CC BY
130
Section 8. Food and Beverage
Section 8. Food and Beverage Секция 8. Пищевая промышленность
Bayramov Eldaniz Enverovich, Azerbaijanian Texnological University associate professor, department of technology of food products
E-mail: eldaniz@rambler.ru
An analysis of efficiency work and the basic criteria for choice kneading machines
Abstract: The analysis of efficiency work and the basic criteria for choice kneading machines is resulted in the article. Influence the basic criteria is rotined on efficiency work kneading machines.
Keywords: premix, dough, kneading machines, working organ, dough chamber.
Байрамов Эльданиз Энверович, Азербайджанский технологический университет доцент, кафедра технологии пищевых продуктов E-mail: eldaniz@rambler.ru
Анализ эффективности работы и основных критериев выбора тестомесильных машин
Аннотация: В статье приведен анализ эффективности работы и основных критериев выбора тестомесильных машин. Показано влияние основных критериев на эффективность работы тестомесильных машин. Ключевые слова: замес, тесто, тестомесильная машина, рабочий орган, месильная камера.
На хлебопекарных предприятиях применяют тестомесильные машины различного типа, которые в зависимости от вида муки, рецептурных компонентов и особенностей ассортимента оказывают неодинаковое механическое воздействие на тесто и его созревание [1, 93-94]. Они предназначены для равномерного смешивания рецептурных компонентов в однородную массу и механической проработки их с целью образования теста с определенными реологическими свойствами, насыщения его воздухом [2, 131] и создания оптимальных условий для протекания последующих операций технологического процесса производства хлеба: брожения, деления, расстойки и выпечки. Качество работы тестомесильных машин в конечном итоге определяется качеством готовой продукции [3, 104-108, 4, 106-108]. Это свидетельствует тому, что важную роль играет эффективность работы и правильный выбор тестомесильной машины.
Целью исследования является анализ эффективности работы и основных критериев выбора тестомесильных машин.
В конструктивном исполнении все тестомесильные машины идентичны и состоят в основном из трёх элементов: месильной камеры, месильного органа и привода.
Для эффективной работы тестомесильных машин большое значение имеют следующие основные критерии: род работы тестомесильной машины; количество теста, увлекаемого рабочим органом; частота вращения (качания) рабочего органа; форма траектории движения рабочего органа; конфигурация месильной камеры и рабочих органов; объём месильной ёмкости и степень её заполнения; физико-механические свойства рецептурных компонентов; режим пластификации; возможность регулирования интенсивности и длительности замеса; распределение механической энергии при замесе [5, 132]. Эти критерии позволяют правильно выбрать тестомесильную машину.
По роду работы тестомесильные машины делят на машины периодического и непрерывного действия. Первые имеют стационарные месильные камеры (дежи) и сменные (подкатные дежи). Дежи быва-
72
Секция 8. Пищевая промышленность
ют неподвижными, со свободным и принудительным вращением. Все машины непрерывного действия имеют стационарные месильные камеры. При взаимном движении дежи и рабочих органов происходит лучшее перемешивание. Однако для крутого теста целесообразно применять тестомесильные машины с неподвижной месильной камерой.
Количество увлекаемого теста зависит от конфигурации рабочего органа. Чем меньше количество теста, увлекаемого рабочим органом, тем лучше оно разминается и растягивается, тем лучше и быстрее происходит замес теста. Однако слишком малое количество теста, увлекаемого рабочим органом, отрицательно сказывается на эффективности замеса.
От частоты вращения рабочего органа и механизма ее воздействия на тесто, т. е. конструкции тестомесильной машины, зависит интенсивность замеса. По интенсивности воздействия рабочего органа на обрабатываемую массу тестомесильные машины делят на три группы: обычные тихоходные с удельным расходом энергии 5-12 Дж/г, быстроходные с удельным расходом энергии 15-30 Дж/г, суперинтенсивные 30-45 Дж/г. Однако [6, 19] оценка интенсивности замеса по частоте вращения рабочего органа не характеризует процесс полностью, поскольку в зависимости от радиуса месильной лопасти и ее формы, а также конфигурации рабочего органа в целом интенсивность процесса также будет различной. Режим замеса теста можно регулировать путем изменения длительности и интенсивности замеса. При увеличении частоты вращения рабочего органа длительность замеса теста уменьшается, а при уменьшении частоты вращения — наоборот. Однако при увеличении интенсивности замеса температура теста увеличивается, что отрицательно влияет на качество теста. Для предупреждения этого применяют охладительные устройства или снижают температуру добавляемой воды при замесе теста.
