Усиленное механическое воздействие на тесто при его замесе и образовании

Этот способ является одним из радикальных путей форсирования процесса созревания теста.

При рассмотрении процессов, происходящих при замесе теста, от­мечалось, что цель замеса теста не ограничивается только получением однородной во всей массе смеси ингредиентов, из которых оно готовит­ся. Не менее важно привести тесто в состояние, при котором его свойст­ва обеспечат оптимальное протекание последующих стадий технологи­ческого процесса и позволят получить хлеб наилучшего качества.

Следует отметить, что возможность ускорения процесса созрева­ния теста путем усиления его механической обработки при замесе была экспериментально установлена исследователями уже много лет назад.

Следует отметить, что исследованиям 1926-1938 гг. предшествова­ло, а частично совпадало с ними по времени широкое внедрение в прак­тику хлебопечения в США и Англии тестомесильных машин для по­рционного замеса теста с резко увеличенными скоростями месильных органов. Тесто при замесе в этих тестомесильных машинах обрабатыва­лось очень интенсивно, что вызывало значительное повышение его тем­пературы. Поэтому месильные камеры этих машин снабжены водяны­ми рубашками, а в отдельных конструкциях предусмотрено водяное ох­лаждение полых тестомесильных органов.

Однако в большинстве европейских стран и в нашей стране для за­меса теста продолжали применяться «тихоходные» тестомесильные машины с малым числом циклов рабочего органа за единицу времени. Замес теста на таких тестомесильных машинах относительно длителен (6-10 мин, а иногда и более) и не обеспечивает достаточно интенсивной механической обработки теста.

В упомянутых исследованиях 1926-1938 гг. сущность изменений, вызывающих при интенсификации замеса теста ускорение его созрева­ния и улучшение качества хлеба, или не затрагивалась, или трактова­лась с точки зрения чисто механического воздействия на коллоидные и реологические свойства клейковины в тесте и структурного каркаса, образуемого клейковинными белками в тесте.

Еще в 1937 г. было установлено, что между замесом теста, особенно усиленным, и протеканием в нем окислительных процессов существует определенная связь.

Исследовался замес теста в вакууме, в атмосфере воздуха, кислорода, азота, во­дорода и диоксида углерода с добавлением в тесто улучшителей окислительного действия и без этих добавок.

В этих работах был установлен факт механического захвата (окклюзии) тестом в процессе его замеса значительных количеств газа, в атмосфере которого ведется за­мес теста.

Если замес теста производится в атмосфере воздуха, кислорода или, как это позднее предлагалось, в атмосфере воздуха, обогащенного кислородом, то эти газо­вые пузырьки, образованные в тесте при его замесе, являются фактором окислитель­ного действия кислорода на соответствующие компоненты теста, и в первую очередь на его белково-протеиназный комплекс.

В случае замеса теста в атмосфере инертного в окислительном отношении газа (азота, диоксида углерода, водорода) в тесте при замесе также образуются газовые пузырьки, которые могут играть роль «зародышей» будущих пор в мякише хлеба. Однако окислительное их влияние в этом случае исключается.

Исследовалось и влияние добавления в тесто химических улучшителей окис­лительного действия.

Было установлено, что и замес теста в атмосфере кислорода или воздуха, и вне­сение в тесто этих улучшителей форсируют достижение тестом при его замесе свойств, оптимальных для получения хлеба хорошего качества.

Исходя из отмеченного влияния окисления, пришли к заключению, что в моле­кулах белка в тесте имеются какие-то реактивные химические группы. Механиче­ские же воздействия на тесто при его замесе приводят эти группы в состояние (поло­жение), благоприятное для их реакционного взаимодействия.

Многочисленными исследованиями было установлено, что такими реакци-онноспособными группами являются в первую очередь сульфгидрильные группы - SН. Эти группы содержатся в структуре не только белка, но и активаторов про-теолиза (глютатиона, цистеина) и протеиназы муки. Окисление их с образованием дисульфидных (—S—S—) связей-мостиков инактивирует активаторы протеолиза и протеиназу и упрочняет как внутримолекулярную (в основном третичную) структуру белка, так и межмолекулярные его образования (четвертичную структуру). Был в основном установлен механизм окисления — SН-групп белка, протеиназ теста и их активаторов, происходящего при замесе теста.

Окисление —SН-групп упомянутых выше компонентов белково-протеиназно-го комплекса теста при замесе его в атмосфере воздуха или кислорода может проис­ходить двумя путями: либо прямым окислением —SН-групп кислородом, либо окис­лением полиненасыщенных жирных кислот липидов теста с образованием перокси-дных соединений (в основном гидроксидов) и их последующим окислительным действием на —SН-группы теста.

