CC BY
93
Инженерия
оценка Влияния качества воды на булочные изделия
Ю. С. РЫБАКОВ, 620075, г. Екатеринбург,
. ул. К. Либкнехта, д. 42;
доктор технических наук, профессор, 'ел. 89^26174358;
Уральский государственный аграрный университет e-mail: thkm@mail.ru
Положительная рецензия представлена Г. Б. Пищиковым, доктором технических наук, директором института питания и пищевых биотехнологий Уральского государственного экономического университета.
Одним из основных интегральных показателей качества жизни населения является состояние здоровья людей. Основным направлением, определяющим здоровье населения и сохранение его генофонда, является обеспечение безопасности продовольственного сырья, пищевых продуктов и готовых блюд [1-7]. При этом одним из важнейших продуктом питания, особенно в России, является хлеб [8]. Поэтому его качество во многом определяет здоровье нации. При этом на качество хлебобулочных изделий значительное влияние оказывает применяемая технологическая вода: ее химический состав, микробиологические, токсикологические и органолептические показатели [9]. Вода должна соответствовать СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода». Однако, зачастую, качество водопроводной воды, которую используют на хлебозаводах для технологических целей, не соответствует требованиям этих нормативных документов. Поэтому выпекаемый хлеб получается низкого качества [9-11].
Цель и методика исследований.
Цель работы — оценить влияния качества используемой технологической воды на качество булочных изделий на примере выпечки слойки с изюмом.
Для исследований использовали воду различного качества:
— водопроводную (контроль);
— после фильтрационной очистки;
— после сорбционной очистки;
— после дистилляционной очистки.
Тесто готовили безопарным способом согласно производственной рецептуре и технологических режимов, представленных в табл. 1. Изучали изменение в процессе брожения температуры теста, его влажности, кислотности и упругих свойств.
Упругие свойства образцов теста исследовались на приборе «Структурометр». Принцип работы прибора основан на измерении воздействия неподвижной насадки на образец (сжатии исследуемого образца продукта с заданной скоростью перемещения столика). Результаты эксперимента регистрировались на мониторе персонального компьютера. В результате испытания получали кривую сжатия, состоящую из двух участков: нагружения и разгружения. Упругую деформацию находили как разность между общей и пластической деформацией.
результаты исследований.
Результаты исследований качества водопроводной воды без очистки (контроль) и с различной степенью очистки представлены в табл. 1, из которой видно, что водопроводная вода без очистки загрязнена по сравнению с требованиями СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода» взвешенными веществами (мутность), алюминием, железом и не соответствует по цветности. Очищенная же любыми предложенными выше способами вода соответствует требованиям СанПиН. Однако в очищенной воде многие минеральные вещества, необходимые при производстве хлеба, к сожалению, присутствуют в меньшем количестве. В табл. 2 не представлен химический состав дистиллированной воды. В ней многие минеральные вещества практически отсутствуют.
Результаты исследования упругой и пластичной деформации теста в зависимости от качества используемой воды представлены на рис. 1 (по оси ординат отложена величина деформации теста в относительных единицах, по оси абсцисс — величина деформации в динах).
Из рис. 1 видно, что большей упругостью обладает тесто, приготовленное на дистиллированной воде,
Таблица 1
Производственная рецептура и технологический режим приготовления слойки с изюмом
Наименования сырья и параметров технологического процесса Тесто Слоение, начинка, подсыпка
Мука пшеничная в/с, кг 94,00 6,00 (на подсыпку)
Дрожжевая суспензия, кг 16,00
Солевой раствор, кг 5,77
Сахарный раствор, кг 24,00
Ванилин, кг 0,08
Маргарин столовый, кг 23,50 (на слоение)
Изюм, кг 10,00 (начинка)
Вода, л 7,36
Итого 147,21 39,50
Влажность муки, % 14,5
Температура теста начальная, °С 20-24
Влажность теста, % 35,5
Кислотность теста конечная, град 3
Продолжительность брожения, мин 60-90
Инженерия А7
Таблица 2
Состав и свойства проб качества воды для проведения исследований
Показатель Проба водопроводной воды Проба воды после сорбционной очистки Проба воды после фильтрационной очистки Требования СанПиН 2.1.4.1074-01
Цветность, град 30,0 5 20 до 20
Мутность, мг/л 1,8 0,1 1,5 1,5
Водородный показатель, рН 5,2 6,5 6 6 - 9
Щелочность, мг экв./л 0,3 0,1 0,7 1,5
Жесткость, мг экв./л 1,8 0,8 1,5 7,0
Алюминий, мг/л 1,3 0,4 1,3 0,5
Железо, мг/л 1,0 0,1 0,5 0,3
Марганец, мг/л 0,11 0,1 0,1 0,1
Хлор, мг/л 0,6 0,2 0,5 0,3-0,5
Сухой остаток, мг/л 240 150 230 1000
Сульфаты, мг/л 20 16 15 500
Хлориды, мг/л 15 12 9,0 350
Аммонийный азот, мг/л 0,4 0,3 0,4 2,0
БПК, мг/л 3,0 1,5 1,5 < 2
ХПК, мг/л 17 4,0 7,0 < 15
Минеральные вещества, мг/л
№ 0,16 0,06 0,5 0,95
К 0,14 0,04 0,2 0,55
Са 0,8 0, 3 0,7 2,5
Mg 1,0 0,5 0,8 4,5
Р 1,4 1,2 1,0 1,5
УЖ
ч
‘й.
