аммония, а также смеси жира, меланжа, молока и ПАВ. В жидкую фазу при замесе частично переходят органические и минеральные водорастворимые части муки (белки, декстрины, сахара, ферменты, соли и др.).

На замес бисквитного теста расходуется относительно небольшое количество воды. В присутствии перечисленных выше компонентов жидкой фазы, которые отличаются гидратанионной способностью, значительная часть воды находится в связанном состоянии. Поэтому на набухание коллоидов муки расходуется не только свободная вода, но и значительная часть жидкой фазы.

В образовании теста участвуют липиды пшеничной муки, содержание которых 2 %. Из этого количества в связанном состоянии находится 20-30 % липидов, которые представляют собой соединения с белками (липо-протеиды) и углеводами (гликопротеиды). В процессе замеса теста доля связанных липидов резко возрастает (с 30 % в муке до 60 % и более в тесте). При этом в первую очередь клейковинными белками связываются фос-фолипиды. Это существенно влияет на физические свойства теста.

Пшеничная мука содержит комплекс ферментов, которые в большей или меньшей мере проявляют активность при замесе теста и, следовательно, влияют на его физические свойства. Протеолитические и амилолитические ферменты при замесе сахарного теста проявляют очень слабую активность, что объясняется низкой температурой замеса (19-25 °С), малым количеством воды и непродолжительным замесом (10-14 мин).

Замес затяжного теста проводится при технологических режимах, близких к оптимальным для действия протеиназы, амилазы и ряда окислительных ферментов. В результате гидролитического действия указанных ферментов происходит частичная деградация белковых веществ, расщепление крахмала. Вследствие этого увеличивается количество веществ, переходящих в жидкую фазу теста, что ухудшает его физические свойства.

Значительно большую роль при замесе бисквитного теста играют окислительные ферменты - оксидазы. Среди этой группы ферментов особо необходимо отметить тирозиназу, липазу и липоксигеназу. Активная тирози-наза имеется в любой пшеничной муке, она окисляет аминокислоту тирозин с образованием темноокрашенных соединений меланинов.

Ферменты липаза и липоксигеназа катализируют окисление кислородом непредельных жирных кислот, в результате чего образуются перекиси и гидроперекиси. Последние окисляют каротиноиды муки, она становится более светлой. Перекиси и гидроперекиси могут также действовать на про-теолитические ферменты, подавляя их активность.

При производстве печенья в небольших количествах используется соевая мука. В свежесмолотой необработанной соевой муке содержится в активной форме фермент липоксигеназа. Поэтому соевая мука как улуч-шитель окислительного действия рекомендуется при замесе затяжного теста. Добавляя соевую муку, можно регулировать физические свойства теста и повышать биологическую ценность готовых изделий.

2. Механизм образования теста

Ведущая роль в образовании теста принадлежит белковым веществам пшеничной муки, которые в присутствии воды способны набухать. Белки являются высокомолекулярными гидрофильными соединениями, их молекулы связывают и удерживают значительное количество воды. Гидрофиль-ность различных групп белковых молекул неодинакова. Так, пептидная связь -СО-гШ- удерживает 1 молекулу воды, карбоксильная группа -СООН- 4 молекулы, аминная группа - 1 молекулу воды и т.д. Поэтому набухшие белковые мицеллы в жидкой фазе теста покрыты гидратными оболочками.

Толщина гидратных оболочек зависит от воздействия на молекулы воды различных атомных групп на поверхности белковой глобулы. Полярные группы образуют водородные связи с молекулами воды. Заряженные группы вызывают сильное электрострикционное сжатие воды в гид-^ ратных оболочках, гидрофобные группы вызывают влияние, отличное от воздействия полярных и заряженных групп на молекулы воды. Поэтому гидратная оболочка белковых мицелл гетерогенна, она способствует аг-регативной устойчивости белков в водной фазе.