Траектория и характер движения месильного органа также влияет на качество замеса теста. По характеру движения месильные органы тестомесильных машин могут совершать круговые, вращательные, планетарные, сложные плоские и пространственные движения. В начальной стадии процесса замеса рабочие органы должны совершать сложное движение в одной плоскости или пространственное движение, обеспечивать смешение смеси тонкими слоями, а во время образования структуры теста — должны воздействовать на тесто в основном сжимающими усилиями, т. е. обеспечивать пластификацию теста.
Конфигурация месильной камеры должна иметь чашеобразную или цилиндрическую форму. В месильных камерах, чашеобразной или цилиндрической формы, между конической или вертикальной поверхностью и плоским дном должен плавный скругленный переход для избежания залипания остатков теста в местах их соединения. По количеству конструктивно выделенных месильных камер, обеспечивающих необходимые параметры на различных стадиях замеса, тестомесильные машины бывают одно-, двух-и многокамерные.
В настоящее время предлагаемые производителями тестомесильные машины имеют рабочие органы в основном Z-образной, S-образной (спиральной) и вилочной формы.
В тестомесильных машинах спаренные Z-образные рабочие органы размещены в стационарной поворотной месильной камере и вращаются в противоположные стороны вокруг горизонтальной оси. Они позволяют вести при небольшой частоте вращения (0,5 с-1), но с периодическим приложением больших нагрузок к тестовой массе. Эти машины применяются при замесе крутого теста для бараночных, пряничных изделий, ряда видов печенья, а также для пельмени, лапши, чебуреки и т. д. К этим машинам можно отнести машины с Z-образными рабочими органами Российского производства, реализуемые фирмой «Яксер».
В спиральных тестомесильных машинах S-образный рабочий орган распологается внутри вращающейся дежи со смещением от её цетнра и вращается вокруг вертикальной оси. При откатывании дежи месильная головка вместе со спиральной лопастью отклоняется на угол а. Конфигурация лопасти позволяет повысить скорость и интенсивность замеса, хорошо перемешивает массу как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях и пластифицирует ее, а при разгрузке дежи способствует хорошему извлечению теста. Подобные тестомесильные машины предназначены для замеса слоеного, дрожжевого без-опарного и опарного, и пресного не крутого теста. В Италии подобные машины выпускаются фирмами «Бассанина», «Сигма», «Таглиавини» и «Эсмах», в Голландии — «Гефра», в Швеции «Глимек», в Германии — «Винклер», «Кемпер», в России — «Восход», в Турции — «Кумкая», в Украине — «Баки-то», в Испании «Сибал» и др.
Разновидностью спиральных тестомесильных машин являются тестомесильные машины c инерцион-но-вращающейся дежой.
73
Section 8. Food and Beverage
Спиральные тестомесильные машины могут работать при загрузке от 15% общей вместимости, а функция реверсивного смешивания позволяет добавлять основные ингредиенты в начале замеса, а такие дополнительные ингредиенты как зерно, изюм, орехи или маслины — в конце.
При работе тестомесильной машины этого типа очень важен зазор между спиральным месильным органом и дежой. Зазор по возможности должен быть минимальным. Слишком большое расстояние от спирали до дежи приводит к неравномерности смешивания рецептурных компонентов при замесе теста, кроме того, небольшое количество муки может остаться на дне дежи.
Разные модели спиральных тестомесильных машин имеют разную скорость вращения рабочего органа. В некоторых моделях спираль слишком мала и не захватывает достаточно большое количество теста. Кроме того, маленькая спираль может начать проворачиваться вхолостую при достижении тестом определенной степени замеса.