\
<£3к
♦-ж-
г-ж
\
\
ж
О фильтрация ■ -А— сорбция Ж дистилляция - - - водопроводная
0 600 1200 1600 2000 2400 2600 2800 2850 3200 3300 3600 3800
Результаты
оно обладает способностью восстанавливать свою форму и объем после прекращения действия внешних сил. Это объясняется тем, что в процессе брожения теста идет недостаточное газообразование, так как в дистиллированной воде не хватает азота, необходимого для питания дрожжевых клеток (различные соли аммония), окислителей, воздействующих на реологические свойства теста, и минеральных веществ.
Результаты исследования изменения кислотности и влажности теста в процессе брожения представлены в табл. 3, из которой видно, что нарастание кислотности теста идет равномерно и не зависит от качества воды. Влажность пшеничного теста, приготовленного на сорбционной и фильтрованной воде выше, чем у теста, приготовленного на водопроводной и дистиллированной воде.
Рисунок 1
исследования деформации теста на приборе «Структурометр»
Брожение теста — это период после замеса теста до его разделки. Цель брожения — разрыхление теста с помощью углекислого газа, выделяющегося в результате деятельности дрожжей, придание ему определенных структурно-механических свойств, необходимых для последующих операций, а также накопление веществ, обуславливающих вкус и аромат хлеба, его окраску.
Газообразование определяли за 120 мин брожения теста. Зависимость интенсивности брожения теста от качества воды определяли линейкой. Эта зависимость представлена в табл. 4 и выражена графически на рис. 2.
Из рис. 2 видно, что на сорбционной воде созревание теста идет быстрее, то есть:
— газообразование происходит достаточно интенсивно;
Инженерия
Таблица 3
Результаты исследования качества теста
Используемая вода Кислотность, град Влажность теста, %
через 30 мин через 60 мин
Водопроводная 2,8 3 35,2
Вода после дистилляционной очистки 2,8 3 35,8
Вода после сорбционной очистки 2,8 3 36,5
Вода после фильтрационной очистки 2,8 3 36,2
Таблица 4
Зависимость интенсивности брожения теста от качества воды
Время брожения, мин Объем теста в зависимости от качества используемой воды, см3
вода сорбционной очистки вода фильтрационной очистки вода дистилляционной очистки водопроводная вода
0 2,0 2,0 2,0 2
30 2,8 2,4 2,4 2,5
60 4,2 3,8 3,0 3,3
90 5,0 4,6 3,8 4,0
120 6,0 5,4 5,0 5,8
7.0
eLo
А.о
з.о
1 Lo
о.о
□ о
и зо п во
ЕЗ УО
□ 1iö
Со,рб|дион«-|ап Фипырлционнлп Дис 1мппр|циоинор| Из- крана
Рисунок 2
Зависимость интенсивности брожения от качества используемой воды
— в тесте образуется достаточное количество несброженных сахаров и продуктов распада белков;
— тесто в процессе брожения менее вязкое и более пластичное, улучшается состояние клейковинного каркаса.