В водной фазе заряженные группы белковых молекул могут диссоциировать на ионы, в результате их поверхность приобретает избыточный электрический заряд, а в гидратных оболочках возникает двойной электрический слой, от величины потенциала которого зависят электростатические силы отталкивания.

В агрегативной устойчивости белковых мицелл существенную роль играют структура и свойства граничных прослоек воды у поверхности набухших макромолекул. Существование граничных слоев воды толщиной 7-10 нм вблизи гидратной поверхности приводит к появлению структурной составляющей расклинивающего давления П5. Согласно теории ДЛФО

П =к ехр(-п/1), (У-1)

где к - константа, равная МО3 Н/см2;

1 - константа, равная 0,95±0,20 нм;

Ь - толщина граничного слоя гидратной оболочки, нм.

При сближении гидрофильных поверхностей макромолекул белка за счет сил механического воздействия при замесе теста и перекрытии граничных слоев возникают силы структурного отталкивания, которое также препятствует агрегированию белковых мицелл.

Как видно из уравнения (У-1), структурные силы убывают с расстоянием Ь между поверхностями по экспоненциальному закону.

Таким образом, агрегативная устойчивость набухших белковых мицелл при замесе теста зависит от молекулярных сил притяжения, электростатичес.

Эти силы проявляются в большей и меньшей степени в зависимости от толщины Ь гидратных оболочек. Рассмотрим с помощью изотермы расклинивающего давления П(Ь), как изменяются поверхностные силы в пленках воды, покрывающих набухшие белковые мицеллы при их утончении. Взаимное влияние молекулярных Пм, электростатических Пэ1 и структурных П. сил, действующих в пленке воды, образуют суммарную изотерму расклинивающего давления П(Ь), которая в зависимости от толщины пленки Ь проходит вначале через глубокий минимум, где преобладают силы молекулярного притяжения, а затем, в более толстых пленках - через максимум, где преобладают силы электростатического отталкивания (рис. У-З).

Ветви изотермы, где аЛ/аЪ<0, отвечают устойчивым состояниям так называемых р-пленок. Для них Пэл»Пм и Пм»П5.

При перемешивании тестообразной массы за счет трения набухших белковых мицелл друг о друга, о стенки и лопасти машины толщина гид-ратных оболочек постепенно уменьшается и может достигнуть равновес

ной для р-пленок толщины пр при которой расклинивающее давление в пленках равно внешнему (капиллярному) давлению П=Ро.

При дальнейшем утончении гидратных оболочек до величины п<п расклинивающее давление резко уменьшается до отрицательных значений. При (Щ/ ап=0 происходит самопроизвольный прорыв Р-пленок, скачкообразное уменьшение их толщины до Ь0, соответствующей образованию тонких а-пленок.

В области толщин Ь<20 нм для гидрофильных поверхностей начинает проявляться влияние структурных сил Пь(Ь). Совместное действие электростатических, молекулярных и структурных сил в пленках воды приводит к смене знака суммарного расклинивающего давления и пересечение изотермой ЩЬ) оси толщин при п=Ь »6,5 нм. При утончении гидратной оболочки на поверхности белковых мицелл до толщины Ь0все поверхностные силы в пленках способствуют притяжению белковых молекул и их агрегированию.

Следовательно, чем продолжительнее или интенсивнее замес теста, тем быстрее достигается тот критический рубеж дегидратации белковых мицелл, за которым наступает процесс коагуляции, так как механическое воздействие становится достаточным для преодоления ими электростатических и структурных сил отталкивания.

Замес теста ведется в кислой среде (рН 5-6), т.е. не при изоэлектричес-кой точке, которая для глиадина и глютенина соответствует рН 7,1. В кислой среде молекулы белка представляют собой положительно заряженные частицы дисперсной фазы.