Совершенствование тестомесильных машин непрерывно продолжается; исследователи и производители стремятся создавать простые в обслуживании, безопасные в работе модели. Именно это следует считать основными критериями выбора тестомесильных машин. Тестомесильные машины должны прочными, надежными и простыми в эксплуатации, легко очищаемыми, обеспечивать высокое качество и однородность смеси.
Вилочный (вильчатый) рабочий орган тестомесильной машины копирует замес теста руками. Основным недостатком этой технологии является необходимость заполнения дежи как минимум наполовину — иначе она будет неустойчива в процессе замеса. Кроме того, замес часто требует большего времени по сравнению со спиральными тестомесильными машинами. Мы рекомендуем использовать вилочный тестомес для замеса теста для белого постного хлеба, к примеру, для французских багетов и чиабат-ты. Эти машины замешивают не только дрожжевое и сдобное тесто, но и крутое (например, для пиццы, лаваша или пельменей), они могут перемешивать сухие пищевые смеси (например, мюсли), а также, замешивают продукты для халвы и козинаков. В Турции подобные машины выпускаются фирмами «Сарма-шык», «Кумкая», во Франции — VMI.
При выборе тестомесильных машин необходимо обращать внимание на следующие особенности: возможность замеса всех видов теста; снабженность
с электронными (2-3) таймерами с цифровым дисплеем для высокой и низкой скорости; возможность ручного, полуавтоматического и автоматиического режимов работы; память на большое количество программ; возможность управления скоростью и направлением вращения месильного органа и дежи в обоих направлениях; возможность автоматической выгрузки готового теста.
В тестомесильных машинах изменение физикомеханических свойств замешенной массы в процессе замеса происходит по разному. При замесе теста в тестомесильных машинах периодического или непрерывного действия, с самого начала замеса частицы муки быстро поглощают воду и превращаются из сухого, порошкообразного состояния в сильно гидратированную, связную массу за счет слипания набухающих частиц муки, происходящее в результате механического воздействия рабочих органов на замешенную массу. Весь процесс замеса теста в месильной камере (деже) тестомесильной машины периодического действия можно рассматривать как изменение физико-механических свойств замешенной массы по времени, т. е. постепенное превращение отдельных компонентов в связную массу. При этом в рассматриваемый момент времени свойства, состояние замешиваемой массы будут «идентичными» по всему объему месильной камеры. При замесе теста в тестомесильных машинах непрерывного действия по длине месильной камеры находятся различные по свойствам и состоянию (виду) вещества. При этом в рассматриваемый момент времени свойства и состояние замешиваемой массы будет «различным» по длине месильной камеры. Поэтому для оптимального протекания отдельных стадий конструктивные параметры тестомесильной машины и режимы процесса замеса должны обеспечивать механическое воздействие на обрабатываемую массу во время которых различается по характеру, интенсивности и длительности.
В тестомесильных машинах периодического действия это возможно лишь путем изменения скоростного режима рабочих органов, т. е. в начале процесса замеса частота вращения рабочих органов должна быть больше, а после образования связной массы — меньше. При этом конфигурация рабочего органа на всех стадиях будет оказывать однотипное воздействие. Скорость и характер течения будет зависеть от частоты вра-щения рабочих органов, а также частоты вращения дежи.
В тестомесильных машинах непрерывного действия конфигурация рабочего органа должна соот-
74
Секция 8. Пищевая промышленность
ветствовать условиям, обеспечивающим оптимальному протеканию отдельных стадий процесса замеса с возможностью независимого регулирования интенсивности и длительности механического воздействия на обрабатываемую массу.
Однако следует отметить, что после общего формирования непрерывной структуры теста для его обработки и транспортировки нежелательно применять рабочие органы в виде шнека и пальцев или сходные с ним по механизму воздействия на продукт. Рабочий орган такого вида при воздействии на тесто приводит к разрушению образовавшегося белково-клейковинного каркаса.
