Математические модели формирования качества хлеба

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Оренбургский государственный университет»

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ФОРМИРОВАНИЯ КАЧЕСТВА ХЛЕБА

Федотов В.А., канд. техн. наук,

Медведев П.В, д-р техн. наук, доцент,

Лукьянова Е.С.,

Имамова Р.В.,

Гаруппа С.М.

зерно влажность замес тесто хлеб

Разнородность сведений о взаимосвязях стандартных показателей качества зерна с потребительскими свойствами готовой продукции вызвана влиянием на потребительские свойства сортовых особенностей и условий произрастания пшеницы. В то же время, исследований по вопросам формирования качества пшеницы в зависимости от агроклиматических условий выращивания на сегодняшний день проведено сравнительно мало. Кроме того, методики определения показателей качества зерна, принятые в производстве, характеризуются большой трудоемкостью, высокими инструментальными и субъективными погрешностями, а сами показатели - высокой лабильностью: при одинаковых показателях качества разные сорта пшеницы характеризуются существенными различиями технологических свойств.

Проблема формирования качества хлебобулочных изделий тесно связана с низким качеством используемого зернового сырья. Кроме того, существуют известные сложности контроля показателей безопасности зернового сырья, приводящие к отбраковке продукции (из-за «болезней» хлеба и дефектов и хлебобулочных изделий). Поскольку основная роль в определении технологических свойств зерна пшеницы отводится белково-протеиназному и углеводно-амилазному комплексам, выявилась необходимость изучения генотипических и агроэкологических факторов формирования их качества.

Технологические качества зерна и продуктов его переработки тесно связаны с его структурно-механическими свойствами: прочностью или твердостью. Прочность характеризуют пределом прочности, пределом текучести, пределом ползучести. Прочность может быть оценена величиной разрушающего усилия или напряжения при определенном виде деформации (сжатии, растяжении, сдвиге, срезе, скалывании, изгибе, ударе, истирании), а также расходом энергии на единицу вновь образовавшейся поверхности.

Твердость зерна, или в случае зерна пшеницы, твердозерность может быть оценена показателей микротвердости. Диапазон значений твердозерности (в кг/ммІ): от 10 до 25 и выше кг/ммІ. Оценка микротвердости проводилась на микротвердомере ПМТ-3, с помощью которого производились измерения следов от вдавливания алмазной квадратной пирамидки с нагрузкой около 2 Н. По размерам отпечатка от вдавливания судят о т.н. числе твердости - отношению нагрузки к площади отпечатка.

Объектами исследований стали образцы 13 наиболее распространенных сортов яровой пшеницы урожая 2014 - 2016 годов, трех зон районирования Оренбургской области: западной, центральной и восточной. Эти сорта - лидеры посевов в нашем регионе, на их долю приходится до 80 % площади сельскохозяйственных угодий, отведённых под посев яровой пшеницы в Оренбуржье. Это такие сорта, как Варяг, Оренбургская 13, Оренбургская 10, Учитель, Прохор, Безенчукская Янтарь, Степь 3 и другие [1].

Из исследуемых образцов зерна пшеницы с различной твердозерностью производили пробные лабораторные помолы. Из муки вырабатывали хлебобулочные изделия безопарным способом. При производстве формового и подового видов хлеба из множества параметров ведения технологического процесса варьировали влажность теста и интенсивность его замеса (продолжительность замеса в тестомесильной машине при постоянной скорости перемешивания). В качестве регулируемых показателей качества хлеба анализировали: объемный выход хлеба (варьировался в диапазоне от 200 до 600 смі/100 г муки) и интегральную характеристику органолептической оценки хлеба по 100-балльной шкале (варьировалась в диапазоне от 40 до 80 баллов).

Тесто для производства формового и подового хлеба однофазным (безопарным) способом замешивалось в лабораторной тестомесильной машине периодического действия марки МТВК-80 в течении от 10 до 30 минут. Позже эксперименты были повторены на заводских тестомесильных машинах. Поскольку, в процессе замеса теста часть механической энергии замеса переходит в тепловую, что в начальной стадии замеса ускоряет образование теста, в работе использовали тихоходные машины Abat ТМС-30НН-МЦ (с частотой вращения месильного органа 25 - 40 об/мин), при использовании которых повышение температуры теста при замесе практического значения не имеет. [2, 3, 4]

Согласно стандартизованному методу пробной лабораторной выпечки: влажность теста из муки высшего сорта принимают равной 43,5 %; влажность теста из муки первого сорта принимают равной 44,5 %; влажность теста из муки второго сорта принимают равной 45,5 %.