Ионизирующие группы белковой глобулы содействуют ее раскрытию, что способствует образованию множества новых коагуляционных контактов между отдельными участками разветвленной белковой молекулы. Только с этого момента из разрозненных белковых мицелл начинается образование длинных нитей и пленок, а затем формирование трехмерного структурного каркаса.

Основная роль в образовании белкового каркаса принадлежит гидрофобным взаимодействиям между неполярными группами белковых молекул.

Значительную роль в возникновении структурного каркаса теста играют окислительно-восстановительные реакции. Перемешивание теста в атмосфере воздуха вызывает окисления сульфгидрильных групп Б-Н кислородом с образованием дисульфидных связей Б-Б, что упрочняет структуру белкового каркаса, увеличивает его эластичность и прочность.

При механическом перемешивании теста, видимо, возникают также поперечные дисульфидные связи. Когда полипептидные цепочки белковых молекул смещаются относительно друг друга, то сульгидрильные группы цистеина одной цепи могут взаимодействовать при их сближении с дисуль-тидными группами другой цепи. В результате образуются перекрестные связи и освобождаются новые БН-группы, способные вступать в реакцию.

Великая роль в упрочнении структурного белкового каркаса принадлежит водородным связям.

Действием отдельных составляющих поверхностных сил в тонких пленках воды можно в определенных пределах управлять, изменяя концентрацию электролитов, неэлектролитов, температуру и смачивание жидкой фазы теста, а также гидрофильные свойства поверхности белковых молекул.

3. Тестообразные массы

Тестообразные массы можно рассматривать как дисперсные системы, состоящие из твердой, жидкой и газообразной фаз. Твердую фазу представляют лиофильные коллоиды муки, и прежде всего - водонерастворимые белковые комплексы и крахмал пшеничной муки. Набухшие глиадиновая и глютениновая фракции белка образуют основную массу клейковины.

Сырая клейковина содержит 2/3 воды и 1/3 сухого вещества, состоящего в основном из белков. От количества и качества клейковины зависит способность пшеничной муки образовывать тесто с определенными упруго-пластично-вязкими свойствами. Под качеством клейковины понимают совокупность ее физических свойств: упругость, эластичность, растяжимость, связность.

Различают клейковину нормального качества, слабую, крепкую и крошащуюся. В крепкой клейковине больше дисульфидных и водородных связей, чем в слабой. Чем выше качество клейковины, тем лучше водопо-глотительная способность муки.

Белковые вещества пшеничной муки способны поглощать и связывать воду в 2,0-2,5 раза больше своей массы. Из этого количества воды менее четвертой части связывается адсорбционно.- Остальная часть воды впитывается осмотически, что приводит к набуханию и резкому увеличению объема молекул белков в тесте.

Набухшие белковые мицеллы являются лиофильными коллоидными системами. Их лиофильность обусловлена тем, что на поверхности мицелл находятся полярные группы. Состояние молекул в мицеллах близко к их состоянию в монослоях на границе раздела фаз с водой. Такие межфазные границы характеризуются низкими значениями межфазного натяжения. Такие системы термодинамически устойчивы, поскольку агрегирование частиц не сопровождается значительным выигрышем энергии Гиббса.

Кроме того, на лиофильных поверхностях за счет сильных водородных связей образуется слой жидкости с измененной структурой, которая распространяется на значительные расстояния (до десятков нанометров). Ориентация молекул в граничных слоях жидкости, повышение вязкости, упругости, появление сопротивления сдвигу значительно препятствуют сближению набухших белковых мицелл. Перекрытие граничных слоев при сближении частиц приводит к появлению структурной составляющей расклинивающего давления, ответственной за устойчивость гидрофильных коллоидов.

При перемешивании теста прослойки гидратированной воды между отдельными белковыми мицеллами утончаются, возникают более термодинамически выгодные в данных условиях коагуляционные контакты, приводящие к образованию пространственной структуры.

При возникновении коагуляционной сетки и отдельных ее элементов - агрегатов или цепочек в контакте между белковыми молекулами остается весьма тонкая и равновесная прослойка жидкой дисперсионной среды, толщина которой соответствует минимуму свободной энергии системы.