Следует учитывать и динамический характер обменного взаимодействия меж­ду —SН-группами и —S—S—связями в структуре белка теста, а также в протеиназах теста и их активаторах.

Нельзя не учитывать и того, что не все —SН-группы и —S—S—связи соответст­вующих компонентов теста в одинаковой степени доступны для реакционного взаи­модействия.

Существенно и то, что не только —S—S—связи, но и водородные связи в струк­туре белка теста укрепляюще влияют на реологические свойства теста, его белково­го каркаса и отмываемой из теста клейковины.

Возможен и еще один способ окисления —SН-групп белка и протеиназ теста и их активаторов — путем внесения в тесто улучшителей окислительного действия.

В ряде работ были установлены и уточнены существенные различия в измене­ниях, происходящих в тесте при его замесе в атмосфере кислорода или содержащего его воздуха и в атмосфере азота или диоксида углерода. Было показано, что замес и повторный промес теста в атмосфере кислорода характеризуются тем, что при их применении тесто быстро приходит в состояние, оптимальное для получения хоро­шего хлеба. При этом дальнейшее после оптимума продолжение замеса или повтор­ного промеса теста приводит к быстрому нежелательному изменению его свойств и в результате к уменьшению объема хлеба и ухудшению пористости его мякиша.

Замес же или повторный промес теста в атмосфере азота или диоксида углеро­да выявили намного большую устойчивость теста к длительности проведения этих операций.

Замес теста в атмосфере кислорода почти полностью устранял ухудшающее ка­чество хлеба действие добавления в тесто известных количеств протеиназы (папаина) и ее активаторов (цистеина, глютатиона).

Существенно, что замес теста в атмосфере диоксида углерода приводил к заметному снижению по сравнению с замесом в атмосфере воздуха численного значения рН теста сразу же после его замеса.

Механическое воздействие при повторном промесе теста с избыточным коли­чеством внесенного в него улучшителя окислительного воздействия (бромата ка­лия) устраняло ухудшающее хлеб влияние избытка окислителя.

Улучшающий количество хлеба эффект замеса в атмосфере кислорода тем бо­льше, чем выше выход муки и чем больше в муке восстанавливающих веществ — ак­тиваторов протеолиза.

Аналогичное влияние окислительных и механических воздействий при замесе в атмосфере кислорода, воздуха или азота было выявлено и в отношении условий и длительности замеса опары при опарном способе приготовления теста.

В ряде работ было исследовано влияние длительности и интенсивности замеса теста и состава газовой среды, в условиях которого он проводится, на обменное взаи­модействие сульфгидрильных и дисульфидных групп и на состояние белков в тесте.

Так, например, было установлено, что увеличение длительности замеса теста в атмосфере азота приводит к заметному увеличению в нем количества реакцион-носпособных и поэтому доступных для аналитического определения сульфгидриль­ных групп. Было отмечено, что тесто, замешенное в атмосфере азота, получается бо­лее растяжимым и оказывающим меньшее сопротивление деформации по сравне­нию с тестом, замешенным в атмосфере воздуха.

Увеличение при этом в тесте числа реакционноспособных сульфгидрильных групп может быть объяснено механическим воздействием в процессе замеса на тесто и содержащиеся в нем белки. Механические воздействия могут вызывать либо меха­нический разрыв дисульфидных связей-мостиков в структуре белка (третичной или четвертичной) с образованием при этом новых —SН-групп, либо, что более вероят­но, увеличивать пространственную доступность части —SН-групп белка, имевших­ся у белка муки, но бывших пространственно недоступными.

Чем дольше длится замес, тем больше набухающий в тесте белок «вытягивает­ся» из частичек муки в виде пленок, из которых и образуется губчатый клейковинный каркас теста. Естественно, что при атом возрастает доступная реакционному взаимодействию удельная поверхность белка, а следовательно, и доля расположен­ных на ней —SН-групп.

Иначе процесс протекает при замесе теста в атмосфере содержащего кислород воздуха или тем более в атмосфере кислорода.

В этих условиях увеличение длительности замеса приводит к заметному сни­жению количества —SН-групп при практически неизменном или незначительно ме­ньшем количестве поддающихся определению —S—S—связей. Снижение количест­ва —SН-групп легко объясняется их окислением кислородом, захваченным в виде мелких пузырьков тестом при его замесе.

Окисление — SН-групп приводит к соответствующему увеличению в структу­ре белка —S—S—связей (дисульфидных связей-мостиков). В результате происхо­дит упрочнение структуры белка и укрупнение его межмолекулярных образований;

часть образовавшихся и ранее имевшихся в белке дисульфидных- S—S—связей

могут становиться пространственно недоступными и поэтому аналитически не определимыми.

