Определение силы пшеничной муки по содержанию и качеству клейковины

Для установления силы муки этим путем необходимо определение содержания в муке клейковины и ее качества. Методы этих определе­ний кратко рассматриваются ниже.

Определение содержания в пшеничной муке клейковины и ее влагоемкости. Определение содержания в муке сырой клейковины но ГОСТу 27839-88 производится отмыванием ее водой из теста, заме­шенного из 25 г муки и 13 мл воды, после 20 мин его отлежки (при 18 ± 2 °С). Количество отмытой и отжатой клейковины выражают в процентах к массе муки (без учета ее влажности). Детали методики описаны в соответствующих руководствах.

Для исключения влияния субъективного фактора на результаты определения содержания клейковины и ее свойства замес теста, из ко­торого будет отмываться клейковина, и процесса ее последующего от­мывания должны быть механизированы.

Необходимые для механизации этих процессов лабораторная тес­томесилка и установки для отмывания клейковины (МОК-1 и МОК-1М) описаны в соответствующих руководствах. Содержание клейковины целесообразно выражать в процентах к массе муки при ба­зисной ее влажности (14,5%).

Разработанная в МТИППе уточненная методика определения со­держания в пшеничной муке клейковины приведена в лабораторном практикуме.

Следует отметить, что в ряде стран для замеса теста и отмывания клейковины вместо воды применяется 2%-иый раствор поваренной со­ли, что существенно сказывается па количестве и свойствах отмывае­мой клейковины.

Определение в пшеничной муке содержания сухой клейковины для экспертных операций и при проведении научно-исследовательских работ предусмотрено ГОСТом 28797-90.

Для практических целей быстрое и достаточно точное определение содержания в муке сухой клейковины проводится на влагомере типа НУ и ВУМ, ПИВИ высушиванием в течение 8 мин навески сырой клей­ковины (4 г) при температуре 160 ± 2 °С.

Влагоемкостъ клейковины определяют по разности массы навески сырой клейковины и массы полученной сухой клейковины, выражен­ной в процентах к массе сухой клейковины.

Методика определения качества клейковины. Определение каче­ства клейковины может производиться органолептическими или объ­ективными методами.

Органолептическое определение качества клейковины. Опытный лаборант еще в процессе отмывания клейковины, проводимого вруч­ную, получает известное представление о ее свойствах.

Мы полагаем, что при оценке качества клейковины по органолептически опре­деляемым признакам ее качества целесообразны следующие ее качественные груп­пы.

1. Клейковина очень слабая. Клейковина этой качественной группы харак­теризуется тем, что сразу же после отмывания образует сплошную липкую и жид­кую по консистенции массу. В процессе отмывания такая клейковина мажется, при­липает к пальцам рук и с трудом от них отделяется. Поэтому часть клейковины в процессе отмывания обычно теряется. Комочек такой клейковины после отмывания очень быстро расплывается. При растягивании клейковина почти не оказывает сопротивления и может быть вытянута без разрыва на очень большую длину. После
отлежки такая клейковина часто настолько разжижается, что превращается в лип­кую сметанообразную по консистенции массу, расползающуюся между пальцами. Упругость такой клейковины ничтожна.

Как правило, клейковина этой качественной группы получается из муки, смо­лотой из зерна пшеницы, в значительной степени поврежденного клопом-черепашкой.

2. Клейковина слабая. После отмывания слабая клейковина образует связ­ный комок. Она по консистенции и упругости заметно лучше, чем клейковина очень слабая. Растяжимость и расплываемость клейковины сразу после отмывания хотя и
высокая, но заметно меньшая, чем у клейковины очень слабой.

Однако при отлежке после отмывания реологические свойства слабой клейко­вины резко ухудшаются. Клейковина сильно разжижается, быстро расплывается, растяжимость ее значительно увеличивается, сопротивление растяжению и упру­гость резко снижаются.