Самая высокая влажность у ржаного хлеба (51 %), самая низкая - у сдобных изделий (32 %). Хлеб с повышенной влажностью в продажу не допускается. Влажность теста для производства хлеба безопарным способом варьировала от 40 до 50 %. [5]

Для муки из зерна с одинаковой твердозерностью производили формовые и подовые виды хлеба с одинаковой влажностью (45,5 %), варьируя только продолжительность замеса (от 10 до 30 минут). Объемный выход хлеба изменялся нелинейно, достигая максимальных значений к 20-24 минутам, затем плавно уменьшаясь (рисунок 1). Балльная оценка хлеба также изменялась нелинейно (рисунок 2). Влияние влажности теста на объемный выход хлеба характеризуется более гладкой формой кривой (рисунок 3), также как и кривая влияния влажности теста на балльную оценку хлеба (рисунок 4).

По результатам 175 произведенных образцов хлеба были выведены уравнения зависимостей объемного выхода хлеба и его балльной оценки от основных факторов формирования качества хлеба (твердозерность зерна T, кг/ммІ; влажность теста W, %; интенсивность его замеса H, мин).

На основе корреляционно-регрессионного анализа получено уравнение зависимости объемного выхода хлеба от нескольких значимых факторов (R=0,84; RІ=0,71)

,

также, получено уравнение связи балльной оценки качества хлеба (R=0,73; RІ=0,53)

.

Рисунок 1 - Влияние продолжительность замеса теста на объемный выход хлеба, произведенного безопарным способом

Погрешность прогнозирования показателей качества хлеба при использовании приведенных моделей формирования качества составила: для объемного выхода - не более 8 %, для балльной оценки хлеба - не более 15 %.

Рисунок 2 - Влияние продолжительность замеса теста на балльную оценку хлеба, произведенного безопарным способом

Рисунок 3 - Влияние влажности теста на объемный выход хлеба, произведенного безопарным способом

Анализ совместного влияния влажности теста и твердозерности зерна на показатели качества хлеба (рисунки 5, 6) показывает, что для зерна с повышенной твердозерностью наилучшими условиями для получения хлеба с максимально возможными объемным выходом и общей балльной оценкой будет замес теста с более высокой влажностью. Также, для зерна с повышенной твердозерностью наилучшим будет увеличить продолжительность замеса теста. Исходя из установленных зависимостей на основе знаний о значениях твердозерности используемого зерна можно делать прогнозы о значениях показателей качества производимого хлеба, а также путях для улучшения этих показателей (варьирование влажности и продолжительности замеса теста).

Рисунок 4 - Влияние влажности теста на балльную оценку хлеба, произведенного безопарным способом

Рисунок 5 - Совместное влияние влажности теста и твердозерности зерна на показатели качества хлеба, произведенного безопарным способом

Рисунок 6 - Совместное влияние продолжительности замеса теста и твердозерности зерна на показатели качества хлеба, произведенного безопарным способом

Список литературы

1. Медведев, П. В. Комплексная оценка потребительских свойств зерна и продуктов его переработки / П. В. Медведев, В. А. Федотов, И. А. Бочкарева // Международный научно-исследовательский журнал. - 2015. - № 7-1 (38). - С. 77-80.

2. Федотов, В. А. Факторы формирования потребительских свойств зерномучных товаров / В. А. Федотов // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2011. - № 4. - С. 186-190.

3. Тарасенко, Ф. П. Прикладной системный анализ (наука и искусство решения проблем): Учебник / Ф. П. Тарасенко. - Томск; Издательство Томского университета, 2004. - 128 с.

4. Беркутова, Н. С. Микроструктура пшеницы / Н. С. Беркутова, И. А. Швецова. - М.: Колос, 1977. - 122 с. 

5. Федотов В. А., Медведев П. В. Информационно-измерительная система определения потребительских свойств пшеницы // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2013. - № 3. - С. 140-145.

Размещено на Allbest.ru