При выборе тестомесильной машины объём месильной ёмкости выбирают в зависимости от производительности печи. Объём месильной ёмкости и степень её заполнения должны обеспечивать ритм замеса. Ритм замеса это промежуток времени между замесами теста (или опары). Если ритм замеса будет больше чем допустимое его значение, тогда тесто будет перебродившим, т. е. перекиснутым. Если ритм замеса будет меньше чем допустимое его значение, тогда тесто будет моложавым, т. е. не достаточной кислотности. Степенью заполнения месильной камеры можно варьировать интенсивность или продолжительность механической обработки, динамику расхода энергии при замесе, производительность машины и т. д.
Из рецептурных компонентов большое влияние оказывает физико-механические свойства муки: сорт, сила, дисперсность муки, степень поврежден-ности крахмальных зерен и т. д. Чем выше сорт муки, тем выше должна быть интенсивность замеса, так как клейковина муки низких выходов более сильная и упругая. Чем сильнее мука, тем больше энергии следует расходовать на замес. По установленным нормам удельный расход энергии на замес теста из сильной, средней и слабой пшеничной муки составляет соответственно 40-50, 25-40 и 15-25 Дж/г теста. Чем меньше размер частичек муки, чем выше степень по-врежденности крахмальных зерен, тем выше водопоглотительная способность муки и расход энергии. Добавление рецептурных компонентов в жидком виде приводит к быстрому равномерному распределению их в муке и тем самым сокращению продолжительности и расхода энергии при замесе.
Режим пластификации должен обеспечивать частичное измельчение крахмальных зерен муки и обволакивания их белковыми пленками, выравнивание структуры теста в основном сжимающими и сдвиго-
выми усилиями [2, 132]. Это возможно тогда, когда быстрее завершается первая стадия замеса теста — равномерное распределение жидких компонентов в муке с минимальной затратой энергии. Исходя из этого для замеса теста нужно выбирать многоскоростные тестомесильные машины.
Влияние физико-механических свойств теста на распределение энергии при замесе легче обнаружить при наблюдении за всем процессом замеса от его начала до конца. Потребная мощность для замеса теста и определяющая степень его обработки величина переменная: минимальная в начальной стадии, при смешивании составных компонентов теста, с повышением когезии она постепенно возрастает, достигая максимальной величины к концу процесса, при образовании структуры теста. При дальнейшем продолжении замеса теста расход энергии некоторое время остается стабильным. Этот промежуток времени характеризует устойчивость теста. Затем он резко падает. Это свидетельствует о разрушении структуры теста, т. е. белково-клейковинного каркаса, в результате чего ухудшается эластичность, снижается вязкость и тесто становится липким и влажным.
Проведенный нами анализ существующего многообразия тестомесильных машин позволили классифицировать их по конструктивным и функционально-технологическим признакам с учетом недостатков присущих для каждого из них. Данная классификация позволяет облегчить задачу исследователям, конструкторам при разработке и совершенствовании тестомесильных машин, а также указать на какие элементы необходимо обращать внимание [7, 14-21]. Благодаря этой классификации и анализа существующих тестомесильных машин разработаны новые конструкции, на которые получены патенты [8-17].
На основании результатов проведенных исследований и исходя из вышеизложенных можно сделать следующие выводы:
При замесе теста для объективной характеристики самого процесса, всех его эффектов на различных стадиях, а также конечных результатов, необходимо наравне с показателями интенсивности замеса, степени однородности, обязательно учитывать и влияние механизма воздействия рабочих органов тестомесильной машины на весь ход процесса: на отдельные частицы компонентов и на всю обрабатываемую массу. Именно характер воздействия рабочего органа, а также траектории движения частиц вокруг рабочих органов и по объему месильной камеры — определяют конечные результаты процесса. В тесной связи
75
Section 8. Food and Beverage
с этим находятся параметры и режимы замеса: скорость движения рабочих органов, длительность воздействия на обрабатываемую массу, изменение ее интенсивности на различных стадиях процесса замеса.
При выборе тестомесильных машин необходимо учитывать свойства компонентов теста, вид замешиваемого теста, влияние конструкции рабочих органов на процесс перемешивания и подобрать такие конфигурации, которые могли бы обеспечить равномерное распределение компонентов при замесе теста.