Благодаря тонким устойчивым прослойкам жидкости в местах коагу-ляционных контактов, препятствующих дальнейшему сближению белковых мицелл, тесто отличается определенными структурно-механическими свойствами. В тесте сочетаются такие свойства, как упругость, пластичность, прочность, вязкость, способность к релаксации напряжений и упругому последействию.

Наряду с твердой фазой в тесте имеются жидкая и газообразная фазы. Жидкая фаза представляет многокомпонентный водный раствор веществ, предусмотренных рецептурой для данного теста. Кроме того, в состав фазы входят все растворимые в воде органические и минеральные вещества муки. Вместе со свободной водой значительная часть жидкой фазы осмотически поглощается белковыми веществами.

Соотношение между твердой и жидкой фазами зависит от вида теста, его влажности, количества и качества клейковины муки.

При замесе теста захватывается и диспергируется часть воздуха. Кроме того, воздух вносится с мукой, водой, другими видами сырья и полуфабрикатов. Общее содержание газообразной фазы в тесте может достигать 10 %.

Тесто является структурированной системой. Его реологические свойства зависят от таких факторов, как влажность, температура, рецептура, продолжительность и интенсивность механического воздействия, свойств муки и др.

4. Значение технологических факторов при замесе теста

К технологическим относятся те факторы, которыми можно управлять процессами набухания коллоидов муки и формирования структуры теста с целью получения теста с заданными упруго-пластично-вязкими свойствами, позволяющими обрабатывать его механизмами поточной линии.

Наиболее значимыми технологическими факторами являются: свойства пшеничной муки, рецептурный состав сырья, влажность и температура теста, продолжительность его замеса.

По реологическим свойствам все виды теста для мучных кондитерских изделий можно подразделить на две группы: 1) рыхлое, пластично-вязкое тесто и 2) упруго-эластичное тесто. Свойства первой группы теста характерны при изготовлении сахарных и сдобных сортов печенья, пряников, пирожных, тортов. Упруго-эластичное тесто используется для изготовления затяжных сортов печенья, галет, крекера.

Из свойств муки наиболее важными являются количество и качество клейковины. От содержания и качества клейковины в значительной степени зависит водопоглотительная способность муки, а следовательно, влажность теста и его структурно-механические свойства. Чем выше качество клейковины, тем больше мука при замесе теста поглощает воды. Возрастает влажность теста, отчего удлиняется процесс выпечки изделий. При использовании муки с сильной клейковиной наблюдается деформация изделий в процессе выпечки. Поэтому для получения рыхлого, пластично-вязкого теста используется пшеничная мука со слабой и средней по качеству клейковиной. А для получения упруго-эластичного теста - мука со слабой клейковиной.

Из рецептурного состава сырья наиболее сильное влияние на набухание коллоидов муки оказывают сахар, жир и вода.

Установлено, что водопоглотительная способность муки и количество отмываемой сырой клейковины уменьшаются по мере увеличения количества сахара в тесте. В водном растворе молекулы сахарозы притягивают молекулы воды, покрываются гидратными оболочками, что увеличивает их межмолекулярный объем, снижает скорость диффузии при осмотическом набухании белков муки. Чем больше концентрация сахара в жидкой фазе теста, тем меньше свободной воды, участвующей в набухании коллоидов муки. Медленнее протекает процесс набухания белковых веществ.

Кроме того, сахар повышает осмотическое давление в жидкой фазе теста, что также уменьшает набухание коллоидов муки. Таким образом, изменяя содержание сахара и воды в рецептуре изделия, можно регулировать структурно-механические свойства теста.