На интенсивность спиртового брожения оказали влияние следующие факторы: температура, влажность теста, бродильная активность дрожжей, состав рецептуры, интенсивность замеса теста. Немаловажное влияние оказал и химический состав исследуемых проб воды. Исходя из табл. 2, вода содержит такие вещества как железо и хлор, которые ингибируют дрожжевые клетки, задерживая процесс брожения теста. Необходимо учитывать также жесткость воды, которая оказывает укрепляющее действие на клейковинный каркас, сдерживая его растяжимость и эластичность. По содержанию сухого остатка можно судить о количестве минеральных солей, содержащихся в исследуемых пробах воды. Минеральные соли состоят из солей аммония и кальция, которые являются «дрожжевым питанием». В «дрожжевом питании» содержится три типа веществ: источники азота, необходимые для питания дрожжевых клеток (различные соли аммония); окислители, воздействующие на реологические свойства теста; буферные соли, необходимые для поддержания рН полуфабрикатов в благоприятном для дрожжей состоянии.
В процессе брожения идет накопление не только спирта и СО2, но и продуктов, имеющих кислую реакцию. Скорость молочнокислого брожения может зависеть и от работы ряда ферментных систем, на активность которых оказывает влияние и химический состав воды. Примером этому может служить роль кальциевых солей, участвующих в активации амилаз муки (для предотвращения плесневения хлебобулочных изделий и картофельной болезни).
Кроме приведенных выше показателей было изучено качество клейковины теста от степени очистки воды (рис. 3). Клейковина, отмытая из теста, приготовленного на фильтрованной воде и воде сорбционной очистки более эластичная (влияет химический состав воды, то есть от щелочности и от жесткости воды).
Под эластичностью теста понимают способность его испытывать различные упругие деформации без разрушения при сравнительно небольшой действующей силе. Упругость теста характеризуется, в свою очередь, способностью восстанавливать свою форму и объем после прекращения действия внешних сил. Так как отмывание клейковины вели из теста, приготовленного из пшеничной муки в/с и воды, было обращено внимание на химический состав этих составляющих. Как известно, высокие сорта муки по-
www.m-avu.narod.ru www.avu.usaca.ru
Инженерия А7
ИДК, усл. ед.
60
50
40
30
20
10
0
іійййййШ
1
2
3
4
Рисунок 3
Влияние качества воды на качество клейковины: 1 — образец на водопроводной воде; 2 — образец на воде фильтрационной очистки; 3 — образец на воде сорбционной очистки;
4 — образец на воде дистилляционной очистки
3.0
2.5
2.0
1.5 1,0 0,5
Кислотность мякиша, град
2,0
2,2
1
2
2,6
2,8
3 4
Рисунок 4
Кислотность мякиша слойки в зависимости от используемой воды: 1 — образец на сорбционной воде; 2 — образец на фильтрационной воде; 3 — образец на дистилляционной воде; 4 — образец на водопроводной воде
Таблица 5
Физико-химические показатели качества слойки с изюмом в зависимости от качества воды
Наименование показателя Норма по ГОСТ Образец на сорбционной воде Образец на фильтрованной воде Образец на дистиллированной воде Образец на водопроводной воде
Влажность мякиша, % не более 33,00 31,48 33,00 30,10 8,50
Кислотность мякиша, град, не более 3,00 2,00 2,20 2,60 2,80
Массовая доля сахара в пересчете на сухое вещество, % 13,16 ± 1,00 13,60 12,50 13,20 13,90
лучают из центральной части эндосперма, поэтому в их состав входит больше крахмала и меньше белков, сахаров, жира, минеральных солей и витаминов. Химический состав воды характеризуется, в свою очередь, наличием минеральных веществ. Как отмечалось выше, щелочность воды определяется концентрацией в ней солей. К минеральным веществам в свою очередь относятся фосфор, кальций, магний и т. д. Фосфорные соли кальция, магния и аммония являются источником фосфора, необходимого для нормальной деятельности дрожжевой клетки, они также увеличивают эластичность теста. Как видно из табл. 2, наибольшей щелочностью обладают про-
бы воды после фильтрационной отчистки и водопроводная вода, но жесткость водопроводной воды превышает жесткость воды сорбционной и фильтрационной отчистки. Дистиллированная же вода бедна минеральными веществами и в ней устранена жесткость. Отсюда следует, что воду необходимо очищать либо фильтрацией, либо с использованием сорбентов.
Выпечку изделий после окончательной расстойки осуществляли в лабораторной печи при температуре 200-210 оС в течение 18-20 мин. В готовой продукции оценивали органолептические свойства и физико-химические показатели. Было установлено, что
Инженерия
воду после дистилляционной очистки не рекомендуется использовать в производстве — при ее очистке удаляется значительно количество химических элементов и соединений. При замесе теста на такой воде хуже протекают все физические, коллоидные и биохимические процессы, слойки получаются малообъемные. При использовании водопроводной воды брожение теста шло достаточно интенсивно, но по вкусу и аромату слойка уступает изделиям на воде после сорбционной и фильтрационной очистки. Слойки, приготовленные на воде после фильтрационной очистки, несколько уступают по объему изделиям, приготовленным с использованием воды сорбционной очистки. Другие органолептические показатели примерно одинаковые.