Для совершенствования конструкции рабочих органов необходимо изучить их влияние на процесс перемешивания и подобрать такие конфигурации, которые могли бы обеспечить необходимое пере-
мешивание компонентов при минимальном нагреве обрабатываемой массы и расхода энергии в процессе замеса.
Для обеспечения оптимальных условий замеса на разных стадиях процесса в тестомесильных машинах периодического действия целесообразно применить многоскоростной привод с автоматическим управлением, а в тестомесильных машинах непрерывного действия — их целесообразно конструктивно разделить, т. е. соблюдать основные требования теории замеса, обеспечить оптимальные значения интенсивности и длительности воздействия рабочих органов на различных стадиях, выполнить её месильную камеру цилиндрическим.
Список литературы:
1. Лисовенко А. Т. Смесительные машины в хлебопекарной и кондитерской промышленности. - Киев: Урожай, 1990. - 192 с.
2. Байрамов Э. Э. Влияние способа воздействия при замесе теста на качество хлеба. - Баку: Изд-во Азербайджан, журнал аграрная наука Азербайджана, 2001, № 1-2.
3. Байрамов, Э. Э. Влияние способа механического воздействия при на тесто в процессе замеса на свежесть хлеба. - Гянджа: Изд-во Елм, журнал сборник известий НАА ГРНЦ, 2009. -№ 36.
4. Байрамов Э. Э. Влияние способа воздействия при замесе теста на сжимаемость мякиша хлеба. - Гянджа: Изд-во Елм, журнал сборник известий НАА ГРНЦ, 2010, № 39.
5. Байрамов Э. Э. Режимы процесса замеса теста и конструктивные параметры тестомесильных машин/Труды первой междунар. научно-технич. конф. «Интертранс 2000», 1-3 ноябрь 2000 г. - Кутаиси: Изд-во Кутаис. технич. ун-та, Том1, 2000.
6. Лисовенко А. Т. Технологическое оборудование хлебозаводов и пути его совершенствования. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1982.
7. Усманходжаев Х. Х. Байрамов Э. Э. Классификация тестомесильных машин. - М.: Агропромиздат, журнал «Хлебопродукты». — 1991, № 12.
8. А. с. № 1743530 (СССР) Тестомесильная машина непрерывного действия/Х. Х. Усманходжаев, П. В. Фео-досьевич, Э. Э. Байрамов и др./ - Опубл. в Б. И. 1992, № 24.
9. Рос. Патент № 2010529 Тестомесильная машина непрерывного действия/Э. Э. Байрамов, Г. Ю. Кулиев, Н. А. Мамедов, опубл. в Б. И.№ 7, 1994, Москва.
10. Решение о выдаче патента на изобретение.Тестомесильная машина непрерывного действия/Т. А. Сулейманов, Г. Ю. Кулиев, Э. Э. Байрамов, С. А. Мамедов, И. М. Гусейнов, Г. А. Бадалов, Ш. Н. Хуршудов, А. Г. Кулиев., Рос. Патент № 98114417 (13 (015362) от 15.07.98, Москва.
11. АзПатент № И 2005 0018 Тестомесильная машина непрерывного действия/Р. М. Мамедов, Э. Э. Байрамов, Г. Ю. Кулиев, Э. Б. Искендеров, от17.01.2005, Баку.
12. АзПатент № 1 2005 0127 Тестомесильная машина непрерывного действия/Р. М. Мамедов, Э. Э. Байрамов, Г. Ю. Кулиев, Э. Б. Искендеров, Х. Ю. Новрузов, от 05.10.2005, Баку.
13. АзПатент № а 2006 0077 Тестомесильная машина непрерывного действия/Э. Э. Байрамов, Г. Ю. Кулиев, А. Д. Тагиев, А. Ю. Исаев, от 04.05.2006, Баку.
14. АзПатент № 1 2006 0060 Тестомесильная машина непрерывного действия Р. М. Мамедов, Э. Э. Байрамов, Г. Ю. Кулиев, А. Д. Тагиев, Х. С. Мамедова, от 12.06.2006, Баку.