Важную роль в образовании структуры теста играют жиры. При этом имеет значение не только химический состав жира, но и его физическое состояние. Жиры должны быть пластичными, а не жидкими. В этом случае при замесе теста они образуют тонкие пленки, обволакивающие и смазывающие частицы муки, препятствуя проникновению воды. Значительная часть жира в тесте связывается клейковиной и крахмалом. Механизм взаимодействия липидов муки и вносимых жиров с компонентами теста в значительной мере зависит от химического состава используемого жира и муки. Чем выше содержание в жире триглицеридов ненасыщенных жирных кислот, тем он больше сорбируется белками.

Жиры в зависимости от состава и свойств изменяют структуру белковых частиц либо путем прямого взаимодействия их с различными химическими группами в составе макромолекул белка, либо путем косвенного воздействия на его структуру, адсорбируясь на поверхности белковых молекул.

Жиры изменяют свойства пшеничного крахмала при замесе теста в результате образования ими комплексов с амилозной фракцией.

Таким образом, изменяя содержание жира в рецептуре изделий, можно регулировать набухание коллоидов муки, структуру и реологические свойства теста.

От количества воды, вносимой на замес, зависят влажность, консистенция теста, его физические свойства, скорости протекания коллоидных и ферментативных процессов в тесте. Вода способствует набуханию коллоидов муки, растворению составных частей муки и кристаллического сырья, вносимого в тесто.

Количество воды, идущее на замес, зависит от вида теста и водопо-глотительной способности муки. Последняя, в свою очередь, зависит от количества и качества клейковины, влажности, выхода и крупноты помола муки, физического состояния крахмальных зерен. При понижении влажности муки на 1 %, а также с увеличением выхода муки водопоглотитель-ная способность повышается на 1,8-1,9 %. Чем крупнее частицы муки, тем меньше их удельная поверхность, следовательно, они меньше связывают воду за данный отрезок времени.

На водопоглотительную способность муки оказывают влияние присутствующие в тесте другие вещества, прежде всего сахар и жир. Молекулы сахарозы связывают и удерживают большое количество молекул воды, снижая набухание коллоидов муки. Водопоглотительная способность муки при добавлении 1 % сахара уменьшается на 0,6 %.

С увеличением доли сахара в тесте количество коллоидно-связанной воды будет уменьшаться, а количество гидратированной молекулами Сахаров воды - увеличиваться, что разжижает тесто.

От количества добавленной воды зависит влажность теста, которая предопределяется соотношением между осмотически и адсорбционно-свя-занной водой, составными частями муки и количеством свободной и гидратированной воды, удерживаемой молекулами растворенных веществ. Чем больше масса адсорбционно-связанной, свободной и гидратированной воды в тесте, тем выше его влажность.

Расчет количества воды, требуемой для замеса теста, производится по формуле:

СВ=^°^__Ь, (У-2)

100-а

где Св - количество воды на один замес, л; с - масса сухих веществ сырья, кг;

Ь - масса сырья на один замес (без добавляемой воды), кг; а - желаемая влажность теста, %.

Температура играет важную роль в образовании теста с определенными структурно-механическими свойствами. С повышением температуры теста увеличивается скорость набухания коллоидов муки, происходит частичная дегидратация молекул Сахаров, что увеличивает долю свободной воды. Эти процессы способствуют более полному набуханию коллоидов муки и растворению кристаллического сырья.

Когда необходимо получить пластичное тесто, замес осуществляется при пониженной температуре смеси сырья (19-25°С). Для образования упруго-эластичного теста необходимо создать условия для полного набухания белков муки, поэтому температура теста за счет подогрева воды или молока поддерживается на уровне 38-40°С.

С повышением температуры теста ускоряются кинетические, диффузионные, коллоидные и ферментативные процессы, предопределяющие формирование теста с определенными структурно-механическими свойствами. При этом необходимо учитывать не только температуру вносимых основных компонентов сырья, но и изменение температуры теста за счет выделения теплоты гидратации частичек муки, теплоты, выделяемой в результате химических реакций, перехода части механической энергии в тепловую при замесе теста.