3. Клейковина средняя по силе. После отмывания средняя по силе клейко­вина образует связный комок, достаточно упруга, имеет среднюю консистенцию,
растяжимость и расплываемость. После часовой отлежки заметно, но в меньшей мере, чем слабая клейковина, разжижается, растяжимость и расплываемость ее уве­личиваются, упругость сохраняется удовлетворительная.

4. Клейковина сильная. Непосредственно после отмывания обладает боль­шой упругостью и незначительной растяжимостью и расплываемостью. После от­лежки эти свойства мало изменяются.

5. Клейковина очень сильная. В процессе отмывания получается в виде губ­чатого, малосвязного комка. После отлежки превращается в сплошную однородную

массу, весьма «крепкую» по консистенции, очень упругую, очень мало растяжимую и расплывающуюся. При растяжении оказывает очень большое сопротивление.

Клейковина из муки, полученной из зерна пшеницы, недопустимо перегретого в процессе сушки или иной термической обработки, после отмывания получается в виде очень мелких комочков — крошек, практически не способных слипаться и обра­зовывать сплошную однородную массу даже после определенного времени отлежки. Такую клейковину следовало бы характеризовать термином «крошащаяся», преду­преждающим о дефектности ее в хлебопекарном отношении, и рассматривать се как клейковину чрезмерно сильную.

Отнесение клейковины по ее органолептической оценке к одной из пяти опи­санных качественных групп хотя бы примерно определяет се качество и реологиче­ские свойства.

Однако разграничение по качественным группам проб клейкови­ны, близких но качеству, остается затруднительным при любой системе органолептической оценки свойств клейковины. Поэтому был разрабо­тан и испытан в исследовательской и производственной практике ряд объективных способов оценки качества клейковины, позволяющих вы­ражать качество клейковины в числовых значениях показателей тех или иных ее свойств.

Объективные методы определения качества клейковины. Для опре­деления качества клейковины практическое применение в производст­венном контроле находят две группы методов: 1) методы, основанные на определении набухаемости или пептизации клейковины в растворах кислот и 2) методы, основанные на определении реологических свойств клейковины (растяжимости, расплываемости, упругости и др.).

Из методов первой группы принято определение набухаемости клейковины в 0,002 и. растворе молочной кислоты. Чем сильнее клейко­вина, тем больше объем кусочков определенной навески клейковины, набухших в этом растворе за определенное время.

Предлагался и ряд методов установления качества клейковины но степени пептизации ее в растворе молочной или других органических кислот, определяемой по степени помутнения этого раствора или по его вязкости. Применение этих методов не вышло, однако, за пределы отде­льных научно-исследовательских учреждений.

Наиболее перспективны для применения в производственных ла­бораториях объективные методы второй группы, основанные на изме­рении реологических свойств клейковины. Из этих методов рассмот­рим количественное определение растяжимости клейковины. Еще в 1937 г. нами была разработана методика определения растяжимости клейковины растяжением ее пробы (5,0 г) вручную над масштабной ли­нейкой с выражением результата в сантиметрах.

На рис. 4 показано изменение растяжимости клейковины сразу по­сле отмывания и через 1, 2 и 3 ч отлежки в воде при 30 °С. Этот график наглядно показывает, что чем слабее клейковина, тем больше ее растя-

120

г, Ч

жимость и тем больше она возрастает по мере отлежки отмытой клейковины.

Определение растяжимости клейкови­ны вручную, несомненно, субъективно. Од­нако лаборант, тщательно соблюдающий единообразную методику растяжения жгу­тика клейковины, может получать результа­ты, удовлетворительно совпадающие при повторных определениях.

Методика определения расплываемо-сти клейковины была разработана в 1937 г.

Расплываемость клейковины характеризуется размером среднего диаметра контура расплывшего­ся за 60 мин шарика из 10 г клейковины (D₆₀), выра­жаемым в миллиметрах, либо разностью средних диаметров (ΔD) контура шарика клейковины через 60 мин расплывания (D₆₀) и начального (D₀). Тогда ΔD - D₆₀ - D₀ мм.