15. АзПатент № 1 2009 0125 Тестомесильная машина непрерывного действия/Э. Э. Байрамов, Г. Ю. Кулиев, А. Д. Тагиев, А. Ю. Исаев, от 15.07.2009, Баку.
16. АзПатент № F 2010 0001 Тестомесильная машина непрерывного действия/Р. М. Мамедов, Э. Э. Байрамов, Г. Ю. Кулиев, А. Д. Тагиев от 12.05.2010, Баку.
76
Секция 8. Пищевая промышленность
17. АзПатент № F 2012 0009 Тестомесильная машина непрерывного действия/Э. Э. Байрамов, Г. Ю. Кулиев,
З. Ю. Асланов, Т. Х. Мусазаде, от 21.09.2012, Бakу.
Nesterenko Anton Alekseevich, Kuban State Agrarian University, Senior Teacher at the Department of technology of storage and processing of livestock products E-mail: nesterenko-aa@mail.ru
The impact of starter cultures on functional and technological properties of model minced meat
Abstract: The work presents the results of a research of the impact of low-frequency electromagnetic field on starter cultures. The research results certify the possibility of usage of electromagnetic back away in the technology of hard-smoked sausages.
Keywords: electromagnetic impact, starter cultures, model minced meat, hard-smoked sausages
The analysis of literature sources [1, 217] certifies the application of starter cultures in the technology of production of hard-smoked sausages in order to accelerate the process of sausage aging. The activity of starter cultures is based on biotechnological principle of modification of fresh sausage meat in the process of which there is directed regulation of biotechnological, microbiological and physical-chemical processes [1, 216; 2, 66]. As a result of the given processes there is formation of structure, color and taste and aroma characteristics of hard-smoked sausages.
Guided by the experimental data about the impact of electromagnetic field of low frequency (EMF LF) on microflora [3, 790], it was established that EMF LF can intensify the growth of microflora. Currently, there isn’t clear data about the study of impact of EMF LF on starter cultures and dynamics ofphysical and chemical, biological and microbiological processes typical for the technology of hard-smoked sausage production.
The goal of the given work is to study a required dose of added starter cultures processed by EMF LF on the property of model minced meat of the hard-smoked sausage type.
To determine the degree of effect of added starter cultures processed by EMF LF on the model system, we used model minced meat consisting of60% ofcooled beef and 40% of cooled pork. We used starter cultures Almi 2 by Almi as experimental microflora. As for the control group, starter cultures were activated in accordance with the recommendations of a producer.
As for the experimental sample, starter cultures were activated as follows: they were dissolved in warm water in the amount of 100cm 3 with the temperature of 25-30 °C; they were left aside for 30 minutes for
complete dissolution (as it was recommended by the producer) and then, they were processed with EMF LF with the frequency of 45Hz during 60 minutes. After that the minced meat was added and mixed.
The selection of an optimal added dose of starter cultures.
According to the producer’s recommendations, starter cultures Almi 2 are applied in the amount of 20g per 100kg of minced meat. Preliminary data [4, 96], obtained during the selection of optimal frequencies for starter cultures activation, proved that processing of microflora with the frequency of 45Hz during 60 minutes intensifies the growth of microflora. In this respect, to determine the optimal dose of added starter cultures, we took the following correlations as per 100kg of mixed meat: 20g served as control; 17,5; 15; 12,5; 10g were added to experimental samples as per 100kg of minced meat. The dynamics of microflora growth was checked when storing model minced meat under the temperature of 20 °C during 12 hours. The results of studies are presented in Table 1.
It was established that if 12,5 and 10g of processed starter cultures are added, there is no optimal development of microflora compared to the control. If 17,5 and 15g of processed starter cultures are added, there is active development of microflora compared to the control. It is known that excessive active growth of microflora can lead to fast reduction of pH and, consequently, to acidification of minced meat. Hence, were determined the adding of 15g of starter cultures processed by EMF LF to the minced meat, which is most effective from economic and technological point of view.
The study of physical and chemical indicators of raw material after adding starter cultures processed by EMF LF.
77