Образование теста невозможно без перемешивания основных компонентов сырья и, прежде всего, муки и воды. Перемешивание составных компонентов теста в начальной стадии замеса способствует гидратации частичек муки, адсорбции молекул воды на поверхности белковых молекул и зерен крахмала. Перемешивание ускоряет растворение кристаллического сырья, гидратацию молекул сахарозы, способствует более частым контактам частичек муки и пленок воды, набуханию коллоидов муки.

При перемешивании достигается равномерное распределение всех видов сырья в тесте, его однородность, что обеспечивает одновременное протекание коллоидных и биохимических процессов во всей массе теста.

Благодаря перемешиванию теста происходит постепенная дегидратация набухших белковых мицелл, приводящая к их агрегированию и образованию структурного белкового каркаса в тесте.

Продолжительность замеса, естественно, будет зависеть от тех факторов, которые предопределяют протекание коллоидных процессов в тесте. К ним относятся: количество и качество клейковины муки, количество свободной воды, температура теста, интенсивность замеса.

Чем больше количество клейковины в муке и лучше ее качество, тем продолжительнее замес. Такая мука обладает большей водопоглотитель-ной способностью и меньшей скоростью набухания. Чем больше в тесте свободной и гидратированной воды, тем быстрее при перемешивании с мукой происходит образование теста. Продолжительность замеса в этом случае зависит от типа теста (пластичное, упругое) и необходимых его физических свойств. Для образования пластичного теста с ограниченно набухшими белками муки продолжительность замеса должна быть минимальной и достаточной для формирования однородного теста.

Продолжительность замеса упруго-эластичного теста зависит от соотношения массы свободной и гидратированной воды на единицу массы муки. Чем больше масса свободной воды в тесте, тем при прочих равных условиях короче продолжительность замеса, и наоборот. С повышением температуры теста ускоряются кинетические, диффузионные, коллоидные и ферментативные процессы, участвующие в формировании структуры теста. Поэтому продолжительность замеса с повышением температуры уменьшается и зависит от типа теста.

На продолжительность замеса влияют также конструкция лопастей месилки и частота их вращения. Увеличение частоты вращения лопастей сокращает продолжительность замеса, так как быстрее достигается тот критический рубеж дегидратации белковых мицелл, за которым следует их агрегирование и образование структурного каркаса. Однако при этом необходимо учитывать, что чрезмерно высокая частота вращения лопастей может вызывать механическое разрушение клейковинного каркаса теста, кроме того, увеличится выделение теплоты за счет трения. В первом случае это ухудшает структурно-механические свойства упруго-пластичного теста, во втором - свойства пластичного теста.

Глава III. Замес теста и способы его разрыхления

1. Классификация теста

По способу разрыхления все виды теста для мучных кондитерских изделий можно разделить на два вида: дрожжевое и бездрожжевое (или пресное).

Дрожжевое тесто может быть приготовлено опарным и безопарным способами. Если после брожения тесто прослаивают маслом или маргарином, получают слоеное дрожжевое тесто.

Бeздрожжевое тесто делится по способу разрыхления на несколько видов:

а)приготовленное с химическими разрыхлителями (вафельное, пряничное, сдобное, песочное и др.);

б)приготовлснное взбиванием (бисквитное, воздушное, миндальное, тесто для блинчиков);

в)приготовленное путем слоеобразования (слоеное);

г)приготовленное заварным способом, при котором всю муку или ее часть заваривают (заварное и пряничное заварное).

2. Сущность процессов, происходящих при замесе теста

Мука -- основное сырье для теста. Чем выше сорт муки, тем светлее цвет изделий. Качество изделий и свойства теста зависят от количества и качества клейковины. Мука с сильной клейковиной придает тесту упругость, эластичность. Если при замесе теста используют муку крупного помола, необходимо увеличить влажность н продолжительность замеса.