Физико-химические показатели качества слойки с изюмом из пшеничной муки высшего сорта указаны в табл. 5, а зависимость изменения кислотности мякиша изделий от качества воды на рис. 4.
Как видно из табл. 5 и рис. 4, наибольшей кислотностью обладают изделия, изготовленные с использованием водопроводной воды, а наименьшей
— воды после сорбционной очистки.
Выводы. рекомендации.
Таким образом, в результате проведенных исследований можно сделать следующие выводы. При замесе дрожжевого теста, а также при брожении
и окончательной расстойке в нем происходят сложнейшие биохимические процессы, существенным образом отражающиеся на его химическом составе. Этому способствует наличие в рецептуре разнообразных ингредиентов, которые состоят из множества весьма активных соединений, способных вступать между собой в различные реакции. Одним из таких ингредиентов является вода. Вода, как известно, составляет от 35 до 50 % массы теста и является главным фактором, определяющим качество и быстроту замеса. Чтобы ускорить замес и повысить растворимость воды, необходимо использовать воду с содержанием Са и Mg менее 7 мг. экв/л, с отсутствием взвесей и мелких примесей и с минимумом растворенного в ней железа. Это позволяет улучшить консистенцию теста, избежать образования в нем характерных комочков и получить в итоге отменное изделие. Необходимость очистки воды в технологии приготовления хлеба очевидна. Но при любом способе (фильтрации, сорбции, дистилляции и т. д.) из воды будут удалены не только вредные примеси, но и полезные компоненты минерализации. И чем выше степень отчистки, тем меньше в воде остается минеральных веществ. Поэтому оптимальным способом очистки технологической воды следует признать ее фильтрацию.
литература
1. Ревелль П., Ревель Ч. Здоровье и среда, в которой мы живем. М. : Мир, 1995. 191 с.
2. Тетерева Л. И., Головков В. П., Толкачев А. Н. Экология внутренней среды (проблемы обеспечения безопасности пищевых продуктов) // Инженерная экология. 1997. № 5. С. 41-45.
3. Рыбаков Ю. С., Рыбаков А. Ю. Рудный техногенез и качество пищевых продуктов. Современное хлебопекарное производство, перспективы его развития : сб. научн. тр. Екатеринбург : УрГЭУ, 2006. С. 66-69.
4. Лихачева Е. И., Рыбаков Ю. С., Нестерова Т. В. Обогащение булочных изделий // Аграрный вестник Урала. 2011. № 11 (90). С. 18-19.
5. Рыбаков Ю. С., Овсянников Ю. А. Оценка влияния качества воды на потребительские свойства пищевых продуктов // Ползуновский вестник. 2011. № 2/2. С. 207-211.
6. Федоров М. В., Рыбаков Ю. С., Донскова Л. А., Еремин Ю. Н., Зуева О. Н. Проектирование и продвижение на потребительский рынок пищевых продуктов функционального назначения. Екатеринбург : УрГЭУ, 2011. 209 с.
7. Рыбаков Ю. С., Федоров М. В., Рыбаков А. Ю. Проблемы продовольственной безопасности в зоне деятельности предприятий горно-промышленного комплекса. Продовольственная безопасность в системе народосбережения : сб. науч. тр. международной научно-практической конференции. Екатеринбург : УрГЭУ, 2006. Ч.1. С. 128-131.
8. Ауэрман Л. Я. Технология хлебопекарного производства. СПб. : Профессия, 2003. 416 с.
9. Рыбаков Ю. С., Репина С. В. Влияние технологической воды на качество хлебобулочных изделий : современное хлебопекарное производство, перспективы его развития : сб. науч. тр. 4-ой межрегиональной научно-практической конференции. Екатеринбург : УрГЭУ, 2003. С. 83-86.
10. Теплов В. И., Боряев В. Е. Физиология питания. М. : Дашков и К, 2006. 452 с.
11. Романов А. С. и др. Экспертиза хлеба и хлебобулочных изделий. Качество и безопасность / под общ. ред. В. И. По-зняковского. Новосибирск : Сиб. унив. изд-во, 2005. 278 с.
