Разработка критерия оптимизации процесса тестоприготовления при производстве пшеничного хлеба Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

42

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 3-4, 1994

ИЗВЕ

664.o53.001.573

РАЗРАБОТКА КРИТЕРИЯ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ТЕС ТО ПРИ ГО Т ОБЛЕНИ Я ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПШЕНИЧНОГО ХЛЕБА

В.Ю. ШЕВЦОВ, В.Г. ЮРЧАК, Е.Н. ПИВЕНЬ,

Л.Ю. ГОДУНОВА

Украинский государственный университет пищевых технологий

Задача управления процессом брожения густых пшеничных полуфабрикатов предполагает определение оптимального времени их брожения Тбр, которое можно установить по показателю готовности бродящего полуфабриката. Такой подход дает хорошие результаты при необходимости коррекции Тбр в установившемся режиме работы участка. При резких возмущениях (изменение качества муки) время запаздывания в системе управления составляет 4,5-5 ч. В этом случае необходимо прогнозировать Тбр, чтобы не снизить качества изделий и сократить потери сухих веществ при брожении.

Исследовали брожение густых полуфабрикатов с целью изучения закономерностей газоудержания и выбора критерия оптимизации для управления процессом тестоприготовления. В результате разработан показатель готовности Пг и способ его автоматического контроля. В основе Пг лежит газоудерживающая способность бродящего полуфабриката, обусловливающая изменение его объема.

Согласно найденному критерию момент готовности бродящего полуфабриката фиксируется через 30 мин после прекращения его роста в емкости для брожения, т.е. оптимальное качество полуфабриката соответствует моменту наступления максимальной газоудерживающей способности с 30-минутной выдержкой.

Наличие Пг полуфабриката позволяет фиксировать тбр, но не указывает путей управления им, что необходимо для разработки автоматизирован-•ной системы управления. Требуется глубже исследовать выбранный критерий, установить его зависимость от действующих на объект параметров.

Рост полуфабриката в емкости брожения происходит благодаря удержанию им пузырьков образующегося диоксида углерода, т.е. газоудерживающей способности Пу.

К концу брожения количество образующегося СОг равно выделившемуся в окружающую среду. Согласно Пе через 30 мин после этого качество полуфабриката будет оптимальным. В момент прекращения роста полуфабриката в нем возникает напряжение, равное пределу его прочности, толщина стенок пор достигает критического значения. Очевидно, различные пределы прочности стенок пор обусловливают различную высоту и скорость подъема полуфабриката из разных партий муки и зависят от белково-протеиназного комплекса муки

и газообразования. Таким образом, Пг зависит от качества основного сырья — муки — и от условий протекания процесса созревания.

В опытах густую опару замешивали из разных партий пшеничной муки I сорта по рецептуре хлеба белого. Анализ показателей качества муки проводили по стандартным методикам. Навеску опары помещали в измерительный цилиндр, брожение вели в термостате. С интервалом 30 мин контролировали изменение высоты опары в цилиндре, кислотность, окислительно-восстановительный потенциал. Опару с продолжительностью брожения 3,5-5 ч использовали для приготовления теста. Тесто влажностью 44,5% бродило в течение 60 мин. Расстойка тестовых заготовок велась до готовности. Хлеб выпекали формовый и подовый в лабораторной печи.

г. Рис. 1

На рис. 1 представлен график изменения показателей качества густого полуфабриката и хлеба в процессе брожения: / — объемный выход хлеба Ухл\ 2 — титруемая кислотность густой опары К; 3 — газообразование в густой опаре Г0; 4 — газоудержание в густой опаре Гу\ 5 — окислительно-восстановительный потенциал БНг. Полученные данные подтверждают, что Г0 (интенсивность брожения, которая является проявлением микробиологических процессов) и Гу полуфабриката носят экстремальный характер. Специальная серия опытов позволила установить, что снижение скорости Г0 и Гу соответствует наилучшему качеству хлеба, судя по величинам Ууд и Н/Б. Приведенные на рис. 1 зависимости подтверждают, что в (1Гц

момент = 0 биохимические процессы, харак-

ах ■ ,

тери:

акци

Ан|

луче:

рика1

Ис

ОСНОІ

сима

полуї

ЗВ0Л1

СТВ0«

Ве

инте

умен

разл!