Сахар придаст тесту мягкость, пластичность. Избыток сахара в тесте делает его расплывчатым и липким. В присутствии сахара уменьшается способность белков муки к набуханию. В дрожжевом тесте сахара сбраживаются с получением спирт, молочной кислоты и углекислого газа.

В тесте может быть сахара от 3 до 35% массы муки. Тесто с небольшим количеством жира и большим количеством сахара приобретает твердость и стекловидность.

Жиры придают изделиям сдобный вкус, рассыпчатость, слоистость. Жир, вводимый в тесто в пластичном состоянии, равномерно распределяется по поверхности клейковины, образуя пленки. Ьелки меньше набухают, клейковина получается менее упругая и легко рвется. При выпечке жир лучше удерживает воздух, изделия получаются с большим подъемом.

Жир, вводимый в тесто в расплавленном состоянии, распределяется в тесте в виде капель и плохо удерживается в готовых изделиях, выделяясь на поверхности. Увеличение количества жира делает тесто рыхлым, крошащимся, уменьшение снижает пластичность и рассыпчатость изделий.

Крахмал придаст изделиям рассыпчатость. При выпечке на поверхности изделий крахмал превращается в декстрины, образуя блестящую корочку. Допустимо в рецептах для некоторых изделий заменять до 10% муки крахмалом.

Молочные продукты придают тесту пластичность и улучшают вкусовые качества изделий.

Яйца придают изделиям приятный вкус, цвет и создают пористость. Яичный белок обладает пенообразуюшими свойствами, разрыхляет тесто. При выпечке белок свертывается, от него зависят упругость и прочность структуры изделий.

Замес теста. Свойства теста зависят от технологических условий замеса, содержания различных видов сырья и их соотношения.

Для замеса теста применяют тестомесильные машины с подкатными дежами вместимостью 140 и 270 л. Для замеса небольшого количества теста используют взбивальные машины. Месильный рычаг может иметь следующие формы: проволочную, плоскорешетчатую, крючкообразную, овальную. Использование их зависит от густоты замешиваемого теста. В комплект тестомесильной машины входят три дежи для одновременного замеса теста. Во время замеса происходят сложные процессы, которые вызывают непрерывное изменение свойств теста.

Набухание клейковины и крахмала происходит в течение часа. В первый период замеса тесто липкое и влажное; при продолжении замеса тесто перестает быть липким и легко отстает от рук.

Замес теста, производимый рычагом тестомесильной машины, более интенсивный, чем вручную, поэтому достижение оптимальных свойств теста происходит быстрее. Продолжительность замеса теста из муки со слабой клейковиной должна быть меньше, чем из муки с сильной клейковиной. В процессе замешивания тесто приобретает новые физические свойства: упругость, растяжимость и эластичность.

При изготовлении теста, особенно дрожжевого, имеет большое значение температура замеса, которая влияет на качество изделий. На температуру теста при замесе влияет температура основного сырья, т.е. муки.

Зимой, если мука поступила не со склада, ее перед использованием вносят в помещение, чтобы температура повысилась до 12'С.

Расчет количества воды для замеса теста определенной влажности.

Для расчета необходимо знать общую массу сырья и его влажность. Введем следующие обозначения:

X - необходимое количество воды для замеса, г (кг);

С - масса сырья в сухих веществах, г (кг);

В - масса закладываемого сырья в натуре, г (кг);

А - заданная влажность теста, %.

Количество воды при замесе определяется по формуле:

100 х С л 100 - А в-

Пример 1. В рецептуре дрожжевого опарного теста определить необходимое количество воды для замеса при влажности теста 35% (табл.5).

Таблица 5

Наименование сырья	Количество сырья, т, на 100 изделий массой по 50 г	Влажность сырья, %	Содержание сухих веществ в сырье, %	Содержание сухих веществ, г
Мука	3700	14	86	3182
Сахар	370	0,1	99,9	369,6
Дрожжи	55	75	25	13,7
Меланж	135	74	26	35,1
Масло	251	15,4	84,6	212,5
Соль	57	3,5	96.5	55
Итого	4568	-	-	3867,9

С = 3,9 кг; В - 4,6 кг.