 

Чем слабее клейковина, тем больше значения D₆₀

 

 

Рис. 4. График растяжимости 5 г клейковины: 1 — слабой; 2 — средней; 3 - сильной

Качество клейковины но ее реологическим свойствам может быть определено и количественно выражено по ряду описанных ниже мето­дов с применением соответствующих приборов.

1. В 1941 г. в нашей стране был разработан прибор для опреде­ления качества клейковины, названный пластометром.

Определение качества клейковины заключается в загрузке шарика из 2 г клей­ковины в канал корпуса шприца и выпрессовывании его под действием груза массой 3,0 кг через калиброванное отверстие наконечника шприца.

Чем сильнее клейковина, тем большее время необходимо для выпрессовывания ее навески. Длительность выпрессовывания клейковины на пластометре (τ_пл) выражается в секундах.

2. С 1958 г. в МТИГШе начали работать над приспособлением современных автоматизированных пенетрометров (далее сокращен­но — АП) для определения на них качества и свойств отдельных видов сырья, полуфабрикатов и готовой продукции хлебопекарного произ­водства. При этом использовались АП, производившиеся в ГДР.

Для определения на АП качества клейковины в МТИППе были разработаны три методики.

2.1. Определение качества клейковины по показателю К₂₀, вы­ражающему глубину погружения (пенетрации) в клейковину тела по­гружения АП.

Проба (4,0 г) отмытой клейковины во втулке соответствующего приспособле­ния подпрессовывается при 20 °С в течение 20 мин. Затем приспособление с подпрессованным образцом клейковины устанавливается на подъемном столике пенст-

рометра до соприкосновения поверхности клейковины (в торце втулки приспособ­ления) с нижним концом тела погружения пенетрометра, находящегося в верхнем исходном положении. После этого нажимом на соответствующую кнопку прибора мгновенно растормаживается система погружения и под действием ее массы (рав­ной, например 100,0 г) тело погружения внедряется (погружается) в пробу клейко­вины.

По истечении установленного времени (например, 5 с) система погружения ав­томатически мгновенно затормаживается. При этом на матовом стекле смотрового окна прибора видна увеличенная световая проекция положения микрошкалы систе­мы погружения, показывающая, на какую глубину тело погружения опустилось (внедрилось) в пробу клейковины. Шкала пенетрометра имеет 300 (или 400) деле­ний, каждое из которых соответствует одной единице пенетрации (ед. п.) или 0,1 мм глубины внедрения тела погружения в пробу исследуемого продукта.

Глубина погружения в клейковину (мы обозначили се как показатель К₂₀ клей­ковины), выраженная в ед. п., будет тем больше, чем слабее клейковина, и тем мень­ше, чем она сильнее. Показатель К₂₀ у очень слабой клейковины может быть равен 250 и более ед. п., у сильной клейковины - 100 и менее ед. п.

Значения показателя К₂₀ клейковины хорошо коррелируют со зна­чениями показателей ее качества, определявшихся другими объектив­ными методами. Однако определение на АП показателя К₂₀ требует комплектации этого прибора дополнительными устройствами, в том числе и металлическим грузом массой 3 кг.

Поэтому для определения качества клейковины на АП мы разрабо­тали еще два метода, но принципу определения отличных от определе­ния К₂₀.

2.2. Определение на АП показателя Н^АП_сж клейковины. Этот по­казатель выражает высоту пробы клейковины в ее сжатом состоянии.

2.3. Определение па АП показателей Н^Ап_сж и Н^АП_упр клейковины. Эти

показатели (сперва Н^АП_сж, а затем Н^АП_уп) определяются на одной и той же пробе клейковины. Оба эти метода разрабатывались и испытывались па пенетрометре АП-4/1 и АП-4/2.

В лабораторном практикуме [27, работа 5] детально описаны АП и методика определения на нем Н^АП_сж и Н^АП_уп клейковины. Поэтому мы здесь ограничимся лишь очень краткой характеристикой принципа определения этих показателей качества клейковины.

Вместо тела погружения в системе погружения АП закрепляется «тело сжа­тия» (тонкий стержень с круглым плоским диском диаметром 50 мм), на стержень которого насаживается плоский съемный диск массой 74 г.

