CC BY
61
УДК 664.6/7 А.Н. Сапожников, С.К. Волончук, Л.П. Шорникова
РЕГУЛИРОВАНИЕ ХЛЕБОПЕКАРНЫХ СВОЙСТВ ПШЕНИЧНОЙ МУКИ ИНФРАКРАСНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ
В статье представлены результаты исследований по изучению влияния параметров ИК-излучения на хлебопекарные свойства свежесмолотой пшеничной муки. Приведены эмпирические зависимости показателей, характеризующих хлебопекарные свойства муки при действии заданных факторов. Определены рациональные параметры процесса обработки муки ИК-излучением для регулирования ее хлебопекарных свойств в заданном направлении.
Качество хлеба зависит от многих факторов, одним из которых является качество его основного сырья - муки. В настоящее время мука часто вырабатывается низкого качества и в таком виде поступает на хлебопекарные предприятия. Поэтому улучшение хлебопекарных свойств муки происходит в основном на этапе ее подготовки к производству хлеба.
Для производителей хлеба широко предлагаются различные способы регулирования хлебопекарных свойств муки как традиционными способами (с помощью различных улучшителей), так и с помощью физических методов обработки. Прогрессивным методом, применимым к обработке большинства пищевого сырья и продуктов, является их термическая обработка инфракрасным (ИК) излучением. В производстве хлеба ИК-излучение может применяться на его различных этапах. Так, с помощью ИК-излучения можно значительно улучшить хлебопекарные свойства муки, ускоряя процесс ее естественного созревания во время хранения после помола [1].
В настоящее время в СибНИПТИП проводится научно-исследовательская работа по изучению воздействия ИК-излучения на хлебопекарные свойства свежесмолотой пшеничной муки. Цель данного этапа работы - исследовать изменение хлебопекарных свойств свежесмолотой пшеничной муки в зависимости от толщины слоя муки, плотности потока и экспозиции ИК-излучения.
Объект исследований - свежесмолотая пшеничная мука I сорта. Эксперименты проводились по плану полного факторного эксперимента (ПФЭ) на трех уровнях типа 33 (табл.) на лабораторной установке для обработки муки энергией ИК-излучения, на которой в качестве источника излучения использовались инфракрасные лампы КГТ-220-1000.
Значение уровней изучаемых факторов в ПФЭ
Обозначение Наименование факторов Уровень
нижний основной верхний
-1 0 +1
Х1 Толщина слоя муки (а), мм 4 7 10
Х2 Плотность потока ИК-излучения (Е), кВт/м2 9 12 15
Х3 Экспозиция ИК-излучения(т), с 3 7 11
Мука подвергалась ИК-обработке при переменных значениях факторов. В процессе обработки контролировалась температура, она изменялась от 50 до 65°С. До и после обработки определялись следующие показатели, характеризующие ее хлебопекарные свойства муки: содержание сырой клейковины, качество сырой клейковины, число падения, содержание сухого протеина.
Опытные данные обрабатывались методом множественного регрессионного анализа с использованием статистических программ ^аЫюа V6, Snedecor V4).
Математическая обработка экспериментальных данных позволила получить эмпирические зависимости показателей, характеризующих хлебопекарные свойства пшеничной муки, обработанной ИК-излучением, при действии выбранных факторов:
Кл = 33,39 + 0,20Е - 0,01аЕ. (1)
К = 113,65 - 7,33Е - 0,07аЕ + 0,14ат - 0,1Ет+ 0,4Е2. (2)
П = 10,33 - 0,45а + 0,33Е - 0,018аЕ + 0,04а2. Ч = 939,88 - 13,45а - 93,56Е +0,94а2 +3,93Е2,
(3)
(4)
где Кл - содержание сырой клейковины, %;
К - качество клейковины, ед. прибора ИДК;
П - содержание сухого протеина, %;
Ч - число падения, с.
Анализ регрессионных уравнений (1)-(4) показал, что на хлебопекарные свойства муки оказывают влияние главным образом два фактора: толщина слоя муки и плотность потока ИК-излучения. Также имеет значение влияние парного взаимодействия этих факторов.
Содержание сырой клейковины в муке находится в прямой зависимости от плотности потока ИК-излучения, так как количество клейковины после ИК-обработки возрастает при увеличении плотности потока. Так, при толщине слоя муки 4-7 мм и плотности потока 12 кВт/м2 содержание клейковины в опытных образцах муки увеличивается по сравнению с контрольным образцом от 4 до 6%. Объяснить это можно тем, что клейковина после ИК-обработки становится более крепкой и при ее отмывании уменьшаются потери и увеличивается сохранность клейковины. Сохранность клейковины также возрастает при одновременном уменьшении слоя муки и увеличении плотности потока (аЕ).
С содержанием сырой клейковины коррелирует содержание сухого протеина. При одних и тех же параметрах изменение его содержания увеличивается до 1% по сравнению с контролем. Это может объясняться инактивацией протеолитических ферментов при нагревании муки [2], что способствует сохранению протеина в опытных образцах муки. Наиболее влияющий на содержание сухого протеина фактор - плотность потока, от него наблюдается прямая зависимость. Наблюдается тенденция увеличения содержания сухого протеина в опытных образцах муки при уменьшении толщины слоя и совместном уменьшении толщины слоя и плотности потока.