Если тесто должно иметь влажность А = 35%, количество воды для замеса можно определить по приведенной выше формуле:

100*3,9 -4б=14 Л 100 - 35 4'° 1,4кг.

Если в рецептуре приведено количество воды в кг, а необходимо определить влажность в %, произведем следующий расчет: В - общая масса теста, кг; В -- С - общее содержание влаги в тесте, кг;

В = 4,6+ 1,4 = 6 кг В - С = 6 - 3,9 - 2,1 кг.

Составляем пропорцию и определяем влажность (в %):

В

в-с

100 А

б

2,1

100

А !

А =

2,1 * 100

35%.



Способы разрыхления теста.

Высокие вкусовые качества изделия приобретают при пористой структуре. Эта структура и увеличение объема достигаются разрыхлением теста.

Для получения изделий с пористой структурой, хорошо пропеченных и легко усваиваемых используют различные способы разрыхления теста: биологический, химический, механический и комбинированный.

Биологический способ. Для этого способа используют микроорганизмы -дрожжевые грибки (дрожжи)'. Разрыхляющее действие дрожжей основано на том, что в процессе своей жизнедеятельности они выделяют углекислый газ, который способствует брожению теста. Для жизнедеятельности дрожжей необходим простой сахар-глюкоза. Процесс брожения состоит из двух стадий: образования глюкозы и образования углекислого газа. Глюкоза образуется в результате действия ферментов муки и дрожжей. Сами они в реакцию не вступают, но в их присутствии происходят реакции расщепления. Поэтому ферменты называют еще биологическими катализаторами.

Под действием ферментов крахмал муки частично расщепляется до простого сахара-глюкозы. То же самое происходит и с сахаром, добавляемым в тесто. Сахароза также под действием ферментов распадается на глюкозу и фруктозу (до 2%). Таким образом полученная глюкоза попадает в дрожжевую клетку. Так происходит несколько сложных реакций, в результате которых из глюкозы образуются спирт и углекислый газ. Это основное спиртовое брожение.

Наилучшая температура для развития дрожжей 28-32*С. Если температура ниже или выше, то процесс брожения замедляется. При температуре 50°С дрожжи прекращают свою жизнедеятельность, а при более высокой температуре погибают. При минусовой температуре дрожжи также прекращают свою жизнедеятельность, а попадая в благоприятные условия, вновь приобретают способность к брожению. Большое количество сахара и жира в тесте ухудшает брожение. Если в тесте много сахарозы, то она не перерабатывается дрожжами. В дрожжевых клетках увеличивается давление от избытка сахарного раствора, жизнедеятельность их прекращается, а иногда происходит и разрыв. Если в тесте много жира, то он обволакивает дрожжевые клетки тонкой пленкой, через которую не поступают питательные вещества, и брожение прекращается.

Одновременно со спиртовым брожением в тесте происходит молочнокислое брожение. Оно вызывается молочнокислыми бактериями, попадающими в тесто вместе с воздухом в процессе замеса. В результате жизнедеятельности молочнокислых бактерий из сахара образуются углекислый газ и молочная кислота. Углекислый газ разрыхляет тесто, а молочная кислота улучшает его вкусовые качества, так как в кислой среде клейковина делается более эластичной.

3. Разрыхлители теста

Углекислый газ во время спиртового и молочнокислого брожения образует пористую структуру теста и способствует хорошему качеству выпеченных изделий.

Химический способ. Для этого способа используются химические разрыхлители: №НС02 - питьевая сода и (гШ^СО, - углекислый аммоний. Используются они как разрыхлители потому, что под действием температуры разлагаются на газообразные продукты, разрыхляющие тесто.