При этом общая масса системы сжатия равна 100 г. На подъемный столик уста­навливается и фиксируется на нем цилиндрический пластмассовый стаканчик, по­вернутый вверх дном, которое имеет диаметр 50 мм.

Проба (4 г) клейковины формуется в виде шарика и отлеживается в воде при 20 °С. После этого шарик укладывают в центре дна стаканчика, установленного на столике пенетрометра, и затем растормаживают на 5 с систему сжатия АП, после чего система автоматически затормаживается и фиксируется по шкале пенетромет­ра высота сжатой пробы (Н_сж). Затем удаляют съемный груз, после чего масса систе-

мы равна только 26 г, а нагрузка Р - 0,275 Н. Затем система сжатия растормаживает­ся и ввиду уменьшения нагрузки на пробу клейковины вследствие упругости высота ее частично восстанавливается. Степень увеличения высоты пробы за 15 с и являет­ся показателем Н^АП_упр. Величины показателей Н^АП_сж и Н^АП_упр выражаются в единицах шкалы пенетрометра, каждая из которых соответствует высоте или изменению вы­соты пробы клейковины на 0,1 мм.

Чем более сильна и упруга клейковина, тем больше значения ее показателей Н^АП_сж и Н^АП_упр. Так, например, значение Н^АП_сж очень сильной клейковины — более 85 ед. п ^., а очень слабой — менее 43 ед. п.

3. Начиная с 1970 г. серийно выпускается прибор — измери­тель деформации клейковины лабораторный ИДК-1 (ИДК-1М). Описа­ние этого прибора и методика определения на нем качества клейковины изложены в лабораторном практикуме [27, работа 4].

Здесь мы отметим лишь то, что проба (4 г) клейковины в виде шарика, отлежи­вавшегося в течение 15 мин в воде при 18 ± 2 °С, помещается на диск опорного столи­ка прибора и затем диском-пуансоном под нагрузкой Р = 1,18 Н в течение 30 с под­вергается деформации сжатия.

После этого по шкале прибора (от 0 до 120 ед. прибора, с делениями на интерва­лы по 5 ед.) фиксируется степень опускания пуансона вниз, отражающего величину деформации сжатия пробы клейковины, которую мы обозначаем Н^^к. Чем больше опустился пуансон, тем больше величина этого показателя. Одна единица шкалы пе­нетрометра соответствует опусканию пуансона на 0,07 мм величина тем больше, чем слабее клейковина, и тем меньше, чем клейковина сильнее.

В настоящее время определение количества и качества клейкови­ны осуществляется по ГОСТу 27839-88.

Взаимозависимость между отдельными показателями качества клейковины. Между величинами отдельных показателей качества клей­ковины, отражающих ее реологические свойства, существует четко вы­раженная прямая или обратная зависимость. Так, по мере возрастания силы клейковины увеличиваются показатели Н^АП_сж и ΔН^АП_упр и снижают­ся показатели К₂₀, Н^ИДК_деф, растяжимости и расилываемости клейковины.

Определение всех указанных выше показателей предусматривает предварительное формование из образца (4 г) клейковины шарика для последующей его предварительной отлежки в воде при установленной температуре или для прямого определения расплываемости.

Если клейковина после отмывания не способна образовывать связ­ного и однородного во всей массе шарика, то определение его реологи­ческих свойств будет давать явно искаженные результаты. Такую не­связную, а часто и крошковатую клейковину чаще всего получают из перегретого при сушке или при самосогревании зерна пшеницы.

Эта клейковина явно дефектна и, по нашему мнению, не подлежит количественному определению ее качества объективными методами. Пшеничная мука с такой несвязной и крошащейся клейковиной также должна оцениваться как дефектная по хлебопекарным свойствам.

Установлена и экспериментально проверена закономерная связь между силой клейковины, определенной количественно объективными методами, например но численным значениям показателей Н^АП_сж, или Н^ИДК_деф, и ее влагоемкостыо¹. Чем сильнее клейковина, тем ниже ее влагоемкость. Это позволяет, зная содержание в муке сырой клейковины и показатель ее силы (например, значение Н^АП_сж), определить в данной муке содержание сухой клейковины, а следовательно, и влагоемкость клейковины методом, разработанным в МТИППе.

