CC BY
5
УДК: 62-52:664.655:664.665/68
Т.В. Ханина, аспирант кафедры машин и аппаратов химических и пищевых производств, ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет» e-mail: Chydo12-92@mail.ru
Г.А. Сидоренко, кандидат технических наук, доцент кафедры технологий пищевых производств, ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет»
Г.Б. Зинюхин, кандидат технических наук, доцент кафедры пищевых биотехнологий, ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет»
В.П. Попов, кандидат технических наук кафедры пищевых биотехнологий, доцент, ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет»
КОНСТРУКЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ВЫПЕЧКИ ХЛЕБА И БИСКВИТА
Почти весь производимый хлеб и большой ассортимент мучных кондитерских изделий выпекается радиационно-конвективным способом. Анализируя влияние традиционного способа выпечки на пищевую ценность готового изделия можно сделать вывод, что в процессе выпечки деятельность биологически активных соединений и ферментов снижается. Выпеченное изделие накапливает в корке продукты полициклических ароматических углеводов, полимеризации жиров, различных окисных веществ. Традиционная выпечка ограничивает способность влиять на кинетику процессов, проходящих в тестовой заготовке в процессе выпечки, регулировать пористость и объемный выход готового мякиша и получать готовый продукт заданного качества.
В связи с этим, определенный интерес приобретают способы выпечки, при которых не образуется корки, а также позволяющие снизить потерю полезных веществ, сохранить большее количество витаминов и повысить пищевую ценность. Также является актуальным создание устройства для выпечки хлеба и мучных кондитерских изделий, в частности бисквита, с автоматизированной системой управления, оснащенной датчиками контроля температуры, давления и влажности.
Использование автоматизированной установки позволяет путем воздействия на тестовую заготовку влиять на кинетику процесса выпечки и получать готовый хлеб и бисквит заданного качества.
Ключевые слова: электроконтактный способ выпечки, автоматизированная установка, тестовая масса, система регулирования давления, бескорковый хлеб и бисквит.
В настоящее время большое внимание уделяется проблеме рационального питания и производства продуктов повышенной пищевой ценности. Большинство видов хлеба и мучных кондитерских изделий выпекают традиционно в радиационно-конвективных печах. Этот способ имеет такие недостатки, как длительная выпечка при высоких температурах, при которой продукт теряет много полезных веществ - разрушаются белки, полиненасыщенные жирные кислоты, витамины [12].
Рациональная технология производства хлебобулочных изделий и мучных кондитерских изделий должна обеспечить сохранность полезных свойств продукта на каждом этапе его производства, в частности, на этапе его выпечки.
Известны способы выпечки, различающиеся характером теплового воздействия на тестовую заготовку и видами получаемых при этом изделий [1, 13-15]. К одному из наиболее интенсивных способов прогрева тестовой заготовки можно отнести электроконтактную выпечку. Она позволяет снизить потерю полезных свойств сырья и получить готовый продукт повышенной пищевой ценности [2, 8-10].
Для обеспечения спроса потребителей бескорковый хлеб и бисквит, наряду со своими функциональными свойствами, должны обладать хорошими показателями качества. Выпечка является заключительной стадией, окончательно формирующей качество готового продукта.
Интенсивность биохимических процессов, происходящих при электроконтактном воздействии, можно оценивать, изучая изменения, происходящие в химическом составе теста-мякиша. В частности, объемный выход и пористость находятся в непосредственной зависимости от интенсивности протекания коллоидных процессов, которые обуславливают образование той или иной структуры выпекаемой заготовки. Интенсивность микробиологических процессов обуславливает скорость выделения углекислого газа в процессе выпечки. От интенсивности прогрева, а как следствие, интенсивности процессов испарения летучих веществ (в частности воды и спирта) зависит скорость нарастания температуры и давления в пекарной камере, скорость изменения силы тока, проходящего через выпекаемую заготовку, а также весовой выход гото-
вого продукта. Степень вакуумирования пекарной камеры, несмотря на то, что задаётся исследователями, может изменяться в зависимости от количества образовавшегося углекислого газа, паров воды и спирта. Измеряя степень вакуумирования можно сделать вывод о скорости газо- и пароотделения.
Авторами с целью совершенствования процесса электроконтактной выпечки изучалась ее кинетика. При изучении кинетики электроконтактной выпечки оценивалась зависимость влияния продолжительности выпечки на давление и температуру в пекарной камере, силу тока, проходящую через выпекаемый материал, пористость, объемный и весовой выход, химический состав (белки, углеводы), а также интенсивность образования углекислого газа [10,11].
Авторами были проведены эксперименты по изучению влияния параметров процесса электроконтактной выпечки на ход процесса и показатели качества получаемых изделий.