В одной из работ было прямо установлено, что замес теста в атмосфере воздуха в отличие от замеса в азоте увеличивает в тесте количество крупномолскулярных белковых веществ (имеющих молекулярную массу около 150 000) и уменьшает со­держание в нем низкомолекулярных белков.

Последние десятилетия в развитии техники и технологии хлебопе­чения характерны разработкой новых способов и установок для непре­рывно-поточного и ускоренного приготовления теста с полным выклю-

чением или резким сокращением при этом периода брожения теста с момента окончания замеса до начала его разделки.

Для решения этой задачи очень актуальным было исследование возможностей и оптимальных условий ускорения процесса созревания теста и улучшения качества хлеба путем интенсификации процесса за­меса теста.

Влияние степени механической обработки пшеничного теста на процессы, происходящие в нем, и на качество хлеба было исследовано в работах, проводившихся в 1958-1961 гг. во ВНИИХПе. Было уста­новлено, что для теста из пшеничной муки 1 сорта имеется определен­ный оптимум удельной работы замеса, характеризуемый энергией, за­траченной на замес теста (в Дж на 1 г теста).

Этот оптимум различен для теста из муки, разной но силе, и равен для муки слабой 15-25, средней по силе 25-40 и сильной — 40-50 Дж на 1 г теста¹.

Исследования, проводившиеся в КТИППе (И. М. Ройтер, В. Г. Юрчак, Н. И. Берзина, 1980), показали влияние целого ряда техно­логических факторов на оптимальную удельную затрату энергии на за­мес теста и целесообразность разработки соответственно дифференци­рованных нормативов, учитывающих сочетания разного рода техноло­гических факторов и их параметров.

Исследования, проведенные сотрудниками Британской исследова­тельской ассоциации хлебопекарной промышленности в Чорливуде (Англия), привели их авторов к выводу, что независимо от свойств муки оптимальная удельная работа замеса теста равна 40 Дж на 1 г тес­та. При этом оговаривается, что указанная работа должна быть совер­шена не более чем за 4-5 мин замеса теста. Следует иметь в виду, что в данном случае речь идет о приготовлении пшеничного теста однофаз­ным, так называемым чорливудским способом, предусматривающим разделку теста сразу же после его замеса. Позднее, однако, отмечалось, что 40 Дж па 1 г теста — это значение, которое в производственной прак­тике для выработки хлеба требуемого качества может изменяться.

Это численное значение удельной работы интенсивного замеса тес­та значительно выше, чем при применении обычных тестомесильных машин периодического действия, не рассчитанных на интенсивный за­мес теста.

В связи с этим в ряде стран разработаны и производятся специаль­ные тестомесильные машины как периодического, так и непрерывного действия, рассчитанные на интенсифицированный замес теста. Ряд та­ких тестомесильных машин снабжен аппаратурой для контроля произ-

По данным Фортманна и др., оптимум удельной работы замеса равен для муки, требу­ющей короткого замеса (т. с. слабой), 21 Дж на 1 г теста и для муки, требующей длитель­ного замеса (сильной), 34 Дж на 1 г теста.

водимой при замесе теста работы и устройствами для автоматического выключения после достижения заданной удельной работы.

Оптимум удельной работы при замесе теста может зависеть от ряда факторов: вида, сорта и свойств муки, рецептуры теста (влажности теста, добавок жиров, окис­лительных улучшителей и т. д.), способа приготовления теста (однофазного или на сброженном полуфабрикате, без периода брожения теста до разделки или с той или иной длительностью этого периода и т. п.), вида хлебных изделий и требований, предъявляемых потребителем к степени и характеру пористости их мякиша.

Конфигурация месильной камеры и рабочих органов, частота их вращения влияют на виды и степень механических деформаций теста при замесе, на произво­димую при этом удельную работу и, вероятно, на ее оптимальную величину.

Интенсификация процесса замеса теста с целью ускорения его созревания пре­дусматривает не только оптимум удельной работы замеса теста, но и достижение его за определенное и относительно малое время. Это может быть достигнуто либо под­бором соответствующей конструкции и числа рабочих месильных органов, либо увеличением числа их рабочих циклов (оборотов или иных перемещений) за едини­цу времени, либо сочетанием и того и другого.

Нашими конструкторами был разработан ряд тестомесильных ма­шин, интенсивно механически воздействующих на замешиваемое тесто или жидкие полуфабрикаты (опары и др.). Так, например, созданы и применяются на производстве тестомесильные машины интенсивно­го действия РЗ-ХТП (ТПИ) — для периодического замеса теста, РЗ-ХТО — для непрерывного замеса и механической обработки жидких полуфабрикатов.

На предприятиях хлебопекарной промышленности, еще не осна­щенных специальными, интенсивно обрабатывающими тесто месиль­ными машинами, задачу увеличения механических воздействий на тес­то при его замесе необходимо в возможной степени решать, используя имеющиеся тестомесильные машины.