Показатели силы муки, комплексно отражающие содержание в муке клейковины и ее качество. Реологические свойства теста, а следо­вательно, и сила пшеничной муки зависят от количества и от качества (реологических свойств) клейковины, содержащейся в муке. Поэтому ни содержание клейковины в муке, ни любой показатель ее качества, взятые в отдельности, не могут в достаточной мере характеризовать си­лу муки. Исходя из этого, силу муки лучше будут характеризовать по­казатели, численное значение которых комплексно отражает и содер­жание в муке клейковины, и ее качество. Поэтому в ряде стран разрабо­таны показатели, численное значение которых зависит от содержания в муке (зерне) клейковины и от значения показателя ее качества.

Эти комплексные показатели отражают содержание в муке (зерне) либо сырой, либо сухой клейковины, что целесообразнее, так как содер­жание сухой клейковины лучше коррелирует с содержанием в муке (зерне) белка, которое существенно и с точки зрения пищевой ценности хлеба.

В МТИППе также были разработаны показатели, значение кото­рых комплексно отражает содержание в муке клейковины, и такие по-

казатели ее качества, как К^АП₂₀, Н^ИДК_деф и Н^АП_сж. Эти показатели называются

бонитациониым числом (сокращенное обозначение БЧ) и с учетом по­казателя качества клейковины соответственно обозначаются БЧ-К^АП₂₀, БЧ- Н^ИДК_деф иБЧ- Н^АП_сж.

 

В основу определения показателей принято:

а) БЧ выражается в баллах, максимальное количество которых для наибо­лее сильной муки с наибольшим содержанием наиболее сильной клейковины равня­ется 100 баллам;

б) из этих 100 баллов за содержание в муке сухой клейковины может быть начислено до 50 баллов и за величину показателя силы клейковины тоже до 50 бал­лов;

в) за содержание сухой клейковины начисляется тем больше баллов, чем оно выше: в пределах от 6,1 до 20% на сухое вещество муки. При содержании сухой клейковины в количестве 6% и менее количество начисляемых баллов равно нулю, а при 20% и выше равно максимальному количеству — 50 баллам.

В связи с тем что содержание сухой клейковины в производственных лаборато­риях обычно экспериментально не определяется, составлены номограммы и табли-

цы для расчетного определения ее содержания исходя из экспериментально уста­новленных величин содержания сырой клейковины и показателя ее силы (К^АП₂₀, Н^Ап_сж или Н^ИДК_деф). При этом учитывалось, что чем сильнее клейковина, тем относительно ниже се влагосмкость,

г) за показатели качества клейковины, отражающие ее силу, начисляется
соответственно от 0 до 50 баллов;

д) сумма баллов, начисленных за содержание сухой клейковины и за ее
силу, равна численному значению БЧ. Чем ближе БЧ к 100 баллам, тем сильнее пше­
ничная мука;

е) при содержании сухой клейковины менее 6,0% на сухое вещество или
при клейковине, крошащейся или расползающейся в руках, не способной к образо­
ванию связного комка, мука оценивается как не удовлетворяющая требованиям
балльной оценки, и ее сила в баллах не выражается.

Значения БЧ значительно лучше коррелируют с соответствующими другими показателями силы муки (показателями реологических свойств теста или объемом хлеба, полученного методом пробной ремикс-выпечки), чем значения отдельно взя­тых показателен количества или силы клейковины.

Детальное изложение методики определения БЧ-Н^ИДК_деф и БЧ-Н^АП_сж и необходимые для их определения расчетные таблицы приводятся в руководстве но лабораторному практикуму [27, работа 7].