проц

чесю

вани

жень

полу

стью

За

вая і преді изме ями, щает связа вогто Це лякш

йх

симу

свойс

1994

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, №, 3-4, 1994

43

1.573

ИТ от

овий

зных нуре муки веску бро-мин «шипел ь->бро-1ения !ение сь до

ЮВЫЙ

<

пока-ie6a в хлеба ры К; 4 -ятель-1учен-

!Н0СТЬ

шкро-та но-серия е скотству веден-что в

харак-

теризуемые окислительно-восстановительными реакциями еН2, завершены.

Аналогичные закономерности могут быть получены и для других густых пшеничных полуфабрикатов, готовящихся периодическим способом.

Исследование Пг дает возможность выделить дса основных параметра в процессе брожения — мак-

_ Wl/JJf [1

симальные высоту Гу и скорость —— подъема

их

полуфабриката. Лабораторные эксперименты позволили формализовать связь между Гутах в качеством' выпекаемого хлеба уравнением:

ртах = 49 8 _ 77 5 я/D + 0,045 VXJl. (1)

Величина —— может служить характеристикой ах

интенсивности брожения: увеличение ее ведет к уменьшению гбр. Замечено, что скорость подъема различна при одинаковых условиях протекания процессу. Вероятно, это вызвано разными реологическими свойствами полуфабриката и газообразованием в нем, что обусловливает скорость достижения предела прочности. Реологические свойства полуфабриката могут характеризоваться упругостью, определяемой по валориграмме.

Зависимость между показателями Г0 (кри-

ах

вая 1) и упругостью У (кривая 2) полуфабриката

представлена на рис. 2. Увеличение Го, вызванное

изменением качества муки или внешними услови-

г так

ями, увеличивает разрыхленность / у и сокра-

щает хбр, а излишняя упругость полуфабриката, связанная с теми же причинами, действует противоположно.

Целесообразно оценить степень влияния управляющих и возмущающих факторов на величину

У ы

Имея зависимость скорости достижения мак-

а х

симума высоты бродящего полуфабриката от свойств муки и-от режимных параметров процесса

брожения в производственных условиях, можно , по данным лабораторного анализа муки, прогнозировать хбр и в случае необходимости изменять условия его протекания. При созревании полуфабриката в бункерных агрегатах хбр устанавливают, изменяя уровень заполнения секций агрегата замешенным продуктом.

Опыты проводились в производственных условиях на Винницком хлебозаводе № 1, где выпекают хлеб белый. Установлена зависимость скорости подъема полуфабриката в секции бродильного агрегата от входных параметров:

Iаг

—-1962,929 + 0,4797 + 1,029 Г +

ах

+ 1760,177Рдр + 0,Ю1 вдр- - 0,03Го -- 0,0980^ + 0,868ИДК + 0,553/1, (2)

где / Т — температура брожения, °С;

№— влажность, %; рдр — плотность дрожжей, г/см ;

Сар — расход дрожжей на замес, г/мин;

Го — величина газообразования, см /100 г; бкл — содержание клейковины, %;

ИДК — сжимаемость клейковины, ед. ИДК;

А — амилолитическая активность муки, %•

Знание математического описания объекта и цели управления позволило сформулировать задачу оптимального управления участком тестоприго-товления:

= Дхг.ш) - тах

ах

при х;€Х: а/ВЦ;

Гу%Ш-, к{€К, где И/, х,- — режимные и возмущающие переменные из соответствующих рабочих областей X и I);

Гу — высота подъема полуфабриката в емкости;

6; — кислотность бродящего полуфабриката.

Таким образом, разработанный Пг является объективной характеристикой готовности густых пшеничных полуфабрикатов. Установлен критерий Оптимизации процесса тестоприготовления, зависящий от качества муки и от режимных параметров, и сформулированы задачи оптимального управления участком.

Структура системы управления должна предусматривать уточнение модели объекта в процессе управления по данным текущих измерений.

Кафедра автоматизации производственных технологических процессов и производств Кафедра технологии хлебопекарного, макаронного и кондитерского производства Поступила 14.12.92