В ряде случаев это возможно только путем изменения длительности замеса те­ста. Следует иметь в виду, что для достижения при этом одного и того же уровня уде­льной работы замеса тесто более жидкое по консистенции (с большей влажностью, с более высокой температурой или из более слабой муки), как показали работы ВНИИХПа, придется месить дольше, чем тесто, более густое по консистенции.

В этих же работах было показано, что увеличение удельной работы замеса теста с 3,5 до 40 Дж на 1 г теста способствовало улучшению реологических свойств теста перед его разделкой. Повышалась атакуемость крахмала в тесте амилазами, что обу­словливало увеличение сахаро- и газообразования. Улучшение при этом реологиче­ских свойств теста повышало его газоудерживающую способность, а в результате этого и возможный прирост объема тестовых заготовок в расстойке и в первый пери­од процесса выпечки. В результате этого увеличивался и объем хлеба.

Было также установлено, что увеличение удельной работы замеса теста как сразу после замеса, так и в тестовых заготовках, готовых к выпечке, уменьшало коли­чество отмываемой из теста сырой и сухой клейковины, причем гидратационная способность клейковины несколько повышалась.

По реологическим свойствам клейковина при усиленном замесе была слабее. Содержание в тесте водорастворимого азота несколько возрастало. Вес это также свидетельствует об ускорении процесса созревания теста.

Таким образом, усиление механической обработки теста при его за­месе (в случае брожения теста в дежах и при его обминке) является, осо­бенно в сочетании с применением улучшителей окислительного воз­действия, эффективным путем ускорения процесса созревания пше­ничного теста. Этот путь может быть использован и для значительного сокращения периода брожения теста до его разделки или для сущест­венного улучшения качества хлеба при сохранении обычной длитель­ности процесса брожения теста.

Работами, проведенными в 1987-1991 гг. за рубежом (Р. Кипборн и К. Типлес) и у нас в стране (В. Е. Немировский, Г. А. Токарева, Г. Ф. Козлов, В. Я. Черных и др.), показано, что замес теста является важнейшей начальной стадией производства пшеничного хлеба. Готов­ность теста при замесе определяется степенью развития физических, коллоидных, биохимических и микробиологических процессов, а также их взаимной сбалансированностью. Поэтому для определения опти­мального режима замеса, обеспечивающего наилучшее качество выпе­каемого хлеба и определения момента готовности теста к разделке необ­ходимо учитывать динамику развития, взаимосвязанность и взаимоза­висимость всех протекающих процессов.

Проведение контроля замеса теста по величине удельной работы, совершаемой рабочими органами тестомесильной машины, или по ана­логичным энергетическим характеристикам практически осуществить очень трудно из-за учета большого числа факторов: хлебопекарных свойств муки, рецептуры теста, способа его приготовления, конструк­ции тестомесильной машины и т. д.

По мнению В. Я. Черныха, Л. И. Пучковой и др. ¹, особенности из­менения интегральных параметров (удельной интенсивности замеса теста и удельной работы замеса теста), характеризующих замес теста, связаны с оптимизацией процесса по частоте вращения месильных ор­ганов тестомесильных машин.

Для установления оптимальной частоты вращения месильных ор­ганов необходимо определение технологического критерия, физиче­ский смысл которого заключается в нижеследующем. Пшеничное тесто в процессе замеса испытывает напряжения, циклически меняющиеся во времени. Это происходит в результате того, что локальные зоны тес­та оказываются попеременно в различных зонах деформационного воз­действия (деформация сжатия, растяжения, сдвига).

¹ В. Я. Черных, Л. И. Пучкова, Е. Д. Милюкова. Оптимизация периодического замеса пшеничного теста. — М.: ЦНИИТЭИ Хлебопродуктов, 1991. —33 с.

При переменных напряжениях после некоторого числа циклов на­ступает разрушение клейковинного каркаса, возможно и структуры те­ста. Момент начала разрушения структуры определяется по экстрема­льному значению изменения удельной интенсивности замеса теста. Технологический критерий характеризует число циклов деформации теста до начала разрушения его структуры. Исследования, проведенные в МГУ ПП на созданном В. Я. Черныхом с сотрудниками информацион­но-измерительном комплексе для изучения процесса замеса теста, по­зволили разработать способ определения оптимальных значений часто­ты вращения месильных органов тестомесильной машины и продолжи­тельности процесса замеса по величине зависимости числа циклов деформации теста от частоты вращения месильных органов. Исследо­ваниями тех же авторов установлена зависимость числа циклов дефор­мации от частоты вращения месильных органов, обусловливающих полноту процесса формирования микроструктуры теста, его свойства (формы связи влаги в тесте) и качество хлеба.