В 1969 г. во ВНИИЗе был разработан¹ метод определения силы зерна пшеницы по показателю, названному комплексным критерием (далее сокращенно — КК), путем определения на приборе ИДК-1 пока­зателя Н^ИДК_деф в ед. прибора всей массы клейковины, отмытой из 15 г из­мельченного зерна (шрота). Значение этого показателя при этом и яв­лялось значением КК, одновременно отражающим и количество отмытой клейковины, и ее качество. Чем больше масса пробы клейковины и чем она сильнее, тем меньше будет деформация на приборе ИДК-1 и, следовательно, значение КК, определенное па этом приборе (в соответ­ствии с принятыми нами обозначениями этот показатель обозначаем какКК-Н^ИДК_деф).

Для зерна мягкой пшеницы численные значения этого показателя, но данным ВНИИЗа, были в пределах: у сильной пшеницы — от 25 до 67, у средней по силе — от 68 до 82 и у слабой — от 83 до 120 ед. прибора.

Исходя из описанного выше принципа определения силы зерна пшеницы по показателям КК-Н^ИДК_деф, в МТИППе разработали и экспериментально проверили определенные силы пшеничной муки по показателям КК-Н".^ и КК-Н,^Л".

Численные значения КК-Н^ИДК_дефу пшеничной муки, так же как и у зерна пшени­цы, были тем меньшими, чем сильнее мука. Значения же КК-Н^АП_сж, наоборот, были тем большими, чем сильнее мука.

Детали проведения определения этих показателей в пшеничной муке опубли­кованы².

¹ А с. 233285 (СССР) - Б. И., 1969, № 2.

² См. Улучшители качества пищевых продуктов- Межвузовский сборник научных тру­дов / Минвуз РСФСР, МТИПП. - М., 1977, с.77-83

В табл. 5 приведены результаты математико-статистическойобработки дан­ных определения в одних и тех же пробах пшеничной муки, различной по силе, вели­чин показателей БЧ и КК, определявшихся с применением приборов ИДК и АП-А/2.

Таблица 5

 

Сопоставляемые показатели	Число проб муки n	Коэффициент корреляции r	Уравнение регрессии
х	у
КК-НИДКдеф БЧ-НАПсж БЧ-НИДКдеф БЧ-НАПсж БЧ-НАПсж	КК-НАПсж БЧ-НИДКдеф КК-НИДКдеф КК-НИДКдеф КК-НАПсж	25 25 25 11	-0,959 ±0,09 +0,993 ±0,025 -0,989 ±0,031 -0,986 ± 0,033 +0,972 ± 0,078	y = -0,6х+ 106 y= -1,1x-3,3 у = -1,7х+ 153 у= -1,3x+ 135 y = -х + 21,5

Данные, приведенные в табл. 5, позволяют отмстить следующее:

* между численными значениями КК-Н^ИДК_деф и КК-Н^АП_сж существует очень четко

выраженная обратная линейная зависимость (r = -0,959), а между БЧ-Н^АП_сж и БЧ-

Н^ИДК_деф— прямая зависимость (r= +0,993),

* очень высока корреляция и между сопоставляемыми численными значениями
БЧ и КК, определявшимися на ИДК и на АП (r в пределах 0,972-0,989),

* приведенные в табл. 5 уравнения регрессии позволяют пересчитать численные
значения любого из сопоставляемых показателей БЧ и КК в численные значения
соответствующего другого показателя.

Из этого следует достаточно высокая математико-статистическая достоверность и взаимосвязапность всех рассматриваемых показателей БЧ и КК, исключающая практическую целесообразность определений и БЧ и КК. Какой же из них следовало бы определять?

В условиях производственного контроля проще и менее трудоемко определение КК.

Определение же БЧ требует еще проведения некоторой расчетной работы. В этом преимущество определения силы пшеничной муки по КК.

Однако численное значение КК не дает технологу прямого ответа на вопрос о качестве (силе) клейковины, поскольку оно отражает не то­лько силу клейковины, но и ее количество в муке. Поэтому в методике определения КК по Н^АП_сж пробы клейковины приводим и номограмму, позволяющую но численным значениям КК-Н^АП_сж и массы отмытой из 15 г муки клейковины, определить и численное значение Н^АП_сж 4 г клей­ковины, являющееся уже прямым показателем качества клейковины.