Результаты экспериментов позволили установить, что наибольшее влияние на процесс электроконтактной выпечки и показатели качества готовых изделий оказывают: массовая доля влаги теста, степень разрежения пекарной камеры и объемное напряжение. Современное оборудование не позволяет оценивать вышеприведенные показатели непосредственно во время выпечки.
В связи с этим является актуальным создание устройства для выпечки с автоматизированной системой управления, которая позволит оптимизировать режим электроконтактной выпечки и обеспечит получение готового продукта высокого качества. Решение данной проблемы для электроконтактной выпечки осложняется высокой интенсивностью данного процесса и недостаточной изученностью его кинетики [3, 4, 11].
Принципиальная новизна заключается в:
- разработке методики проведения экспериментов с целью получения зависимостей параметров эффекта (удельные затраты энергии, параметры качества конечного продукта) от факторов, определяющих прохождение процесса электроконтактной выпечки бисквита (состав сырья, массовое содержание влаги в сырье, продолжительность электроконтактной обработки, продолжительность взбивания и замеса и так далее);
- доказательстве эффективности применения электроконтактной обработки при производстве бисквита;
- теоретически обоснованной и экспериментально подтвержденной целесообразности применения пониженных температур при производстве бисквита;
- получении оптимального значения параметров процесса электроконтакной выпечки бисквита.
Научная и практическая значимость:
- разработана технология бисквита с примене-
нием ЭК-способа выпечки, при этом определены значения технологических параметров, позволяющих получить бисквит ЭК-способом с оптимальными органолептическими, физико-химическими и реологическими показателями качества;
- создано устройство для электроконтактной обработки хлебобулочных изделий и бисквита;
- разработан и введен в эксплуатацию лабораторный стенд для электроконтактной выпечки, позволяющий регулировать параметры (давление и температуру) выпекаемой тестовой заготовки.
В процессе работы над решением данной проблемы, авторами ранее разработано:
- устройство для выпечки хлеба [5], включающее форму из неэлектропроводного термостойкого материала, две пластины из нержавеющей стали, систему электропитания;
- устройство для выпечки хлеба [6], включающее форму из неэлектропроводного термостойкого материала, две пластины из нержавеющей стали, систему электропитания, отличающиеся тем, что пластины имеют форму тора, расположены в горизонтальной плоскости и образуют с корпусом замкнутую полость.
Однако следует отметить, что недостатками данных устройств является неспособность регулирования пористости и объемного выхода готового мякиша, отсутствие возможности получения мякиша заданного качества из-за неспособности влиять на кинетику процесса выпечки.
Таким образом, целесообразна разработка конструкции устройства, позволяющего воздействовать на выпекаемую тестовую массу с целью регулирования объема готового мякиша.
В связи с вышесказанным, была разработана конструкция автоматизированного устройства для выпечки хлеба [7], включающая форму из неэлектропроводного термостойкого материала, систему электропитания, две пластины из нержавеющей стали, имеющие форму тора, расположенные в горизонтальной плоскости, образующие с корпусом замкнутую полость и опирающиеся на направляющую втулку, имеющую систему регулирования давления, отличающаяся от выше указанных устройств тем, что система регулирования давления оснащена механизмом принудительного перемещения пластины и имеет автоматическую систему управления, включающую датчики температуры, давления и влажности. Конструкция данного устройства изображена на рисунке 1.
Устройство работает следующим образом. Тестовая масса размещается в корпусе 1 на нижней пластине 2. Затем устанавливается верхняя пластина 3, образующая с корпусом 1 замкнутую полость, опирающаяся по внутреннему диаметру на направляющую втулку 4, которая снабжена системой регулирования давления 5. Далее от системы электропитания 7 подается электрический ток.
1 - корпус, 2 - нижняя неподвижная пластина тороидальной формы, 3 - верхняя подвижная пластина тороидальной формы, 4 - направляющая втулка, 5 - система регулирования давления, 6 - механизм принудительного перемещения пластины, 3, 7 - система электропитания, 8 - автоматическая система управления, 9 - датчик температуры, 10 - датчик давления, 11 - датчик влажности.
Рисунок 1. Автоматизированное устройство для выпечки хлеба
При этом наблюдается равномерное разогревание тестовой заготовки по всему объему за счет сопротивления электрическому току со стороны тестовой массы, выполняющей роль диэлектрика. Под воздействием электрического тока тестовая масса разогревается, изменяя свое состояние от теста до готового мякиша.