На качество клейковины влияют все три исследуемых фактора. Качество клейковины находится в обратной зависимости от плотности потока (Е), а также при совместном ее воздействии с факторами толщины слоя и экспозицией (Еа, Ет), то есть при увеличении названных факторов показатель ИДК уменьшается, что свидетельствует об улучшении реологических свойств клейковины. Показатель ИДК повышается при совместном увеличении толщины слоя и экспозиции (ат) и совместном снижении плотности потока и экспозиции (Ет), что указывает на ухудшение реологических свойств клейковины.
Влияние изучаемых факторов определяет интенсивность окислительно-восстановительных процессов в белково-протеиназном комплексе муки, которые при определенных значениях и сочетаниях параметров факторов, могут укреплять клейковину муки. Так, при плотности потока 9-12 кВт/м2, толщине слоя 4-7 мм и экспозиции 5-11 с показатель ИДК в опытных образцах по сравнению с контрольным образцом снижается на 5-10 единиц прибора ИДК, что свидетельствует об улучшении реологических свойств клейковины и ее качества, то есть повышении силы муки.
Между числом падения и плотностью потока ИК-излучения имеется значимая связь. Регрессионный анализ показал, что число падения находится в обратной связи с факторами плотности потока ИК-излучения и толщиной слоя муки. При этом, число падения снижается при увеличении плотности потока только от 9 до 12 кВт/м2, а при изменении плотности от 12 до15 кВт/м2 - увеличивается. Также имеется тенденция к уменьшению числа падения при изменении толщины слоя от 4 до 7 мм, однако при изменении толщины слоя от 7 до 10 мм наблюдается тенденция к увеличению числа падения.
Снижение числа падения свидетельствует о повышении активности амилолитических ферментов муки и ее газообразующей способности, что также улучшает хлебопекарные свойства муки [3].
В результате проведенных исследований установлено, что, изменяя параметры процесса ИК-облучения свежесмолотой пшеничной муки, можно регулировать хлебопекарные свойства муки в требуемом направлении.
1. Исакова, Э.А. Применение инфракрасного излучения в пищевой промышленности: обзор / Э.А. Исакова. - М.: Цинтипищепром, 1961. - 45 с.
2. Исакова, Э.А. Использование инфракрасного излучения для улучшения хлебопекарных свойств зерна и муки: дис. ... канд. техн. наук / Э.А. Исакова. - М., 1961. - 173 с.
Литература
3. Мелешкина, Е.П. Связь числа падения со свойствами углеводно-амилазного комплекса муки / Е.П. Ме-лешкина // Хлебопродукты. - 2005. - №9. - С. 28-31.
--------♦----------
УДК 639.087.7.085.15 В.В. Аксёнов
СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССОВ БИОКОНВЕРСИИ НАТИВНЫХ КРАХМАЛОВ И КРАХМАЛОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ СООБЩЕНИЕ I. ПРОВЕДЕНИЕ БИОКОНВЕРСИИ НАТИВНЫХ КРАХМАЛОВ В УСЛОВИЯХ ГАЗОВИХРЕВОГО ПЕРЕМЕШИВАНИЯ
В статье приводятся результаты использования газовихревых ферментеров для гидролиза кукурузного и ржаного крахмала.
Анализ полученных экспериментальных данных показывает, что для получения разных видов паток можно использовать одну технологическую схему, варьируя продолжительность процесса и вид фермента.
Технологии гидролиза нативных крахмалов с целью их интенсификации пошли в своем развитии по пути варьирования и модификации катализаторов и прошли путь от минеральных кислот до ферментных препаратов [1-7]. В то же время уделяется недостаточно внимания вопросам возможности интенсификации процессов гидролиза нативных крахмалов путем воздействия на них электрофизическими, гидродинамическими и другими видами воздействий, которые в последнее время получили распространение и успешно применяются в различных химических технологиях [8].
В общем интенсификация биохимических процессов является многоплановой научно-технической задачей, решать ее необходимо на комплексной основе. Использование различных физических воздействий позволяет в значительной степени ускорять биохимические реакции и получать результаты, не достижимые при применении традиционных технологий.
Интенсификация производственных процессов с помощью физических и биохимических воздействий направлена на повышение их экономической эффективности в результате целенаправленного влияния на производительность оборудования, сокращение трудовых, материальных и энергетических затрат, улучшение показателей качества продукции.
Физические воздействия: механические, гидродинамические, акустические, электромагнитные и другие, с точки зрения термодинамики являются энергетическими, приводящими к изменению свойств и состояния систем. В связи с этим вопросы, решаемые в процессе интенсификации, можно рассматривать как аналоги задач оптимального управления.
Типичными целевыми функциями интенсификации биохимических процессов при физических и биохимических воздействиях являются:
сокращение продолжительности лимитирующих стадий процесса; сокращение энергозатрат;
увеличение производительности и КПД технических средств; улучшение качества продукции;
получение продукции с составом и свойствами, не достижимыми при использовании традиционных технологий;
уменьшение габаритов аппаратов и их числа, расхода материалов на их изготовление;
экономия сырья и реагентов;
исключение отдельных технологических операций;
возможность проведения принципиально новых процессов;
улучшение экономических и эргономических характеристик оборудования;
ведение непрерывных процессов.
В технологических аппаратах производятся преобразования физико-химических свойств веществ входных потоков в требуемые свойства веществ выходных потоков. Эти преобразования представляют со-