При чрезмерно быстром или медленном росте температуры, давления или снижения влажности от соответствующих датчиков 9-11 поступают сигналы на автоматическую систему управления 8, воздействующую на механизм принудительного перемещения 6 пластины 3. Механизм принудительного перемещения 6 пластины 3 смещает пластину 3 вверх или вниз в зависимости от пока-
зания датчиков. Давление при этом внутри тестовой заготовки изменяется, как следствие изменяется и скорость изменения температуры, давления и влажности. В результате появляется возможность воздействовать на тестовую заготовку с целью получения требуемой кинетики процесса ее выпечки, и как следствие получения хлеба заданного качества [7].
Для оценки эффективности разработанной конструкции проводились сравнительные испытания стандартной установки электроконтактной выпечки и разработанной автоматизированной установки. Сравнительные показатели качества хлеба и бисквита, полученные с использованием разных установок, представлены в таблице 1 и 2.
Таблица 1. Сравнительные показатели качества хлеба ЭК-выпечки, полученные с использованием стандартной установки и автоматизированной
№ п/п/ Наименование показателя Значение (описание) показателя
для стандартной установки для автоматизированной установки
1 Внешний вид, балл 4 Форма правильная с несколько выпуклой верхней поверхностью. Поверхность изделия гладкая, единичные мелкие пузыри, едва заметные мелкие трещины и подрывы. Незначительная шероховатость боковых поверхностей. Пористость достаточно равномерная, поры мелкие и средние или только средние, тонкостенные. 5 Форма правильная, соответствующая хлебной форме, в которой производится выпечка, с ровной верхней поверхностью. Поверхность изделия гладкая, без единичных трещин и подрывов. Имеется незначительная шероховатость поверхностей. Пористость равномерная, поры мелкие, тонкостенные.
2 Консистенция, балл 4 Мякиш мягкий, эластичный. Мякиш достаточно нежный, слегка суховатый, хорошо разжевываемый 5 Мягкий, нежный, эластичный мякиш. Мякиш сочный, хорошо разжевываемый.
3 Вкус, балл 5 Вкус хорошо пропеченного хлеба из хорошо выброженного теста, выраженный, хлебный. 5 Вкус хорошо пропеченного хлеба из хорошо выброженного теста, выраженный, хлебный.
4 Запах, балл 5 Аромат хорошо пропеченного хлеба из хорошо выброженного теста, выраженный, хлебный. 5 Аромат хорошо пропеченного хлеба из хорошо выброженного теста, выраженный, хлебный.
5 Объемный выход, % 570 580
6 Весовой выход, % 155 155
7 Пористость,% 78 82
8 Кислотность, град 2,5 2,0
9 Продолжительность выпечки, сек 240 210
Таблица 2. Сравнительные показатели качества бисквита ЭК-выпечки, полученные с использованием стандартной установки и автоматизированной
№ Наименование Значение (описание) показателя
п/п/ показателя для стандартной установки для автоматизированной установки
1 Внешний вид, 4 5
балл Форма правильная с несколько выпуклой верхней поверхностью. Поверхность изделия гладкая, единичные мелкие пузыри, едва заметные мелкие трещины и подрывы. Незначительная шероховатость боковых поверхностей. Пористость достаточно равномерная, поры мелкие и средние или только средние, тонкостенные. Форма правильная, соответствующая форме бисквита, в которой производится выпечка, с ровной верхней поверхностью. Поверхность изделия гладкая, без единичных трещин и подрывов. Имеется незначительная шероховатость поверхностей. Пористость равномерная, поры мелкие, тонкостенные.
2 Консистенция, 4 5
балл Мякиш мягкий, эластичный. Мякиш достаточно нежный, слегка суховатый, хорошо разжевываемый. Мягкий, нежный, эластичный мякиш. Мякиш сочный, хорошо разжевываемый.
3 Вкус, балл 5 Вкус хорошо пропеченного бисквита из хорошо промешанного теста, выраженный, бисквитный. 5 Вкус хорошо пропеченного бисквита из хорошо промешанного теста, выраженный, бисквитный.
4 Запах, балл 5 Аромат хорошо пропеченного бисквита из хорошо промешанного теста, выраженный, бисквитный. 5 Аромат хорошо пропеченного бисквита из хорошо промешанного теста, выраженный, бисквитный.
5 Объемный выход, % 365 380
6 Весовой выход, % 162 162
7 Пористость,% 76 80
8 Кислотность, град 6,5 5,5
9 Продолжительность выпечки, сек 150 120
Анализ результатов выпечки показывает, что при использовании автоматизированной установки, разработанной авторами, улучшается внешний вид и консистенция, повышается процент объемного выхода и пористости, снижается кислотность
и продолжительность выпечки как для хлеба, так и для бисквита. Кроме того, устройство с автоматизированной системой управления позволяет влиять на кинетику процесса выпечки и получать хлеб и бисквит заданного качества. Все выше сказанное
свидетельствует о целесообразности внедрения предлагаемой установки в технологический процесс производства хлеба и бисквита.
В дальнейшем авторы планируют разработать
режимы использования предлагаемой электроконтактной установки для выпечки широкого спектра хлебобулочных и мучных кондитерских изделий.
Литература
1. Ауэрман, Л.Я. Технология хлебопекарного производства: учебник / Л.Я. Ауэрман - Москва: Легкая и пищевая промышленность. - 1984. - 415 с.
2. Краснова, М.С. Оптимизация технологии электроконтактной выпечки хлеба / М.С. Краснова, Г.А. Сидоренко, В.П. Попов, Д.И. Ялалетдинова, Т.В. Ханина, А.В. Берестова // Хлебопечение России. -2013. - № 4. - С. 2-4.
3. Краснова, М.С. Электроконтактная выпечка хлеба как объект автоматизации / М.С. Краснова, Г.А. Сидоренко, В.П. Попов, А.Г. Зинюхина, Г.Б. Зинюхин // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2013. - № 1 (150). - С. 187-191.
4. Пат. 2175839 Российская Федерация МПК7 A21D6/00, A21D8/06. Способ выпечки хлеба / Попов В.П., Касперович В.Л., Сидоренко Г.А, Зинюхин Г.Б.; заявитель и патентообладатель Оренбургский государственный университет. - № 99121528/13; заявл. 07.10.1999. опубл. 20.11.2001, Бюл. № 13. - 3 с.
5. Пат. 2182768 Российская Федерация, МПК7 A21B1/00, A21B1/22. Устройство для выпечки хлеба / Попов В.П., Касперович В.Л., Сидоренко Г. А., Зинюхин Г.Б., Медведев П.В.; заявитель и патентообладатель Оренбургский государственный университет. - 96118328/13; заявл. 12.09.96; опубл. 27.05.02, Бюл. № 15. -
3 с.
6. Пат. 2506749 Российская Федерация, МПК7 А21В1/00. Устройство для выпечки хлеба / Попов В.П., Ханин В.П., Сидоренко Г.А., Ханина Т.В., Краснова М.С., Явкина Д.И.; заявитель и патентообладатель Оренбургский государственный университет. - 2012140279/13; заявл. 20.09.12; опубл. 20.0214, Бюл. № 5. -
4 с.
7. Пат. 2506749 Российская Федерация, МПК7 А21В1/00,1/22. Автоматизированное устройство для выпечки хлеба / Краснова М.С., Сидоренко Г.А., Попов В.П., Ханин В.П., Явкина Д.И., Ханина Т.В.; заявитель и патентообладатель Оренбургский государственный университет. - 2013151992/13; заявл. 21.11.13; опубл. 10.09.15, Бюл. № 25. - 4 с.
8. Попов, В.П. Электроконтактная выпечка бисквита с частичной заменой муки крахмалом / В. П. Попов, Г.А. Сидоренко, Г.И. Биктимирова, Г.Б. Зинюхин, Т.М. Крахмалева // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2014. - № 6. - С. 233-238.
9. Сидоренко, Г.А. Электроконтактный прогрев как один из способов выпечки хлебобулочных изделий / Г.А. Сидоренко, В.П. Попов, Д.И. Ялалетдинова, В.П. Ханин, Т.В. Ханина / Хлебопечение России. - 2013. -№ 1. - С. 14-17.
10. Сидоренко, Г.А. Разработка технологии производства хлеба с применением электроконтактного способа выпечки: монография / Г.А. Сидоренко, В.П. Попов, Г.Б. Зинюхин, В.Г. Коротков. - Оренбург: ООО ИПК «Университет», 2013. - 119 с.
11. Сидоренко, Г.А. Исследование особенностей выпечки бескоркового хлеба на основе системного подхода / Г.А. Сидоренко, В.П. Попов, В.Л. Касперович. // Вестник Оренбургского государственного университета. - 1999. - № 1. - С. 81-86.
12. Скурихин, И.М. Все о пище с точки зрения химика: учебник / И.М. Скурихин, А.П. Нечаев - Москва: Высшая школа. - 1991. - 288 с.
13. Baker, J.C. Effect of temperature on dough properties I.: textbook / J.C. Baker, M.D. Mize. // Cereal Chemistry. - 1939. - Vol. 4. - pp. 76-81.
14. Baker , J.C. Effect of temperature on dough properties II. textbook / J.C. Baker, M.D Mize. // Cereal Chemistry. - 1939. - Vol. 5. - pp. 52-55.
15. Rubenthaler, G.L. Steamed dread. I. Chinese steamed bread formulation and inferaction / G.L. Rubenthaler, M.L Huang. // Cereal Chem. - 1990. - Vol. 5. - pp. 471-475.
